WO2014181864A1 - ユニフロー掃気式２サイクルエンジン - Google Patents

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WO2014181864A1
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cylinder
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喬弘 久下
裕 増田
敬之 山田
山田　剛
理文 河合
健 静谷
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株式会社Ihi
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Definitions

  • the present invention relates to a uniflow scavenging two-cycle engine that burns a premixed gas generated by injecting fuel gas into active gas sucked from a scavenging port.
  • a scavenging port is provided at one end in the stroke direction of the piston in the cylinder, and an exhaust port is provided at the other end in the stroke direction of the piston in the cylinder. It has been.
  • the active gas is sucked into the combustion chamber from the scavenging port in the intake (supply) stroke, the exhaust gas generated by the combustion action is pushed out from the exhaust port by the sucked active gas and exhausted.
  • a fuel gas is injected into the sucked active gas to generate a premixed gas, and a combustion action is obtained by compressing the generated premixed gas. Reciprocates within.
  • the concentration of the fuel gas becomes uneven depending on the positions of the plurality of injection ports.
  • the concentration of the fuel gas in the combustion chamber varies, and unburned fuel gas may remain in the portion where the concentration is lean, and abnormal combustion may be induced in the portion where the concentration is too high.
  • the present invention provides a uniflow scavenging two-cycle engine capable of equalizing the concentration of the fuel gas reaching the combustion chamber from the scavenging port and suppressing the extinguishing and abnormal combustion. It is aimed.
  • a uniflow scavenging two-cycle engine includes a cylinder in which a combustion chamber is formed, a piston that slides in the cylinder, and a stroke of the piston in the cylinder.
  • a scavenging port that is provided on one end side in the direction and sucks the active gas into the combustion chamber according to the sliding motion of the piston, and an inner peripheral surface of the scavenging port that injects fuel gas into the active gas sucked into the scavenging port;
  • the injection part provided in the outer side of the cylinder rather than the inner peripheral surface, and the injection part has a larger amount of fuel gas injection on the other end side in the stroke direction than on the one end side.
  • a plurality of injection units are provided with different positions in the stroke direction, and the injection unit disposed on the other end side in the stroke direction is more than the injection unit disposed on one end side in the stroke direction.
  • the opening area may be large.
  • a plurality of injection units are provided with different positions in the stroke direction, and the injection unit arranged on the other end side in the stroke direction is an injection arranged on one end side in the stroke direction
  • the interval between the injection parts adjacent in the stroke direction may be narrower than the part.
  • a plurality of injection units are provided with different positions in the stroke direction, and the plurality of injection units are a set of one or a plurality of injection units on the other end side in the stroke direction.
  • the first injection unit group is divided into at least two groups, that is, a second injection unit group that is a set of one or a plurality of injection units located on one end side in the stroke direction with respect to the first injection unit group.
  • a fuel gas flow path may be formed independently for each of the injection unit group and the first injection unit group.
  • the fuel gas supply pressure to the first injection unit group may be higher than the fuel gas supply pressure to the second injection unit group.
  • the concentration of the fuel gas supplied to the first injection unit group may be higher than the concentration of the fuel gas supplied to the second injection unit group.
  • the injection section may be formed by a long hole extending in the stroke direction, and the width of the opening may be wider on the other end side in the stroke direction than on the one end side.
  • the uniflow scavenging two-cycle engine of the present invention it is possible to equalize the concentration of the fuel gas that reaches the combustion chamber from the scavenging port, thereby suppressing extinguishing and abnormal combustion.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a uniflow scavenging two-cycle engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of a cylinder and a fuel injection unit in the same cross section as FIG. 1 for illustrating a fuel injection unit in the present embodiment. It is sectional drawing along the II (b) -II (b) line
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a uniflow scavenging two-cycle engine 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • the uniflow scavenging two-cycle engine 100 of the present embodiment is used for, for example, ships.
  • the uniflow scavenging two-cycle engine 100 includes a cylinder 110 (cylinder head 110a and cylinder block 110b), a piston 112, a pilot injection valve 114, an exhaust port 116, an exhaust valve driving device 118, and an exhaust valve. 120, a scavenging port 122, a scavenging chamber 124, a fuel injection unit 126, a rotary encoder 130, and a combustion chamber 140.
  • the governor (governor) 150, the fuel injection control unit 152, exhaust gas It is controlled by a control unit such as the control unit 154.
  • a piston 112 connected to a cross head is slidably reciprocated in a cylinder 110 through four successive strokes of intake (supply), compression, combustion, and exhaust.
  • intake supply
  • compression combustion
  • exhaust exhaust
  • the stroke in the cylinder 110 can be formed relatively long, and the side pressure acting on the piston 112 can be received by the cross head, so a uniflow scavenging two-cycle engine
  • the output of 100 can be increased.
  • the cylinder 110 and a crank chamber (not shown) in which the crosshead is accommodated are isolated, deterioration of the crank chamber can be prevented even when low quality fuel oil is used.
  • the pilot injection valve 114 is provided in the cylinder head 110a above the top dead center of the piston 112, and injects an appropriate amount of fuel oil at a desired time in the engine cycle.
  • fuel oil is spontaneously ignited by the heat of the combustion chamber 140 surrounded by the cylinder head 110a, the cylinder liner in the cylinder block 110b, and the piston 112, and burns in a short time. Make it high. Therefore, the premixed gas containing fuel gas can be reliably burned at a desired timing.
  • the exhaust port 116 is an opening provided at the top of the cylinder head 110a above the top dead center of the piston 112, and is opened and closed to exhaust the exhaust gas after combustion generated in the cylinder 110.
  • the exhaust valve driving device 118 opens and closes the exhaust port 116 by sliding the exhaust valve 120 up and down at a predetermined timing. The exhaust gas exhausted through the exhaust port 116 in this manner is supplied to the turbine side of a turbocharger (not shown) and then exhausted to the outside.
  • the scavenging port 122 is a hole penetrating from the inner peripheral surface (the inner peripheral surface of the cylinder block 110b) on one end side in the stroke direction of the piston 112 in the cylinder 110 to the outer peripheral surface. A plurality of them are provided.
  • the scavenging port 122 sucks the active gas into the cylinder 110 according to the sliding motion of the piston 112.
  • Such an active gas includes an oxidizing agent such as oxygen and ozone, or a mixture thereof (for example, air).
  • the scavenging chamber 124 is filled with active gas (for example, air) pressurized by a compressor of a supercharger (not shown), and the active gas is sucked from the scavenging port 122 with a differential pressure in the scavenging chamber 124 and the cylinder 110. Is done.
  • the pressure in the scavenging chamber 124 can be substantially constant, but when the pressure in the scavenging chamber 124 changes, a pressure gauge is provided in the scavenging port 122, and the fuel gas injection amount, etc., according to the measured value, etc. Other parameters may be controlled.
  • FIG. 2A to 2C are diagrams for explaining the fuel injection unit 126.
  • FIG. 2A shows a part of the cylinder 110 and the fuel injection unit 126 in the same cross section as FIG. 1, and
  • FIG. 2C shows a cross-section along the line (b) -II (b), and
  • FIG. 2C shows an arrow view along the arrow II (c) in FIG. 2B.
  • illustration of the cross-sectional structure of the fuel injection portion 126 and the piston 112 is omitted for easy understanding.
  • the fuel injection unit 126 has mixing tubes 126a and 126b formed separately from the cylinder 110.
  • the mixing tubes 126a and 126b are annular members that surround the radially outer side of the cylinder 110 along the circumferential direction.
  • the mixing pipe 126a is disposed on the other end side (in FIG. 2A) in the stroke direction of the piston 112 with respect to the scavenging port 122, and the mixing pipe 126b is on one end side in the stroke direction of the piston 112 with respect to the scavenging port 122 (see FIG. 2A, lower side).
  • a ring 156a is fitted in a groove 110c formed on the upper side of the mixing tube 126a on the outer peripheral surface of the cylinder 110, and the upward movement of the mixing tube 126a is restricted by the ring 156a. is doing.
  • a ring 156b is fitted in a groove 110d formed on the lower side of the mixing pipe 126b, and the movement of the mixing pipe 126b to the lower side is restricted by the ring 156b. Yes.
  • the mixing tube 126b is composed of two members 158a and 158b that surround the cylinder 110 half by half along the circumferential direction, and the protrusions provided at both ends of each of the members 158a and 158b. 158c and 158d are fastened with a chain, a nut or the like (so-called G coupling). That is, the mixing pipe 126b fastens the cylinder 110 from the outer peripheral side, and the vertical movement of the mixing pipe 126b in FIG. 2A is also limited by the frictional force of the contact portion between the mixing pipe 126b and the cylinder 110.
  • the fixing means of the mixing tube 126b has been described, but the mixing tube 126a is also fastened with the same structure as the mixing tube 126b.
  • a mixing chamber extending in an annular shape is formed inside each of the mixing tubes 126a and 126b.
  • Each mixing chamber communicates with a fuel pipe (not shown) through which fuel gas obtained by gasifying LNG (liquefied natural gas) flows, and an active pipe (not shown) through which active gas flows through an on-off valve 126c. ing.
  • the fuel gas from the fuel pipe and the active gas from the active pipe are mixed to generate a premixed gas.
  • the fuel gas is not limited to LNG, and for example, gasified LPG (liquefied petroleum gas), light oil, heavy oil, or the like can be applied.
  • the distribution pipe 126d is arranged between the mixing pipe 126a and the mixing pipe 126b, and both ends thereof are connected to the mixing pipe 126a and the mixing pipe 126b, respectively.
  • the flow pipe 126d is located on the outer peripheral surface of the cylinder 110 so as to face the partition wall 122a provided between the adjacent scavenging ports 122 (the radially outer side of the partition wall 122a of the scavenging port 122). One for each partition wall 122a.
  • the distribution pipe 126d includes one that communicates with the mixing pipe 126a and one that communicates with the mixing pipe 126b, and these are alternately arranged in the circumferential direction of the cylinder 110. That is, one of the adjacent flow pipes 126d communicates with the mixing pipe 126a, and the other communicates with the mixing pipe 126b. And the premixed gas containing the fuel gas which flowed in from the mixing pipe 126a or the mixing pipe 126b flows through the circulation pipe 126d.
  • FIG. 3A to 3D are views for explaining the injection unit 126e
  • FIG. 3A is an enlarged view of a broken line part of FIG. 2C
  • FIG. 3B is along III (b) of FIG. 3A in the flow pipe 126d.
  • FIG. 3C shows a flow pipe 226d of the first modified example
  • FIG. 3D shows a flow pipe 326d of the second modified example.
  • an injection portion 126e is formed in the flow pipe 126d.
  • the injection unit 126e includes a hole (opening) that communicates the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the flow pipe 126d, and is located on the radially outer side of the cylinder 110 (the outer side of the cylinder 110) between the adjacent scavenging ports 122.
  • a plurality of injection units 126e are provided with different positions of the piston 112 in the stroke direction.
  • Each of the injection portions 126e opens from the flow pipe 126d toward the circumferential direction of the cylinder 110.
  • the on-off valve 126c that opens and closes the flow path of the fuel gas and active gas supplied to the injection unit 126e opens (see FIGS. 2A to 2C). Then, the premixed gas is ejected from the injection portion 126e that is only open, and the premixed gas is blown from the ejection portion 126e toward the active gas flowing from the scavenging chamber 124 toward the scavenging port 122. At this time, a vortex is generated in the active gas in the vicinity of the scavenging port 122, and the vortex can promote the mixing of the active gas and the premixed gas.
  • FIG. 4 is a view for explaining the flow of the premixed gas in the cylinder 110.
  • the broken line indicates the relative velocity difference for each position along the radial direction with respect to the flow velocity of the gas in the cylinder 110, and arrows a and b indicate the flow path of the premixed gas and the arrow a , B indicates the leading position of the premixed gas flow at a predetermined timing.
  • the premixed gas passing through the other end side (upper side in FIG. 4) of the piston 112 in the scavenging port 122 flows on the outer diameter side in the cylinder 110 (indicated by an arrow a).
  • the premixed gas passing through one end side (the lower side in FIG. 4) of the piston 112 in the stroke direction flows on the inner diameter side in the cylinder 110 (indicated by an arrow b).
  • the gas in the cylinder 110 is slightly lower in velocity near the inner peripheral surface of the cylinder 110 due to friction and viscosity with the inner peripheral surface.
  • the ascending speed is faster on the outer diameter side. This is because the flow velocity on the outer diameter side of the cylinder 110 is increased by the influence of the swirl.
  • the exhaust valve 120 is located on the inner diameter side of the cylinder 110 so as to face the exhaust port 116.
  • the gap between the exhaust port 116 and the exhaust valve 120 opening to the outer diameter side of the cylinder 110 is also a factor for increasing the flow velocity on the outer diameter side of the cylinder 110 more than the inner diameter side.
  • the premixed gas indicated by the arrow a has a higher flow rate than the premixed gas indicated by the arrow b. Accordingly, the concentration of the fuel gas is lower in the portion where the premixed gas indicated by the arrow b reaches the combustion chamber 140 than in the portion where the premixed gas indicated by the arrow a reaches the combustion chamber 140. That is, such a speed difference of the premixed gas causes a variation in the concentration of the fuel gas.
  • the injection unit 126e arranged on the other end side in the stroke direction has an opening area (here, larger than the injection unit 126e arranged on one end side in the stroke direction.
  • the inner diameter of the opening is large.
  • the injection unit 226e arranged on the other end side in the stroke direction is more in the stroke direction than the injection unit 226e arranged on the one end side in the stroke direction.
  • interval with the adjacent injection part 226e is narrow. That is, the number of injection units 226e per unit area on the other end side in the stroke direction of the flow pipe 226d is larger than the number of injection units 226e per unit area on the one end side in the stroke direction of the flow pipe 226d.
  • the injection part 326e is formed by a long hole extending in the stroke direction in the flow pipe 326d, and the other end side in the stroke direction is the left and right in FIG. 3D rather than the one end side. Wide opening in direction.
  • the ratio of the opening area per unit area on the outer peripheral surface of the flow pipes 126d, 226d, and 326d is larger on the other end side than on the one end side in the stroke direction.
  • the injection amount of the premixed gas is larger on the other end side than on the one end side in the stroke direction.
  • the flow rate of the premixed gas indicated by the arrow a becomes larger than the flow rate of the premixed gas indicated by the arrow b.
  • the injection amount of the premixed gas can be made different by a simple process of forming the injection part 126e with different opening areas, and the processing cost can be reduced. Become.
  • the injection amount from the injection unit 326e can be gradually changed according to the position in the stroke direction, and the fuel gas concentration distribution can be further uniformized.
  • the rotary encoder 130 is provided in a crank mechanism (not shown) and detects a crank angle signal (hereinafter referred to as a crank angle signal).
  • the governor 150 derives the fuel injection amount based on the engine output command value input from the host controller and the engine speed based on the crank angle signal from the rotary encoder 130, and outputs the fuel injection amount to the fuel injection control unit 152.
  • the fuel injection control unit 152 controls the on-off valve 126c (see FIGS. 2A to 2C) based on the information indicating the fuel injection amount input from the governor 150 and the crank angle signal from the rotary encoder 130.
  • the exhaust control unit 154 outputs an exhaust valve operation signal to the exhaust valve driving device 118 based on the signal related to the fuel injection amount from the fuel injection control unit 152 and the crank angle signal from the rotary encoder 130.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of each control unit. As shown in FIG. 5, in the exhaust stroke after the combustion stroke, the exhaust port 116 and the scavenging port 122 are in a closed state, and the combustion chamber 140 (inside the cylinder 110) is filled with exhaust gas.
  • the exhaust control unit 154 opens the exhaust valve 120 through the exhaust valve driving device 118, and the piston 112 slides.
  • the scavenging port 122 opens according to the operation (t1 shown in FIG. 5). Then, the active gas is sucked from the scavenging port 122.
  • the fuel injection control unit 152 opens the on-off valve 126c based on the information indicating the fuel injection amount input from the governor 150, the engine speed derived from the crank angle signal from the rotary encoder 130, and the like.
  • the premixed gas is injected from the fuel injection unit 126 to the outer side of the cylinder 110 in the scavenging port 122 in the radial direction.
  • the premixed gas is included in the active gas before being sucked into the scavenging port 122.
  • the injection unit 126e has a larger amount of premixed gas (fuel gas) injection on the other end side in the stroke direction than on the one end side.
  • the premixed gas rises while forming a swirl for promoting the mixing of the active gas and the fuel gas contained in the premixed gas, and pushes the exhaust gas in the combustion chamber 140 (inside the cylinder 110) from the exhaust port 116. .
  • the fuel injection control unit 152 closes the on-off valve 126c, and the fuel gas from the fuel injection unit 126 into the scavenging port 122 is discharged. Injection stops. Further, the scavenging port 122 is closed, and the suction of the active gas is stopped.
  • the exhaust control unit 154 maintains the exhaust valve 120 in an open state, and the exhaust gas in the combustion chamber 140 (inside the cylinder 110) continues to be exhausted from the exhaust port 116 as the piston 112 rises. .
  • the exhaust control unit 154 closes the exhaust valve 120 and closes the exhaust port 116 (t2 shown in FIG. 5).
  • the difference in the concentration of the fuel gas due to the speed difference in the flow velocity is offset by the difference in the injection amount of the premixed gas for each injection section 126e.
  • the concentration of is almost uniform. An explosion occurs due to the combustion action of the combustion chamber 140.
  • the premixed gas is combusted in the combustion chamber 140, whereby the exhaust, intake, compression, and combustion stroke are repeated as described above.
  • FIG. 6A and 6B are diagrams for explaining the fuel injection unit 426 in the second embodiment, and FIG. 6A shows the positions of the cylinder 110 and the fuel injection unit 426 in the second embodiment corresponding to FIG. 2A.
  • FIG. 6B shows a partially enlarged view of the cylinder 110 and the fuel injection unit 426 in the second embodiment at positions corresponding to FIG. 3A.
  • two flow pipes 426d and 426e are arranged in series between the mixing pipe 426a and the mixing pipe 426b.
  • One end of each of the flow pipes 426d and 426e is disposed to face each other, the other end of the flow pipe 426d is fixed to the mixing pipe 426a, and the other end of the flow pipe 426e is fixed to the mixing pipe 426b.
  • the flow pipes 426d and 426e are arranged at the positions facing the partition walls 122a provided between the adjacent scavenging ports 122 on the outer peripheral surface of the cylinder 110, similarly to the flow pipe 126d of the first embodiment described above. One for each 122a.
  • the distribution pipe 426d communicates with the mixing pipe 426a, and the premixed gas including the fuel gas flowing in from the mixing pipe 426a flows therethrough.
  • the circulation pipe 426e communicates with the mixing pipe 426b, and the premixed gas including the fuel gas flowing in from the mixing pipe 426b flows therethrough. Thus, independent flow paths are formed in the flow pipe 426d and the flow pipe 426e.
  • a first injection part 426f is formed in the flow pipe 426d
  • a second injection part 426g is formed in the flow pipe 426e.
  • the first injection unit 426f and the second injection unit 426g are holes (openings) that connect the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the flow pipes 426d and 426e.
  • the first injection unit 426f and the second injection unit 426g are located on the radially outer side of the cylinder 110 (outside the cylinder 110) between the adjacent scavenging ports 122, and extend from the flow pipes 426d and 426e toward the circumferential direction of the cylinder 110. Open. Further, the first injection unit 426f and the second injection unit 426g have different positions in the stroke direction of the piston 112.
  • first injection unit group 460 a set of two first injection units 426f (first injection unit group 460) on the other end side in the stroke direction (upper side in FIG. 6B) and one end in the stroke direction than the first injection unit group 460. It is divided into two sets of two second injection units 426g (second injection unit group 462) on the side (lower side in FIG. 6B). That is, the first injection unit group 460 and the second injection unit group 462 differ in the position of the piston 112 in the stroke direction.
  • a premixed gas flow path is formed independently, such as a flow path of the flow pipe 426d and a flow path of the flow pipe 426e. Therefore, it is possible to easily vary the injection amount of the premixed gas between the first injection unit group 460 and the second injection unit group 462.
  • the supply pressure of the fuel gas and active gas supplied to the mixing pipe 426a via the on-off valve 426c is higher than the supply pressure of the fuel gas and active gas supplied to the mixing pipe 426b via the on-off valve 426c. Is also expensive. That is, the premixed gas supply pressure to the first injection unit group 460 is higher than the premixed gas supply pressure to the second injection unit group 462.
  • the distribution pipes 426d and 426e can be configured with a common member, and the cost can be reduced.
  • the concentration of the fuel gas supplied to the first injection unit group 460 is changed to the second injection unit group 462. It may be higher than the concentration of the fuel gas supplied to.
  • the ratio of the flow rate of the fuel gas flowing into the mixing pipe 426a to the active gas is set larger than the ratio of the flow rate of the fuel gas flowing into the mixing pipe 426b to the active gas.
  • the opening area of the 1st injection part 426f and the 2nd injection part 426g is made by making the density
  • the second injection unit group 462 is prepared by mixing the active gas into the fuel gas flowing into the mixing pipe 426b in advance or mixing a stable gas other than the active gas or the fuel gas (for example, water vapor). The concentration of the fuel gas in the premixed gas injected from the fuel may be reduced.
  • the injection unit 126e, the first injection unit 426f, and the second injection unit 426g are openings provided outside the cylinder 110 with respect to the inner peripheral surface of the scavenging port 122 .
  • an opening provided on the inner peripheral surface of the scavenging port 122 may be used.
  • arranged to the other end side of a stroke direction is opening area rather than the injection part 126e distribute
  • the interval between the injection units 226e adjacent in the stroke direction becomes narrower as it approaches the other end side in the stroke direction.
  • an injection part (the 1st injection part 426f and the 2nd injection part 426g) is divided into the 1st injection part group 460 and the 2nd injection part group 462, A premixed air channel was formed independently. And the supply pressure of the premixed gas to the 1st injection part group 460 was made higher than the supply pressure of the premixed gas to the 2nd injection part group 462.
  • concentration of the fuel gas to the first injection unit group 460 is made higher than the concentration of the fuel gas to the second injection unit group 462 is also given.
  • the composition shown in Drawing 3B and Drawing 3C, and the supply to the 1st injection part group 460 are carried out. Any one or a plurality of configurations selected from a configuration in which the supply pressure of the air-fuel mixture is increased and a configuration in which the concentration of the fuel gas to the first injection unit group 460 is increased may be applied simultaneously. Good.
  • the premixed gas of the fuel gas and the active gas is directed from the injection units 126e, 226e, and 326e toward the active gas flowing from the scavenging chamber 124 toward the scavenging port 122.
  • the case of ejecting was explained.
  • the premixing of the fuel gas and the active gas from the first injection unit group 460 and the second injection unit group 462 is performed toward the active gas flowing from the scavenging chamber 124 toward the scavenging port 122.
  • Qi is ejected has been described.
  • the present invention can be used in a uniflow scavenging two-cycle engine that burns a premixed gas generated by injecting fuel gas into active gas sucked from a scavenging port.

Abstract

こ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（１１０）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の一端側に設けられ、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（１２２）と、掃気ポートに吸入される活性ガスに燃料ガスを噴射する、掃気ポートの内周面、または、内周面よりもシリンダの外側に設けられた噴射部（１２６ｅ）と、を備える。また、噴射部は、ストローク方向の他端側の方が一端側よりも、燃料ガスの噴射量が多い。上記構成により、掃気ポートから燃焼室に到達する燃料ガスの濃度を均一化して、消炎や異常燃焼を抑制することが可能なユニフロー掃気式２サイクルエンジンを提供することができる。

Description

ユニフロー掃気式２サイクルエンジン
　本発明は、掃気ポートから吸入される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。
　本願は、２０１３年５月１０日に日本に出願された特願２０１３－１００５２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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）では、シリンダにおけるピストンのストローク方向一端部に掃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排気ポートが設けられている。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、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。
　こうしたユニフロー掃気式２サイクルエンジンにおいては、燃料ガスと活性ガスの混合が不十分な場合、局所的に燃料ガスの濃度が高くなってしまい、過早着火や未燃ガスの排出等の問題が生じる。そこで、例えば、特許文献１に示されるように、掃気ポートの内壁に連通孔を設け、ノズル管を連通孔から掃気ポートに突出させる。そして、ノズル管から掃気ポート内に燃料ガスを噴射し、活性ガスがシリンダ内に吸入される前に、燃料ガスとの混合を開始することで、シリンダ内における燃料ガスと活性ガスの混合時間を確保する技術が開示されている。
日本国特許第３９０８８５５号公報
　ところで、燃料ガスの偏りを抑えて活性ガスに燃料ガスを均一に拡散させるため、連通孔から掃気ポートに突出させたノズル管の噴射口を、ピストンのストローク方向に離隔させて複数設ける構成が考えられる。また、かかる構成に限らず、シリンダの外側に、燃料ガスを噴射する噴射口を、ピストンのストローク方向に離隔させて複数設ける場合も想定される。
　この場合、掃気ポート内の位置によって掃気ポートに導かれる活性ガスの流速が異なるため、複数の噴射口の位置によっては、燃料ガスの濃度が不均一となる。その結果、燃焼室における燃料ガスの濃度のバラつきを招き、濃度が希薄な部分においては消炎により未燃の燃料ガスが残り、濃度が高すぎる部分においては異常燃焼が誘発される可能性がある。
　本発明は、このような課題に鑑み、掃気ポートから燃焼室に到達する燃料ガスの濃度を均一化して、消炎や異常燃焼を抑制することが可能なユニフロー掃気式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、本発明の第一の態様に係るユニフロー掃気式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の一端側に設けられ、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、掃気ポートに吸入される活性ガスに燃料ガスを噴射する、掃気ポートの内周面、または、内周面よりもシリンダの外側に設けられた噴射部と、を備え、噴射部は、ストローク方向の他端側の方が一端側よりも、燃料ガスの噴射量が多い。
　上記第一の態様において、噴射部は、ストローク方向の位置を異ならせて複数設けられ、ストローク方向の他端側に配された噴射部は、ストローク方向の一端側に配された噴射部よりも、開口面積が大きくてもよい。
　上記第一および第二の態様において、噴射部は、ストローク方向の位置を異ならせて複数設けられ、ストローク方向の他端側に配された噴射部は、ストローク方向の一端側に配された噴射部よりも、ストローク方向に隣り合う噴射部との間隔が狭くてもよい。
　上記第一ないし第三の態様において、噴射部は、ストローク方向の位置を異ならせて複数設けられ、複数の噴射部は、ストローク方向の他端側にある１または複数の噴射部の組である第１噴射部群と、第１噴射部群よりも、ストローク方向の一端側にある１または複数の噴射部の組である第２噴射部群との、少なくとも２つの組に分けられ、第２噴射部群と第１噴射部群それぞれに対して、燃料ガスの流路が独立に形成されてもよい。
　上記第四の態様において、第１噴射部群への燃料ガスの供給圧は、第２噴射部群への燃料ガスの供給圧よりも高くてもよい。
　上記第四および第五の態様において、第１噴射部群へ供給される燃料ガスの濃度は、第２噴射部群へ供給される燃料ガスの濃度よりも高くてもよい。
　上記第一の態様において、噴射部は、ストローク方向に延びる長孔で形成され、ストローク方向の他端側の方が一端側よりも、開口の幅が広くてもよい。
　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、掃気ポートから燃焼室に到達する燃料ガスの濃度を均一化して、消炎や異常燃焼を抑制することが可能となる。
本発明の第１の実施形態におけ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図である。 本実施形態における燃料噴射部を説明するための、図１と同じ断面におけるシリンダの一部と燃料噴射部の断面図である。 図２ＡのＩＩ（ｂ）‐ＩＩ（ｂ）線に沿った断面図である。 図２Ｂの矢印ＩＩ（ｃ）に沿った矢視図である。 本実施形態における噴射部を説明するための、図２Ｃの破線部分の拡大図である。 本実施形態の流通管における、図３ＡのＩＩＩ（ｂ）に沿った矢視図である。 本実施形態の第１変形例の流通管を示す図である。 本実施形態の第２変形例の流通管を示す図である。 シリンダ内の予混合気の流れを説明するための図である。 本実施形態における各制御部の動作を示す図である。 第２の実施形態における燃料噴射部を説明するための、本発明の第２の実施形態におけるシリンダおよび燃料噴射部の図２Ａに対応する位置の断面図である。 本実施形態におけるシリンダおよび燃料噴射部の図３Ａに対応する位置の部分拡大図である。
　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。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態におけるユニフロー掃気式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、燃料噴射部１２６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クランク室の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、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とに囲まれた燃焼室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。そのため、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させることができる。
　排気ポート１１６は、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一端側の内周面（シリンダブロック１１０ｂの内周面）から外周面まで貫通する孔であり、シリンダ１１０の全周囲に亘って、それぞれ離隔して複数設けられている。そして、掃気ポート１２２は、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。
　図２Ａ～Ｃは、燃料噴射部１２６を説明するための図であり、図２Ａは、図１と同じ断面におけるシリンダ１１０の一部と燃料噴射部１２６を示し、図２Ｂは、図２ＡのＩＩ（ｂ）‐ＩＩ（ｂ）線に沿った断面を示し、図２Ｃは、図２Ｂの矢印ＩＩ（ｃ）に沿った矢視図を示す。図２Ａ～Ｃにおいて、理解を容易とするため、燃料噴射部１２６の断面構造、および、ピストン１１２については図示を省略する。
　図２Ａに示すように、燃料噴射部１２６は、シリンダ１１０とは別体に形成された混合管１２６ａ、１２６ｂを有する。混合管１２６ａ、１２６ｂは、それぞれ、シリンダ１１０の径方向外側を周方向に沿って囲む環状部材である。混合管１２６ａは、掃気ポート１２２よりもピストン１１２のストローク方向の他端側（図２Ａ中、上側）に配され、混合管１２６ｂは、掃気ポート１２２よりもピストン１１２のストローク方向の一端側（図２Ａ中、下側）に配される。
　図２Ａに示すように、シリンダ１１０の外周面において、混合管１２６ａの上側に形成された溝１１０ｃには、リング１５６ａが嵌合しており、リング１５６ａによって混合管１２６ａの上側への移動を規制している。同様に、シリンダ１１０の外周面において、混合管１２６ｂの下側に形成された溝１１０ｄには、リング１５６ｂが嵌合しており、リング１５６ｂによって混合管１２６ｂの下側への移動を規制している。
　また、図２Ｂに示すように、混合管１２６ｂは、シリンダ１１０をそれぞれ周方向に沿って半周ずつ囲む２つの部材１５８ａ、１５８ｂで構成され、部材１５８ａ、１５８ｂそれぞれの両端部に設けられた突出部１５８ｃ、１５８ｄがチェーンやナットなどで締結されている（所謂Ｇカップリング）。すなわち、混合管１２６ｂはシリンダ１１０を外周側から締め付けており、混合管１２６ｂとシリンダ１１０の接触部分の摩擦力によっても、混合管１２６ｂの図２Ａ中、上下方向の移動が制限される。ここでは、混合管１２６ｂの固定手段について説明したが、混合管１２６ａも、混合管１２６ｂと同様の構造で締結されている。
　混合管１２６ａ、１２６ｂそれぞれの内部には、環状に延びる混合室が形成されている。各混合室は、ＬＮＧ（液化天然ガス）をガス化した燃料ガスが流れる燃料配管（図示せず）、および、活性ガスが流れる活性配管（図示せず）と、開閉弁１２６ｃを介して連通している。そして、混合室において、燃料配管からの燃料ガスおよび活性配管からの活性ガスが混合され予混合気が生成される。ここで、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。
　流通管１２６ｄは、図２Ｃに示すように、混合管１２６ａと混合管１２６ｂの間に配され、両端がそれぞれ混合管１２６ａと混合管１２６ｂに連結されている。また、図２Ｂに示すように、流通管１２６ｄは、シリンダ１１０の外周面のうち、隣り合う掃気ポート１２２の間に設けられる隔壁１２２ａに対向する位置（掃気ポート１２２の隔壁１２２ａの径方向外側）に、隔壁１２２ａごとに１つずつ配される。
　流通管１２６ｄには、混合管１２６ａに連通するものと、混合管１２６ｂに連通するものがあり、これらがシリンダ１１０の周方向に交互に配されている。すなわち、隣り合う流通管１２６ｄのうち、一方は混合管１２６ａに連通し、他方は混合管１２６ｂに連通している。そして、流通管１２６ｄには、混合管１２６ａまたは混合管１２６ｂから流入した燃料ガスを含む予混合気が流通する。
　図３Ａ～Ｄは、噴射部１２６ｅを説明するための図であり、図３Ａは、図２Ｃの破線部分の拡大図を示し、図３Ｂは、流通管１２６ｄにおける図３ＡのＩＩＩ（ｂ）に沿った矢視図を示し、図３Ｃは、第１変形例の流通管２２６ｄを示し、図３Ｄは、第２変形例の流通管３２６ｄを示す。
　図３Ａに示すように、流通管１２６ｄには噴射部１２６ｅが形成されている。噴射部１２６ｅは、流通管１２６ｄの内周面と外周面を連通する孔（開口）を含み、隣り合う掃気ポート１２２の間におけるシリンダ１１０の径方向外側（シリンダ１１０の外側）に位置する。また、噴射部１２６ｅは、ピストン１１２のストローク方向の位置を異ならせて複数設けられる。噴射部１２６ｅのそれぞれが、流通管１２６ｄからシリンダ１１０の周方向に向かって開口している。
　後述する燃料噴射制御部１５２からの指令を受けて、噴射部１２６ｅに供給される燃料ガスや活性ガスの流路を開閉する開閉弁１２６ｃが開弁する（図２Ａ～Ｃ参照）。すると、唯一開口している噴射部１２６ｅから予混合気が噴出し、掃気室１２４から掃気ポート１２２に向かって流れる活性ガスに向けて、噴射部１２６ｅから予混合気が吹きつけられる。このとき、掃気ポート１２２近傍における活性ガスには渦流が生じており、渦流によって活性ガスと予混合気の混合を促進することが可能となる。
　図４は、シリンダ１１０内における予混合気の流れを説明するための図である。図４中、破線はシリンダ１１０内の気体の流速について、径方向に沿った位置ごとの相対的な速度差を示し、矢印ａ、ｂは、予混合気の流れの経路を示すとともに、矢印ａ、ｂの先端が所定タイミングにおける予混合気の流れの先頭の位置を示す。
　図４に示すように、掃気ポート１２２のうち、ピストン１１２のストローク方向の他端側（図４中、上側）を通る予混合気は、シリンダ１１０内の外径側を流れる（矢印ａで示す）。また、掃気ポート１２２のうち、ピストン１１２のストローク方向の一端側（図４中、下側）を通る予混合気は、シリンダ１１０内の内径側を流れる（矢印ｂで示す）。
　このとき、シリンダ１１０内の気体は、シリンダ１１０の内周面に近接する部位において、内周面との摩擦および粘性の影響によってやや速度が低下するものの、全般に、シリンダ１１０の内径側よりも外径側の方が、上昇速度が速い。これは、スワールの影響により、シリンダ１１０の外径側の流速が速められているためである。また、図１に示すように、排気弁１２０は、排気ポート１１６に対向して、シリンダ１１０の内径側に位置している。これにより、排気ポート１１６と排気弁１２０の隙間がシリンダ１１０の外径側に開口していることも、シリンダ１１０の外径側の流速を内径側よりも速める要因となっている。
　そのため、図４において、矢印ａで示す予混合気は、矢印ｂで示す予混合気よりも流速が速い。したがって、矢印ａで示す予混合気が燃焼室１４０に到達する部分より、矢印ｂで示す予混合気が燃焼室１４０に到達する部分の方が、燃料ガスの濃度が低くなる。すなわち、このような予混合気の速度差が燃料ガスの濃度のバラつきの要因となっている。
　そこで、本実施形態においては、図３Ｂに示すように、ストローク方向の他端側に配された噴射部１２６ｅは、ストローク方向の一端側に配された噴射部１２６ｅよりも、開口面積（ここでは、開口部の内径）が大きい。
　また、図３Ｃに示す第１変形例では、流通管２２６ｄにおいて、ストローク方向の他端側に配された噴射部２２６ｅは、ストローク方向の一端側に配された噴射部２２６ｅよりも、ストローク方向に隣り合う噴射部２２６ｅとの間隔が狭い。すなわち、流通管２２６ｄのストローク方向の他端側における単位面積当たりの噴射部２２６ｅの数が、流通管２２６ｄのストローク方向の一端側における単位面積当たりの噴射部２２６ｅの数よりも多い。
　また、図３Ｄに示す第２変形例では、噴射部３２６ｅは、流通管３２６ｄにおいて、ストローク方向に延びる長孔で形成され、ストローク方向の他端側の方が一端側よりも、図３Ｄにおける左右方向の開口の幅が広い。
　図３Ｂ～Ｄのいずれの場合も、流通管１２６ｄ、２２６ｄ、３２６ｄの外周面における単位面積当たりに占める開口面積の比が、ストローク方向の一端側よりも他端側の方が大きい。かかる開口面積の比率に応じて、ストローク方向の一端側よりも他端側の方が予混合気の噴射量も大きくなる。すると、図４中、矢印ａで示す予混合気の流量が矢印ｂで示す予混合気の流量よりも多くなる。この結果、燃焼室１４０に到達した予混合気においては、燃料ガスの濃度がほぼ均一になり、消炎や異常燃焼を抑制することが可能となる。
　また、図３Ｂに示す実施形態では、開口面積を異ならせて噴射部１２６ｅを形成するといった簡易な加工で、予混合気の噴射量を異ならせることができ、加工コストを低減することが可能となる。
　また、図３Ｃに示す第１変形例では、間隔の差異のみで噴射部２２６ｅの噴射量を異ならせることから、噴射部２２６ｅを形成するとき、工具の交換も不要となるため、さらなる加工コストの低減が可能となる。
　また、図３Ｄに示す第２変形例では、噴射部３２６ｅからの噴射量を、ストローク方向の位置に応じて徐々に変化させることができ、さらなる燃料ガスの濃度分布の均一化が可能となる。
　図１に戻って、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、開閉弁１２６ｃ（図２Ａ～Ｃ参照）を制御する。
　排気制御部１５４は、燃料噴射制御部１５２からの燃料噴射量にかかる信号、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５は、各制御部の動作を説明する図である。図５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５に示すｔ１）。すると、掃気ポート１２２から活性ガスが吸入される。
　そして、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、開閉弁１２６ｃを開弁して、燃料噴射部１２６から掃気ポート１２２におけるシリンダ１１０の径方向外側に予混合気を噴射させる。これにより、掃気ポート１２２に吸入される前の活性ガスに予混合気が含まれる。
　このとき、噴射部１２６ｅは、ストローク方向の他端側の方が一端側よりも、予混合気（燃料ガス）の噴射量が多い。予混合気は、活性ガスと、予混合気に含まれる燃料ガスとの混合を促進するためのスワール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、燃料噴射制御部１５２は、開閉弁１２６ｃを閉弁し、燃料噴射部１２６から掃気ポート１２２内への燃料ガスの噴射が停止する。また、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。
　その後、さらにピストン１１２が上昇すると、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５に示すｔ２）。シリンダヘッド１１０ａ（燃焼室１４０）に到達した予混合気においては、上記の流速の速度差による燃料ガスの濃度差が、噴射部１２６ｅごとの予混合気の噴射量の差によって相殺され、燃料ガスの濃度がほぼ均一となる。そして、燃焼室１４０の燃焼作用によって爆発が生じる。
　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、圧縮、燃焼行程が繰り返される。
（第２の実施形態）
　続いて、本発明の第２の実施形態における燃料噴射部４２６について説明する。第２の実施形態では、上記第１の実施形態と燃料噴射部４２６のみが異なるので、ここでは上記第１の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる燃料噴射部４２６についてのみ説明する。
　図６Ａおよび６Ｂは、第２の実施形態における燃料噴射部４２６を説明するための図であり、図６Ａは、第２の実施形態におけるシリンダ１１０および燃料噴射部４２６の図２Ａに対応する位置の断面図を示し、図６Ｂは、第２の実施形態におけるシリンダ１１０および燃料噴射部４２６の図３Ａに対応する位置の部分拡大図を示す。
　図６Ａに示すように、燃料噴射部４２６においては、２つの流通管４２６ｄ、４２６ｅが、混合管４２６ａと混合管４２６ｂの間に直列的に配される。流通管４２６ｄ、４２６ｅの一端は互いに対向して配置されるとともに、流通管４２６ｄの他端は混合管４２６ａに固定され、流通管４２６ｅの他端は混合管４２６ｂに固定されている。また、流通管４２６ｄ、４２６ｅは、上述した第１の実施形態の流通管１２６ｄと同様、シリンダ１１０の外周面のうち、隣り合う掃気ポート１２２の間に設けられる隔壁１２２ａに対向する位置に、隔壁１２２ａごとに１つずつ配される。
　流通管４２６ｄは、混合管４２６ａに連通し、混合管４２６ａから流入した燃料ガスを含む予混合気が流通する。また、流通管４２６ｅは、混合管４２６ｂに連通し、混合管４２６ｂから流入した燃料ガスを含む予混合気が流通する。このように、流通管４２６ｄと流通管４２６ｅとでは、それぞれ独立した流路が形成される。
　また、図６Ｂに示すように、流通管４２６ｄには第１噴射部４２６ｆ、流通管４２６ｅには第２噴射部４２６ｇが形成されている。第１噴射部４２６ｆ、第２噴射部４２６ｇは、流通管４２６ｄ、４２６ｅの内周面と外周面を連通する孔（開口）である。
　第１噴射部４２６ｆ、第２噴射部４２６ｇは、隣り合う掃気ポート１２２の間におけるシリンダ１１０の径方向外側（シリンダ１１０の外側）に位置し、流通管４２６ｄ、４２６ｅからシリンダ１１０の周方向に向かって開口している。また、それぞれの第１噴射部４２６ｆ、第２噴射部４２６ｇは、ピストン１１２のストローク方向の位置が異なる。
　ここでは、ストローク方向の他端側（図６Ｂ中、上側）にある２つの第１噴射部４２６ｆの組（第１噴射部群４６０）と、第１噴射部群４６０よりも、ストローク方向の一端側（図６Ｂ中、下側）にある２つの第２噴射部４２６ｇの組（第２噴射部群４６２）の２つの組に分けられる。すなわち、第１噴射部群４６０と、第２噴射部群４６２は、ピストン１１２のストローク方向の位置が異なる。
　第１噴射部群４６０と第２噴射部群４６２それぞれに対して、流通管４２６ｄの流路と流通管４２６ｅの流路のように、予混合気の流路が独立して形成されている。そのため、第１噴射部群４６０と第２噴射部群４６２とで、予混合気の噴射量を異ならせることが容易に可能となる。
　具体的には、開閉弁４２６ｃを介して混合管４２６ａに供給される燃料ガスおよび活性ガスの供給圧は、開閉弁４２６ｃを介して混合管４２６ｂに供給される燃料ガスおよび活性ガスの供給圧よりも高い。すなわち、第１噴射部群４６０への予混合気の供給圧は、第２噴射部群４６２への予混合気の供給圧よりも高い。
　このように、予混合気の供給圧を、第１噴射部群４６０の方が第２噴射部群４６２よりも高くすることで、第１噴射部４２６ｆや第２噴射部４２６ｇの開口面積や、ストローク方向の間隔を等しくしても、予混合気の噴射量を異ならせることが容易に可能となる。そのため、流通管４２６ｄ、４２６ｅを共通の部材で構成でき、コストを低減することができる。また、第１噴射部群４６０と第２噴射部群４６２との予混合気の噴射量の差を、運転状況に応じて変更することも容易にできる。
　また、第１噴射部群４６０と第２噴射部群４６２とで予混合気の供給圧を異ならせる代わりに、第１噴射部群４６０へ供給する燃料ガスの濃度を、第２噴射部群４６２へ供給する燃料ガスの濃度よりも高くしてもよい。具体的には、例えば、混合管４２６ａに流入させる燃料ガスの活性ガスに対する流量の割合を、混合管４２６ｂに流入させる燃料ガスの活性ガスに対する流量の割合よりも、大きくする。
　このように、噴射される予混合気における燃料ガスの濃度を第１噴射部群４６０と第２噴射部群４６２とで異ならせることで、第１噴射部４２６ｆや第２噴射部４２６ｇの開口面積や、ストローク方向の間隔を等しくしても、燃料ガスの噴射量を異ならせることが容易に可能となる。また、混合管４２６ｂに流入させる燃料ガスに、予め、活性ガスを混入させたり、活性ガスや燃料ガス以外の安定性の高いガス（例えば水蒸気）を混入させたりして、第２噴射部群４６２から噴射される予混合気における燃料ガスの濃度を低下させてもよい。
　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、上述した実施形態では、噴射部１２６ｅ、第１噴射部４２６ｆ、および、第２噴射部４２６ｇは、掃気ポート１２２の内周面よりもシリンダ１１０の外側に設けられた開口である場合について説明したが、掃気ポート１２２の内周面に設けられた開口であってもよい。
　また、上述した第１の実施形態では、図３Ｂに示すように、ストローク方向の他端側に配された噴射部１２６ｅは、ストローク方向の一端側に配された噴射部１２６ｅよりも、開口面積が大きい。また、上述した第１変形例では、図３Ｃに示すように、ストローク方向に隣り合う噴射部２２６ｅの間隔がストローク方向の他端側に近づくほど狭い。しかし、かかる構成に限らず、例えば、これらの両方の特徴を備えていてもよい。
　また、上述した第２の実施形態では、図６Ｂに示すように、噴射部（第１噴射部４２６ｆと第２噴射部４２６ｇ）を第１噴射部群４６０と第２噴射部群４６２に分け、予混合気の流路を独立して形成した。そして、第１噴射部群４６０への予混合気の供給圧を、第２噴射部群４６２への予混合気の供給圧よりも高くした。また、第１噴射部群４６０への燃料ガスの濃度を、第２噴射部群４６２への燃料ガスの濃度よりも高くする例も挙げた。第１噴射部群４６０と第２噴射部群４６２に分け、予混合気の流路を独立して形成する場合、図３Ｂおよび図３Ｃに示した構成、第１噴射部群４６０に供給する予混合気の供給圧を高くする構成、および、第１噴射部群４６０への燃料ガスの濃度を高くする構成の群から選択されるいずれか１つ、または、複数の構成を同時に適用してもよい。
　さらに、上述した第１の実施形態およびその変形例では、掃気室１２４から掃気ポート１２２に向かって流れる活性ガスに向け、噴射部１２６ｅ、２２６ｅ、３２６ｅから燃料ガスと活性ガスとの予混合気を噴出させる場合について説明した。また、上述した第２の実施形態では、掃気室１２４から掃気ポート１２２に向かって流れる活性ガスに向け、第１噴射部群４６０および第２噴射部群４６２から燃料ガスと活性ガスとの予混合気を噴出させる場合について説明した。しかし、噴射部１２６ｅ、２２６ｅ、３２６ｅ、あるいは、第１噴射部群４６０および第２噴射部群４６２から燃料ガスのみを噴射し、シリンダ１１０内における活性ガスとの混合により、予混合気を生成させる構成としてもよい。
　本発明は、掃気ポートから吸入される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
１２２　掃気ポート
１２６、４２６　燃料噴射部
１２６ｅ、２２６ｅ、３２６ｅ　噴射部
４２６ｆ　第１噴射部（噴射部）
４２６ｇ　第２噴射部（噴射部）
４６０　第１噴射部群
４６２　第２噴射部群

Claims (9)

  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の一端側に設けられ、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、
    　前記掃気ポートに吸入される活性ガスに燃料ガスを噴射する、前記掃気ポートの内周面、または、前記内周面よりも前記シリンダの外側に設けられた噴射部と、
    を備え、
    　前記噴射部は、前記ストローク方向の他端側の方が一端側よりも、前記燃料ガスの噴射量が多いユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  2. 　前記噴射部は、前記ストローク方向の位置を異ならせて複数設けられ、前記ストローク方向の他端側に配された前記噴射部は、前記ストローク方向の一端側に配された前記噴射部よりも、開口面積が大きい、請求項１に記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  3. 　前記噴射部は、前記ストローク方向の位置を異ならせて複数設けられ、前記ストローク方向の他端側に配された前記噴射部は、前記ストローク方向の一端側に配された前記噴射部よりも、前記ストローク方向に隣り合う前記噴射部との間隔が狭い、請求項１に記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  4. 　前記噴射部は、前記ストローク方向の位置を異ならせて複数設けられ、前記ストローク方向の他端側に配された前記噴射部は、前記ストローク方向の一端側に配された前記噴射部よりも、前記ストローク方向に隣り合う前記噴射部との間隔が狭い、請求項２に記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  5. 　前記噴射部は、前記ストローク方向の位置を異ならせて複数設けられ、複数の前記噴射部は、前記ストローク方向の他端側にある１または複数の前記噴射部の組である第１噴射部群と、前記第１噴射部群よりも、前記ストローク方向の一端側にある１または複数の前記噴射部の組である第２噴射部群との、少なくとも２つの組に分けられ、
    　前記第２噴射部群と前記第１噴射部群それぞれに対して、燃料ガスの流路が独立に形成されている、請求項１から４のいずれか１項に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噴射部群への燃料ガスの供給圧は、前記第２噴射部群への燃料ガスの供給圧よりも高い、請求項５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噴射部群へ供給される燃料ガスの濃度は、前記第２噴射部群へ供給される燃料ガスの濃度よりも高い、請求項５に記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  8. 　前記第１噴射部群へ供給される燃料ガスの濃度は、前記第２噴射部群へ供給される燃料ガスの濃度よりも高い、請求項６に記載のユニフロー掃気式２サイクルエンジン。
  9. 　前記噴射部は、前記ストローク方向に延びる長孔で形成され、前記ストローク方向の他端側の方が一端側よりも、開口の幅が広い、請求項１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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