JPH0797926A - 2サイクルディーゼル機関の掃気システム - Google Patents

2サイクルディーゼル機関の掃気システム

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Publication number
JPH0797926A
JPH0797926A JP5264349A JP26434993A JPH0797926A JP H0797926 A JPH0797926 A JP H0797926A JP 5264349 A JP5264349 A JP 5264349A JP 26434993 A JP26434993 A JP 26434993A JP H0797926 A JPH0797926 A JP H0797926A
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JP
Japan
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scavenging
air
chamber
compressor
cooler
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5264349A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirokazu Akagawa
裕和 赤川
Hiroyuki Ishida
裕幸 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH0797926A publication Critical patent/JPH0797926A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気弁閉止時にシリンダ内を満たす空気の温
度を効率よく低下させて空気の密度の上昇を図り、燃焼
の改善と出力の増大及び熱効率の向上を同時に達成し得
る2サイクルディーゼル機関の掃気システムを提供する
にある。 【構成】 排気ターボ過給機8と、冷却器9と、1次空
気を貯溜する掃気室7とより構成される第1の空気流路
と、冷却器9下流で分岐した1次空気の1部を更に低温
高密度の2次空気とする圧縮機10aと中間冷却器10
bと膨張器10cとタービン10dよりなる第2ターボ
過給機と、前記2次空気を貯溜する副掃気室11とより
構成される第2の空気流路と、前記2つの掃気室にまた
がり掃気孔と通じる部位に配設され掃気室と連通する上
部と下部の掃気導入口12b,12aを有する掃気導入
部12と、掃気導入口を開閉する掃気管制弁13と、該
管制弁を作動させるアクチュエータ14とを有してなる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は過給機を装備した2サイ
クルディーゼル機関の掃気システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図4にユニフロー掃気方式の2サイクル
ディーゼル機関における掃気システムの従来例の構成図
を示した。図4を参照してその構成と作用について説明
する。図において、1はシリンダライナ、2は掃気孔、
3は排気弁、4はピストン、5はピストン棒、6はスタ
フィングボックス、7は掃気室、8は排気ターボ過給
機、8aは該過給機のタービンで、8bは圧縮機、9は
空気冷却器である。ピストン4は、掃気室7とクランク
室(図示されていない)を隔離するスタフィングボック
ス6の中を摺動するピストン棒5を介してクロスヘッド
ピン(図示されていない)に結合され、さらに図示され
ていない連接棒とクランク軸の組合せによるクランク機
構により、ピストン4の上下運動をクランク軸の回転運
動に変換して外部に取出している。
【0003】排気弁3から排出された排気ガスを排気タ
ーボ過給機8のタービン8aに送り、該タービンにより
圧縮機8bを駆動し該圧縮機に吸入した大気圧の外気を
圧縮する。圧縮によって温度の上昇した空気(以下新気
という)は、空気冷却器9を通過する際の熱交換によっ
て冷却され、温度が低下して密度の上昇した予圧新気が
掃気室7に供給される。シリンダ内をピストン4が下降
してシリンダライナ1に設けられている掃気孔2が開か
れると、予圧されている新気が掃気孔2からシリンダ内
に送り込まれる。新気の供給によってシリンダ内から燃
焼ガスを追い出すと同時に、シリンダ内を新気と置き換
えるガス交換の作用、即ち掃気が下死点(BDC)側で
のクランク軸の1/3回転程度の間で行われる。
【0004】その後、排気弁3が閉じられ、ピストン4
の上昇によりシリンダ内の新気と完全に排出されずシリ
ンダ内に残留した前サイクルの燃焼ガスが圧縮される。
ピストン4が上死点(TDC)近傍に達した時期に、図
示されていない燃料噴射弁から燃料が噴射されて着火・
燃焼し、燃焼ガスの膨張によってピストン4を押し下げ
る。続いて排気弁3が開くことによって既燃ガスが排気
ターボ過給機8のタービン8a側に排出され、シリンダ
内の圧力が掃気室7内の圧力と同程度かそれ以下程度ま
で低下した後、先に述べた掃気孔2が開かれ、次のサイ
クルの掃気が開始される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
例には次のような問題点があった。2サイクルディーゼ
ル機関では新気の供給によってシリンダ内から前サイク
ルの燃焼ガスを排除するとともにシリンダ内を新気と置
き換える作用、即ち掃気が必要であり、新気の供給と排
気はほぼ同じ時期に行なわれる。このため充分な掃気を
行なおうとすれば供給された新気の一部が排気とともに
シリンダ内を吹き抜けてしまう。従って、燃焼の改善と
出力の増大の同時達成を意図して、シリンダ内に供給す
る新気の密度を上昇させ燃焼に寄与する空気の質量を大
幅に増加させる目的で、排気ターボ過給機8の圧縮機8
bで加圧され温度の上昇した掃気用空気を冷却器9で冷
却してその温度を下げても、シリンダ内を新気の一部が
吹き抜けてしまうと冷却に使用したエネルギーの一部は
無効となってしまう。
【0006】本発明の目的は前記問題点を解決し、排気
弁閉止時にシリンダ内を満たす空気の温度を効率よく低
下させて空気の密度を上昇させ、燃焼に寄与する空気の
質量の大幅な増大を図って、燃焼の改善と出力の増大及
び熱効率の向上を同時に達成し得る冷却器付きの排気タ
ーボ過給機を装備した2サイクルディーゼル機関の掃気
システムを提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の2サイクルディ
ーゼル機関の掃気システムは、シリンダライナ1の掃気
孔2に通じる掃気と過給を兼ねる2系統の空気流路を有
するものにおいて;外気を圧縮する圧縮機8bと該圧縮
機を駆動する排気ガスタービン8aとよりなる第1の排
気ターボ過給機8と、前記圧縮機の下流に配設された空
気冷却器9と、該空気冷却器で冷却された1次空気を貯
溜する掃気室7とより構成された第1の空気流路と;前
記空気冷却器の下流で分岐した前記1次空気の1部をさ
らに低温高密度の2次空気とする圧縮機10aと、中間
冷却器10bと膨張機10cと前記圧縮機10aを駆動
する排気ガスタービン10dとよりなる第2のターボ過
給機10と、前記膨張機の下流に配設され前記2次空気
を貯溜する副掃気室11とより構成された第2の空気流
路と;掃気室7と副掃気室11にまたがり、且つ掃気孔
2に通じる部位に配設され掃気室に連通する下部掃気導
入口12aと副掃気室に連通する上部掃気導入口12b
を有する掃気導入部12と;前記した上部あるいは下部
の掃気導入口を設定した時期に開閉する掃気管制弁13
と;制御装置(図示されていない)を介して機関の回転
に同期して前記掃気管制弁を的確に作動させるアクチュ
エータ14とを有してなることを特徴とする。
【0008】
【作用】前記のような構成としたことにより次のように
作用する。排気のエネルギを効率よく回収して2つの排
気ターボ過給機8,10に導きタービン8a,10dで
圧縮機の駆動仕事を発生させている。第1の排気ターボ
過給機8の圧縮機8aによって加圧され高温になった空
気は空気冷却器9で冷却されて温度が低下し低温の1次
空気となって掃気室7に貯溜され、第2ターボ過給機1
0の中間冷却器106で冷却され膨張機10cで膨張
し、さらに低温高密度になった2次空気が副掃気室11
に貯溜される。掃気導入部12では掃気孔2に接して設
けられた掃気管制弁13によって掃気導入口12a,1
2bの開閉が制御される。掃気孔2の開の期間の前半期
にシリンダ内に供給された空気はすべて掃気室7の1次
空気で、後半期になると副掃気室11内のさらに低温高
密度にされた2次空気が開となって上部掃気導入口12
bを介して掃気孔2からシリンダ内に送入されるように
なり、掃気孔閉止時期近くにはすべて2次空気が供給さ
れる。これらにより、排気弁3の閉止時にシリンダ内に
満たされる空気の温度が効率よく低下して空気の密度が
上昇し、燃焼に寄与する空気の質量が増大して燃焼の改
善と出力の向上及び熱効率の向上を同時に達成すること
ができる。
【0009】
【実施例】図1に本発明の実施例に係る2サイクルディ
ーゼル機関の掃気システムの構成図を示し、図2に図1
における掃気導流部12、掃気管制弁13近傍の要部拡
大図を示した。図3は掃気孔・排気弁のクランク角−開
口面積線図である。これらの図を参照して実施例の構成
と作用について説明するが、図1における符号1から9
までの部材の名称と機能は、図4に示して前述した従来
例における部材と同じであるからそれらについては略記
する。図1,2において、1はシリンダライナ、2は掃
気孔、3は排気弁、4はピストン、5はピストン棒、6
はスタフィングボックス、7は掃気室、8は排気ターボ
過給機、9は空気冷却器である。
【0010】図4に示した従来例とは次に記するところ
が異なる。即ち、本発明による実施例では掃気孔2に通
じる掃気と過給を兼ねる空気流路が2系統となってい
る。第1の空気流路は従来例と同様に、排気弁3から排
出された排気ガスで駆動されるタービン8aと該タービ
ンと同軸で外気を吸入し圧縮して1次空気をつくる圧縮
機8bからなる第1の排気ターボ過給機8と、該過給機
の圧縮機での圧縮により温度の上昇した1次空気を冷却
して密度の上昇を図る空気冷却器9と、該空気冷却器か
ら送出される1次空気を貯溜する掃気室7とからなり、
シリンダライナ1の外周に配設された掃気導流部12を
介して掃気孔2に通じている。
【0011】第2の空気流路には、圧縮機10a、中間
冷却器10b、膨張機10c及びタービン10dよりな
る第2ターボ過給機10が配設されている。前記第1の
排気ターボ過給機8のタービン8aに通じるガス流路か
ら分岐された一部の排気ガスが第2ターボ過給機10の
タービン10dに流入し、該タービンと同軸の圧縮機1
0aを駆動して、前記空気冷却器9の出口直後で第1の
空気流路から一部が分岐して送入された1次空気を圧縮
する。圧縮されて温度の上昇した新気は中間冷却器10
bで冷却され、続いて膨張機10cで膨張させることに
よってさらに温度を低下させるとともに圧縮機10aを
駆動するエネルギが回収され、前記掃気室7の1次空気
よりさらに低温高密度の2次空気となって副掃気室11
に貯溜され、掃気導流部12を介して掃気孔2を通じて
いる。
【0012】図2の要部拡大図に示すように、掃気導流
部12は掃気室7に通じる下部掃気導入口12aと、副
掃気室11に通じる上部掃気導入口12bとを有し、下
部掃気導入口12aと対向する開口部が掃気孔2の上半
部と接合する位置でシリンダライナ1の外周に接合され
ている。掃気導流部12への掃気導入口は上部12bと
下部12bに2分され、図示されていない制御装置によ
り機関の回転に同期して作動するアクチュエータ14を
介して掃気管制弁13を上下に動かすことにより、掃気
導入口の開閉が的確に切換えできるように構成されてい
る。
【0013】図3はクランク角(あるいは時間)と掃気
孔と排気弁の開口面積との関係を示す線図である。図3
と掃気孔近傍の要部を拡大した図2を対照すると、図3
でのの期間は、掃気管制弁13が図2での位置(上
部掃気導入口12bが閉)にセットされるようにアクチ
ュエータ14が制御される。この期間に、掃気孔2から
シリンダに流入する空気はすべて掃気室7から供給され
る1次空気である。ピストンが下死点(BDC)まで下
降し、次いで上昇をはじめ図3でのの期間の始めの時
期になると、掃気管制弁13が図2での位置(下部掃
気導入口12aが閉)にセットされるように(点線で示
した)アクチュエータ14が制御される。この場合掃気
孔2の開孔面積のうちハッチング表示した部分の面積か
らは副掃気室11から供給される2次空気がシリンダ内
に送入されるようになり、の終期近くになると、すべ
て2次空気のみが供給される。2次空気は空気冷却器9
と中間冷却器10bにより2段階に亘り冷却されている
ので、掃気室7内の1次空気より温度が低い。このよう
な掃気システムによれば、排気弁3閉止時にはシリンダ
内に満たされた空気の温度を効率よく低下させることが
でき、その密度を上昇させることができる。
【0014】
【発明の効果】本発明により次のような効果が得られ
る。排気弁閉止時にシリンダ内を満たす空気の温度を効
率よく低下させて空気の密度を上昇させ、燃焼に寄与す
る空気の質量の大幅な増大が実現され、燃焼の改善と出
力の増大及び熱効率の向上が同時に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る2サイクルディーゼル機
関の掃気システムの構成図。
【図2】図1における掃気導流部12、掃気管制弁13
近傍の要部拡大図。
【図3】掃気孔・排気弁のクランク角−開口面積線図。
【図4】従来技術による2サイクルディーゼル機関の掃
気システムの構成図。
【符号の説明】
1 シリンダライナ 2 掃気孔 3 排気弁 4 ピストン 5 ピストン棒 6 スタフィングボックス 7 掃気室 8 排気ターボ過給機 8a タービン 8b 圧縮機 9 空気冷却器 10 第2ターボ過給機 10a 圧縮機 10b 中間冷却器 10c 膨張機 10d タービン 11 副掃気室 12 掃気導流部 12a 下部掃気導入口 12b 上部掃気導入口 13 掃気管制弁 14 アクチュエータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダライナ(1)の掃気孔(2)に
    通じる掃気と過給を兼ねる2系統の空気流路を有するも
    のにおいて;外気を圧縮する圧縮機(8b)と該圧縮機
    を駆動する排気ガスタービン(8a)とよりなる第1の
    排気ターボ過給機(8)と、前記圧縮機の下流に配設さ
    れた空気冷却器(9)と、該空気冷却器で冷却された1
    次空気を貯溜する掃気室(7)とより構成された第1の
    空気流路と;前記空気冷却器の下流で分岐した前記1次
    空気の1部をさらに低温高密度の2次空気とする圧縮機
    (10a)と、中間冷却器(10b)と膨張機(10
    c)と前記圧縮機(10a)を駆動する排気ガスタービ
    ン(10d)とよりなる第2のターボ過給機(10)
    と、前記膨張機の下流に配設され前記2次空気を貯溜す
    る副掃気室(11)とより構成された第2の空気流路
    と;掃気室(7)と副掃気室(11)にまたがり、且つ
    掃気孔(2)に通じる部位に配設され掃気室に連通する
    下部掃気導入口(12a)と副掃気室に連通する上部掃
    気導入口(12b)を有する掃気導入部(12)と;前
    記した上部あるいは下部の掃気導入口を設定した時期に
    開閉する掃気管制弁(13)と;制御装置(図示されて
    いない)を介して機関の回転に同期して前記掃気管制弁
    を的確に作動させるアクチュエータ(14)とを有して
    なることを特徴とする2サイクルディーゼル機関の掃気
    システム。
JP5264349A 1993-09-28 1993-09-28 2サイクルディーゼル機関の掃気システム Withdrawn JPH0797926A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110594008A (zh) * 2019-10-29 2019-12-20 中船动力研究院有限公司 一种扫气装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110594008A (zh) * 2019-10-29 2019-12-20 中船动力研究院有限公司 一种扫气装置

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Effective date: 20001128