JP6019941B2 - ユニフロー掃気式２サイクルエンジン - Google Patents

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Description

本発明は、掃気ポートから吸入された活性ガスに燃料ガスを噴射して生成される予混合気を燃焼させるユニフロー掃気式２サイクルエンジンに関する。
例えば、特許文献１に示されるように、船舶の機関としても用いられるユニフロー掃気式２サイクルエンジン（２ストロークエンジン）は、シリンダにおけるピストンのストローク方向一端部に排気ポートが設けられ、シリンダにおけるピストンのストローク方向他端部側に掃気ポートが設けられている。そして、吸気（給気）行程において掃気ポートから燃焼室に活性ガスが吸入されると、燃焼作用によって生じた排気ガスが、吸入される活性ガスによって排気ポートから押し出されるようにして排気される。
このとき、吸入された活性ガスに燃料ガスを噴射して予混合気を生成し、当該生成された予混合気を圧縮することにより燃焼作用が得られ、この燃焼作用によって生じる爆発圧力によってピストンがシリンダ内で往復運動することとなる。このように、シリンダには燃料ガスを噴射する燃料噴射弁が設けられているが、船舶用の２サイクルエンジンなど、シリンダの径が大きい２サイクルエンジンにおいては、シリンダの周方向に複数の燃料噴射弁を設け、これら複数の燃料噴射弁から同時に燃料ガスを噴射するようにしている。
特開２０１２−７７７４２号公報
しかしながら、複数の燃料噴射弁が設けられた従来の２サイクルエンジンにおいては、全ての燃料噴射弁から、シリンダの中心に向けて同時に燃料ガスが噴射されるため、シリンダ内の全体に広く燃料ガスを行き渡らせることができない場合がある。２サイクルエンジンにおいて、シリンダ内の全体に広く燃料ガスを行き渡らせることができれば、より運転性能を向上することができることから、燃料ガスの噴射についてさらなる改良が望まれている。
そこで、本発明は、シリンダ内の全体に広く燃料ガスを行き渡らせることで、より運転性能を向上することができるユニフロー掃気式２サイクルエンジンを提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明のユニフロー掃気式２サイクルエンジンは、内部に燃焼室が形成されるシリンダと、シリンダ内を摺動するピストンと、シリンダにおけるピストンのストローク方向一端部に設けられた排気ポートと、排気ポートを開閉する排気弁と、シリンダにおけるピストンのストローク方向他端部側の内周面に設けられ、ピストンの摺動動作に応じて燃焼室に活性ガスを吸入する掃気ポートと、シリンダのうち、掃気ポートよりも排気ポート側に設けられ、掃気ポートから燃焼室に吸入された活性ガスに燃料ガスを噴射して予混合気を生成する複数の燃料噴射弁と、を備え、複数の燃料噴射弁は、シリンダ内に吸入された活性ガスの旋回流に沿う方向に燃料ガスを噴射する第１の燃料噴射弁と、当該第１の燃料噴射弁よりもシリンダの中心軸側に向けて燃料ガスを噴射する第２の燃料噴射弁と、を少なくとも含むことを特徴とする。
また、燃料噴射弁を制御することにより、当該燃料噴射弁から燃料ガスを噴射させる燃料噴射制御部をさらに備え、燃料噴射制御部は、第１の燃料噴射弁と第２の燃料噴射弁とで、燃料ガスの噴射制御を異ならせるとよい。
また、燃料噴射制御部は、第１の燃料噴射弁と第２の燃料噴射弁とで、燃料ガスの噴射開始時期を異ならせるとよい。
また、燃料噴射制御部は、当該エンジンの運転状況に応じて、燃料ガスを噴射させる燃料噴射弁の数を異ならせるとよい。
また、燃料噴射制御部は、当該エンジンの負荷が予め設定された閾値未満である場合には、第１の燃料噴射弁からのみ燃料ガスを噴射させ、当該エンジンの負荷が予め設定された閾値以上である場合に、第１の燃料噴射弁および第２の燃料噴射弁から燃料ガスを噴射させるとよい。
また、第１の燃料噴射弁および第２の燃料噴射弁によって噴射される燃料ガスの噴射方向は、シリンダの中心軸に対して対称であるとよい。
また、第１の燃料噴射弁および第２の燃料噴射弁は、ピストンのストローク方向に対する燃料ガスの噴射角度を互いに異ならせるとよい。
本発明のユニフロー掃気式２サイクルエンジンによれば、シリンダ内の全体に広く燃料ガスを行き渡らせることで、より運転性能を向上することができる。
ユニフロー掃気式２サイクルエンジンの全体構成を示す説明図である。 各制御部の動作を示す説明図である。 燃料ガスの噴射方向を説明する図である。 燃料噴射制御部による燃料噴射弁の制御の一例を説明するフローチャートである。 燃料噴射制御部による燃料噴射弁の制御の他の例を説明するフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図１は、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の全体構成を示す説明図である。本実施形態のユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、例えば、船舶等に用いられる。具体的に、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、シリンダ１１０（シリンダヘッド１１０ａ、シリンダブロック１１０ｂ）と、ピストン１１２と、パイロット噴射弁１１４と、排気ポート１１６と、排気弁駆動装置１１８と、排気弁１２０と、掃気ポート１２２と、掃気室１２４と、燃料噴射ポート１２６と、燃料噴射弁１２８と、ロータリエンコーダ１３０と、燃焼室１４０と、を含んで構成され、ガバナー（調速機）１５０、燃料噴射制御部１５２、排気制御部１５４等の制御部によって制御される。
ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００では、吸気（給気）、圧縮、燃焼、排気といった４つの連続する行程を通じて、不図示のクロスヘッドに連結されたピストン１１２がシリンダ１１０内を摺動自在に往復移動する。このようなクロスヘッド型のピストン１１２では、シリンダ１１０内でのストロークを比較的長く形成することができ、ピストン１１２に作用する側圧をクロスヘッドに受けさせることが可能なので、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の高出力化を図ることができる。さらに、シリンダ１１０とクロスヘッドが収まる不図示のクランク室とが隔離されるので、低質燃料油を用いる場合においても汚損劣化を防止することができる。
パイロット噴射弁１１４は、シリンダ１１０のストローク方向一端部である、ピストン１１２の上死点より上方のシリンダヘッド１１０ａに設けられ、エンジンサイクルにおける所望の時点で適量の燃料油を噴射する。かかる燃料油は、シリンダヘッド１１０ａと、シリンダブロック１１０ｂにおけるシリンダライナと、ピストン１１２とに囲繞された燃焼室１４０の熱で自然着火し、僅かな時間で燃焼して、燃焼室１４０の温度を極めて高くするので、燃料ガスを含む予混合気を所望のタイミングで確実に燃焼することができる。
排気ポート１１６は、シリンダ１１０におけるピストン１１２のストローク方向の一端側、すなわち、ピストン１１２の上死点より上方のシリンダヘッド１１０ａの頂部に設けられた開口部であり、シリンダ１１０内で生じた燃焼後の排気ガスを排気するために開閉される。排気弁駆動装置１１８は、所定のタイミングで排気弁１２０を上下に摺動させ、排気ポート１１６を開閉する。このようにして排気ポート１１６を介して排気された排気ガスは、例えば、不図示の過給機のタービン側に供給された後、外部に排気される。
掃気ポート１２２は、シリンダ１１０におけるピストン１１２のストローク方向の他端側の内周面（シリンダブロック１１０ｂの内周面）に設けられた開口部であり、ピストン１１２の摺動動作に応じてシリンダ１１０内に活性ガスを吸入する。かかる活性ガスは、酸素、オゾン等の酸化剤、または、その混合気（例えば空気）を含む。掃気室１２４には、不図示の過給機のコンプレッサによって加圧された活性ガス（例えば空気）が封入されており、掃気室１２４とシリンダ１１０内の差圧をもって掃気ポート１２２から活性ガスが吸入される。掃気室１２４の圧力は、ほぼ一定とすることができるが、掃気室１２４の圧力が変化する場合には、掃気ポート１２２に圧力計を設け、その計測値に応じて燃料ガスの噴射量等、他のパラメータを制御してもよい。
燃料噴射ポート１２６は、シリンダ１１０内周面（排気ポート１１６と掃気ポート１２２との間）において、略周方向（厳密な周方向のみならず、ストローク方向への変位を許容する）に所定の間隔を空けて設けられた複数（本実施形態では８個）の開口部である。
燃料噴射弁１２８は、各燃料噴射ポート１２６内に配置され、燃料噴射制御部１５２からの指令を受けて、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）をガス化した燃料ガスを噴射する。こうしてシリンダ１１０内に燃料ガスが供給される。また、燃料ガスは、ＬＮＧに限らず、例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）、軽油、重油等をガス化したものを適用することもできる。
ロータリエンコーダ１３０は、不図示のクランク機構に設けられ、クランクの角度信号（以下、クランク角度信号と言う。）を検出する。
ガバナー１５０は、上位の制御装置から入力されたエンジン出力指令値と、ロータリエンコーダ１３０からのクランク角度信号によるエンジン回転数に基づいて、燃料噴射量を導出し、燃料噴射制御部１５２に出力する。
燃料噴射制御部１５２は、ガバナー１５０から入力された燃料噴射量を示す情報と、ロータリエンコーダ１３０からのクランク角度信号に基づいて、燃料噴射弁１２８を制御信号によって制御する。
排気制御部１５４は、燃料噴射制御部１５２からの燃料噴射情報量、および、ロータリエンコーダ１３０からのクランク角度信号に基づいて、排気弁駆動装置１１８に排気弁操作信号を出力する。以下、上述したユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００のエンジンサイクルにおける各制御部の動作について説明する。
図２は、各制御部の動作を示す説明図である。図２に示すように、燃焼行程後の排気行程では、排気ポート１１６および掃気ポート１２２が閉塞状態にあり、燃焼室１４０（シリンダ１１０内）には排気ガスが充満している。
燃焼室１４０の燃焼作用によって生じる爆発圧力により、ピストン１１２が下降し下死点に近づくと、排気制御部１５４は排気弁駆動装置１１８を通じて排気弁１２０を開弁し、また、ピストン１１２の摺動動作に応じて掃気ポート１２２が開口する（図２に示すｔ１）。すると、掃気ポート１２２から活性ガスが吸入され、活性ガスは、燃料ガスの混合を促進するためのスワール（旋回流）を形成しながら上昇し、燃焼室１４０（シリンダ１１０内）の排気ガスを排気ポート１１６から押し出す。
そして、ピストン１１２が下死点から上死点に向けて上昇する圧縮行程では、掃気ポート１２２が閉口され、活性ガスの吸入が停止される。このとき、排気制御部１５４は、排気弁１２０を開弁状態に維持しており、ピストン１１２の上昇によって、引き続き、燃焼室１４０（シリンダ１１０内）の排気ガスは、排気ポート１１６から排出される。この間、燃料噴射制御部１５２は、ガバナー１５０から入力された燃料噴射量を示す情報や、ロータリエンコーダ１３０からのクランク角度信号によって導出されるエンジン回転数等に基づいて、ピストン１１２が燃料噴射弁１２８よりも下死点側にあるときに、燃料噴射弁１２８からシリンダ１１０内に燃料ガスを噴射する（図２に示すｔ２）。
これにより、掃気ポート１２２から吸入された活性ガスに燃料ガスが噴射され、燃焼室１４０（シリンダ１１０内）に予混合気が生成される。その後、さらにピストン１１２が上昇して、燃料噴射弁１２８よりも上死点に近づくと、排気制御部１５４は、排気弁１２０を閉弁して排気ポート１１６を閉口する（図２に示すｔ３）。
このようにして、燃焼室１４０において予混合気が燃焼することにより、上記のとおりに、排気、吸気（給気）、圧縮、燃焼行程が繰り返されることとなる。ここで、エンジンの運転状況にもよるが、例えば、エンジンの定格運転状態において、燃料ガスが局所的に噴射されてしまい、シリンダ１１０（燃焼室１４０）内において、燃料ガスが行き渡らない部分が生じると、場合によっては、ノッキングや過早着火等が生じ、運転性能が低下するおそれがある。そこで、本実施形態においては、シリンダ１１０内（燃焼室１４０）の全体に広く燃料ガスを行き渡らせるべく、燃料噴射弁１２８を次のように構成している。
図３は、燃料ガスの噴射方向を説明する図である。図３（ａ）は、シリンダ１１０における燃料噴射ポート１２６が形成された位置の水平方向の断面を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＩＩＩ（ｂ）−ＩＩＩ（ｂ）線の断面を示し、図３（ｃ）は、図３（ａ）におけるＩＩＩ（ｃ）−ＩＩＩ（ｃ）線の断面を示している。図３（ａ）に示すように、本実施形態のユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、シリンダ１１０に８つの燃料噴射ポート１２６が形成されており、これら８つの燃料噴射ポート１２６それぞれに燃料噴射弁１２８（図３では符号１２８ａ、１２８ｂで示す）が設けられている。
燃料噴射弁１２８は、シリンダ１１０（燃焼室１４０）内に吸入された活性ガスのスワールすなわち旋回流（図３中、符号２００で示す破線矢印）に沿う方向（図３中、符号２０２で示す実線矢印方向）に燃料ガスを噴射する第１の燃料噴射弁１２８ａと、この第１の燃料噴射弁１２８ａよりもシリンダ１１０の中心軸側（本実施形態ではシリンダ１１０の中心軸、図３中、符号２０４で示す白抜き矢印方向）に向けて燃料ガスを噴射する第２の燃料噴射弁１２８ｂと、を有して構成される。
ここで、活性ガスの旋回流（スワール）に沿う方向というのは、活性ガスの流動方向と、燃料ガスの噴射方向とが完全に一致している場合に限らず、活性ガスの流れに燃料ガスがスムーズに乗る関係にあればよい。具体的には、シリンダ１１０の水平方向の断面において、活性ガスの旋回流の方向（流動方向）と、燃料ガスの噴射方向とのなす角度α（図３（ａ）参照）が、０°<α<９０°であればよく、このとき、第２の燃料噴射弁１２８ｂから噴射される燃料ガスが、第１の燃料噴射弁１２８ａから噴射される燃料ガスよりも、シリンダ１１０の中心軸側に向かっていればよい。
また、ここでは、第２の燃料噴射弁１２８ｂは、図３（ｂ）に示すように、シリンダ１１０の中心軸に向かって、水平方向よりも鉛直上方に向けて燃料ガスを噴射し、第１の燃料噴射弁１２８ａは、図３（ｃ）に示すように、水平方向に向けて燃料ガスを噴射する。ただし、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂから噴射される燃料ガスの、鉛直方向における噴射角度は、適宜設定すればよい。したがって、例えば、第１の燃料噴射弁１２８ａから、水平方向よりも鉛直上方に燃料ガスを噴射してもよいし、第２の燃料噴射弁１２８ｂから、水平方向に向けて燃料ガスを噴射してもよい。
ただし、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂから噴射される燃料ガスが互いに干渉することを考慮すると、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂは、ピストン１１２のストローク方向に対する燃料ガスの噴射角度を異ならせることが望ましい。また、本実施形態のように、第１の燃料噴射弁１２８ａから、水平方向に向けて燃料ガスを噴射し、第２の燃料噴射弁１２８ｂから、水平方向よりも鉛直上方に向けて燃料ガスを噴射した方が、シリンダ１１０内において燃料ガスが均一になりやすいという試験結果が得られている。
なお、詳しい説明は省略するが、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂの先端には、燃料ガスを噴出するための開口が設けられている。このとき、第１の燃料噴射弁１２８ａにおいては、先端に設けられた開口の角度が、スワール（旋回流）に沿う方向に傾けられており、これによって、図示の方向に燃料ガスが噴射可能となっている。ただし、第１の燃料噴射弁１２８ａや第２の燃料噴射弁１２８ｂは、所望の方向に燃料ガスを噴射することができればよく、その具体的な構成は適宜設計すればよい。
そして、図３（ａ）に示すように、本実施形態では、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂを、シリンダ１１０の周方向に交互に、かつ、等間隔を維持して配置している。したがって、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂによって噴射される燃料ガスの噴射方向は、シリンダ１１０の中心軸に対して対称となる。
このように、燃料噴射弁１２８が、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂを備えることにより、全ての燃料噴射弁１２８から同時に燃料ガスを噴射したとしても、隣接する燃料噴射弁１２８から噴射される燃料ガスが干渉しにくくなり、シリンダ１１０（燃焼室１４０）内において、広く全体に燃料ガスを行き渡らせることが可能となる。これにより、従来に比して運転性能を向上することができる。
なお、上記では、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂから同時に燃料ガスを噴射することを前提として説明したが、燃料噴射制御部１５２が、例えば、以下のような制御を行うことで、シリンダ１１０（燃焼室１４０）内における燃料ガスの均一性をより向上することが可能となる。
図４は、燃料噴射制御部１５２による燃料噴射弁１２８の制御の一例を説明するフローチャートである。なお、この図４に示す処理は、例えば、ガバナー１５０から燃料噴射量にかかる情報が燃料噴射制御部１５２に入力された場合に開始される。
（ステップＳ３０１）
燃料噴射制御部１５２は、ガバナー１５０から燃料噴射量にかかる情報が入力されると、ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、燃料噴射弁１２８よりも下死点側の第１位置にあるか否かを判定するとともに、ピストン１１２が第１位置に到達していない場合（ステップＳ３０１のＮｏ）は、ピストン１１２が第１位置に到達するまで待機する。
（ステップＳ３０２）
ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、第１位置に到達したと判定すると（ステップＳ３０１のＹｅｓ）、燃料噴射弁１２８は、第１の燃料噴射弁１２８ａから所定量の燃料ガスを噴射させる。
（ステップＳ３０３）
そして、燃料噴射制御部１５２は、ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、第１位置よりも上死点側であって、かつ、燃料噴射弁１２８よりも下死点側にある第２位置にあるか否かを判定するとともに、ピストン１１２が第２位置に到達していない場合（ステップＳ３０３のＮｏ）は、ピストン１１２が第２位置に到達するまで待機する。
（ステップＳ３０４）
ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、第２位置に到達したと判定すると（ステップＳ３０３のＹｅｓ）、燃料噴射弁１２８は、第２の燃料噴射弁１２８ｂから所定量の燃料ガスを噴射させる。
上記の処理によれば、燃料噴射制御部１５２が、第１の燃料噴射弁１２８ａと第２の燃料噴射弁１２８ｂとで、燃料ガスの噴射開始時期を異ならせるので、第１の燃料噴射弁１２８ａから噴射される燃料ガスと、第２の燃料噴射弁１２８ｂから噴射される燃料ガスとが、より干渉しにくくなり、シリンダ１１０（燃焼室１４０）内における燃料ガスの均一性を向上することができる。
なお、ここでは、第１の燃料噴射弁１２８ａから燃料ガスを噴射した後に、第２の燃料噴射弁１２８ｂから燃料ガスを噴射することとしたが、第２の燃料噴射弁１２８ｂから燃料ガスを噴射した後に、第１の燃料噴射弁１２８ａから燃料ガスを噴射してもよい。いずれにしても、第１の燃料噴射弁１２８ａと第２の燃料噴射弁１２８ｂとで、燃料ガスの噴射開始時期を異ならせることで、シリンダ１１０（燃焼室１４０）内における燃料ガスの均一性を向上することができる。
また、本実施形態のユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００によれば、エンジンの運転状況に応じて、最適な燃焼作用をもたらすこともできる。
図５は、燃料噴射制御部１５２による燃料噴射弁１２８の制御の他の例を説明するフローチャートである。なお、この図５に示す処理は、例えば、ガバナー１５０から燃料噴射量にかかる情報が燃料噴射制御部１５２に入力された場合に開始される。
（ステップＳ４０１）
燃料噴射制御部１５２は、ガバナー１５０から燃料噴射量にかかる情報が入力されると、ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、燃料噴射弁１２８よりも下死点側の第１位置にあるか否かを判定するとともに、ピストン１１２が第１位置に到達していない場合（ステップＳ４０１のＮｏ）は、ピストン１１２が第１位置に到達するまで待機する。
（ステップＳ４０２）
ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、第１位置に到達したと判定すると（ステップＳ４０１のＹｅｓ）、燃料噴射弁１２８は、第１の燃料噴射弁１２８ａから所定量の燃料ガスを噴射させる。
（ステップＳ４０３）
そして、燃料噴射制御部１５２は、ガバナー１５０から入力される燃料噴射量に係る情報等に基づき、エンジン負荷が予め設定された閾値以上であるかを判定する。その結果、エンジン負荷が閾値以上であると判定した場合にはステップＳ４０４に処理を移し、エンジン負荷が閾値未満であると判定した場合には（ステップＳ４０３のＮｏ）、当該処理を終了する。
（ステップＳ４０４）
上記ステップＳ４０３において、エンジン負荷が閾値以上であると判定した場合には（ステップＳ４０３のＹｅｓ）、燃料噴射制御部１５２は、ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、第１位置よりも上死点側であって、かつ、燃料噴射弁１２８よりも下死点側にある第２位置にあるか否かを判定するとともに、ピストン１１２が第２位置に到達していない場合（ステップＳ４０４のＮｏ）は、ピストン１１２が第２位置に到達するまで待機する。
（ステップＳ４０５）
ロータリエンコーダ１３０から入力される信号に基づき、ピストン１１２が、第２位置に到達したと判定すると（ステップＳ４０４のＹｅｓ）、燃料噴射弁１２８は、第２の燃料噴射弁１２８ｂから所定量の燃料ガスを噴射させる。
上記の処理によれば、燃料噴射制御部１５２が、エンジンの負荷に応じて、第１の燃料噴射弁１２８ａから燃料ガスを噴射したり、第１の燃料噴射弁１２８ａと第２の燃料噴射弁１２８ｂとの双方から燃料ガスを噴射したりする。つまり、エンジンの運転状況に応じて、燃料ガスを噴射させる燃料噴射弁１２８の数を異ならせることで、最適量の燃料ガスを、所望のタイミングで、最適な期間に亘って噴射させることが可能となる。特に、上記のように、第１の燃料噴射弁１２８ａと第２の燃料噴射弁１２８ｂとが交互に配置されている場合において、第１の燃料噴射弁１２８ａからのみ燃料ガスを噴射する際には、隣接する燃料噴射弁１２８から噴射される燃料ガスの干渉を一層低減することができる。
なお、ここでは、燃料噴射制御部１５２の制御の一例として、エンジンの負荷が予め設定された閾値未満である場合には、第１の燃料噴射弁１２８ａから燃料ガスを噴射させ、エンジンの負荷が予め設定された閾値以上である場合に、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂから燃料ガスを噴射させる場合について説明した。しかしながら、例えば、エンジンの定格運転状態では、シリンダ１１０内全体に広く、均一に燃料ガスを行き渡らせ、エンジンの起動時等、燃焼室１４０の温度が低い場合には、燃焼作用を確実にもたらすべく、燃料ガスを局所的に噴射することが好ましいこともある。このように、エンジンの運転状況に応じて、燃料噴射制御部１５２が、第１の燃料噴射弁１２８ａと第２の燃料噴射弁１２８ｂとで、燃料ガスの噴射制御を適宜異ならせることで、常時、正常かつ安定的な運転を実現することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態においては、第１の燃料噴射弁１２８ａと第２の燃料噴射弁１２８ｂとを同数設けることとしたが、第１の燃料噴射弁１２８ａおよび第２の燃料噴射弁１２８ｂの数が異なっていてもよいし、また、これらの配置も特に限定されるものではない。
本発明は、掃気ポートから吸入された活性ガスに燃料ガスを噴射して生成される予混合気を燃焼させるユニフロー掃気式２サイクルエンジンに利用することができる。
１００ …ユニフロー掃気式２サイクルエンジン
１１０ …シリンダ
１１２ …ピストン
１１６ …排気ポート
１２０ …排気弁
１２２ …掃気ポート
１２８ …燃料噴射弁
１２８ａ …第１の燃料噴射弁
１２８ｂ …第２の燃料噴射弁
１４０ …燃焼室
１５２ …燃料噴射制御部

Claims (7)

  1. 内部に燃焼室が形成されるシリンダと、
    前記シリンダ内を摺動するピストンと、
    前記シリンダにおける前記ピストンのストローク方向一端部に設けられた排気ポートと、
    前記排気ポートを開閉する排気弁と、
    前記シリンダにおける前記ピストンのストローク方向他端部側の内周面に設けられ、前記ピストンの摺動動作に応じて前記燃焼室に活性ガスを吸入する掃気ポートと、
    前記シリンダのうち、前記掃気ポートよりも前記排気ポート側に設けられ、該掃気ポートから前記燃焼室に吸入された活性ガスに燃料ガスを噴射して予混合気を生成する複数の燃料噴射弁と、を備え、
    前記複数の燃料噴射弁は、
    前記シリンダ内に吸入された活性ガスの旋回流に沿う方向に燃料ガスを噴射する第１の燃料噴射弁と、当該第１の燃料噴射弁よりも前記シリンダの中心軸側に向けて燃料ガスを噴射する第２の燃料噴射弁と、を少なくとも含むことを特徴とするユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  2. 前記燃料噴射弁を制御することにより、当該燃料噴射弁から燃料ガスを噴射させる燃料噴射制御部をさらに備え、
    前記燃料噴射制御部は、
    前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁とで、燃料ガスの噴射制御を異ならせることを特徴とする請求項１記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  3. 前記燃料噴射制御部は、
    前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁とで、燃料ガスの噴射開始時期を異ならせることを特徴とする請求項２記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  4. 前記燃料噴射制御部は、
    当該エンジンの運転状況に応じて、燃料ガスを噴射させる燃料噴射弁の数を異ならせることを特徴とする請求項２または３記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  5. 前記燃料噴射制御部は、
    当該エンジンの負荷が予め設定された閾値未満である場合には、前記第１の燃料噴射弁からのみ燃料ガスを噴射させ、
    当該エンジンの負荷が予め設定された閾値以上である場合に、前記第１の燃料噴射弁および前記第２の燃料噴射弁から燃料ガスを噴射させることを特徴とする請求項４記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  6. 前記第１の燃料噴射弁および前記第２の燃料噴射弁によって噴射される燃料ガスの噴射方向は、前記シリンダの中心軸に対して対称であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  7. 前記第１の燃料噴射弁および前記第２の燃料噴射弁は、前記ピストンのストローク方向に対する燃料ガスの噴射角度を互いに異ならせることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
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