KR101819698B1 - 유니플로 소기식 2사이클 엔진 - Google Patents

유니플로 소기식 2사이클 엔진 Download PDF

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Abstract

유니플로 소기식 2사이클 엔진은, 연료 공급로(170)에 있어서, 서로 병렬로 마련되고 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 복수의 분사 밸브(160)와, 분사 밸브를 전환하기 위한 작동유를 토출하는 유압 펌프(174)와, 유압 펌프로부터 토출되는 작동유가 도출되는 주 유로(176)와, 주 유로로부터 분기하여 주 유로로부터 분사 밸브로 작동유를 도출하는 복수의 분기 유로(178)와, 복수의 분기 유로 각각에 마련되어 분사 밸브를 전환하는 전환 밸브(180)를 구비한다. 분기 유로는, 실린더의 둘레방향으로 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 하나 또는 복수의 분사 밸브에 접속되고, 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어된다.

Description

유니플로 소기식 2사이클 엔진{Uniflow scavenging 2-cycle engine}
본 발명은, 소기 포트로부터 흡입되는 활성 가스에 연료 가스를 분사하여 생성되는 예혼합기를 연소시키는 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 관한 것이다.
본원은 2013년 12월 24일에 일본 출원된 일본특허출원 2013-265944호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
선박 기관으로서도 이용되는 유니플로 소기식 2사이클 엔진(2스트로크 엔진)에서는, 실린더에서의 피스톤의 스트로크 방향에 따른 일단부에 배기 포트가 마련되고, 실린더에서의 피스톤의 스트로크 방향에 따른 타단부에는 실린더의 둘레방향으로 간격을 두고 복수의 소기 포트가 마련되어 있다. 또한, 실린더 중에서 소기 포트와 배기 포트의 사이에 위치하는 벽면에는 연료 가스를 분사하는 복수의 연료 분사 포트가 실린더의 둘레방향으로 간격을 두고 마련되어 있다. 각각의 연료 분사 포트에는 연료 가스를 분사하는 노즐이 마련되어 있다.
그리고, 흡기 행정에서 소기 포트로부터 연소실에 활성 가스가 흡입되면, 연소 작용에 의해 발생한 배기 가스가, 흡입된 활성 가스에 의해 배기 포트로부터 밀려나오도록 하여 배기된다. 이 때, 흡입된 활성 가스에 노즐로부터 연료 가스를 분사하여 예혼합기를 생성하고, 생성된 예혼합기를 압축함으로써 연소 작용이 얻어지고, 이 연소 작용에 의해 발생하는 폭발 압력에 의해 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동한다.
또한, 특허문헌 1에서는 실린더에 연료 분사 포트가 마련되는 대신에 각각의 소기 포트의 내벽에 연료 가스를 분사하는 노즐을 마련한 구성이 기재되어 있다. 이 구성에서는, 활성 가스가 실린더 내에 흡입되기 전에 연료 가스와의 혼합을 개시함으로써, 실린더 내에서의 연료 가스와 활성 가스의 혼합 시간을 확보하고 있다. 상기와 같이, 실린더에 마련한 연료 분사 포트에 노즐을 배치하는 구성, 소기 포트에 노즐을 배치하는 구성 어느 것이어도 노즐은 실린더의 둘레방향으로 간격을 두고 복수 마련된다. 또한, 각각의 노즐로부터는 일률적으로 같은 양의 연료 가스가 분사되어 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 평10-299578호 공보
소기 포트로부터 실린더 내에 유입되는 활성 가스의 유량에는 소기 포트의 위치에 따라 차이가 발생한다. 그 때문에, 모든 노즐로부터 일률적으로 같은 양의 연료 가스를 분사하면, 실린더의 둘레방향의 위치에 따라 연료 가스의 농도에 편차가 발생한다. 그러나, 연료 가스의 농도가 균일해지도록 개개의 노즐에 마련된 분사 밸브를 개별적으로 제어하는 것은 제어가 복잡해진다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여, 간이한 분사 제어로 연료 가스를 균일하게 확산시키는 것이 가능한 유니플로 소기식 2사이클 엔진을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 유니플로 소기식 2사이클 엔진은, 내부를 피스톤이 슬라이딩하는 실린더와, 실린더의 둘레방향으로 서로 떨어져 마련된 복수의 분사구와, 연료 가스의 연료 공급원에 대해 복수의 분사구를 접속하는 연료 공급로와, 연료 공급로에 있어서, 서로 병렬로 마련되고, 연료 공급원과 분사구를 연통시켜 연료 공급원으로부터 공급되는 연료 가스를 분사구로부터 분출시키는 연통 위치 및 연료 공급원과 분사구의 연통을 차단하여 분사구로부터의 연료 가스의 분출을 정지시키는 차단 위치로 전환됨으로써, 분사구로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 복수의 분사 밸브와, 분사 밸브를 연통 위치 또는 차단 위치로 전환하기 위한 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 유압 펌프에 접속되어 유압 펌프로부터 토출되는 작동유가 도출되는 주 유로와, 주 유로로부터 분기하여 주 유로로부터 하나 또는 복수의 분사 밸브로 작동유를 도출하는 복수의 분기 유로와, 복수의 분기 유로 각각에 마련되어 주 유로로부터 분사 밸브에 작동유를 공급하거나 혹은 주 유로로부터 분사 밸브에의 작동유 공급을 정지하여 분사 밸브를 연통 위치 또는 차단 위치로 전환하는 전환 밸브를 구비한다. 또한, 복수의 분기 유로 중 적어도 하나의 분기 유로는 실린더의 둘레방향으로 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 하나 또는 복수의 분사 밸브에 접속되고, 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어된다.
분사구는, 연료 가스 및 활성 가스가 혼합된 예혼합기를 분출해도 된다.
분사구는 피스톤의 스트로크 방향에 따른 다른 위치에 복수 마련되고, 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어됨과 아울러, 다른 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 피스톤의 스트로크 방향의 위치가 다른, 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어되어도 된다.
분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 실린더의 둘레방향으로 4개로 구분된 복수의 분사구 중에서 1구획에 위치하는 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어되어도 된다.
본 발명의 유니플로 소기식 2사이클 엔진이 실린더가 배치되는 소기실과, 소기실의 직경 방향 외방으로부터 소기실에 활성 가스를 도출하는 연락로를 더 구비해도 된다.
본 발명의 유니플로 소기식 2사이클 엔진이 실린더에 마련되어 활성 가스를 실린더 내에 유입시킴과 아울러, 실린더 내에서 활성 가스의 선회류를 발생시키도록 실린더의 직경 방향에 대해 경사지는 방향으로 연장되는 소기 포트를 더 구비하고, 분사구는 소기 포트의 내벽 또는 소기 포트의 외측에 마련되며, 연락로에 대향하는 1구획에 위치하는 복수의 분사구는 연락로의 유로폭의 중심 위치에 대해, 선회류의 흐름 방향의 상류측보다 선회류의 흐름 방향의 하류측에 많이 배치되어 있어도 된다.
본 발명의 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 의하면, 간이한 분사 제어로 연료 가스를 균일하게 확산시키는 것이 가능해진다.
도 1은 유니플로 소기식 2사이클 엔진의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a는 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 분사 밸브의 구조에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 분사 밸브의 구조에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 유압 계통 및 예혼합기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 유압 계통 및 예혼합기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 활성 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 활성 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실린더의 직경 방향으로 연장되어 형성된 소기 포트를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 각 제어부의 동작을 나타내는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제1 변형예에서의 유압 계통 및 예혼합기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 본 발명의 제1 변형예에서의 유압 계통 및 예혼합기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 제2 변형예에서의 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9b는 본 발명의 제2 변형예에서의 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 이러한 실시형태에 나타내는 치수, 재료, 기타 구체적인 수치 등은 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 불과하며, 특별히 언급하는 경우를 제외하고 본 발명을 한정하지 않는다. 또, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능, 구성을 가지는 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략하고, 또한 본 발명에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.
도 1은 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시형태의 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은, 예를 들어 선박 등에 이용된다. 구체적으로 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은 실린더(110)(실린더 헤드(110a), 실린더 블록(110b))와, 피스톤(112)과, 파일럿 분사 밸브(114)와, 연소실(116)과, 배기 포트(118)와, 배기 밸브 구동 장치(120)와, 배기 밸브(122)와, 소기 포트(124)와, 소기 탱크부(126)와, 소기실(128)과, 연락로(130)와, 연료 분사부(132)와, 로터리 인코더(134)를 포함하여 구성되고, 거버너(조속기(調速機); 150), 연료 분사 제어부(152), 배기 제어부(154) 등의 제어부에 의해 제어된다.
유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)에서는, 피스톤(112)의 상승 행정 및 하강 행정의 2행정 사이에 배기, 흡기, 압축, 연소, 팽창이 이루어져 도시하지 않은 크로스 헤드에 연결된 피스톤(112)이 실린더(110) 안을 슬라이딩이 자유롭게 왕복 이동한다. 이러한 크로스 헤드형 피스톤(112)에서는, 실린더(110) 내에서의 스트로크를 비교적 길게 형성할 수 있고, 피스톤(112)에 작용하는 측압(側壓)을 크로스 헤드에 받게 하는 것이 가능하므로, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)의 고출력화를 도모할 수 있다. 나아가 실린더(110)와 크로스 헤드가 수용되는 도시하지 않은 크랭크실이 격리되므로, 저질 연료유를 이용하는 경우에도 크랭크실 내의 윤활유의 오손 열화를 방지할 수 있다.
파일럿 분사 밸브(114)는, 실린더(110)의 스트로크 방향 일단부인 피스톤(112)의 상사점보다 상방의 실린더 헤드(110a)에 마련되고, 엔진 사이클에서의 원하는 시점에서 적당량의 연료유를 분사한다. 이 연료유는, 실린더 헤드(110a)와, 실린더 블록(110b)에서의 실린더 라이너와, 피스톤(112)에 둘러싸인 연소실(116)의 열로 자연 착화하고 단시간에 연소되어 연소실(116)의 온도를 매우 높인다. 그 때문에, 연료 가스를 포함하는 예혼합기를 원하는 타이밍에 확실히 연소시킬 수 있다.
배기 포트(118)는, 실린더(110)에서의 피스톤(112)의 스트로크 방향의 일단측, 즉 피스톤(112)의 상사점보다 상방의 실린더 헤드(110a)의 꼭대기부에 마련된 개구부로서, 실린더(110) 내에서 발생한 연소 후의 배기 가스를 배기하기 위해 개폐된다.
배기 밸브 구동 장치(120)는, 배기 제어부(154)의 제어에 따라 소정의 타이밍에 배기 밸브(122)를 상하로 슬라이딩시켜 배기 포트(118)를 개폐한다.
소기 포트(124)는, 실린더(110)에서의 피스톤(112)의 스트로크 방향의 타단부에서 실린더 블록(110b)을 내주면부터 외주면까지 관통하는 구멍으로, 실린더(110)의 전체 주위에 걸쳐 각각 간격을 두고 복수 마련되어 있다.
그리고, 소기 포트(124)로부터 피스톤(112)의 슬라이딩에 따라 실린더(110) 내에 활성 가스가 흡입된다. 이 활성 가스는 산소, 오존 등의 산화제 또는 그 혼합기(예를 들어 공기)를 포함한다. 소기 탱크부(126)에는, 도시하지 않은 과급기의 컴프레서에 의해 가압된 활성 가스(예를 들어 공기)가 봉입되어 있고, 실린더(110)가 수용된 소기실(128)과 소기 탱크부(126)는 연락로(130)에 의해 연통되어 있다. 연락로(130)는, 소기실(128)의 직경 방향 외방에 위치하는 소기 탱크부(126)로부터 소기실(128)에 활성 가스를 도출한다.
소기실(128)에 유입된 활성 가스는, 실린더(110) 안과의 차압(差壓)에 의해 소기 포트(124)로부터 실린더(110) 내에 흡입된다. 소기 탱크부(126)의 압력은 거의 일정하게 할 수 있지만, 소기 탱크부(126)의 압력이 변화하는 경우에는 소기 포트(124)에 압력계를 마련하고, 그 계측값에 따라 연료 가스의 분사량 등 다른 파라미터를 제어해도 된다.
연료 분사부(132)는, 소기 포트(124)의 직경 방향 외측에 배치되어 연료 가스를 분출하고, 분출한 연료 가스를 소기 포트(124)로부터 실린더(110) 내에 유입시킨다. 연료 분사부(132)에 대해서는 나중에 상세히 서술한다.
로터리 인코더(134)는 도시하지 않은 크랭크 기구에 마련되고, 크랭크의 각도 신호(이하, 크랭크 각도 신호라고 함)를 검출한다.
거버너(150)는, 상위의 제어 장치로부터 입력된 엔진 출력 지령값과 로터리 인코더(134)로부터의 크랭크 각도 신호에 의한 엔진 회전수에 기초하여, 연료 분사량을 도출하여 연료 분사 제어부(152)에 출력한다.
연료 분사 제어부(152)는, 거버너(150)로부터 입력된 연료 분사량을 나타내는 정보와 로터리 인코더(134)로부터의 크랭크 각도 신호에 기초하여, 후술하는 전환 밸브를 제어한다.
배기 제어부(154)는, 연료 분사 제어부(152)로부터의 연료 분사량에 관한 신호 및 로터리 인코더(134)로부터의 크랭크 각도 신호에 기초하여, 배기 밸브 구동 장치(120)에 배기 밸브 조작 신호를 출력한다.
도 2a 및 도 2b는 연료 분사부(132)를 설명하기 위한 도면으로, 도 2a에는 실린더(110)의 측면도 중에서 연료 분사부(132) 근방을 추출하여 나타낸다. 또한, 도 2b에는 도 2a의 점선 부분의 확대도를 나타낸다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 연료 분사부(132)는 실린더(110)와는 별도의 몸체로 형성된 저류(貯留)관(132a, 132b)을 가진다. 저류관(132a, 132b)은 각각 실린더(110)의 직경 방향 외측을 둘레 방향을 따라 둘러싸는 환상의 부재이다. 저류관(132a)은 소기 포트(124)보다 피스톤(112)의 스트로크 방향의 일단측(도 2a 중 상측)에 배치되고, 저류관(132b)은 소기 포트(124)보다 피스톤(112)의 스트로크 방향의 타단측(도 2a 중 하측)에 배치된다.
저류관(132a, 132b) 각각의 내부에는 환상의 저류실이 형성되어 있고, 저류실에서 연료 가스가 일시적으로 저류된다. 여기서, 연료 가스는 LNG에 한정하지 않고, 예를 들어 LPG(액화 석유가스), 경유, 중유 등을 가스화한 것을 적용할 수도 있다.
유통관(132c, 132d)은, 저류관(132a)과 저류관(132b)의 사이에 직렬로 배치된다. 유통관(132c, 132d)의 각각의 일단은 서로 대향하여 배치됨과 아울러, 유통관(132c)의 타단은 저류관(132a)에 고정되고, 유통관(132d)의 타단은 저류관(132b)에 고정되어 있다.
유통관(132c)은, 저류관(132a)에 연통하여 저류관(132a)으로부터 유입된 연료 가스가 유통된다. 또한, 유통관(132d)은 저류관(132b)에 연통하여 저류관(132b)으로부터 유입된 연료 가스가 유통된다. 이와 같이, 유통관(132c)과 유통관(132d)에서는 각각 독립된 유로가 형성된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 유통관(132c, 132d)에는 분사구(132e)가 형성되어 있다. 분사구(132e)는, 유통관(132c, 132d)의 내주면과 외주면을 연통하는 구멍이다. 따라서, 분사구(132e)는 인접한 소기 포트(124)의 사이에서 실린더(110)의 직경 방향 외측(실린더(110)의 외측)에 위치하고 있다. 또한, 분사구(132e)는 실린더(110)의 둘레 방향으로 서로 떨어져 마련되고, 유통관(132c, 132d)으로부터 실린더(110)의 둘레 방향으로 향하여 개구되어 있다.
분사 밸브(160)는, 저류관(132a, 132b)의 내부에 각각 마련되어 있다. 저류관(132a)의 내부에 마련된 분사 밸브(160)에 의해, 저류관(132a)과 유통관(132c)의 연통 부분이 개폐된다. 또한, 저류관(132b)의 내부에 마련된 분사 밸브(160)에 의해, 저류관(132b)과 유통관(132d)의 연통 부분이 개폐된다.
분사 밸브(160)가 개방되고 저류관(132a, 132b)으로부터 유통관(132c, 132d)에 연료 가스가 유입되면, 분사구(132e)로부터 연료 가스가 분출한다. 그리고, 소기 탱크부(126)(소기실(128))로부터 소기 포트(124)로 향하여 흐르는 활성 가스로 향하여 연료 분사부(132)의 분사구(132e)로부터 연료 가스가 내뿜어진다. 이 때, 소기 포트(124)의 근방에서의 활성 가스에는 와류가 발생하고, 와류에 의해 활성 가스와 연료 가스의 혼합을 촉진하는 것이 가능해진다.
도 3a 및 도 3b는 분사 밸브(160)의 구조에 대해 설명하기 위한 도면으로, 도 3a에는 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출을 정지시키는 차단 위치에 있을 때의 분사 밸브(160)를 나타내고, 도 3b에는 연료 가스를 분사구(132e)로부터 분출시키는 연통 위치에 있을 때의 분사 밸브(160)를 나타낸다.
유통관(132c)과 저류관(132a)의 연통부에 마련된 분사 밸브(160)와, 유통관(132d)과 저류관(132b)의 연통부에 마련된 분사 밸브(160)는 상하가 반대로 되어 있지만 실질적으로 구성이 동일하다. 그 때문에, 여기서는 도 2b에 도시된 유통관(132c)과 저류관(132a)의 연통부에 마련된 분사 밸브(160)를 예로 들어 설명하고, 도 2b에 도시된 유통관(132d)과 저류관(132b)의 연통부에 마련된 분사 밸브(160)에 대해서는 설명을 생략한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 분사 밸브(160)는 본체(160a)를 포함하여 구성된다. 분사 밸브(160)의 본체(160a)는 통형 부재로서, 도면 중 하측의 단부가 저류관(132a)과 유통관(132c)의 연통 부분을 폐색하고 있다.
분사 밸브(160)의 본체(160a)에는 스프링실(160b)이 형성되어 있고, 스프링으로 구성되는 탄성 부재(162)가 배치되어 있다. 또한, 본체(160a)에는 스프링실(160b)로부터 도면 중 상측으로 관통하는 기름 구멍(160c)이 형성되어 있다. 기름 구멍(160c)에는, 후술하는 유압 펌프와 연통하는 도시하지 않은 유압 호스가 연결되어 있다.
본체(160a)에는, 스프링실(160b)로부터 도면 중 하측으로 관통하는 관통공(160d)이 형성되어 있음과 아울러, 스프링실(160b)보다 도면 중 하측에 가로 구멍(160e)이 형성되어 있다. 가로 구멍(160e)은, 본체(160a)의 측부를, 그 외주면으로부터 관통공(160d)까지 직경 방향을 따라 관통한다. 분사 밸브(160)는, 상기와 같이 저류관(132a) 내에 배치되어 있다. 따라서, 가로 구멍(160e)에는 상기 저류관(132a) 내에 충만하는 연료 가스가 유입된다. 또한, 분사 밸브(160)의 관통공(160d)은 도면의 하단에서 유통관(132c)에 연통되어 있다.
밸브체(164)는 원기둥형 부재로서, 스프링실(160b) 및 관통공(160d)에 삽입 통과되어 있다. 또한, 밸브체(164)는 스프링실(160b) 내에 위치하는 부위에 직경 방향의 외방으로 돌출되는 돌출부(164a)를 가진다. 밸브체(164) 중에서, 도면 중 상측에 위치하는 일단은 밸브체(164)의 축에 수직인 면에 평행함과 아울러, 하측에 위치하는 타단은 밸브체(164)의 축에 수직인 면에 대해 경사진 테이퍼면(164b)으로 되어 있다.
탄성 부재(162)의 양단은, 돌출부(164a)와 스프링실(160b)의 도면 중, 상측에 위치하는 내벽에 각각 고정되어 있다. 탄성 부재(162)는 인장 스프링으로서 기능하고, 돌출부(164a)에 대해 탄성 부재(162)가 수축하는 방향, 즉 도면 중 상측으로의 바이어스력을 작용시키고 있다.
기름 구멍(160c)으로부터 분사 밸브(160)의 본체(160a) 내에 유입된 작동유에 의해 밸브체(164)에 유압이 작용할 때, 밸브체(164)는 도 3a에 도시된 바와 같이 유압에 의해 압압되어 본체(160a)에 대해 도면의 하측으로 이동한다. 이 때, 가로 구멍(160e)은 밸브체(164)에 의해 폐색되어 있다.
관통공(160d)에는, 가로 구멍(160e)을 사이에 두고 도면 중 상측과 하측에 각각 시일 링(166a, 166b)이 마련되어 있다. 시일 링(166a, 166b)은, 가로 구멍(160e)에 유입된 연료 가스가 본체(160a)와 밸브체(164)의 간극으로부터 스프링실(160b) 측이나 테이퍼면(164b) 측으로 누출되지 않도록 봉지하고 있다.
밸브체(164)에 유압이 작용하지 않을 때, 밸브체(164)는 도 3b에 도시된 바와 같이 탄성 부재(162)의 바이어스력에 의해 본체(160a)에 대해 도면의 상측으로 이동한다. 이에 따라, 가로 구멍(160e)과 관통공(160d)이 연통하여, 저류관(132a) 내에 충만하는 연료 가스가 가로 구멍(160e)으로부터 관통공(160d)으로 유입된다.
그리고, 연료 가스는 관통공(160d)의 내벽과, 밸브체(164)의 테이퍼면(164b)으로 도출되어, 관통공(160d)으로부터 도면 중 하측으로 흘러 유통관(132c)에 유입된다. 이렇게 하여 유통관(132c)의 분사구(132e)로부터 소기 포트(124)의 외측으로 연료 가스가 분출한다.
도 4a 및 도 4b는 유압 계통 및 연료 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면으로, 도 4a에는 분사 밸브(160)에 작동유를 공급하는 공급 상태를 나타내고, 도 4b에는 분사 밸브(160)에의 작동유 공급을 정지하는 정지 상태를 나타낸다. 도 4a 및 도 4b 중 작동유의 흐름을 실선으로 나타내고, 연료 가스의 흐름을 일점쇄선 또는 점선으로 나타낸다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 연료 공급원(168)은, 연료 가스가 저류되는 연료 탱크로부터 연료 가스를 송출하는 연료 펌프 등으로 구성된다.
또한, 연료 공급로(170)는 연료 분사부(132)의 저류관(132a, 132b) 및 유통관(132c, 132d)을 포함하여 구성되는, 연료 가스의 유로이다. 그리고, 연료 공급로(170)는 연료 공급원(168)에 대해 상술한 연료 분사부(132)의 복수의 분사구(132e)를 병렬로 접속한다. 또한, 분사 밸브(160)는 연료 공급로(170)에 있어서 유통관(132c, 132d)에 대응하여 서로 병렬로 마련되어 있다.
여기서는 도시를 생략하지만, 연료 공급로(170) 중에서 저류관(132a, 132b)에는 활성 가스가 공급되는 활성 가스 공급로가 연통되어 있고, 저류관(132a, 132b)에서 활성 가스 공급로로부터의 활성 가스와 연료 공급원(168)으로부터의 연료 가스가 혼합된다.
분사 밸브(160)는, 상술한 연통 위치에 있을 때, 연료 공급원(168)과 분사구(132e)를 연통시켜, 연료 공급원(168)으로부터 공급되는 연료 가스를 분사구(132e)로부터 분출시킨다. 또한, 분사 밸브(160)는 차단 위치에 있을 때, 연료 공급원(168)과 분사구(132e)의 연통을 차단하여 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출을 정지시킨다.
저류 탱크(172)에는, 분사 밸브(160)를 연통 위치 또는 차단 위치로 전환하기 위한 작동유가 저류된다. 유압 펌프(174)는, 저류 탱크(172)로부터 작동유를 흡인하여 토출한다. 주 유로(176)는, 유압 펌프(174)에 접속되어 유압 펌프(174)로부터 토출되는 작동유가 도출된다. 분기 유로(178)는 주 유로(176)로부터 복수 분기하는 유로로서, 예를 들어 상술한 분사 밸브(160)의 본체(160a)에서의 기름 구멍(160c)에 접속된 유압 호스를 포함하여 구성된다. 각각의 분기 유로(178)는, 주 유로(176)로부터 개개의 분사 밸브(160)로 작동유를 도출한다.
즉, 유압 펌프(174)로부터 토출된 작동유는 주 유로(176) 및 분기 유로(178)를 통해 개개의 분사 밸브(160)의 본체(160a)의 기름 구멍(160c)에 도출된다.
전환 밸브(180)는 예를 들어 3포트 전자 밸브 등으로 구성되고, 복수의 분기 유로(178) 각각에 마련된다. 전환 밸브(180)는, 연료 분사 제어부(152)의 제어에 따라 도 4a에 도시된 바와 같이 주 유로(176)로부터 분사 밸브(160)에 작동유를 공급하는 공급 위치, 혹은 도 4b에 도시된 바와 같이 주 유로(176)로부터 분사 밸브(160)에의 작동유 공급을 정지하는 정지 위치로 변위한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 전환 밸브(180)가 공급 위치가 되면, 상술한 바와 같이 밸브체(164)에 유압이 작용하여 분사 밸브(160)가 차단 위치(도 3a 참조)가 된다. 한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 전환 밸브(180)가 정지 위치가 되면, 밸브체(164)에 유압이 작용하지 않고 분사 밸브(160)가 연통 위치(도 3b 참조)가 된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 정지 위치에서는 전환 밸브(180)는 주 유로(176)와 분사 밸브(160)의 기름 구멍(160c)의 연통을 차단함과 아울러, 분사 밸브(160)의 기름 구멍(160c)과 저류 탱크(172)를 연통하여 스프링실(160b) 내의 작동유를 저류 탱크(172)에 환류시킨다. 이렇게 하여 분사 밸브(160)에 유압이 작용하지 않게 된다. 이와 같이, 전환 밸브(180)는 분사 밸브(160)를 연통 위치와 차단 위치에서 전환한다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 하나의 분기 유로(178)는 복수의 분사 밸브(160)에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 하나의 분기 유로(178)에 대해 예를 들어 7개의 분사 밸브(160)가 접속되어 있다. 분기 유로(178)는 예를 들어 8개 마련되어 있고, 하나의 분기 유로(178)에 접속된 복수의 분사 밸브(160)를 밸브군 A(도 4a 및 도 4b에서는 A1, A2, A8로 나타내고, A3~A7은 도시를 생략함)라고 부른다.
각각의 분기 유로(178)에는 하나의 전환 밸브(180)가 마련되어 있기 때문에, 하나의 전환 밸브(180)를 전환함으로써 하나의 밸브군 A가 일제히 개폐된다.
도 5a 및 도 5b는 활성 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면으로, 도 5a에는 소기 탱크부(126) 및 소기실(128)에 대해 피스톤(112)의 스트로크 방향에 수직한 면에 의한 단면도를 나타내고, 도 5b에는 도 5a 중 우단에 위치하는 소기실(128) 및 실린더(110)의 확대도를 나타낸다. 도 5a에서는 실린더(110) 단면의 상세는 생략하여 나타낸다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은 예를 들어 4기통 엔진으로, 나란히 마련된 4개의 소기실(128) 각각에 실린더(110)가 배치되어 있다. 각 실린더(110)에는 피스톤(112), 배기 밸브(122) 및 연료 분사부(132) 등 상술한 구성이 각각에 마련되어 있다.
인접한 소기실(128)은 서로 접속로(182)에 의해 연통되어 있고, 소기실(128)에는 연락로(130) 외에 접속로(182)로부터도 활성 가스가 유입된다.
연락로(130) 및 접속로(182)에는, 유통하는 활성 가스의 유량을 측정하는 유량계(184)가 마련되어 있다. 유량계(184)는 예를 들어 활성 가스의 흐름 방향까지 특정 가능한 구성이어도 되고, 유량계(184)가 활성 가스의 흐름 방향까지는 특정할 수 없어도 연료 분사 제어부(152)가 각각의 실린더(110)에의 소기 타이밍에 기초하여 활성 가스의 흐름 방향을 판정해도 된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 유통관(132c, 132d)은 실린더(110)의 둘레 방향으로 4개의 구획(B1~B4)으로 구분되어 있다. 그리고, 유통관(132c, 132d) 각각에 마련된 분사구(132e)도 유통관(132c, 132d)이 속하는 구획(B1~B4)으로 구분되어 있다.
구획(B1)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132c)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A1)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다. 구획(B1)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132d)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A2)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다.
구획(B2)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132c)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A3)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다. 구획(B2)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132d)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A4)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다.
구획(B3)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132c)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A5)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다. 구획(B3)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132d)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A6)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다.
구획(B4)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132c)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A7)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다. 구획(B4)에 속하는 분사구(132e) 중에서 유통관(132d)에 마련된 분사구(132e)는, 밸브군(A8)에 의해 연료 가스의 분출이 제어된다.
즉, 분기 유로(178)에 마련된 하나의 전환 밸브(180)의 전환에 의해, 실린더(110)의 둘레 방향으로 4개로 구분된 복수의 분사구(132e) 중에서 1구획에 위치하는, 유통관(132c) 또는 유통관(132d) 중 어느 하나에 마련된 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출이 제어된다.
소기실(128)에 유입되는 활성 가스는, 연락로(130)나 접속로(182)에 가까운 쪽이 압력이 높아 소기 포트(124)로부터 유입되는 유량이 많아지기 쉽다. 그 때문에, 모든 분사구(132e)로부터 일률적으로 같은 양의 연료 가스를 분출하면, 활성 가스의 유입량이 많은 소기 포트(124)의 근처에서는 연료 가스의 농도가 연하고, 활성 가스의 유입량이 적은 소기 포트(124)의 근처에서는 연료 가스의 농도가 진해진다.
소기실(128) 내에서 활성 가스의 압력 분포는, 유량계(184)의 측정값 등으로 추정할 수 있다. 그래서, 소기 포트(124)마다 활성 가스의 유입량에 따른 연료 가스가 분출되도록 미리 유량계(184)의 측정값에 대응지어지고 전환 밸브(180)의 전환 타이밍이 설정되어 있다. 연료 분사 제어부(152)는, 유량계(184)의 측정값과 미리 설정된 전환 밸브(180)의 전환 타이밍에 기초하여 전환 밸브(180)를 제어한다.
구체적으로 연료 분사 제어부(152)는, 활성 가스의 압력이 높아 활성 가스의 유입량이 많다고 추정되는 소기 포트(124) 근방의 분사구(132e)로부터는 장기간 분사 밸브(160)를 개방함으로써 연료 가스의 분출량을 많게 한다. 한편, 활성 가스의 압력이 낮아 활성 가스의 유입량이 적다고 추정되는 소기 포트(124) 근방의 분사구(132e)로부터는 단기간 분사 밸브(160)를 개방함으로써 연료 가스의 분출량을 적게 한다.
상술한 바와 같이, 하나의 전환 밸브(180)를 전환함으로써 하나의 밸브군 A를 일제히 개폐할 수 있어, 연료 가스의 분사 제어를 간이하게 수행하면서 연료 가스의 농도 편차를 억제하여 연료 가스를 균일하게 확산시키는 것이 가능해진다.
또한, 소기실(128) 안은 실린더(110)의 둘레 방향을 따라, 활성 가스의 압력이 가까운 4개의 영역(C1~C4)으로 나눌 수 있다. 그 때문에, 분사구(132e)를 실린더(110)의 둘레 방향으로 4개로 구분하여 밸브군 A를 구성함으로써, 적은 전환 밸브(180)의 제어로 연료 가스를 효율적으로 확산시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 소기 포트(124)는 실린더(110) 내에서 활성 가스의 선회류(스월)를 발생시키도록 실린더(110)의 직경 방향에 대해 경사지는 방향으로 연장되어 있다. 다시 말하면, 소기 포트(124)는 실린더(110)의 직경 방향의 중심으로부터 어긋난 위치로 향하는 유로가 되어 있다. 도 5b에서, 선회류의 흐름 방향을 화살표로 나타낸다.
도 6은, 실린더(110)의 직경 방향으로 연장되어 형성된 소기 포트(P)를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 구성에 있어서, 실린더(110) 내에서 활성 가스의 압력이 가까운 영역은, 영역(C1~C4)과 같이 되어 있다. 예를 들어, 영역(C3)에 대해서는 연락로(130)를 중심으로 실린더(110)의 둘레 방향으로 시계방향 측도 반시계방향 측도 거의 균등하게 존재하고 있다.
한편, 도 5b에 도시된 바와 같이, 선회류를 발생시키도록 소기 포트(124)를 형성하면, 활성 가스의 압력이 가까운 영역(C1~C4)은 도 6에 도시된 위치보다 실린더(110)의 둘레 방향으로 어긋난다.
그래서, 본 실시형태에서는 연락로(130)에 대향하는 1구획(도 5b에 도시된 예에서는 구획(B3))은, 연락로(130)에 대해, 선회류의 흐름 방향의 상류측(시계방향 측)보다 선회류의 흐름 방향의 하류측(반시계방향 측)에 길게(넓게) 존재하도록 구성하고 있다. 즉, 연락로(130)에 대향하는 1구획에 위치하는 복수(여기서는 7개)의 유통관(132c, 132d)이 구비하는 분사구(132e)는, 연락로(130)의 유로폭의 중심 위치에 대해, 선회류의 흐름 방향의 상류측(시계방향 측)보다 선회류의 흐름 방향의 하류측(반시계방향 측)에 많이 배치되도록 구획(B3)이 구분되어 있다. 이와 같이, 활성 가스의 압력 분포에 맞추어 분사구(132e)의 구분을 하고, 동일 구획 내에 위치하는 밸브군 A를 제어함으로써, 소기 포트(124)에 유입되는 활성 가스의 유량에 따른 연료 가스를 적절히 분출 가능하게 된다.
이하, 상술한 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)의 엔진 사이클에서의 각 제어부의 동작에 대해 설명한다.
도 7은, 각 제어부의 동작을 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 연소 행정 후의 배기 행정에서는 배기 포트(118) 및 소기 포트(124)가 폐색 상태에 있고, 연소실(116)(실린더(110) 내)에는 배기 가스가 충만되어 있다.
연소실(116)의 연소 작용에 의해 발생하는 폭발 압력에 의해 피스톤(112)이 하강하여 하사점에 가까워지면, 배기 제어부(154)는 배기 밸브 구동 장치(120)를 통해 배기 밸브(122)를 개방하고, 그 후 피스톤(112)의 슬라이딩 동작에 따라 소기 포트(124)가 개구된다(도 7에 나타내는 t1). 그러면, 소기 포트(124)로부터 활성 가스가 흡입된다.
그리고, 연료 분사 제어부(152)는, 거버너(150)로부터 입력된 연료 분사량을 나타내는 정보나, 로터리 인코더(134)로부터의 크랭크 각도 신호에 의해 도출되는 엔진 회전수 등에 기초하여, 연료 분사부(132)로부터 소기 포트(124)에서의 실린더(110)의 직경 방향 외측에서 연료 가스를 분사시킨다. 이에 의해, 소기 포트(124)에 흡입되기 전의 활성 가스에 연료 가스가 포함된다.
이 때, 연료 분사 제어부(152)는, 유량계(184)의 측정값에 기초하여 복수의 전환 밸브(180)를 각각 개별적으로 제어하여, 밸브군(A1~A8)을 각각 개방시키고 연료 가스를 분출시킨다. 그리고, 연료 분사 제어부(152)는, 복수의 전환 밸브(180)를 각각 개별적으로 제어하여, 밸브군(A1~A8)을 각각 폐쇄시키고 연료 가스의 분출을 정지시킨다.
이 때, 밸브군(A2, A4, A6, A8)의 전환에 의해, 유통관(132d)에 마련된 인접한 복수의 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출이 제어된다. 또한, 다른 분기 유로(178)에 마련된 밸브군(A1, A3, A5, A7)의 전환에 의해, 유통관(132c)에 마련된, 피스톤(112)의 스트로크 방향의 위치가 다른, 인접한 복수의 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출이 제어된다.
그리고, 유통관(132d)에 마련된 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 밸브군(A2, A4, A6, A8)이 유통관(132c)에 마련된 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 밸브군(A1, A3, A5, A7)보다 개방 타이밍 및 폐쇄 타이밍이 빠르다.
그 때문에, 소기 포트(124)가 피스톤(112)에 의해 서서히 폐색되는 타이밍에 맞추어 연료 가스의 분출이 정지된다. 유통관(132c)에 마련된 분사구(132e)와 유통관(132d)에 마련된 분사구(132e)와 같이, 피스톤(112)의 스트로크 방향의 위치가 다른 분사구(132e)에 대해 밸브군 A를 나누어 구성함으로써, 피스톤(112)의 스트로크 방향의 위치에 따른 적절한 분사 제어가 가능해진다.
또한, 연락로(130)나 접속로(182)에 가까운 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 밸브군(A3~A6)은, 다른 밸브군(A1, A2, A7, A8)보다 개방 기간이 길다. 그 때문에, 연락로(130)나 접속로(182)에 가까워 활성 가스의 유량이 많다고 추정되는 소기 포트(124)에 가까운 분사구(132e)로부터는, 연락로(130)나 접속로(182)로부터 떨어져 있어, 활성 가스의 유량이 적다고 추정되는 소기 포트(124)에 가까운 분사구(132e)보다 많은 연료 가스를 분출할 수 있어, 연료 가스 농도의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.
단, 도 7에 도시된 밸브군 A의 개폐 타이밍은 일례이다. 소기실(128) 내의 압력 분포는 인접한 다른 실린더(110)의 소기 등의 영향을 받기 때문에, 도 7에 도시된 밸브군 A의 제어와는 다른 제어가 행해지는 경우도 있다.
그 후, 활성 가스 및 연료 가스는 활성 가스와 연료 가스의 혼합을 촉진하기 위한 스월을 형성하면서 상승하고, 연소실(116)(실린더(110) 내)의 배기 가스를 배기 포트(118)로부터 밀어낸다.
그리고, 피스톤(112)이 하사점으로부터 상사점으로 향하여 상승하는 압축 행정에서는, 소기 포트(124)가 폐쇄되어 활성 가스의 흡입이 정지된다(도 7에 나타내는 t2). 이 때, 배기 제어부(154)는 배기 밸브(122)를 개방 상태로 유지하고 있고, 피스톤(112)의 상승에 의해, 이어서 연소실(116)(실린더(110) 내)의 배기 가스는 배기 포트(118)로부터 배출된다.
더욱 피스톤(112)이 상승하면, 배기 제어부(154)는 배기 밸브(122)를 폐쇄하여 배기 포트(118)를 폐쇄한다(도 7에 나타내는 t3). 그리고, 연소실(116) 내의 연소 작용에 의해 폭발이 발생한다.
이와 같이 하여 연소실(116)에서 연료 가스가 연소함으로써, 상기와 같이 배기, 흡기, 압축, 연소, 팽창 행정이 반복된다.
도 8a 및 도 8b는, 본 발명의 제1 변형예에서의 유압 계통 및 예혼합기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 상술한 실시형태에서는, 분사 밸브(160)는 유통관(132c) 또는 유통관(132d) 중 어느 하나에 마련된 분사구(132e)로부터의 예혼합기의 분출을 제어하는 구성에 대해 설명하였다. 그리고, 상술한 실시형태에 있어서, 분사구(132e)는 도 2b에 도시된 바와 같이 유통관(132c)에 피스톤(112)의 스트로크 방향에 따른 다른 위치에 복수 마련되고, 유통관(132d)에 피스톤(112)의 스트로크 방향에 따른 다른 위치에 복수 마련된다.
제1 변형예에서는, 하나의 분사 밸브(160)에 대해 피스톤(112)의 스트로크 방향의 위치가 동일하고, 실린더(110)의 둘레 방향으로 인접한 복수의 분사구(232e)가 접속되어 있다. 분기 유로(178)는 예를 들어 8개 마련되어 있고, 하나의 분기 유로(178)는 하나의 분사 밸브(160)의 기름 구멍(160c)에 접속되어 있다. 그리고, 분사구(232e)는 접속되어 있는 분사 밸브(160)마다 8개의 분사구군 D(도 8a 및 도 8b에 D1, D2, D8로 나타내고, D3~D7은 도시를 생략함)로 분류된다.
그리고, 분기 유로(178)에 마련된 하나의 전환 밸브(180)의 전환에 의해, 하나의 분사 밸브(160)의 개폐가 제어된다. 하나의 분사 밸브(160)는, 하나의 분사구군 D로부터의 예혼합기의 분출을 제어한다.
즉, 하나의 전환 밸브(180)의 전환에 의해, 하나의 분사구군 D(실린더(110)의 둘레 방향으로 인접한 복수의 분사구(232e))로부터의 예혼합기의 분출을 제어하는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 상술한 실시형태와 마찬가지로 예혼합기의 분사 제어를 간이하게 수행하면서 연료 가스 농도의 편차를 억제하여 연료 가스를 균일하게 확산시키는 것이 가능해진다.
상술한 실시형태 및 제1 변형예에서는, 연료 분사부(132)로부터는 활성 가스와 혼합되기 전의 연료 가스가 분출되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 연료 분사부에서 연료 가스와 활성 가스가 예혼합되어도 된다. 이하, 이러한 연료 분사부(332)에 대해 설명한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 변형예에서의 연료 분사부(332)를 설명하기 위한 도면으로, 도 9a에는 실린더(110)의 측면도 중에서 연료 분사부(332)의 근방을 추출하여 나타낸다. 또한, 도 9b에는 도 9a의 점선 부분의 확대도를 나타낸다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 연료 분사부(332)는 실린더(110)와는 별도의 몸체로 형성된 혼합관(332a, 332b)을 가진다. 혼합관(332a, 332b)은, 각각 실린더(110)의 직경 방향 외측을 둘레 방향을 따라 둘러싸는 환상의 부재이다. 혼합관(332a)은 소기 포트(124)보다 피스톤(112)의 스트로크 방향의 일단측(도 9a 중 상측)에 배치되고, 혼합관(332b)은 소기 포트(124)보다 피스톤(112)의 스트로크 방향의 타단측(도 9a 중 하측)에 배치된다.
혼합관(332a, 332b) 각각의 내부에는 환상의 혼합실이 형성되어 있고, 혼합실에서 연료 가스 및 활성 가스가 혼합되어 예혼합기가 생성된다.
유통관(132c)은, 혼합관(332a)에 연통하여 혼합관(332a)으로부터 유입된 연료 가스를 포함한 예혼합기가 유통된다. 또한, 유통관(132d)은, 혼합관(332b)에 연통하여 혼합관(332b)으로부터 유입된 연료 가스를 포함한 예혼합기가 유통된다.
그리고, 분사 밸브(160)가 개방되어 혼합관(332a, 332b)으로부터 유통관(132c, 132d)에 예혼합기가 유입되면, 분사구(132e)로부터 예혼합기가 분출한다. 그리고, 소기 탱크부(126)(소기실(128))로부터 소기 포트(124)로 향하여 흐르는 활성 가스로 향하여 연료 분사부(332)의 분사구(132e)로부터 예혼합기가 내뿜어진다.
상술한 실시형태에서는, 분사구(132e)는 피스톤(112)의 스트로크 방향에 따른 다른 위치에 복수 마련되고, 유통관(132c)에 마련된 분사구(132e)와 유통관(132d)에 마련된 분사구(132e)에서, 예혼합기의 분출을 제어하는 전환 밸브(180)를 개별적으로 마련하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 하나의 전환 밸브(180)로 유통관(132c, 132d) 모두에 마련된 분사구(132e)로부터의 예혼합기의 분출을 제어해도 된다. 또한, 피스톤(112)의 스트로크 방향의 위치는 모든 분사구(132e)에서 동일해도 된다.
또한, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 분사구(132e)는 소기 포트(124)보다 실린더(110)의 외측에 배치된 유통관(132c, 132d)에 마련된 개구인 경우에 대해 설명하였지만, 소기 포트(124)의 내주면에 마련된 개구이어도 된다.
또한, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 분기 유로(178)에 마련된 하나의 전환 밸브(180)의 전환에 의해, 실린더(110)의 둘레 방향으로 4개로 구분된 복수의 분사구(132e) 중에서 1구획에 위치하는 복수의 분사구(132e)로부터의 연료 가스의 분출이 제어되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 분사구(132e)의 구분은 실린더(110)의 둘레 방향으로 2개 이상으로 나눌 수 있으면 4개가 아니어도 된다.
또한, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 소기 포트(124)는 실린더(110) 내에서 활성 가스의 선회류를 발생시키도록 실린더(110)의 직경 방향에 대해 경사지는 방향으로 연장되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 소기 포트(124)는 선회류를 발생시키도록 구성하지 않고, 실린더(110)의 직경 방향으로 연장되어도 된다.
또한, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 모든 분기 유로(178)가, 실린더(110)의 둘레 방향으로 인접한 복수의 분사구(132e, 232e)로부터의 예혼합기의 분출을 제어하는 하나 또는 복수의 분사 밸브(160)에 접속되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 적어도 하나의 분기 유로(178)가 실린더(110)의 둘레 방향으로 인접한 복수의 분사구(132e, 232e)로부터의 예혼합기의 분출을 제어하는 하나 또는 복수의 분사 밸브(160)에 접속되어 있으면 된다.
또한, 상술한 실시형태 및 변형예에서는, 분사 밸브(160)는 밸브체(164)에 유압이 작용하면 차단 위치가 되고, 밸브체(164)에 유압이 작용하지 않게 되면 연통 위치가 되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 분사 밸브(160)는 밸브체(164)에 유압이 작용하면 연통 위치가 되고, 밸브체(164)에 유압이 작용하지 않게 되면 차단 위치가 되는 구성이어도 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면 본 발명의 청구범위에 기재된 범주에서 각종 변경예 또는 수정예를 생각해 낼 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
본 발명은, 소기 포트로부터 흡입되는 활성 가스에 연료 가스를 분사하여 생성되는 예혼합기를 연소시키는 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 이용할 수 있다.
100 유니플로 소기식 2사이클 엔진
110 실린더
112 피스톤
124 소기 포트
128 소기실
130 연락로
132e, 232e 분사구
160 분사 밸브
168 연료 공급원
170 연료 공급로
174 유압 펌프
176 주 유로
178 분기 유로
180 전환 밸브

Claims (16)

  1. 내부를 피스톤이 슬라이딩하는 실린더와,
    상기 실린더의 둘레방향으로 서로 떨어져 마련된 복수의 분사구와,
    연료 가스의 연료 공급원에 대해 복수의 상기 분사구를 접속하는 연료 공급로와,
    상기 연료 공급로에 있어서, 서로 병렬로 마련되고, 상기 연료 공급원과 상기 분사구를 연통시켜 상기 연료 공급원으로부터 공급되는 연료 가스를 상기 분사구로부터 분출시키는 연통 위치 및 상기 연료 공급원과 상기 분사구의 연통을 차단하여 상기 분사구로부터의 연료 가스의 분출을 정지시키는 차단 위치로 전환됨으로써, 상기 분사구로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 복수의 분사 밸브와,
    상기 분사 밸브를 상기 연통 위치 또는 상기 차단 위치로 전환하기 위한 작동유를 토출하는 유압 펌프와,
    상기 유압 펌프에 접속되어 상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유가 도출되는 주 유로와, 상기 주 유로로부터 분기하여 상기 주 유로로부터 하나 또는 복수의 상기 분사 밸브로 작동유를 도출하는 복수의 분기 유로와, 복수의 상기 분기 유로 각각에 마련되어 상기 주 유로로부터 상기 분사 밸브에 작동유를 공급하거나 혹은 상기 주 유로로부터 상기 분사 밸브에의 작동유 공급을 정지하여, 상기 분사 밸브를 상기 연통 위치 또는 상기 차단 위치로 전환하는 전환 밸브를 구비하고,
    복수의 상기 분기 유로 중 적어도 하나의 분기 유로는, 상기 실린더의 둘레방향으로 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출을 제어하는 하나 또는 복수의 상기 분사 밸브에 접속되고, 상기 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어되며,
    상기 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 상기 실린더의 둘레방향으로 복수로 구분된 상기 복수의 분사구 중에서 1구획에 위치하는 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어되며,
    상기 실린더가 배치되는 소기실과, 상기 소기실의 직경 방향 외방으로부터 상기 소기실에 활성 가스를 도출하는 연락로와, 상기 실린더에 마련되며, 상기 활성 가스를 상기 실린더 내에 유입시킴과 아울러, 상기 실린더 내에서 상기 활성 가스의 선회류를 발생시키도록 상기 실린더의 직경 방향에 대해 경사지는 방향으로 연장되는 소기 포트를 더 구비하고,
    상기 분사구는 상기 소기 포트의 내벽 또는 상기 소기 포트의 외측에 마련되며, 상기 연락로에 대향하는 1구획에 위치하는 상기 복수의 분사구가, 상기 연락로의 유로폭의 중심 위치에 대해, 상기 실린더의 둘레방향에 있어서의 상기 선회류의 흐름 방향의 상류측보다, 상기 실린더의 둘레방향에 있어서의 상기 선회류의 흐름 방향의 하류측에 많이 배치되어 있는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사구는, 연료 가스 및 활성 가스가 혼합된 예혼합기를 분출하는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사구는 상기 피스톤의 스트로크 방향에 따른 다른 위치에 복수 마련되고, 상기 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어됨과 아울러, 다른 분기 유로에 마련된 하나의 전환 밸브의 전환에 의해, 상기 피스톤의 스트로크 방향의 위치가 다른, 인접한 복수의 분사구로부터의 연료 가스의 분출이 제어되는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
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