单流扫气式双循环发动机的制作方法

本公开涉及将燃料气体与活性气体一同从扫气端口吸入缸内的单流扫气式双循环发动机。

本申请基于在日本于2014年11月4日申请的日本特愿2014-224455号及日本特愿2014-224456号而要求优先权，并将它们的内容援引于此。

背景技术：

在也作为船舶的内燃机使用的单流扫气式双循环发动机中，在缸中的活塞冲程方向一端侧设有扫气端口，且在另一端侧设有排气端口。而且，若在吸气(供气)行程中将活性气体从扫气端口吸入燃烧室，则通过燃烧作用而产生的排气气体以被所吸入的活性气体从排气端口推出的方式被排气。

在此种单流扫气式双循环发动机中，开发有将为气体燃料的燃料气体作为燃料，并从扫气端口侧对缸内供给燃料气体，而非直接对燃烧室喷射燃料气体的技术。例如，在专利文献1所记载的发动机中，在缸的外壁中的扫气端口的上侧，形成有沿缸的周向方向延伸的环状腔。另外，喷嘴管从腔贯穿扫气端口的内壁延伸到扫气端口的内部。若与腔连通的控制阀打开，则通过控制阀对腔内供给燃料气体，并从腔通过喷嘴管对扫气端口内喷射燃料气体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3908855号公报。

技术实现要素：

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的构成中，通过关闭控制阀来停止燃料气体的喷射。但是，残留于腔、喷嘴管内的燃料气体在关闭控制阀之后也从扫气端口喷射。即，从控制阀关闭到燃料气体的喷射实际上完全停止，产生延迟。

本公开鉴于此种问题，其目的在于提供能够迅速地停滞燃料气体喷射的单流扫气式双循环发动机。

用于解决问题的方案

本公开的单流扫气式双循环发动机所涉及的第一方式具备：缸，其在内部形成有燃烧室；活塞，其在缸内滑动；扫气端口，其在缸内的活塞的冲程方向的一端侧设置，与活塞的滑动动作对应地将活性气体吸入燃烧室；以及燃料喷射部，其与扫气端口相比设于缸的径向方向外侧，且对被扫气端口吸入的活性气体喷射燃料气体，另外，燃料喷射部具备：内管，其具有贯穿内部和外部的内孔，燃料气体被引导到内部；外管，其具有贯穿内部和外部的外孔，在内部容纳内管以与内管一同形成双重管；以及驱动部，其使内管和外管的相对位置变化，以使开口量变化，开口量为内孔和外孔重叠的面积。

发明效果

根据本公开的单流扫气式双循环发动机，能够迅速地停止燃料气体的喷射。

附图说明

图1是示出单流扫气式双循环发动机的整体构成的图；

图2是示出图1中的扫气端口附近的构成的图；

图3是用于说明气体喷射阀的图；

图4是图2的ⅳ-ⅳ线截面图；

图5a是用于说明燃料喷射部的图；

图5b是用于说明燃料喷射部的图；

图6a是内管及外管的截面图；

图6b是内管及外管的截面图；

图7是用于说明内孔和外孔的位置关系的第一图；

图8是用于说明内孔和外孔的位置关系的第二图；

图9a是阶段性地示出内管和外管的相对位置变化的图；

图9b是阶段性地示出内管和外管的相对位置变化的图；

图9c是阶段性地示出内管和外管的相对位置变化的图；

图9d是阶段性地示出内管和外管的相对位置变化的图；

图10a是用于说明本公开中的扫气端口的开度和混合气浓度的关系的图；

图10b是用于说明比较例中的扫气端口的开度和混合气浓度的关系的图；

图11a是用于说明第一变形例中的内孔和外孔的图；

图11b是用于说明第一变形例中的内孔和外孔的图；

图12a是用于说明第二变形例中的内孔和外孔的图；

图12b是用于说明第二变形例中的内孔和外孔的图；

图13a是用于说明第三变形例中的内孔和外孔的图；

图13b是用于说明第三变形例中的内孔和外孔的图；

图14a是用于说明第四变形例中的燃料喷射部的图；

图14b是用于说明第四变形例中的内孔和外孔的图；

图15a是用于说明第五变形例中的燃料喷射部的图；

图15b是用于说明第五变形例中的内孔和外孔的图；

图16a是用于说明第六变形例中的燃料喷射部的图；

图16b是用于说明第六变形例中的内孔和外孔的图；

图17是示出单流扫气式双循环发动机的整体构成的图；

图18是图17的ii-ii线截面图；

图19是图17的虚线部分的放大图；

图20是示出图19中的燃料配管及开闭机构的图；

图21a是用于说明燃料喷射口的开闭的图；

图21b是用于说明燃料喷射口的开闭的图；

图21c是用于说明燃料喷射口的开闭的图；

图22a是用于说明本公开中的扫气端口的开度和混合气浓度的关系的图；

图22b是用于说明比较例中的扫气端口的开度和混合气浓度的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本公开的优选实施方式。此种实施方式中所示的尺寸、材料、其他具体数值等只不过是用于使本公开的理解容易的例示，除特别事先声明的情况以外，不限定本公开。此外，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能、构成的要素，通过附以相同的符号来省略重复说明，另外对与本公开无直接关系的要素省略图示。

图1是示出单流扫气式双循环发动机100的整体构成的图。本实施方式的单流扫气式双循环发动机100例如用于船舶等。具体而言，单流扫气式双循环发动机100包含以下部分而构成：缸110、活塞112、排气端口114、排气阀116、扫气端口118、扫气室120、气体供给管122、气体喷射阀124、及燃料喷射部126。

在单流扫气式双循环发动机100中，在活塞112的上升行程及下降行程这两个行程之间，进行排气、吸气、压缩、燃烧、膨胀，活塞112在缸110内滑动。活塞杆112a的一端固定于活塞112。另外，未图示的十字头连结于活塞杆112a的另一端，十字头与活塞112一同往复移动。若随着活塞112的往复移动，十字头往复移动，则与该往复移动连动，未图示的曲柄轴旋转。

排气端口114是在与活塞112的上死点相比上方的缸头110a设置的开口部，其开闭以用于对在燃烧室128内产生的燃烧后的排气气体进行排气。排气阀116通过排气阀驱动装置116a而以既定的定时上下地滑动，以使排气端口114开闭。在排气端口114打开时，排气气体经由排气端口114从缸110排气。

扫气端口118是从缸110下端侧的内周面(缸衬套110b的内周面)贯穿到外周面的孔，且遍及缸110的整个周围设有多个。而且，扫气端口118与活塞112的滑动动作对应地将活性气体吸入缸110内。该活性气体包含氧、臭氧等氧化剂，或者其混合气(例如空气)。

图2是示出图1中的扫气端口118附近的构成的图。如图2所示，扫气端口118设于缸110之中位于扫气室120内的部分。由未图示的吹风机压缩的活性气体(例如空气)被引导到扫气室120。

因此，若与活塞112的滑动动作对应，扫气端口118打开，则通过扫气室120与缸110内的差压，从扫气室120通过扫气端口118将活性气体吸入缸110内。被吸入缸110的活性气体通过活塞112被引导到燃烧室128。

气体供给管122与贮留有燃料气体的未图示的燃料储罐及气体喷射阀124分别连通，将燃料气体从燃料储罐引导到气体喷射阀124。

图3是用于说明气体喷射阀124的图。如图3所示，在气体喷射阀124的本体124a内部，配置有液压活塞130，通过液压活塞130来分隔在本体124a内部形成的液压室132和弹簧室134。而且，液压活塞130能够在本体124a的内部向液压室132侧及弹簧室134侧滑动。

液压室132与工作油管136连通，充满了从工作油管136供给的工作油。液压活塞130通过液压室132内的工作油而被向图3中上方向推压。

另外，在弹簧室134配置有弹簧部件138，弹簧部件138抵接于液压活塞130之中弹簧室134侧。而且，弹簧部件138的施力沿与因工作油引起的推压力对抗的方向作用于液压活塞130。

从而，若供给到液压室132的工作油的液压变强，则被工作油推压的液压活塞130在本体124内向图3中上侧移动，若液压变弱，则通过弹簧部件138的施力，液压活塞130在本体124a内向图3中下侧移动。

另外，工作油泄漏管140连通到液压活塞130，随着液压活塞130的移动而从液压室132漏出的工作油通过工作油泄漏管140排出到本体124a的外部。

而且，在本体124a的内部之中，与弹簧室134相比在图3中上侧，形成有气体室142，气体室142连结有与气体供给管122连通的流通路径122a，且被从气体供给管122供给燃料气体。

与燃料喷射部126连通的连通配管148连接于气体喷射阀124的本体124a的一端侧，气体室142通过在本体124a的一端形成的连通口124b与连通配管148连通。

在轴144的一端形成有阀体部146，阀体部146位于连通口124b的外侧。另外，轴144的另一端侧固定于液压活塞130，从气体室142到弹簧室134贯穿本体124a。气体泄漏管150与弹簧室134连通，从气体室142漏出到弹簧室134的燃料气体通过气体泄漏管150排出到本体124a外部。

而且，若如上所述地，液压活塞130与液压对应地移动，则阀体部146使连通口124b开闭。由此，气体喷射阀124通过液压使阀体部146工作，以开始或停止从气体供给管122去往连通配管148的燃料气体供给。

另外，如图2所示，燃料喷射部126具有燃料配管152和驱动部154。燃料配管152与连通配管148连通，且流通从连通配管148供给的燃料气体。驱动部154通过使燃料配管152开闭来控制来自燃料配管152的燃料气体的喷射。

图4是图2的ⅳ-ⅳ线截面图。在图4中，为了容易理解，燃料配管152的截面简化示出，之后详细说明燃料配管152的内部构造。如图4所示，燃料配管152与扫气端口118相比设于缸110的径向方向外侧，对被扫气端口118吸入的活性气体喷射燃料气体。

在图4所示的例子中，燃料配管152配置在相邻的扫气端口118之间的缸110外表面的径向方向外侧，活性气体的流动变得难以被燃料配管152阻碍。

虽然在图4所示的例子中，说明了燃料配管152和扫气端口118配置相同数目的情况，但燃料配管152和扫气端口118的配置数也可以不同，例如，还可以对每两个扫气端口118设置一个燃料配管152。

图5a及b是用于说明燃料喷射部126的图。如图5a及b所示，燃料配管152由内管156和外管158构成。燃料气体被引导到内管156的内部，外管158在内部容纳内管156并与内管156一同形成双重管。

内管156的外径比外管158的内径稍小，内管156的外周面与外管158的内周面大致遍及整个面抵接。另外，在内管156之中，图5a及b中下侧的前端(先端)开口，外管158的本体158a的内部与内管156的本体156a的内部经由该开口而连通。

外管158与图3所示的连通配管148连通，从连通配管148对外管158供给燃料气体。被引导到外管158的本体158a内部的燃料气体从内管156的前端(下端)流入内管156的本体156a内部。

驱动部154具备两个液压室160、162和分隔两个液压室160、162的液压活塞164。另外，轴166固定于液压活塞164，内管156的基端(上端)固定于轴166之中图5a及b中下侧的前端侧。

若从图5a所示的状态开始，供给到液压室160的工作油的液压变强，则如图5b所示，轴166向图5a及b中下侧移动，随之，内管156向图5a及b中下侧移动。

相反，若从图5b所示的状态开始，供给到液压室162的工作油的液压变强，则如图5a所示，轴166向图5a及b中上侧移动，随之，内管156向图5a及b中上侧移动。如此，驱动部154使内管156向图5a及b中上下方向(即，缸110内的活塞112的冲程方向。以下有时简称为冲程方向)移动，以使内管156和外管158的相对位置变化。

图6a及b是内管156及外管158的截面图，使图5a及b中由虚线包围的部位逆时针地旋转90度示出。即，在图6a及b中，右侧为活塞112的下死点侧(冲程方向的一端侧)，左侧为活塞112的上死点侧(冲程方向的另一端侧)。如图6a及b所示，内管156具有将内管156的本体156a的内部和外部贯穿的内孔174，外管158具有将外管158的本体158a的内部和外部贯穿的外孔176。内孔174及外孔176分别在冲程方向(图6a及b中左右方向)隔开并设有多个。

如图6a所示，若内孔174和外孔176重叠，则在内管156的内部流通的燃料气体通过内孔174及外孔176从燃料配管152喷射，并与被扫气端口118吸入的活性气体合流。

然后，若内管156沿冲程方向向图6a及b中左侧(活塞112的上死点侧)移动，则如图6b所示，变为内孔174和外孔176全部不重合的状态，来自燃料配管152的燃料气体的喷射停止。如此，驱动部154使开口量变化，开口量为内孔174和外孔176重叠的面积。结果，燃料配管152之中燃料气体所喷射的开口部开闭，因而能够在不延迟的情况下迅速地停止燃料气体的喷射。

图7是用于说明内孔174和外孔176的位置关系的第一图，示出了将与图6a及b相同的部位配置为与图6a及b相同朝向的外观。即，在图7中，右侧为活塞112的下死点侧(冲程方向的一端侧)，左侧为活塞112的上死点侧(冲程方向的另一端侧)。图7中虚线示出容纳于外管158的内管156的轮廓线。

如图7所示，多个外孔176的与外管158的贯穿方向垂直的截面形状为圆形且直径相同，与此相对，多个内孔174的冲程方向的长度不同。具体而言，在活塞112的上死点侧(图7中左侧)形成的内孔174与在活塞112的下死点侧(图7中右侧)形成的内孔174相比，冲程方向的长度长。而且，最右侧的(图7中，从左开始第n个)内孔174的与内管156的贯穿方向垂直的截面形状与外孔176为同一形状。

图7中，从左边开始第1～(n－1)个内孔174的冲程方向的两端为直径与外孔176相同的半圆弧的形状，两个半圆弧之间为直线形状。该直线形状的部分的冲程方向的长度在每个内孔174中不同。

而且，相邻的外孔176的间隔p是一定的。另外，从内孔174之中图7中左侧的半圆弧的中心到对应的外孔176的中心的间隔a在任一内孔174和对应的外孔176中都是一定的。

而且，如图7所示，在内孔174与对应的外孔176相比位于左侧而不重合时，将从内孔174之中图7中右侧的半圆弧的中心到外孔176的中心的间隔设为b。关于该间隔b，将图7中从左边开始的顺序以符号(b1、b2、b3...bn－1，bn)示出。此时，为b1＜b2＜b3＜...＜bn－1＜bn的关系。

图8是用于说明内孔174和外孔176的位置关系的第二图。在图8中，为了容易理解，省略表示内孔174和外孔176的符号，以影线示出内孔174，且以交叉影线示出外孔176。另外，在图8中，右侧为活塞112的下死点侧(冲程方向的一端侧)，左侧为活塞112的上死点侧(冲程方向的另一端侧)。另外，将外孔176的内径设为d，将内孔174的冲程方向长度设为l，在图8中将从左边开始的顺序以符号示出。

而且，内孔174与图8中左邻的内孔174相比长度l短外孔176的内径d。此时，外孔176的间隔p比将外孔176的数量n加1的(n+1)与内径d之积大。

若从全部的内孔174与外孔176完全重合的位置a的状态开始，内孔174向活塞112的上死点侧(图8中左侧)移动外孔176的内径d而变为b的状态，则从左边开始第n个(最右侧)的内孔174和外孔176变得不重叠。

若进而像位置c、位置d这样内管156各移动内径d，则从图8中右侧的内孔174开始依次变得不与外孔176重叠。最终，在位置x的状态下，所有的内孔174与外孔176变得不重叠。

图9a～d是阶段性地示出内管156和外管158的相对位置变化的图。在图9a～d中，右侧为活塞112的下死点侧(冲程方向的一端侧)，左侧为活塞112的上死点侧(冲程方向的另一端侧)。若从如图9a所示，全部的内孔174与外孔176不重叠的状态开始，内管156向活塞112的下死点侧(图9a～d中右侧)移动，则如图9b所示，从活塞112的上死点侧(图a~d9中左侧)开始第一个内孔174开始与外孔176重叠。

若进一步，内管156向活塞112的下死点侧移动，则如图9c所示，从活塞112的上死点侧(图9a～d中左侧)开始第一、二个内孔174与外孔176重叠并完全地开口，第三个内孔174开始与外孔176重叠。

若内管156的移动进行，则最终如图9d所示，全部的内孔174与外孔176重叠并完全地开口。之后，内管156返回，朝活塞112的上死点侧移动，从图9d阶段性地过渡至图9a的状态。

如此，内孔174和外孔176从活塞112的上死点侧(图9a～d中左侧)开始依次开口，在全部的内孔174与外孔176重叠并完全开口之后，从活塞112的下死点侧(图9a～d中右侧)依次闭口。

在此，将内管156与外管158重合的部位之中，相对地位于冲程方向的一端侧(图9a～d中右侧)，且内孔174和外孔176重叠而形成的开口区域称为小流量开口区域os。

另外，将内管156与外管158重合的部位之中，与小流量开口区域os相比位于活塞112的上死点侧(图9a～d中左侧)的开口区域称为大流量开口区域ob。在此，小流量开口区域os及大流量开口区域ob分别是包含外孔176的，外管158中的预先设定的大小的区域。

另外，形成大流量开口区域ob的内孔174及外孔176与形成小流量开口区域os的内孔174及外孔176分别在冲程方向上隔开。

此时，形成大流量开口区域ob的内孔174及外孔176与形成小流量开口区域os的内孔174及外孔176相比位于活塞112的上死点侧(图9a～d中左侧)。因此，大流量开口区域ob与小流量开口区域os相比为内孔174和外孔176长时间重叠的状态。另外，大流量开口区域ob与小流量开口区域os相比，内孔174和外孔176较早重叠，内孔174和外孔176的重合较迟解除。

图10a及b是用于说明扫气端口118的开度和混合气浓度的关系的图。在图10a及b中，上下方向表示活塞112的冲程方向，上侧与活塞112的上死点侧(冲程方向的另一端侧)对应，下侧与活塞112的下死点侧(冲程方向的一端侧)对应。

扫气端口118如在图10a及b中以端口开口面积的图表所示，开口面积通过活塞112的位置而变化。在扫气端口118开始开口时，在扫气端口118之中，从活塞112的上死点侧开始开口，下死点侧最后打开。而且，在扫气端口118开始闭口时，在扫气端口118之中，从活塞112的下死点侧开始闭口，上死点侧最后闭合。

结果，扫气空气量(扫气活性气体量)如图10a及b中以扫气空气量的图表示出的那样，与端口开口面积成比例地变化。此时，在图10b所示的比较例中，如气体喷射量的图表所示的那样，燃料气体的喷射量与端口开口面积不成比例。因此，如图10b中以混合气浓度的图表示出的那样，从扫气端口118流入的燃料气体和活性气体的混合气的浓度局部地变浓。

在本实施方式中，如图10a所示的那样，内管156与端口开口面积配合地位移。结果，在扫气端口118的开口面积变大期间，如上所述，内孔174及外孔176从活塞112的上死点侧开始依次开口，若扫气端口118的开口面积变小，则内孔174及外孔176从活塞112的下死点侧开始依次闭口。

因此，如在图10a中以气体喷射量的图表所示的那样，燃料气体的喷射量与活性气体的量大致成比例地增减。因此，能够将从扫气端口118流入的燃料气体和活性气体的混合气的浓度保持为大致一定的。

另外，如上所述，位于上死点侧的大流量开口区域ob与位于下死点侧的小流量开口区域os相比为内孔174和外孔176长时间重叠的状态。因此，在扫气端口118之中开口时间长的上死点侧，增多来自大流量开口区域ob的燃料气体的喷射量，以谋求混合气浓度的均匀化。

另外，如上所述，大流量开口区域ob与小流量开口区域os相比，内孔174和外孔176较早重叠，内孔174和外孔176的重合较迟解除。因此，能够在距扫气端口118的开闭更近的定时，使大流量开口区域ob及小流量开口区域os中的内孔174和外孔176开闭，以喷射燃料气体。

图11a及b是用于说明第一变形例中的内孔274和外孔276的图。如图11a及b所示，在第一变形例中，处于对应关系的内孔274及外孔276的与内管156及外管158的贯穿方向垂直的截面形状为相同形状，分别是矩形。而且，内孔274及外孔276的图11a及b中上下方向的长度(沿着与冲程方向垂直的方向的长度)上死点侧比下死点侧长，内孔274及外孔276的图11a及b中左右方向的长度(沿着冲程方向的长度)相同。

如图11a所示，在从全部的内孔274和外孔276闭合的状态开始，如图11b所示，内孔274和外孔276重合时，上死点侧的开口量变得较大。

即，大流量开口区域ob与小流量开口区域os相比，从内孔274和外孔276的重叠开始到结束，开口量始终大。因此，能够增加对扫气端口118之中所流入的活性气体的流量相对多的上死点侧喷射的燃料气体的量，抑制对所流入的活性气体的流量相对少的下死点侧喷射的燃料气体的量，以谋求混合气浓度的均匀化。

图12a及b是用于说明第二变形例中的内孔374和外孔376的图。如图12a及b所示，在第二变形例中，相对于形成圆形状的一个外孔376，设有形成圆形状的四个内孔374。另外，在多个外孔376中，上死点侧的内径最大，且内径朝下死点侧慢慢变小。

而且，在图12a所示的状态下，在内孔374中，从距对应的外孔376近的内孔374开始内径慢慢变大。

若如12b所示，内管156向下死点侧移动，则四个内孔374中的一个与外孔376重合，若内管156进一步向下死点侧移动，则在暂时解除内孔374和外孔376的重合之后，下个内孔374和外孔376重合。如此，相对于一个外孔376，多个内孔374依次重合，并喷射燃料气体。

此时，外孔376的内径为上死点侧较大，且与外孔376重合的内孔374的内径随着去往上死点而依次变大，因而，随着内管156向下死点侧移动，上死点侧的大流量开口区域ob与小流量开口区域os相比，开口面积阶梯性地变大。而且，随着内管156返回并向上死点侧移动，上死点侧的开口面积阶梯性地变小。

图13a及b是用于说明第三变形例中的内孔474和外孔476的图。如图13a及b所示，在第三变形例中，内孔474及外孔476分别形成有各一个。

而且，外孔476之中图13a及b中上下方向的幅度(与冲程方向垂直的方向的幅度)从上死点侧朝下死点侧渐减。另一方面，内孔474之中图13a及b中上下方向的幅度从上死点侧到下死点侧大致一定。

若从如图13a所示，内孔474和外孔476未重合的状态开始，如图13b所示，内管156向下死点侧移动，则内孔474和外孔476慢慢地重合。

此时，由于外孔476的图13a及b中上下方向的幅度之差，大流量开口区域ob与小流量开口区域os相比开口量大。另外，大流量开口区域ob与上述实施方式同样，与小流量开口区域os相比为内孔474和外孔476长时间重叠的状态，因而能够谋求混合气浓度的均匀化。

而且，大流量开口区域ob与小流量开口区域os相比，内孔474和外孔476较早重叠，内孔474和外孔476的重合较迟解除，因而能够以距扫气端口118的开闭更近的定时使大流量开口区域ob及小流量开口区域os中的内孔474和外孔476开闭。

图14a及b是用于说明第四变形例中的燃料喷射部526的图。上述实施方式的燃料喷射部126通过内管156的内孔174和外管158的外孔176的重叠来使燃料气体的喷射停止。另一方面，在第四变形例中，如图14a所示，除了内管156的内孔174和外管158的外孔176的重叠之外，还通过阀体部572来停止燃料气体的喷射。

具体而言，在燃料喷射部526中，在液压室162与内管156之间，形成有气体室568，该气体室568连通图3所示的连通配管148的，且被从连通配管148供给燃料气体。气体室568与外管158的本体158a的内部连通。

在轴166之中配置在气体室568的部位形成有阀体部572，随着轴166的移动，阀体部572使气体室568和外管158的连通部分开闭。

另外，内管156的基端侧(上端侧)为锥面556b，锥面556b的外径比外管158的内径小地形成。在锥面556b设有连通孔556c，经由连通孔556c，外管158的本体158a的内部与内管156的本体156a的内部连通。

如图14b所示，若阀体部572打开，则通过内管156的连通孔556c，被引导到外管158的本体158a内部的燃料气体流入内管156的本体156a内部。

弹簧部件570配置在气体室568，如图14b所示，通过若阀体部572打开则使施力沿关闭阀体部572的方向作用于阀体部572来辅助因液压引起的轴166的移动。

如此，在燃料喷射部526中，除了内管156的内孔174和外管158的外孔176的重叠之外，还通过阀体部572来停止燃料气体的喷射。其结果，能够可靠地避免来自燃料喷射部526的燃料气体漏出。

图15a及b是用于说明第五变形例中的燃料喷射部626的图。在上述第四变形例的燃料喷射部526中，相对于燃料配管152，气体室568配置在与液压室160、162相同的一侧，通过一个轴166，内管156和阀体部572同时移动。

另一方面，在第五变形例中，如图15a及b所示，分体地设有固定于内管156及液压活塞164的轴666a、以及设有阀体部672的轴666b。轴666b通过未图示的液压机构与液压活塞164独立地沿图15a及b中上下方向(冲程方向)移动，以使阀体部672开闭。

图16a及b是用于说明第六变形例中的燃料喷射部726的图。上述实施方式的燃料喷射部126通过液压使内管156移动。另一方面，在第六变形例中，如图16a及b所示，未搭载液压机构。

在外管758之中图16a及b中上侧(冲程方向上方)的端部，形成有向内部突出的突出部758a。突出部758a与外管758中容纳有内管756的部位相比配置在图16a及b中上侧。另外，突出部758a的一部分延伸到内管756侧，并与内管756之中形成在图16a及b中上侧内部的引导槽756a嵌合。虽然通过突出部758a及引导槽756a，内管756相对于外管758相对地旋转的移动受到限制，但内管756能够沿图16a及b中上下方向移动。

内管756之中图16a及b中下侧的端部闭塞，且从内管756的外侧固定有弹簧部件770(施力体)的一端。弹簧部件的另一端固定于调整部件780，通过螺母n的紧固，对调整部件780的位置进行调整，从而能够调整沿着冲程方向(弹簧部件770的弹性变形的方向)的弹簧部件770的另一端的位置。

而且，弹簧部件770使沿与相对于外管758的相对位置的变化方向平行的方向(在此为图16a及b中上侧)推压(施力)内管756的施力作用。

另外，配置弹簧部件770的弹簧室782与扫气室120连通，通过被压缩的活性气体的压力，内管756被向图16a及b中上侧推压。另一方面，对内管756的内部供给燃料气体，内管756通过燃料气体的压力而被向图16a及b中下侧推压。

若从图16a所示的状态开始，内管756通过被引导到内管756的燃料气体的压力而被沿与由弹簧部件770的施力及活性气体的压力引起的推压力对抗的方向(图16a及b中下方向)推压，则通过燃料气体的压力变化，如图16b所示，内管756和外管758的相对位置变化。

如此，在第六变形例中，不需要在燃料喷射部726设置液压机构，能够通过燃料气体的压力使内管756和外管758的相对位置变化，能够降低成本。

以上，参照附图对本公开的优选实施方式进行了说明，但无需赘言，本公开不限于此种实施方式。显然，本领域技术人员能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或修正例，认为它们也当然属于本公开的技术范围内。

例如，在上述实施方式中，说明了使内管156、756移动以使内管156、756和外管158、758的相对位置变化的情况。但是，还可以使外管158、758移动以使内管156、756和外管158、758的相对位置变化。

另外，在上述第三变形例中，说明了内孔474及外孔476分别设置各一个的情况。但是，若像上述实施方式及其他变形例那样，将内孔174、274、374、及外孔176、276、376分别沿冲程方向隔开地设置多个，则能够抑制内管156、756、外管158、758的强度降低。

另外，虽然在上述实施方式及变形例中，说明了驱动部154使内管156、756沿冲程方向移动的情况，但还可以使内管156、756或外管158、758沿冲程方向以外的方向，例如，内管156、756的周向方向旋转。但是通过使内管156、756或外管158、758沿冲程方向移动，能够使构造简化以削减成本。

另外，在扫气端口的开度随着活塞的去往下死点侧的冲程方向移动而渐增之后，若活塞从下死点朝上死点侧返回，则开度渐减。如此，随着扫气端口的开度变化，在扫气端口的一次开闭期间，从扫气端口吸入缸内的活性气体的流量变化。然而，若如上述专利文献1那样，在扫气端口的一次开闭期间，以大致一定的喷射压力喷射燃料气体，则在燃料气体和活性气体的混合气中产生局部的浓淡。

由于此种状况，故优选地提供能够谋求在扫气端口的一次开闭期间吸入的燃料气体和活性气体的浓度的均匀化的单流扫气式双循环发动机。

为了解决上述问题，在本公开中，提供一种单流扫气式双循环发动机，其具备：缸，其在内部形成有燃烧室；活塞，其在缸内滑动；扫气空间，其包围缸之中活塞冲程方向的一端侧，且被引导压缩的活性气体；扫气端口，其设于缸之中位于扫气空间内的部分，且与活塞的滑动动作对应地将活性气体从扫气空间吸入燃烧室；燃料喷射口，其与扫气端口相比设于缸的径向方向外侧，且对被扫气端口吸入的活性气体喷射燃料气体；以及开闭机构，其与伴随扫气端口的开度而产生压力变化的第一位置、以及压力变化比第一位置小的第二位置的压力差对应地使燃料喷射口开闭。

由此，能够谋求在扫气端口的一次开闭期间吸入的燃料气体和活性气体的浓度的均匀化。

第一位置可位于扫气端口内。

第二位置可为与燃料喷射口相比从扫气端口隔开的位置。

该单流扫气式双循环发动机还具备：内管，其具有贯穿内部和外部的内孔，且内部被引导燃料气体；和外管，其具有贯穿内部和外部的外孔，在内部容纳内管并与内管一同形成双重管，燃料喷射口由内孔和外孔重叠而形成，开闭机构通过因压力差引起的推压力来使内管和外管的相对位置变化，从而使燃料喷射口的开口面积变化也可。

若第二位置和第一位置的差压增加，则内管被朝冲程方向的一端侧推压，若差压减少，则内管被朝冲程方向的另一端侧推压也可。

以下，参照附图详细地说明上述单流扫气式双循环发动机的优选实施方式。此种实施方式所示的尺寸、材料、其他具体数值等只不过是用于使本公开的理解容易的例示，除特别事先声明的情况以外，不限定本公开。此外，在以下的记载中，对于具有实质上相同的功能、构成的要素，通过附以相同的符号来省略重复说明，另外对与本公开无直接关系的要素省略图示。

图17是示出单流扫气式双循环发动机1100的整体构成的图。

本实施方式的单流扫气式双循环发动机1100例如用于船舶等。具体而言，单流扫气式双循环发动机1100包含以下部分而构成：缸1110、活塞1112、排气端口1114、排气阀1116、扫气端口1118、扫气积存部1120(扫气空间)、扫气室1122(扫气空间)、燃烧室1124、燃料配管1126、以及开闭机构1128。

在单流扫气式双循环发动机1100中，在活塞1112的上升行程及下降行程这两个行程之间，进行排气、吸气、压缩、燃烧、膨胀，活塞1112在缸1110内滑动。活塞杆1112a的一端固定于活塞1112。另外，未图示的十字头连结于活塞杆1112a的另一端，十字头与活塞1112一同往复移动。若随着活塞1112的往复移动，十字头往复移动，则与该往复移动连动，未图示的曲柄轴旋转。

排气端口1114是在与活塞1112的上死点相比上方的缸头1110a设置的开口部，其开闭以用于对在缸1110内产生的燃烧后的排气气体进行排气。排气阀1116通过排气阀驱动装置1116a而以既定的定时上下地滑动，以使排气端口1114开闭。在排气端口114打开时，排气气体通过排气端口1114从缸1110排气。

扫气端口1118是从缸1110下端侧的内周面(缸衬套1110b的内周面)贯穿到外周面的孔，且遍及缸1110的整个周围设有多个。而且，扫气端口1118与活塞1112的滑动动作对应地将活性气体吸入缸1110内。该活性气体包含氧、臭氧等氧化剂，或者其混合气(例如空气)。

由未图示的吹风机压缩的活性气体(例如空气)由冷却器1130冷却且被封入扫气积存部1120。压缩及冷却的活性气体在通过配置在扫气积存部1120内的整流板1132整流之后，通过排泄分离器1134被除去水分。

扫气室1122与扫气积存部1120连通，并且包括缸1110之中活塞1112冲程方向(以下，有时简单地简称为“冲程方向”)的一端侧(图17中下侧)，被引导进行了压缩、冷却、以及水分除去的活性气体。

在此，扫气积存部1120及扫气室1122构成扫气空间。扫气空间是被引导压缩的活性气体，且包围缸1110之中活塞1112冲程方向的一端侧(图17中下侧)的空间。在此，虽然作为扫气空间的一例将扫气积存部1120、扫气室1122举为例子，但扫气空间若为被引导压缩的活性气体，且包围缸1110之中活塞1112冲程方向的一端侧的空间，则不限于扫气积存部1120、扫气室1122。

扫气端口118设于缸1110(缸衬套1110b)之中位于扫气室1122内的部分，与活塞112的滑动动作对应，通过扫气室1122和缸1110内的差压来将活性气体从扫气室1122吸入缸1110内。被吸入缸1110的活性气体通过活塞112而被引导到燃烧室1124。

图18是图17的ii-ii线截面图。在图18中，为了容易理解，燃料配管1126的截面简化示出，之后详细说明燃料配管1126的内部构造。如图18所示，燃料配管1126与扫气端口1118相比设于缸1110(缸衬套1110b)的径向方向外侧。

在图18所示的例子中，燃料配管1126配置在相邻的扫气端口1118之间的缸1110外表面的径向方向外侧，活性气体的流动变得难以被燃料配管1126阻碍。

虽然在图18所示的例子中，说明了燃料配管1126和扫气端口1118配置相同数目的情况，但燃料配管1126和扫气端口1118的配置数也可以不同，例如，还可以对每两个扫气端口1118设置一个燃料配管1126。

在燃料配管1126之中排气端口1114侧(图17中上侧)，配置有环状配管1136。环状配管1136是沿缸1110的周向方向环状地包围缸1110径向方向外侧的配管，且与燃料配管1126连通。通过燃料喷射阀1138，从贮留有燃料气体的燃料储罐1140对环状配管1136引导燃料气体。

环状配管1136与各燃料配管1126连通，在燃料配管1126形成有后述燃料喷射口，从燃料储罐1140经由环状配管1136流入燃料配管1126的燃料气体被从燃料配管1126喷射到被扫气端口1118吸入的活性气体。结果，燃料气体与活性气体一同被从扫气端口1118吸入缸1110内，并被引导到燃烧室1124。

另外，如图17所示，在缸头1110a设有引燃喷射阀1142。而且，在发动机循环中的期望时间点从引燃喷射阀1142喷射适量的燃料油。该燃料油因燃烧室1124的热而气化，变为燃料气体。而且，燃料油气化的燃料气体自然着火，在极短的时间内燃烧，使燃烧室1124的温度极高。其结果，能够使被从扫气端口1118引导到燃烧室1124的燃料气体以期望的定时可靠地燃烧。活塞1112主要通过因从扫气端口1118引导的燃料气体的燃烧引起的膨胀压力而往复移动。

在此，燃料气体例如使lng(液化天然气)气化而生成。另外，在燃料气体中，不限于lng，例如，还能够适用使lpg(液化石油气)、轻油、重油等气化的气体。

图19是图17的虚线部分的放大图。如图19所示，燃料配管1126由内管1144和外管1146构成。内管1144与环状配管1136经由图19中上侧的连通路径1148而连通，以将燃料气体从环状配管1136引导到内管1144的本体1144a内部。外管1146在本体1146a的内部容纳内管1144并与内管1144一同形成双重管。

内管1144具有将本体1144a的内部和外部连通的内孔1150，外管1146具有将本体1146a的内部和外部连通的外孔1152。内管1144的图19中下侧的前端闭塞，被引导到内管1144的本体1144a内部的燃料气体在本体1144a的内部滞留，直到内孔1150与外孔1152重合。而且，若内孔1150和外孔1152重合，则燃料气体通过内孔1150及外孔1152喷射到燃料配管1126外。

即，通过内孔1150及外孔1152重叠而形成燃料喷射口1154，燃料喷射口1154对被扫气端口1118吸入的活性气体喷射燃料气体。如上所述，由于燃料配管1126与扫气端口1118相比设于缸1110的径向方向外侧，故在燃料配管1126形成的燃料喷射口1154也与扫气端口1118相比设于缸1110的径向方向外侧。

开闭机构1128使内管1144和外管1146的相对位置向活塞1112的冲程方向(图19中上下方向)变化，以使内孔1150和外孔1152重叠，从而使燃料喷射口1154开口，并通过使重叠解除来使燃料喷射口1154闭口。

具体而言，开闭机构1128具有固定于外管1146前端侧(图19中下侧，且活塞1112的下死点侧)的本体1128a。在本体1128a的内部配置弹簧部件1156。

弹簧部件1156的一端抵接于内管1144的前端部，另一端抵接于在本体1128内形成的分隔壁1158。而且，弹簧部件1156相对于内管1144使向活塞1112的上死点侧推压的施力作用。

另外，在本体1128a的内部，与弹簧部件1156相比在下死点侧设有两个压力室1160、1162。两个压力室1160、1162沿活塞1112的冲程方向连续地设置并由分隔部件1164分隔，分隔部件1164通过两个压力室1160、1162之间的压力差而弹性变形。

轴1166的一端固定于分隔部件1164，轴1166的另一端贯穿分隔壁1158并突出到弹簧部件1156侧，面对内管1144的前端部。通过两个压力室1160、1162之间的压力差，随着分隔部件1164的弹性变形，轴1166的另一端推压内管1144的前端，朝上死点侧推压内管1144。

在下死点侧的压力室1160，在分隔部件1164与本体1128a之间，配置有弹簧部件1168，弹簧部件1168通过相对于分隔部件1164使向上死点侧推压的施力作用来支撑分隔部件1164。

而且，连通配管1170连结于下死点侧的压力室1160。另外，在缸1110，形成有从缸1110的外周面贯穿到扫气端口1118内的贯穿孔1110c。连通配管1170及贯穿孔1110c连结，通过连通配管1170及贯穿孔1110c，扫气端口1118的内部(第一位置)和压力室1160连通。

另一方面，未图示的配管连结于上死点侧的压力室1162，通过该配管，压力室1162与和燃料喷射口1154相比从扫气端口1118隔开的位置，例如，扫气积存部1120之中活性气体的流小的位置(第二位置)连通。第二位置与第一位置相比活性气体的流小，相应地，静压的压力变化小。

图20是示出图19中的燃料配管1126及开闭机构1128的图。如图20所示，内孔1150及外孔1152分别沿冲程方向隔开并设有多个，且冲程方向的间隔相等。另外，内孔1150及外孔1152的与贯穿方向垂直的截面形状为相同形状。

在图20中，内管1144的基端侧(上死点侧)抵接于定位部件1172。从而，内管1144的相对于外管1146的相对位置与图20所示的位置相比不向上死点侧移动。

另外，内管1144的去往下死点侧的移动被限制为直到内管1144的前端侧与开闭机构1128的本体1128a抵接的位置。因此，内管1144的冲程方向的可移动距离为在图20中以符号m示出的长度。

在图20中，为在内管1144相对于外管1146向下死点侧相对地移动距离m时，即，内管1144移动到最为下死点侧时，内孔1150和外孔1152变为完全地重合的状态的位置关系。

图21a～c是用于说明燃料喷射口1154的开闭的图。如图21a所示，在内管1144位于最为上死点侧时，内孔1150和外孔1152不重合，燃料喷射口1154全部闭合。

然后，若活塞1112从上死点侧朝下死点侧移动，扫气端口1118开始开口，从扫气端口1118将活性气体开始吸入缸1110内，则扫气端口1118内的动压上升，静压降低。结果，压力室1160的压力开始降低，如图21b所示，内管1144向下死点侧移动。此时，内孔1150和外孔1152部分地重合，燃料喷射口1154的一部分开口。

进而，若扫气端口1118完全打开，则从扫气端口1118吸入缸1110内的活性气体的流速进一步上升，与扫气端口1118内的动压上升同时，静压降低也变得明显，压力室1160的压力进一步降低。结果，如图21c所示，内管1144移动到最为下死点侧，内孔1150和外孔1152完全地重合。即，燃料喷射口1154完全地开口。

若活塞1112在下死点处返回，并去往上死点侧，则配合扫气端口1118的闭口，从图21c所示的状态朝图21a所示的状态，内管1144向上死点侧移动。

图22a及b是用于说明扫气端口1118的开度和混合气浓度的关系的图。在图22a及b中，上下方向表示活塞1112的冲程方向，上侧与活塞1112的上死点侧对应，下侧与活塞1112的下死点侧对应。

扫气端口1118如在图22a及b中以端口开口面积的图表所示，开口面积通过活塞1112的位置而变化。在扫气端口1118开始开口时，在扫气端口1118之中，从活塞1112的上死点侧开始开口，下死点侧最后打开。而且，在扫气端口1118开始闭口时，在扫气端口1118之中，从活塞1112的下死点侧开始闭口，上死点侧最后闭合。

结果，扫气空气量(扫气活性气体量)如图22a及b中以扫气空气量的图表示出的那样，与端口开口面积成比例地变化。此时，在图22b所示的比较例中，如气体喷射量的图表所示的那样，燃料气体的喷射量与端口开口面积不成比例。因此，如图22b中以混合气浓度的图表示出的那样，从扫气端口1118流入的燃料气体和活性气体的混合气的浓度局部地变浓。

另外，如上所述，与扫气空气量对应，扫气端口1118内的静压降低，因而如图22a所示，扫气端口1118的内部(第一位置)和扫气积存部1120(第二位置)的压力差δp变大。

因此，在本实施方式中，设置与压力差δp对应，内管1144自动地相对于外管1146使相对位置位移的开闭机构1128，与扫气端口1118的开口面积对应地，也使图22a中以喷射口面积的图表示出的燃料喷射口1154的开口面积变化。

因此，如图22a中以气体喷射量的图表示出的那样，燃料气体的喷射量与活性气体的量大致成比例地增减，因而，能够将从扫气端口1118流入的燃料气体和活性气体的混合气的浓度保持为大致一定。

虽然在上述实施方式中，说明了开闭机构1128将第一位置和第二位置的压力差变为推压力，以开闭燃料喷射口1154的情况，但开闭机构1128例如作为电信号取得第一位置和第二位置的压力差，并与第一位置和第二位置的压力差对应地利用促动器等使燃料喷射口1154开闭也可。

另外，虽然在上述实施方式中，说明了第一位置位于扫气端口1118内的情况，但第一位置若是随着扫气端口1118的开度而产生压力变化的位置，则也可以是扫气端口1118外。但是，通过使第一位置为扫气端口1118内，扫气端口1118的开度所伴随的压力变化更高精度地反映于燃料喷射口1154的开闭。

另外，虽然在上述实施方式中，说明了第二位置为与燃料喷射口1154相比从扫气端口1118隔开的位置的情况，但第二位置若是与第一位置相比压力变化小的位置，则可以是任意位置。但是，若使第二位置为例如扫气积存部1120等与燃料喷射口1154相比从扫气端口1118隔开的位置，则难以受到被扫气端口1118吸入的活性气体的流动的影响，能够将压力变化抑制为较小，以适当地执行燃料喷射口1154的开闭。

另外，在上述实施方式中，说明了具备基于内管1144和外管1146的双重管，内孔1150和外孔1152重合以形成燃料喷射口1154的情况。但是，双重管不是必须的构成，燃料喷射口1154还可以与第一位置和第二位置的压力差对应地通过另外的开闭机构来开闭。但是，通过采用设置基于内管1144及外管1146的双重管的构成，能够通过简单的机构来进行燃料喷射口1154的开闭。

另外，在上述实施方式中，说明了若扫气积存部1120(第二位置)和扫气端口1118内(第一位置)的差压增加，则内管11144被朝冲程方向的一端侧(下死点侧)推压，若差压减少，则内管1144被朝冲程方向的另一端(上死点侧)推压的情况。然而，还可以与此相反，若扫气积存部1120(第二位置)和扫气端口1118内(第一位置)的差压增加，则内管1144被朝冲程方向的上死点侧推压，若差压减少，则内管1144被朝冲程方向的下死点侧推压。

但是，若是内管1144被沿上述实施方式的朝向推压的构成，则外孔1152和内孔1150的开始重合的部分为一个外孔1152之中的上死点侧。由于扫气端口1118之中的开始开口的部分也是上死点侧，故能够从距流入开始开口的扫气端口118的活性气体近的一侧开始燃料气体的喷射，对燃料气体的局部浓淡的抑制具有效果。

产业上的利用可能性

本公开能够用于将燃料气体与活性气体一同从扫气端口吸入缸内的单流扫气式双循环发动机。

符号说明

ob大流量开口区域

os小流量开口区域

100单流扫气式双循环发动机

110缸

112活塞

118扫气端口

126燃料喷射部

154驱动部

156、756内管

158、758外管

174、274、374、474内孔

176、276、376、476外孔

526、626、726燃料喷射部

770弹簧部件(施力体)