JP5024477B2 - 2サイクルエンジン - Google Patents
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Description
この構成を採用することによって、本発明は、吸入新気層が燃料噴射位置に達し、さらに、遅れ時間が経過した後に、燃料の噴射を開始させる。この遅れ時間によって、排気ガス層と燃料噴射位置との間に吸入新気層が形成される。そうすると、この吸入新気層が、燃料と排気ガス層との間に介在して、両者の接触を防止する。したがって、本発明によれば、より確実に過早着火を予防することができる。
この構成を採用することによって、本発明は、排気ポート及び掃気ポートの少なくともいずれか一方の開放度に基づいて、燃料噴射ポートの開閉制御を行う。上記開放度からは、シリンダの内部において吸入新気層が、排気ガス層を押し出しつつどの位置まで達したかを推定できる。
この構成を採用することによって、本発明は、排気ポート及び掃気ポートのうち、開きタイミングの遅い方の開放度に基づいて、燃料噴射ポートの開閉制御を行う。シリンダの内部において吸入新気層が、排気ガス層を押し出しつつどの位置まで達したかは、開きタイミングの遅い方の開放度に依存する度合いが高い。したがって、本発明によれば、より正確に、吸入新気層が達した位置を推定できる。
したがって、本発明では、過早着火を予防しつつ、高い圧力をかけずにシリンダの内部に燃料を直噴できる2サイクルエンジンが得られる。
図1は、本発明の実施形態における2サイクルエンジンを示す全体構成図である。
本実施形態の2サイクルエンジンは、例えば船舶等に設けられる大型のユニフロー型2サイクルガスエンジンであり、LNG(液化天然ガス)を燃料とする。同図における符号1は、エンジン本体であり、シリンダ2の内部において、不図示のクランク機構に連結されたピストン3が往復移動する構成となっている。なお、ピストン3としては、ストロークが長いクロスヘッド型ピストンを採用している。
図2は、本発明の実施形態における2サイクルエンジンの燃料噴射動作を説明するための図である。図3は、本発明の実施形態における2サイクルエンジンのクランク角度と各ポートの開放度(リフト量、開口面積等)との対応関係を示すグラフである。なお、図2中、符号Aは、排気ガス層を示し、符号Bは、吸入新気層を示し、符号Cは、燃料ガスと空気が混合した予混合気層を示す。
図2(a)から、さらにピストン3が下がり、クランク角度が所定角度に達すると、エンジン制御装置18によって排気弁駆動装置8が駆動し、排気弁7が下がり、排気ポート6が開放される(ステップS1:図2(b)及び図3参照)。
吸気は、排気ポート6及び掃気ポート9が開いたステップS2から開始される。そして、掃気ポート9からシリンダ2の内部に吸入された吸入新気層Bは、排気ガス層Aを押し上げつつ、シリンダ2の内部を下方から上方に向けて満たして行く。
この時、排気ポート6及び掃気ポート9が開放状態の排気中であるため、シリンダ2の内部は、低圧である。したがって、燃料噴射ポート13からは、圧縮中における圧力よりも低圧で、燃料ガスをシリンダ2の内部に噴射することができる。このため、高出力の昇圧装置を設けずとも、燃料ガスを燃焼室内に噴射することが可能となる。
図2(f)から、さらにピストン3が上がり、クランク角度が所定角度に達すると、開放状態とされていた掃気ポート9がピストン3により閉塞される(ステップS3:図2(g)及び図3参照)。この時、排気ポート6は、未だ閉塞されていないので、低圧での燃料噴射は継続される。
その後、ピストン3が上死点まで達し、予混合気層Cが圧縮されると、着火が行われ、燃焼により生じた排気ガスが、ピストン3を押し下げて、図2(a)の状態に戻る。
以上により、エンジンの1サイクルにおける燃料噴射動作が終了する。
したがって、本実施形態では、過早着火を予防しつつ、高い圧力をかけずにシリンダ2の内部に燃料を直噴できるユニフロー型2サイクルガスエンジンが得られる。
例えば、燃料噴射制御装置15が、掃気ポート9の開放度に基づいて、燃料噴射ポート13の開閉制御を行う構成であっても良いし、また、排気ポート6及び掃気ポート9の開放度に基づいて、燃料噴射ポート13の開閉制御を行う構成であっても良い。
また、排気ポート6及び掃気ポート9の開放度は、クランク角度に依存するので、燃料噴射制御装置15が、クランク角度に基づいて燃料噴射ポート13の開閉制御を行う構成であっても良い。
Claims (4)
- シリンダの長さ方向一端部において開閉する排気ポートと、前記シリンダの長さ方向他端部において開閉する掃気ポートと、前記排気ポートと前記掃気ポートとの間において前記シリンダの内部に燃料を噴射する燃料噴射ポートとを有する2サイクルエンジンにおいて、
前記排気ポートから前記シリンダの内部の排気ガスの排気が完了する前であって、前記掃気ポートから前記シリンダの内部に吸入された吸入新気層が前記燃料噴射ポートの燃料噴射位置に達した後に、前記燃料噴射ポートを開放状態とさせる燃料噴射制御装置を有することを特徴とする2サイクルエンジン。 - 前記燃料噴射制御装置は、前記掃気ポートから前記シリンダの内部に吸入された吸入新気層が前記燃料噴射ポートの燃料噴射位置に達した後で、且つ、排気ガス層と前記燃料噴射位置との間に前記吸入新気層を形成させるための遅れ時間が経過した後に、前記燃料噴射ポートを開放状態とさせることを特徴とする請求項1に記載の2サイクルエンジン。
- 前記燃料噴射制御装置は、前記排気ポート及び前記掃気ポートの少なくともいずれか一方の開放度に基づいて、前記燃料噴射ポートを開閉させることを特徴とする請求項1または2に記載の2サイクルエンジン。
- 前記燃料噴射制御装置は、前記排気ポート及び前記掃気ポートのうち、開きタイミングの遅い方の開放度に基づいて、前記燃料噴射ポートを開閉させることを特徴とする請求項3に記載の2サイクルエンジン。
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