JP3077403B2 - Uniflow type 2-stroke engine - Google Patents
Uniflow type 2-stroke engineInfo
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- JP3077403B2 JP3077403B2 JP04209410A JP20941092A JP3077403B2 JP 3077403 B2 JP3077403 B2 JP 3077403B2 JP 04209410 A JP04209410 A JP 04209410A JP 20941092 A JP20941092 A JP 20941092A JP 3077403 B2 JP3077403 B2 JP 3077403B2
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、シリンダ下部に掃気
ポートを形成し且つシリンダヘッドに排気ポートを形成
したユニフロー型2ストロークエンジンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a uniflow type two-stroke engine in which a scavenging port is formed below a cylinder and an exhaust port is formed in a cylinder head.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、エンジンの作動については、爆
発行程即ち膨張行程、排気行程、吸入行程及び圧縮行程
の作動を順次繰り返して行うものであり、4サイクルエ
ンジンと2サイクルエンジンの2つの方式がある。2サ
イクルエンジン即ち2ストロークエンジンには、シリン
ダヘッドに排気ポートを形成し、シリンダ下部に掃気ポ
ートを設けたユニフロー型のものがある。このユニフロ
ー型2ストロークエンジンは、ユニフロースカベンジン
グともいい、単流掃気式であり、掃気作用がシリンダ中
心線に対し一定方向の気流によって行われるものであ
る。そして、ユニフロー型2ストロークエンジンは、吸
入行程と排気行程が燃焼行程と圧縮行程の一部で行わ
れ、ピストンの2ストークで1サイクルが終了するもの
であり、クランクシャフト1回転で1回の動力を得るこ
とができる。2. Description of the Related Art In general, the operation of an engine is such that the operation of an explosion stroke, that is, an expansion stroke, an exhaust stroke, a suction stroke, and a compression stroke is sequentially repeated, and two types of a four-stroke engine and a two-stroke engine are available. is there. Some two-stroke engines, i.e., two-stroke engines, have a uniflow type in which an exhaust port is formed in a cylinder head and a scavenging port is provided in a lower portion of the cylinder. This uniflow type two-stroke engine is also called uniflow scavenging, and is of a single flow scavenging type, in which the scavenging action is performed by airflow in a certain direction with respect to the cylinder center line. In the uniflow type two-stroke engine, the intake stroke and the exhaust stroke are performed in a part of the combustion stroke and the compression stroke, and one cycle is completed by two strokes of the piston. Can be obtained.
【0003】また、2サイクル断熱エンジンについて
は、特開平3−50363号公報に開示されているもの
がある。該2サイクル断熱エンジンは、シリンダヘッド
下面部とシリンダライナ上部とを断熱構造に構成し、該
シリンダヘッド下面部に形成した排気ポートに排気バル
ブを配置し、前記シリンダライナ上部とシリンダライナ
下部との境界部に断熱ガスケットを配置し、更にシリン
ダライナ下部に多数の吸気口を形成し、該吸気口をシリ
ンダライナ下部外周に形成した吸気ポートに開口したも
のである。そして、吸気ポートには過給機が連結されて
いる。[0003] A two-cycle adiabatic engine is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 3-50363. The two-stroke insulated engine is configured such that a lower surface of a cylinder head and an upper portion of a cylinder liner are insulated, and an exhaust valve is disposed in an exhaust port formed in a lower portion of the cylinder head. A heat insulating gasket is disposed at the boundary, a number of intake ports are formed below the cylinder liner, and the intake ports are opened to intake ports formed on the outer periphery of the lower portion of the cylinder liner. The supercharger is connected to the intake port.
【0004】また、副燃焼室式断熱エンジンとして、特
開平4−132821号公報に開示されたものがある。
該副燃焼室式断熱エンジンは、少なくとも副燃焼室のセ
ラミック製の内壁面が断熱材にて形成されており、副燃
焼室のセラミック製の外壁面を排気管路内に露出させた
ものであり、副燃焼室からの放熱量を有効に回収し、N
OX の排出量を低減し、エンジン全体としての効率を向
上させ、材料の耐久性を改善したものである。[0004] As a sub-combustion chamber type insulated engine, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-132821.
In the sub-combustion chamber type insulated engine, at least the ceramic inner wall surface of the sub-combustion chamber is formed of a heat insulating material, and the ceramic outer wall surface of the sub-combustion chamber is exposed in an exhaust pipe. Effectively recovers the amount of heat released from the sub-combustion chamber,
Reducing the emissions of O X, to improve the efficiency of the entire engine, it is obtained by improving the durability of the material.
【0005】ところで、上記のような断熱エンジンにつ
いては、シリンダヘッド及びシリンダブロックに形成し
たシリンダから成る燃焼室を断熱材、セラミック材等か
ら断熱構造に構成しており、シリンダ内の高熱化により
容積効率が低下し、出力の低下をもたらす。その理由
は、吸気バルブと排気バルブとがシリンダヘッドに配置
され、互いに近接して配置され、しかも断熱エンジンで
はシリンダヘッド及びシリンダ上部は断熱構造のため、
燃焼室上部及び壁面は高温になっており、排気ガス及び
燃焼室上部の温度は相当に高くなっている。それ故に、
吸気ポート及び吸入空気は、排気ポート、燃焼室上部壁
及び排気ガスによる熱的影響を受け易く、シリンダ内に
吸い込まれる新気はシリンダ内或いは壁面から受熱して
加熱膨張し、吸入空気が熱的影響のため膨張して吸入空
気量が極端に、例えば、2割以上にも減少させられ、吸
入効率を低下させる。[0005] In the above-described heat-insulated engine, the combustion chamber composed of a cylinder formed in a cylinder head and a cylinder block has a heat-insulating structure made of a heat-insulating material, a ceramic material, or the like. Efficiency is reduced, resulting in reduced output. The reason is that the intake valve and the exhaust valve are arranged on the cylinder head and are arranged close to each other, and in the case of an insulated engine, the cylinder head and the upper part of the cylinder are insulated, so
The upper part of the combustion chamber and the wall surface are hot, and the temperatures of the exhaust gas and the upper part of the combustion chamber are considerably high. Therefore,
The intake port and the intake air are easily affected by the exhaust port, the upper wall of the combustion chamber and the exhaust gas, and the fresh air sucked into the cylinder receives heat from the cylinder or the wall and expands by heating, so that the intake air is thermally heated. Due to the influence, the air is expanded and the amount of intake air is extremely reduced, for example, to 20% or more, and the intake efficiency is reduced.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2スト
ロークの作動のエンジンでは、吸気ポートはシリンダラ
イナ下部に設けられており、空気交換は排気バルブが開
弁し、排気ポートを通じて排気される時、シリンダ内に
圧力波即ちパルス波が発生し、排気ガスを押し出す現象
になる。それによって、該排気ガスの後流に発生した負
の圧力ゾーンに新気がシリンダ下部から流入するが、シ
リンダ下部はシリンダヘッドに比較してそれほど高温に
なっていないので、新気はシリンダ下部の壁面温度の影
響を余り受けない。このことは、特に、断熱エンジンに
おいて、2サイクルの作動を行ってシリンダ下部より新
気を吸入すれば、掃気空気量或いは吸入空気量が減少し
ないというメリットがある。However, in a two-stroke operation engine, the intake port is provided below the cylinder liner, and air is exchanged when the exhaust valve is opened and exhausted through the exhaust port. A pressure wave, that is, a pulse wave is generated in the inside, and the exhaust gas is pushed out. As a result, fresh air flows into the negative pressure zone generated downstream of the exhaust gas from the lower part of the cylinder, but since the lower part of the cylinder is not so hot compared to the cylinder head, the fresh air is Insensitive to wall temperature. This has the merit that the scavenged air amount or the intake air amount does not decrease particularly if the adiabatic engine performs two-cycle operation and sucks fresh air from the lower part of the cylinder.
【0007】また、シリンダ下部に掃気ポートを形成し
且つシリンダヘッドに排気ポートを形成した2ストロー
クエンジンにおいて、シリンダヘッドに副室を形成した
場合には、単一の排気ポートではその通路面積が不足す
るという問題が発生する。また、副室式断熱エンジンに
おいて、シリンダヘッドに副室を設けた場合には、副室
の壁面からシリンダヘッドを通じての放熱が増大し、タ
ーボチャージャ或いはエネルギー回収タービンで排気ガ
スエネルギーを有効に回収できなくなるという問題も有
している。In a two-stroke engine in which a scavenging port is formed in a lower portion of a cylinder and an exhaust port is formed in a cylinder head, when a sub-chamber is formed in a cylinder head, a single exhaust port has a short passage area. Problem arises. Also, in the sub-chamber insulated engine, when the sub-chamber is provided in the cylinder head, heat radiation from the wall of the sub-chamber through the cylinder head increases, and the exhaust gas energy can be effectively recovered by the turbocharger or the energy recovery turbine. It also has the problem of disappearing.
【0008】ところで、排気行程直前の筒内圧力は、数
kg/cm2 以上あり、該高圧の筒内圧力を利用すれ
ば、排気タービンによって排気ガスエネルギーを有効に
回収することは可能である。しかしながら、現実には、
排気タービン前の圧力まで一度膨張し、その圧力が大気
圧まで膨張する。その圧力差分のみが排気タービンで回
収できるのみである。また、排気タービン前の圧力を高
くし、その回収分を増大させることを考えた場合に、2
ストロークエンジンでは、掃気圧を排気タービン前の圧
力以上に上昇させる必要があり、それに要するエネルギ
ーが増大し、トータルの回収効率は向上しないものであ
る。By the way, the in-cylinder pressure immediately before the exhaust stroke is several kg / cm 2 or more. If the high in-cylinder pressure is used, the exhaust gas can be effectively recovered by the exhaust turbine. However, in reality,
It once expands to the pressure before the exhaust turbine, and the pressure expands to atmospheric pressure. Only the pressure difference can be recovered by the exhaust turbine. Also, when considering increasing the pressure in front of the exhaust turbine to increase the amount recovered,
In a stroke engine, it is necessary to increase the scavenging pressure to a pressure higher than the pressure before the exhaust turbine, and the energy required for the scavenging pressure increases, and the total recovery efficiency does not improve.
【0009】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、シリンダヘッドに形成した穴部に
副室と該副室の外壁を囲むように複数個の排気ポートと
を形成したヘッドライナを配置し、これらの排気ポート
をシリンダヘッドに形成した1つの集合排気ポートに集
合させ、該排気ポートを下流に設けたターボチャージャ
或いはエネルギー回収タービンに連通し、副室を排気ガ
スで覆うことによって副室の壁面温度を高温に保持し、
遮熱度を向上させ、副室から放熱された熱エネルギーは
排気ガスに吸収され、その排気ガスエネルギーをターボ
チャージャに送り込んで排気圧を上げて排気エネルギー
を有効に回収して回収エネルギーを増大させ、複数の排
気ポートによる通路面積の増大で排気行程でのピストン
圧縮仕事を低減させ、筒内に残留する残留ガスを低減し
て吸入効率を向上させ、エンジン出力の低下を防止する
ユニフロー型2ストロークエンジンを提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and a sub-chamber and a plurality of exhaust ports are formed in a hole formed in a cylinder head so as to surround an outer wall of the sub-chamber. A headliner is arranged, these exhaust ports are gathered into one collective exhaust port formed in the cylinder head, and the exhaust port communicates with a turbocharger or an energy recovery turbine provided downstream, and the sub-chamber is covered with exhaust gas. By keeping the wall temperature of the sub-chamber high,
Improving the degree of heat insulation, the heat energy radiated from the sub-chamber is absorbed by the exhaust gas, and the exhaust gas energy is sent to the turbocharger to increase the exhaust pressure, effectively recovering the exhaust energy, and increasing the recovered energy. A uniflow type two-stroke engine that reduces piston compression work in the exhaust stroke by increasing the passage area by a plurality of exhaust ports, reduces residual gas remaining in the cylinder, improves suction efficiency, and prevents a decrease in engine output. It is to provide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、シリンダ下部に掃気ポートを形成し、シリ
ンダヘッドに排気ポートを形成したユニフロー型2スト
ロークエンジンにおいて、シリンダヘッドに形成した穴
部に嵌合した主室を構成するセラミックスから成るヘッ
ドライナ、該ヘッドライナのシリンダ中央に対応して設
けた副室、該副室の壁体を囲んだ状態に前記ヘッドライ
ナに形成した複数の排気ポート、及び該各排気ポートを
1つに集合させた前記シリンダヘッドに形成した集合排
気ポートを有することを特徴とするユニフロー型2スト
ロークエンジンに関する。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is,
The present invention provides a uniflow type two-stroke engine in which a scavenging port is formed in a lower portion of a cylinder and an exhaust port is formed in a cylinder head, and a headliner made of ceramics constituting a main chamber fitted in a hole formed in the cylinder head. A sub-chamber provided corresponding to the center of the cylinder of the headliner, a plurality of exhaust ports formed in the headliner in a state surrounding the wall of the sub-chamber, and the exhaust ports being combined into one. The present invention relates to a uniflow type two-stroke engine having a collective exhaust port formed in a cylinder head.
【0011】また、ユニフロー型2ストロークエンジン
において、前記副室には燃料を噴射する燃料噴射ノズル
が設けられている。In the uniflow type two-stroke engine, a fuel injection nozzle for injecting fuel is provided in the sub chamber.
【0012】[0012]
【作用】この発明によるユニフロー型2ストロークエン
ジンは、上記のように構成されており、次のように作用
する。即ち、このユニフロー型2ストロークエンジン
は、シリンダヘッドに形成した穴部にセラミックスから
成るヘッドライナを嵌合し、該ヘッドライナのシリンダ
中央に対応して副室を設けると共に該副室の壁体を囲ん
だ状態に複数の排気ポートをヘッドライナに形成し、該
各排気ポートを前記シリンダヘッドに形成した1つの集
合排気ポートに集合させたので、排気ポートが副室の壁
体の周囲に位置し、副室が排気ガスに覆われた状態にな
り、副室の遮熱度が向上し、副室からの放熱は排気ガス
に吸収され、副室から放熱した熱エネルギーはターボチ
ャージャ及びエネルギー回収タービンで有効に回収され
る。The uniflow type two-stroke engine according to the present invention is configured as described above and operates as follows. That is, in this uniflow type two-stroke engine, a head liner made of ceramics is fitted into a hole formed in a cylinder head, and a sub-chamber is provided corresponding to the center of the cylinder of the head liner, and a wall of the sub-chamber is provided. A plurality of exhaust ports are formed in the headliner in an enclosed state, and the respective exhaust ports are gathered into one collective exhaust port formed in the cylinder head, so that the exhaust ports are located around the wall of the sub chamber. The sub-chamber is covered with exhaust gas, the degree of heat shielding of the sub-chamber is improved, the heat radiation from the sub-chamber is absorbed by the exhaust gas, and the heat energy radiated from the sub-chamber is supplied by the turbocharger and the energy recovery turbine. Collected effectively.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるユニ
フロー型2ストロークエンジンの一実施例を説明する。
図1はこの発明によるユニフロー型2ストロークエンジ
ンの一実施例を示す断面図、図2は図1の線A−Aにお
ける概略断面の説明図、及び図3はこの発明によるユニ
フロー型2ストロークエンジンの別の実施例を示す断面
図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a uniflow type two-stroke engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a uniflow type two-stroke engine according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a schematic cross section taken along line AA of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing which shows another Example.
【0014】図示するように、このユニフロー型2スト
ロークエンジンは、シリンダ14の下部に掃気ポート4
を形成し、シリンダヘッド1に排気ポート7を形成した
ものであり、シリンダヘッド1に形成した穴部20に嵌
合した主室16を構成するセラミックスから成るヘッド
ライナ3、該ヘッドライナ3に形成したシリンダ14の
中央に対応して形成した副室5、該副室5の壁体15を
囲んだ状態にヘッドライナ3に形成した複数の排気ポー
ト8、及び該各排気ポート8を1つに集合させ且つシリ
ンダヘッド1に形成した集合排気ポート7を有するもの
である。As shown, the uniflow type two-stroke engine has a scavenging port 4
And a head liner 3 made of ceramics constituting a main chamber 16 fitted in a hole 20 formed in the cylinder head 1 and formed in the cylinder head 1. Sub-chamber 5 formed corresponding to the center of the formed cylinder 14, a plurality of exhaust ports 8 formed in the headliner 3 in a state surrounding the wall 15 of the sub-chamber 5, and each of the exhaust ports 8 are integrated into one. It has a collective exhaust port 7 that is assembled and formed in the cylinder head 1.
【0015】シリンダヘッド1に形成した集合排気ポー
ト7は、排気ガスエネルギーをシリンダヘッド1を通じ
て放熱するのを防止するため、チタン酸アルミニウムA
l2TiO5 等の断熱材で形成されてた排気ポートライ
ナ10で形成されている。副室5を形成する壁体15
は、窒化ケイ素Si3 N4 、サイヤロンSi−Al−O
−N、炭化ケイ素SiC等の高温強度に優れたセラミッ
クスで構成されている。また、ヘッドライナ3は窒化ケ
イ素等のセラミックスで作製されている。A collective exhaust port 7 formed in the cylinder head 1 is provided with an aluminum titanate A for preventing exhaust gas energy from being radiated through the cylinder head 1.
The exhaust port liner 10 is made of a heat insulating material such as l 2 TiO 5 . Wall body 15 forming sub-chamber 5
Are silicon nitride Si 3 N 4 , sialon Si—Al—O
-N, made of ceramics having excellent high-temperature strength such as silicon carbide SiC. The headliner 3 is made of a ceramic such as silicon nitride.
【0016】副室5を構成する壁体15は、上下で分割
されてヘッドライナ3の一部として構成してもよく、そ
の場合には、副室5の壁体15は、その下部をヘッドラ
イナ3の一部で形成した下部壁体25と上部を下部壁体
25と接合面26で接合した上部壁体24とで構成する
ことができる。或いは、副室5を構成する壁体15は、
図3に示すように、ヘッドライナ3の中央に位置する壁
体27に配置して構成してもよいものである。The wall 15 constituting the sub-chamber 5 may be divided into upper and lower parts to constitute a part of the head liner 3. In this case, the wall 15 of the sub-chamber 5 has The lower wall 25 formed by a part of the liner 3 and the upper wall 24 in which the upper part is joined to the lower wall 25 by the joint surface 26 can be constituted. Alternatively, the wall 15 constituting the sub chamber 5 is
As shown in FIG. 3, the head liner 3 may be arranged on a wall 27 located at the center of the head liner 3.
【0017】集合排気ポート7の下流には、図示してい
ないが、エンジンの排気エネルギーによって駆動される
ターボチャージャ及びエネルギー回収装置が設けられて
いる。このシリンダヘッド構造を有する2ストロークエ
ンジンは、シリンダブロック2、該シリンダブロック2
に固定したシリンダヘッド1、シリンダブロック2に形
成した孔部に嵌合したシリンダライナ12、該シリンダ
ライナ12で形成されるシリンダ14、図示していない
が、該シリンダ14内を往復運動するピストン、及び該
ピストンの往復運動を回転運動に変換するコンロッドと
クランクシャフトを有している。シリンダヘッド1に
は、集合排気ポート7及び副室5が形成され、副室5内
に燃料を噴射するため燃料噴射ノズル6が配置されてい
る。Although not shown, a turbocharger and an energy recovery device driven by the exhaust energy of the engine are provided downstream of the collective exhaust port 7. The two-stroke engine having the cylinder head structure includes a cylinder block 2,
, A cylinder liner 12 fitted in a hole formed in the cylinder block 2, a cylinder 14 formed by the cylinder liner 12, a piston (not shown) reciprocating in the cylinder 14, And a connecting rod and a crankshaft for converting a reciprocating motion of the piston into a rotary motion. A collective exhaust port 7 and a sub chamber 5 are formed in the cylinder head 1, and a fuel injection nozzle 6 for injecting fuel into the sub chamber 5 is arranged.
【0018】ヘッドライナ3は、ライナ上部21とヘッ
ド下面部22から構成され、ライナ上部21とヘッド下
面部22とで囲まれる空所で主室16を形成すると共
に、ヘッド下面部22には複数個(図2では4個)の排
気ポート8が形成され、これらの排気ポート8にはそれ
ぞれ排気バルブ9が配置されている。ヘッドライナ3の
ヘッド下面部22の一部は副室2を構成する壁体15を
構成しており、ヘッド下面部22には主室16と副室5
とを連通する連絡孔11が形成されている。The head liner 3 includes a liner upper portion 21 and a head lower surface portion 22. The main chamber 16 is formed in a space surrounded by the liner upper portion 21 and the head lower surface portion 22, and a plurality of head chambers are formed in the head lower surface portion 22. Two (four in FIG. 2) exhaust ports 8 are formed, and an exhaust valve 9 is disposed in each of the exhaust ports 8. A part of the head lower surface 22 of the head liner 3 constitutes a wall body 15 constituting the sub-chamber 2, and the head lower surface 22 includes the main chamber 16 and the sub-chamber 5.
A communication hole 11 is formed to communicate with.
【0019】副室5の上部壁体24は断熱プレート23
を介在してシリンダヘッド1に固定され、副室5の上部
壁体24の中央部には燃料噴射ノズル6が貫通する孔1
3が形成されている。ヘッドライナ3は、シリンダヘッ
ド1の穴部20に断熱ガスケット17及び位置決めリン
グ18を介在して配置されている。図では、ヘッドライ
ナ3の外周面とシリンダヘッド1の穴部内壁面との間に
断熱空気層19が形成されている。The upper wall 24 of the sub-chamber 5 has a heat insulating plate 23
A hole 1 through which the fuel injection nozzle 6 penetrates is fixed to the cylinder head 1
3 are formed. The headliner 3 is disposed in the hole 20 of the cylinder head 1 with a heat insulating gasket 17 and a positioning ring 18 interposed. In the figure, a heat insulating air layer 19 is formed between the outer peripheral surface of the head liner 3 and the inner wall surface of the hole of the cylinder head 1.
【0020】また、シリンダライナ12のシリンダ14
下部に掃気ポート4が形成されている。シリンダヘッド
1に形成した集合排気ポート7は、例えば、マニホルド
ガスケットを介在して排気マニホルドに連結され、次い
で、排気マニホルドはターボチャージャ或いはエネルギ
ータービンに連結されている。The cylinder 14 of the cylinder liner 12
A scavenging port 4 is formed at the lower part. The collective exhaust port 7 formed in the cylinder head 1 is connected to an exhaust manifold via a manifold gasket, for example, and then the exhaust manifold is connected to a turbocharger or an energy turbine.
【0021】このユニフロー型2ストロークエンジン
は、上記のように構成されているので、副室5の壁体1
5はヘッドライナ3に形成された複数の排気ポート8に
露出した状態に構成され、副室5の壁体15は排気ガス
に取り囲まれた状態即ち晒される構造に構成されてい
る。従って、副室5の壁体15は、排気ポート8に囲ま
れて壁面温度が高温に保持され、遮熱度を向上させるこ
とができる。副室式断熱エンジンでは、副室5からの放
熱が増大するので、副室5を高温に保持することが必要
である。Since this uniflow type two-stroke engine is constructed as described above, the wall 1 of the sub-chamber 5
5 is configured to be exposed to a plurality of exhaust ports 8 formed in the headliner 3, and the wall 15 of the sub-chamber 5 is configured to be surrounded by, or exposed to, exhaust gas. Therefore, the wall 15 of the sub-chamber 5 is surrounded by the exhaust port 8, the wall temperature is maintained at a high temperature, and the degree of heat insulation can be improved. In the sub-chamber insulated engine, since the heat radiation from the sub-chamber 5 increases, it is necessary to maintain the sub-chamber 5 at a high temperature.
【0022】副室5を高温に保持するためには、副室5
の外周を断熱層で遮熱するよりは、排気ガスで囲む即ち
覆う方が有効に遮熱することができる。また、副室5か
ら放熱した熱は排気ガスが吸収して下流に配置されたタ
ーボチャージャ或いはエネルギー回収タービンで回収す
ることができる。2ストロークエンジンでは、特に放熱
割合が増加するため、一層の遮熱構造が必要である。ユ
ニフロー型エンジンでは、シリンダヘッド1に副室5を
形成した場合には、排気ポート8の通路面積を余り大き
く形成することはできない。そこで、この2ストローク
エンジンのように、複数個の排気ポート8を形成し、こ
れらの排気ポート8で副室5の壁体15を囲めば、副室
5に対する理想的な遮熱構造を構成することができる。In order to maintain the sub-chamber 5 at a high temperature, the sub-chamber 5
It is more effective to shield the outer periphery of the device with the exhaust gas than to block the heat with the heat insulating layer. The heat radiated from the sub-chamber 5 is absorbed by the exhaust gas and can be recovered by a turbocharger or an energy recovery turbine disposed downstream. In the case of a two-stroke engine, in particular, since the heat radiation ratio increases, a further heat shielding structure is required. In the uniflow engine, when the sub chamber 5 is formed in the cylinder head 1, the passage area of the exhaust port 8 cannot be formed so large. Therefore, if a plurality of exhaust ports 8 are formed as in this two-stroke engine, and these exhaust ports 8 surround the wall 15 of the sub-chamber 5, an ideal heat shielding structure for the sub-chamber 5 is constituted. be able to.
【0023】[0023]
【発明の効果】この発明によるユニフロー型2ストロー
クエンジンは、上記のように構成されており、次のよう
な効果を有する。即ち、このユニフロー型2ストローク
エンジンは、シリンダヘッドに形成した穴部に主室を構
成するセラミックスから成るヘッドライナを嵌合し、該
ヘッドライナに形成したシリンダ中央に対応して副室を
形成し、該副室の壁面を囲んだ状態に前記ヘッドライナ
に形成した複数の排気ポートを位置させ、該各排気ポー
トを前記シリンダヘッドに形成した1つの集合排気ポー
トに集合させたので、前記副室の壁体を排気ガスにダイ
レクトに露出させることになり、該壁体温度を高温に保
持することができ、前記副室に対する理想的な遮熱構造
を構成することができ、前記副室を高温に保持できる。
即ち、前記副室を前記排気ポートで囲むことで、NOX
の発生を低減でき、燃焼スピードを速くでき高効率の2
ストローク型エンジンを提供できる。また、前記副室を
シリンダ中央に配置し、前記副室を前記排気ポートで囲
むには、シリンダヘッドに吸排気ポートを設けた4スト
ローク型では作製が困難であるが、ユニフロー型2スト
ローク型で良好に達成できる。The uniflow type two-stroke engine according to the present invention is configured as described above and has the following effects. That is, in this uniflow type two-stroke engine, a head liner made of ceramics constituting a main chamber is fitted into a hole formed in a cylinder head, and a sub chamber is formed corresponding to the center of a cylinder formed in the head liner. A plurality of exhaust ports formed in the head liner are positioned so as to surround the wall surface of the sub-chamber, and the respective exhaust ports are gathered into one collective exhaust port formed in the cylinder head. Is directly exposed to the exhaust gas, the wall temperature can be maintained at a high temperature, and an ideal heat shielding structure for the sub-chamber can be formed. Can be held.
That is, by surrounding the sub chamber with the exhaust port, NO X
Generation can be reduced, combustion speed can be increased and high efficiency 2
A stroke type engine can be provided. Further, in order to arrange the sub-chamber in the center of the cylinder and surround the sub-chamber with the exhaust port, it is difficult to manufacture a four-stroke type in which a suction / exhaust port is provided in a cylinder head. Can be achieved well.
【0024】特に、前記副室を遮熱型とすると、前記副
室からの放熱防止することが重要であるが、前記副室を
排気ポート内に配置することで、温度差を小さくでき前
記副室からの放熱を低減できる。しかも、前記副室から
放熱した熱は下流に設けたターボチャージャ又はエネル
ギー回収タービンで有効に回収できる。また、シリンダ
下部の掃気ポートを有しているため、シリンダヘッドに
排気ポートのみを複数個形成して、排ガス量に対応でき
る通路面積を確保できる。In particular, if the sub-chamber is of a heat shielding type, it is important to prevent heat radiation from the sub-chamber. However, by arranging the sub-chamber in the exhaust port, the temperature difference can be reduced, and The heat radiation from the room can be reduced. Moreover, the heat radiated from the sub-chamber can be effectively recovered by a turbocharger or an energy recovery turbine provided downstream. Further, since the scavenging port is provided at the lower portion of the cylinder, only a plurality of exhaust ports are formed in the cylinder head, so that a passage area that can cope with the amount of exhaust gas can be secured.
【0025】このユニフロー型2ストロークエンジン
は、前記副室をシリンダ中央に配置することによって、
次の利点を有する。即ち、前記主室での混合と燃焼に
は、前記副室から前記主室への混合気の噴出エネルギー
が重要な要素であるが、前記副室をシリンダ中央に配置
することにより、前記主室の外周辺までの噴流の到達距
離が短くなり、結果的には短時間の燃焼が可能になる。
また、前記副室をシリンダ中央に配置すると、シリンダ
内の吸気スワールのエネルギーを有効に前記副室に活か
すことができる。更に、前記副室で一次燃焼させ、前記
主室で二次燃焼させることができるため、NOX 、HC
等を低減したクリーンな排気ガスにすることができる。
前記副室で一次燃焼させることで、高当量比で燃焼させ
ることができい、NOX の低減した燃焼を行わせること
ができ、次いで、前記主室への噴流が起こり、この噴流
が前記主室内の混合スピードを大幅に向上させ、前記主
室でリーン燃焼になって燃焼温度を低減して燃焼時間を
短縮でき、NOX の生成を低減できる。In the uniflow type two-stroke engine, the sub-chamber is arranged at the center of the cylinder.
It has the following advantages: In other words, for mixing and combustion in the main chamber, the injection energy of the air-fuel mixture from the sub-chamber to the main chamber is an important factor. By arranging the sub-chamber in the center of the cylinder, The distance that the jet reaches to the outer periphery is shortened, and as a result, short-time combustion becomes possible.
When the sub-chamber is arranged at the center of the cylinder, the energy of the intake swirl in the cylinder can be effectively utilized in the sub-chamber. Furthermore, since primary combustion can be performed in the sub chamber and secondary combustion can be performed in the main chamber, NO x , HC
The exhaust gas can be reduced to a clean exhaust gas.
It said be to primary combustion in the sub-chamber, to burn at a high equivalent ratio of Dekii, it is possible to perform the reduced combustion of NO X, then occur jet into the main chamber, the jet the main the mixture speed of the indoor significantly improve, can reduce to reduce the combustion temperature become lean combustion in the main chamber burning time, can reduce the production of NO X.
【図1】この発明によるユニフロー型2ストロークエン
ジンの一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a uniflow type two-stroke engine according to the present invention.
【図2】図1の線A−Aにおける概略断面の説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram of a schematic cross section taken along line AA in FIG. 1;
【図3】この発明によるユニフロー型2ストロークエン
ジンの別の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the uniflow type two-stroke engine according to the present invention.
1 シリンダヘッド 2 シリンダブロック 3 ヘッドライナ 4 掃気ポート 5 副室 6 燃料噴射ノズル 7 集合排気ポート 8 排気ポート 9 排気バルブ 10 排気ポートライナ 11 連絡孔 12 シリンダライナ 14 シリンダ 15 副室の壁体 16 主室 20 穴部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder head 2 Cylinder block 3 Head liner 4 Scavenging port 5 Sub chamber 6 Fuel injection nozzle 7 Collecting exhaust port 8 Exhaust port 9 Exhaust valve 10 Exhaust port liner 11 Communication hole 12 Cylinder liner 14 Cylinder 15 Sub chamber wall 16 Main chamber 20 holes
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02F 1/42 F02F 1/42 J N (56)参考文献 特開 平4−58013(JP,A) 特開 平4−132821(JP,A) 特開 平4−365930(JP,A) 特開 平4−314916(JP,A) 特開 平4−17718(JP,A) 特開 平3−213641(JP,A) 特開 平3−50363(JP,A) 実開 平4−109425(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 1/24 F02B 19/16 F02B 25/02 F02F 1/42 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02F 1/42 F02F 1/42 JN (56) References JP-A-4-58013 (JP, A) JP-A-4-132821 (JP, A) JP-A-4-365930 (JP, A) JP-A-4-314916 (JP, A) JP-A-4-17718 (JP, A) JP-A-3-213641 (JP, A) JP-A-3 -50363 (JP, A) Japanese Utility Model 4-109425 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02F 1/24 F02B 19/16 F02B 25/02 F02F 1/42
Claims (2)
リンダヘッドに排気ポートを形成したユニフロー型2ス
トロークエンジンにおいて、シリンダヘッドに形成した
穴部に嵌合した主室を構成するセラミックスから成るヘ
ッドライナ、該ヘッドライナのシリンダ中央に対応して
設けた副室、該副室の壁体を囲んだ状態に前記ヘッドラ
イナに形成した複数の排気ポート、及び該各排気ポート
を1つに集合させた前記シリンダヘッドに形成した集合
排気ポートを有することを特徴とするユニフロー型2ス
トロークエンジン。1. A uniflow type two-stroke engine in which a scavenging port is formed in a lower part of a cylinder and an exhaust port is formed in a cylinder head, a headliner made of ceramics constituting a main chamber fitted in a hole formed in the cylinder head. A sub-chamber provided corresponding to the center of the cylinder of the head liner, a plurality of exhaust ports formed in the head liner in a state surrounding the wall of the sub-chamber, and the respective exhaust ports were assembled into one. A uniflow two-stroke engine having a collective exhaust port formed in the cylinder head.
ズルが設けられていることを特徴とする請求項1に記載
のユニフロー型2ストロークエンジン。2. The uniflow type two-stroke engine according to claim 1, wherein a fuel injection nozzle for injecting fuel is provided in the sub-chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04209410A JP3077403B2 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Uniflow type 2-stroke engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04209410A JP3077403B2 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Uniflow type 2-stroke engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633830A JPH0633830A (en) | 1994-02-08 |
| JP3077403B2 true JP3077403B2 (en) | 2000-08-14 |
Family
ID=16572425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04209410A Expired - Lifetime JP3077403B2 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Uniflow type 2-stroke engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077403B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3896267A1 (en) * | 2020-04-17 | 2021-10-20 | Winterthur Gas & Diesel AG | Extended longitudinally scavenged motor |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP04209410A patent/JP3077403B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0633830A (en) | 1994-02-08 |
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