单流扫气式二冲程发动机的制作方法_2

文档序号:8303204阅读:来源:国知局
后的排气而开闭。排气阀驱动装置118在规定的时机使排气阀120上下滑动,从而开闭排气端口 116。这样,经由排气端口 116排出的排气在向例如未图示的增压器的涡轮侦彳供给后,向外部排出。
[0031]扫气端口 122是设置于汽缸110中的活塞112的冲程方向的另一端侧的内周面(汽缸体IlOb的内周面)的开口部,根据活塞112的滑动动作而向汽缸110内吸入活性气体。该活性气体含有:氧气、臭氧等氧化剂、或者它们的混合气(例如空气)。在扫气室124中,封入有通过未图示的增压器的压缩机加压的活性气体(例如空气),具有扫气室124与汽缸110内的压差而从扫气端口 122吸入活性气体。扫气室124的压力能够为基本一定。但是,在扫气室124的压力变化的情况下,也可在扫气端口 122上设置压力计,根据其测量值而控制燃料气体的喷射量等、其它的参数。
[0032]燃料喷射端口 126是在汽缸110的内周面(排气端口 116和扫气端口 122之间)上,在大体周向(不仅是严格的周向,也容许向冲程方向的移位)上分开规定的间隔设置的多个(在本实施方式中为8个)开口部。
[0033]燃料喷射阀128配置于各个燃料喷射端口 126内,接受来自燃料喷射控制部152的指令,从而喷射例如将LNG(液化天然气)气化的燃料气体。这样地,向汽缸110内供给燃料气体。而且,燃料气体不限于LNG,也能够适用例如将LPG(液化石油气)、轻油、重油等气化的产物。
[0034]旋转编码器130设置于未图示的曲柄机构,检测曲柄的角度信号(下面称为曲柄角度信号)。
[0035]窜漏检测部132设置于与排气端口 116连通的排气通路中,检测从燃料喷射阀128喷射的燃料气体不停留于燃烧室而保持未燃地从排气端口 116排出的量(窜漏量)。该窜漏检测部132通过检测从汽缸110排出的排气中的碳氢化合物(碳化氢)的浓度,从而检测来自排气端口 116的燃料气体的窜漏量。窜漏检测部132在检测窜漏量后,向燃料喷射控制部152输出示出窜漏量的窜漏检测信号。
[0036]调节器150基于从上位的控制装置输入的发动机输出指令值、和来自旋转编码器130的曲柄角度信号得出的发动机旋转频率,推导出燃料喷射量,并向燃料喷射控制部152输出。
[0037]燃料喷射控制部152基于从调节器150输入的示出燃料喷射量的信息、和来自旋转编码器130的曲柄角度信号、窜漏检测信号,而通过控制信号控制燃料喷射阀128。而且,在本实施方式中,燃料喷射控制部152也作为负荷判定部起作用,基于从调节器150输入的示出燃料喷射量的信息,判定单流扫气式二冲程发动机100处于高负荷状态还是低负荷状态。
[0038]排气控制部154基于来自燃料喷射控制部152的示出燃料喷射量的信息、和来自旋转编码器130的曲柄角度信号,而向排气阀驱动装置118输出排气阀操作信号。下面,说明在上述的单流扫气式二冲程发动机100的发动机冲程中的各个控制部的动作。
[0039]图2是示出各个控制部的动作的示意图。如图2所示,在燃烧行程后的排气行程中,排气端口 116和扫气端口 122处于闭塞状态,燃烧室140(汽缸110内)中充满排气。
[0040]如果通过因燃烧室140的燃烧作用产生的爆炸压力而使活塞112下降并接近下死点,那么排气控制部154通过排气阀驱动装置118而将排气阀120开阀,而且根据活塞112的滑动动作而使扫气端口 122开口(图2所示的tl)。由此,从扫气端口 122吸入活性气体,活性气体形成用于促进燃料气体的混合的漩涡(回旋流)并上升,将燃烧室140(汽缸110内)的排气从排气端口 116压出。
[0041]在活塞112从下死点朝向上死点上升的压缩行程中,扫气端口 122闭合,活性气体的吸入停止。此时,排气控制部154维持排气阀120为开阀状态,通过活塞112的上升,接着,燃烧室140 (汽缸110内)的排气从排气端口 116排出。此间,燃料喷射控制部152基于从调节器150输入的示出燃料喷射量的信息、和通过来自旋转编码器130的曲柄角度信号导出的发动机转速等,在活塞112比燃料喷射阀128更靠下死点侧时,从燃料喷射阀128向汽缸110内喷射燃料气体(图2所示的t2)。
[0042]由此,向从扫气端口 122吸入的活性气体喷射燃料气体,在燃烧室140 (汽缸110内)中产生预混合气。此后,如果活塞112进一步上升,比燃料喷射阀128更接近上死点,那么排气控制部154使排气阀120闭阀而关闭排气端口 116(图2所示的t3)。
[0043]这样,通过在燃烧室140中预混合气燃烧,如上述那样,重复排气、吸气(进气)、压缩、燃烧、膨胀行程。在此,还根据发动机的运转状况,例如,在发动机处于高负荷状态的情况下,如果燃料气体局部地喷射,那么根据情况不同,存在爆震或过早点火发生且运转性能降低的可能性。另一方面,通常,如果以使燃料气体广泛地扩散至汽缸110内(燃烧室140)整体的方式构成燃料喷射阀128,那么在发动机处于低负荷状态的情况下,存在燃料气体不燃烧的可能性。因此,在本实施方式中,根据运转状况,为了在适当的位置处喷射燃料气体,如下地构成燃料喷射阀128。
[0044]图3A、图3B以及图3C是用于说明燃料喷射阀128的图,图3A示出在汽缸110中形成燃料喷射端口 126的位置的水平方向的截面,图3B、图3C是将图3A中的燃料喷射阀128的部分放大后的图。
[0045]如图3A所示,本实施方式的单流扫气式二冲程发动机100在汽缸110中形成8个燃料喷射端口 126,这8个燃料喷射端口 126中分别设置有燃料喷射阀128。
[0046]在本实施方式中,燃料喷射阀128根据从燃料喷射控制部152输出的控制信号,能够使燃料气体的喷射方向可变。
[0047]具体地说明,如图3B、图3C所示,燃料喷射阀128维持与在汽缸体IlOb中形成的燃料气体流通的流路IlOc的直径大概相同的尺寸关系,并且,含有如下部件而构成:与将轴P、轴Q两个轴作为旋转轴而转动的本体部210、在本体部210的一端侧形成的喷射口212、在本体部210的另一端侧形成且比喷射口 212直径大的导入口 214、以及连接喷射口212和导入口 214并且贯通本体部210的贯通孔220。而且,贯通孔220从喷射口 212连续,并且由与喷射口 212大概相同直径的指向部、连接指向部220a和导入口 214的连接部220b形成。
[0048]未图示的驱动部接受从燃料喷射控制部152输出的控制信号,转动控制燃料喷射阀128的本体部210,将燃料喷射阀128控制成图3B所示的第一状态和图3C所示的第二状态。
[0049]图4是说明燃料气体的喷射方向的图,示出在汽缸110中形成燃料喷射端口 126的位置的水平方向的截面。图5A、图5B以及图5C是在汽缸110中形成燃料喷射端口 126的位置的铅直方向的截面图,图5A示出在图4A中的V (a) - V (a)线的截面,图5B示出在图4中的V (b)-V (b)线的截面,图5C示出基于从窜漏检测部132输出的窜漏检测信号来控制燃料喷射阀128的情况的截面。
[0050]在图4中,将配置于上述第一状态的燃料喷射阀128以符号128a表示,将配置于上述第二状态的燃料喷射阀128以符号128b示出。
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