特開 2023-103690 エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023103690

(43)【公開日】2023-07-27

(54)【発明の名称】エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02D 21/06 20060101AFI20230720BHJP

   F02D 19/02 20060101ALI20230720BHJP

【ＦＩ】

F02D21/06

F02D19/02 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022004348

(22)【出願日】2022-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(71)【出願人】

【識別番号】503116899

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ原動機

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久下 喬弘

(72)【発明者】

【氏名】山田 敬之

(72)【発明者】

【氏名】原 崇

(72)【発明者】

【氏名】田貝 哲哉

(72)【発明者】

【氏名】中山 貞夫

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AB06

3G092AB18

3G092AB20

3G092DF06

3G092FA15

3G092HE03Z

(57)【要約】

【課題】未燃の燃料の排出を抑制する。
【解決手段】エンジン１００は、ピストン１０６と、ピストン１０６を収容するシリンダライナ１０２と、シリンダライナ１０２の内壁に設けられ、シリンダライナ１０２の軸方向に見た場合にシリンダライナ１０２の径方向に対して交差する方向に臨み、少なくとも圧縮行程中に不燃性の気体（空気）を噴射する気体噴射孔（空気噴射孔１１６）と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンと、
前記ピストンを収容するシリンダライナと、
前記シリンダライナの内壁に設けられ、前記シリンダライナの軸方向に見た場合に前記シリンダライナの径方向に対して交差する方向に臨み、少なくとも圧縮行程中に不燃性の気体を噴射する気体噴射孔と、
を備える、
エンジン。

【請求項2】

前記気体噴射孔と接続される流路と、
前記流路に設けられる開閉弁と、
を備え、
前記開閉弁が開弁することによって、前記気体噴射孔から不燃性の気体が噴射される、
請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記開閉弁の動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、少なくとも圧縮行程中に、前記開閉弁を開弁させることによって、前記気体噴射孔から不燃性の気体を噴射させる、
請求項２に記載のエンジン。

【請求項4】

前記気体噴射孔は、前記径方向に見た場合に前記シリンダライナの周方向に対して交差する方向に臨む、
請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項5】

前記シリンダライナの内壁には、第１気体噴射孔と、前記第１気体噴射孔よりも下死点側に配置される第２気体噴射孔とが、前記気体噴射孔として設けられ、
前記第１気体噴射孔は、前記径方向に見た場合に前記周方向に対して上死点側に傾斜する方向に臨み、
前記第２気体噴射孔は、前記径方向に見た場合に前記周方向に対して下死点側に傾斜する方向に臨む、
請求項４に記載のエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼室、吸気弁および排気弁を有するエンジンがある。このようなエンジンでは、例えば、特許文献１に開示されているように、燃焼室と連通する吸気ポートが吸気弁によって開閉される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／０４９８７８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

吸気行程において、吸気弁が開弁し、吸気ポートから燃焼室に向かうガスの流れが生じる。ここで、燃焼室内において、混合気の一部はシリンダライナの内壁に沿って流れる。シリンダライナの内壁に沿って流れる混合気は、ピストンのトップランド部とシリンダライナの内壁との間の空間、または、シリンダライナとシリンダヘッドとの接続部分の近傍の空間に侵入する。これらの空間に侵入した燃料は、燃焼行程において燃焼しにくいので、未燃の燃料として排出される場合がある。熱効率を向上させる観点、または、温室効果ガスの排出を抑制する観点では、未燃の燃料の排出を抑制することが望ましい。

【0005】

本開示の目的は、未燃の燃料の排出を抑制することが可能なエンジンを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のエンジンは、ピストンと、ピストンを収容するシリンダライナと、シリンダライナの内壁に設けられ、シリンダライナの軸方向に見た場合にシリンダライナの径方向に対して交差する方向に臨み、少なくとも圧縮行程中に不燃性の気体を噴射する気体噴射孔と、を備える。

【0007】

気体噴射孔と接続される流路と、流路に設けられる開閉弁と、を備え、開閉弁が開弁することによって、気体噴射孔から不燃性の気体が噴射されてもよい。

【0008】

開閉弁の動作を制御する制御装置を備え、制御装置は、少なくとも圧縮行程中に、開閉弁を開弁させることによって、気体噴射孔から不燃性の気体を噴射させてもよい。

【0009】

気体噴射孔は、径方向に見た場合にシリンダライナの周方向に対して交差する方向に臨んでもよい。

【0010】

シリンダライナの内壁には、第１気体噴射孔と、第１気体噴射孔よりも下死点側に配置される第２気体噴射孔とが、気体噴射孔として設けられ、第１気体噴射孔は、径方向に見た場合に周方向に対して上死点側に傾斜する方向に臨み、第２気体噴射孔は、径方向に見た場合に周方向に対して下死点側に傾斜する方向に臨んでもよい。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、未燃の燃料の排出を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る吸排気システムの構成を示す模式図である。

【図2】図２は、本開示の実施形態に係るエンジンの各気筒の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、本開示の実施形態に係るエンジンの燃焼室をシリンダライナの軸方向に見た様子を示す図である。

【図4】図４は、本開示の実施形態に係るエンジンのシリンダライナの内壁をシリンダライナの径方向に見た様子を示す図である。

【図5】図５は、本開示の実施形態に係るエンジンの各気筒の圧縮行程の期間を示す図である。

【図6】図６は、変形例に係るエンジンのシリンダライナの内壁をシリンダライナの径方向に見た様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、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、本開示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、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0014】

図１は、本実施形態に係る吸排気システム１の構成を示す模式図である。吸排気システム１は、エンジン１００の吸気および排気に関するシステムである。図１に示すように、吸排気システム１は、エンジン１００と、吸気流路２００と、排気流路３００と、過給機４００と、接続流路５００と、制御装置６００とを備える。制御装置６００は、エンジン１００に含まれる。

【0015】

エンジン１００は、複数の気筒を有する。図１の例では、エンジン１００は、第１気筒＃１と、第２気筒＃２と、第３気筒＃３と、第４気筒＃４と、第５気筒＃５と、第６気筒＃６とを有する。ただし、エンジン１００の気筒数は、６つ以外であってもよい。図２は、本実施形態に係るエンジン１００の各気筒の構成を示す模式図である。図２では、吸気ポート１０４ａ、排気ポート１０４ｂ、燃料噴射弁１１２および点火装置１１４が、同一断面上に図示されている。ただし、吸気ポート１０４ａ、排気ポート１０４ｂ、燃料噴射弁１１２および点火装置１１４は、同一断面上に位置しなくてもよい。

【0016】

図２に示すように、エンジン１００は、シリンダライナ１０２、シリンダヘッド１０４、および、ピストン１０６を備える。ピストン１０６は、シリンダライナ１０２内に収容される。シリンダライナ１０２、シリンダヘッド１０４およびピストン１０６によって、燃焼室１０８が形成される。以下、シリンダライナ１０２の軸方向、径方向および周方向を、単に軸方向、径方向および周方向とも呼ぶ。

【0017】

ピストン１０６は、ピストン本体１０６ａと、ピストンリング１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄとを有する。ピストン本体１０６ａは、略円柱形状を有する。ピストン本体１０６ａは、シリンダライナ１０２と同軸上に配置される。ピストンリング１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、ピストン本体１０６ａの外周面に形成された溝に嵌合している。ピストンリング１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、上死点側からこの順に軸方向に並んで配置される。ピストン本体１０６ａの外周面のうちピストンリング１０６ｂより上死点側の部分は、トップランド部ＴＬと呼ばれる。

【0018】

シリンダヘッド１０４には、吸気ポート１０４ａおよび排気ポート１０４ｂが形成される。吸気ポート１０４ａおよび排気ポート１０４ｂは、燃焼室１０８に開口する。吸気弁１１０ａは、吸気ポート１０４ａのうち、燃焼室１０８側の開口を開閉する。排気弁１１０ｂは、排気ポート１０４ｂのうち、燃焼室１０８側の開口を開閉する。吸気弁１１０ａおよび排気弁１１０ｂの開閉動作は、不図示のカムシャフトの回転に伴って行われる。

【0019】

吸気ポート１０４ａには、後述する吸気流路２００の分岐流路２０２を形成する配管が接続される。吸気ポート１０４ａを介して、燃焼室１０８に混合気が流入する。排気ポート１０４ｂには、後述する排気流路３００の分岐流路３０２を形成する配管が接続される。燃焼室１０８から排気ポート１０４ｂを介して排気ガスが排出される。

【0020】

燃料噴射弁１１２は、燃料供給源と接続される。燃料供給源は、例えば、不図示の燃料タンク、または、都市ガス等のパイプラインである。燃料噴射弁１１２は、吸気流路２００の分岐流路２０２に設けられる。燃料噴射弁１１２の先端部は、吸気ポート１０４ａに臨む。燃料噴射弁１１２は、燃料ガスを吸気ポート１０４ａに噴射する。燃料ガスは、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）をガス化して生成される。燃料ガスは、ＬＮＧに限らず、例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）、軽油、重油、アンモニアまたは水素等をガス化したものであってもよい。エンジン１００は、燃料ガスを燃料として用いるガスエンジンである。以下では、燃料ガスを単に燃料とも呼ぶ。

【0021】

点火装置１１４は、シリンダヘッド１０４に設けられる。点火装置１１４の先端部は、燃焼室１０８内に突出する。

【0022】

エンジン１００は、４サイクルエンジンである。吸気行程において、燃料噴射弁１１２から燃料が噴射され、吸気弁１１０ａが開弁し、排気弁１１０ｂが閉弁した状態になる。ピストン１０６が下死点に向かい、吸気ポート１０４ａから燃焼室１０８に吸気および燃料が吸入される。圧縮行程において、吸気弁１１０ａおよび排気弁１１０ｂが閉弁した状態になる。ピストン１０６が上死点に向かい、燃焼室１０８内の混合気が圧縮される。混合気は点火装置１１４により着火されて燃焼し、燃焼行程において、ピストン１０６が下死点側に押圧される。排気行程において、吸気弁１１０ａが閉弁し、排気弁１１０ｂが開弁した状態になる。ピストン１０６が上死点に向かい、燃焼後の排気ガスが排気ポート１０４ｂを通って燃焼室１０８から排出される。

【0023】

シリンダライナ１０２の内壁には、空気噴射孔１１６が設けられる。空気噴射孔１１６は、後述するように、気体噴射孔の一例に相当する。空気噴射孔１１６から燃焼室１０８内に空気が噴射されるようになっている。空気噴射孔１１６から噴射される空気は、後述するように、気体噴射孔から噴射される不燃性の気体の一例に相当する。ピストン１０６が下死点位置に位置する場合、空気噴射孔１１６は、ピストンリング１０６ｂよりも上死点側に位置する。なお、ピストン１０６が上死点位置に位置する場合、空気噴射孔１１６は、ピストンリング１０６ｂよりも上死点側に位置してもよく、ピストンリング１０６ｂよりも下死点側に位置してもよい。空気噴射孔１１６には、後述する接続流路５００の分岐流路５０２を形成する配管が接続される。空気噴射孔１１６の詳細については後述する。以下、図１に戻り、説明を続ける。

【0024】

吸気流路２００は、エンジン１００の燃焼室１０８と連通する。吸気流路２００には、燃焼室１０８に供給される空気である吸気が流通する。吸気流路２００の上流側の端部には、空気が外部から取り込まれる不図示の吸気口が設けられる。吸気流路２００は、複数の燃焼室１０８とそれぞれ連通する複数の分岐流路２０２を有する。複数の分岐流路２０２は、吸気流路２００の下流側に設けられる。上述したように、分岐流路２０２を形成する配管は、エンジン１００の吸気ポート１０４ａと接続される。吸気ポート１０４ａは、分岐流路２０２のうちの下流側の端部に相当する。吸気ポート１０４ａは、吸気流路２００に含まれる。

【0025】

排気流路３００は、エンジン１００の燃焼室１０８と連通する。排気流路３００には、燃焼室１０８から排出された排気ガスが流通する。排気流路３００の下流側の端部には、排気ガスが外部に排出される不図示の排気口が設けられる。排気流路３００は、複数の燃焼室１０８とそれぞれ連通する複数の分岐流路３０２を有する。複数の分岐流路３０２は、排気流路３００の上流側に設けられる。上述したように、分岐流路３０２を形成する配管は、エンジン１００の排気ポート１０４ｂと接続される。排気ポート１０４ｂは、分岐流路３０２のうちの上流側の端部に相当する。排気ポート１０４ｂは、排気流路３００に含まれる。

【0026】

過給機４００は、コンプレッサ４０２とタービン４０４とを有する。コンプレッサ４０２の翼車、および、タービン４０４の翼車は、一体として回転する。コンプレッサ４０２の翼車とタービン４０４の翼車とは、シャフトによって連結されている。

【0027】

コンプレッサ４０２は、吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側に設けられている。コンプレッサ４０２は、吸気口から取り込まれた吸気を圧縮して、下流側に送出する。吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側、かつ、コンプレッサ４０２より下流側には、インタークーラＣ１が設けられている。インタークーラＣ１の内部を流通する吸気は、インタークーラＣ１の外部の空気と熱交換することによって冷却される。インタークーラＣ１を通過した吸気は、各分岐流路２０２を介して各燃焼室１０８に送られる。なお、インタークーラＣ１として、吸気の冷却にエンジン冷却水や工業用水などの冷却水を用いるものを使用することもできる。

【0028】

タービン４０４は、排気流路３００のうち分岐流路３０２より下流側に設けられている。エンジン１００から排出された排気ガスは、各分岐流路３０２を介してタービン４０４に送られる。タービン４０４に送られた排気ガスは、タービン４０４を通過して、排気口から排出される。タービン４０４は、タービン４０４の翼車が排気ガスによって回されることによって、回転動力を生成する。タービン４０４により生成された回転動力は、シャフトを介してコンプレッサ４０２に伝達される。

【0029】

接続流路５００は、吸気流路２００と各気筒の空気噴射孔１１６とを接続する。接続流路５００は、吸気流路２００を流通する空気を各気筒の空気噴射孔１１６に供給するために設けられている。接続流路５００では、吸気流路２００から各気筒に向かって空気が流れる。以下では、接続流路５００における上流側は吸気流路２００側を意味し、接続流路５００における下流側は気筒側を意味する。

【0030】

図１の例では、接続流路５００の上流端は、吸気流路２００のうち分岐流路２０２より上流側、かつ、インタークーラＣ１より下流側と接続される。接続流路５００の下流側には、複数の分岐流路５０２が設けられる。各分岐流路５０２は、各気筒の空気噴射孔１１６とそれぞれ接続される。図１の例では、分岐流路５０２として、分岐流路５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆが設けられている。分岐流路５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆは、それぞれ第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第５気筒＃５、第６気筒＃６の空気噴射孔１１６と接続される。

【0031】

各分岐流路５０２には、開閉弁５０４が設けられている。開閉弁５０４は、分岐流路５０２を開閉可能である。図１の例では、開閉弁５０４として、開閉弁５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄ、５０４ｅ、５０４ｆが設けられている。開閉弁５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄ、５０４ｅ、５０４ｆは、それぞれ分岐流路５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆに設けられている。

【0032】

制御装置６００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む。制御装置６００は、吸排気システム１中の各装置の動作を制御する。例えば、制御装置６００は、エンジン１００の動作を制御する。例えば、制御装置６００は、各開閉弁５０４の動作を制御する。

【0033】

ここで、エンジン１００の各気筒では、吸気行程において、吸気弁１１０ａが開弁し、吸気ポート１０４ａから燃焼室１０８に混合気が供給される。エンジン１００では、空気噴射孔１１６から燃焼室１０８内に空気が噴射されることによって、図２に示すように、シリンダライナ１０２の内壁に沿った破線で示す領域ＡＬに空気の層が形成される。それにより、燃焼が生じにくい空間への燃料の進入が抑制され、未燃の燃料の排出が抑制される。以下、空気噴射孔１１６による空気の噴射について詳細に説明する。

【0034】

図３は、エンジン１００の燃焼室１０８をシリンダライナ１０２の軸方向に見た様子を示す図である。図３では、シリンダライナ１０２の中心軸ＣＡに直交し、空気噴射孔１１６を通る断面が示されている。図３に示すように、空気噴射孔１１６から噴射される空気の噴射方向ＤＡは、空気噴射孔１１６からシリンダライナ１０２の中心軸ＣＡに向かう方向ＤＲに対して交差する。このように、空気噴射孔１１６は、シリンダライナ１０２の軸方向に見た場合にシリンダライナ１０２の径方向に対して交差する方向に臨む。それにより、空気噴射孔１１６から噴射された空気は、シリンダライナ１０２の内壁に沿って周方向に流れる。ゆえに、図２に示す領域ＡＬに空気の層を形成することが適切に実現される。空気噴射孔１１６から噴射された空気をシリンダライナ１０２の内壁に沿って流す観点では、空気噴射孔１１６の噴射方向ＤＡは、軸方向に見た場合にシリンダライナ１０２の接線方向に近いことが好ましい。

【0035】

図４は、エンジン１００のシリンダライナ１０２の内壁をシリンダライナ１０２の径方向に見た様子を示す図である。図４中の上側は上死点側であり、図４中の下側は下死点側である。図４に示すように、空気噴射孔１１６から噴射される空気の噴射方向ＤＡは、シリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して交差する。このように、空気噴射孔１１６は、シリンダライナ１０２の径方向に見た場合にシリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して交差する方向に臨む。それにより、空気噴射孔１１６から噴射された空気は、シリンダライナ１０２の内壁に沿って周方向に流れながら軸方向に移動しやすくなる。例えば、空気噴射孔１１６から噴射された空気は、シリンダライナ１０２の内壁に沿って螺旋状に流れる。ゆえに、図２に示す領域ＡＬに空気の層を形成することがより適切に実現される。

【0036】

図４の例では、空気噴射孔１１６は、シリンダライナ１０２の径方向に見た場合にシリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して上死点側に傾斜する方向に臨んでいる。ただし、空気噴射孔１１６は、シリンダライナ１０２の径方向に見た場合にシリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して下死点側に傾斜する方向に臨んでいてもよい。

【0037】

図５は、エンジン１００の各気筒の圧縮行程の期間を示す図である。図５では、各気筒の圧縮行程の期間が、クランク角により示されており、第１気筒＃１の圧縮行程開始のクランク角を０ｄｅｇとしている。図５中の矢印で示す期間が圧縮行程の期間である。エンジン１００では、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第５気筒＃５、第６気筒＃６、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順に、燃焼が起こるようになっている。ゆえに、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第５気筒＃５、第６気筒＃６、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順に、圧縮行程が行われる。

【0038】

図５に示すように、各気筒の圧縮行程は、クランク角度で１８０°程度の期間に行われる。例えば、第１気筒＃１の圧縮行程の期間は、クランク角度で大凡０°から１８０°までの期間である。第３気筒＃３の圧縮行程の期間は、クランク角度で大凡１２０°から３００°までの期間である。第５気筒＃５の圧縮行程の期間は、クランク角度で大凡２４０°から４２０°までの期間である。第６気筒＃６の圧縮行程の期間は、クランク角度で大凡３６０°から５４０°までの期間である。第４気筒＃４の圧縮行程の期間は、クランク角度で大凡４８０°から６６０°までの期間である。第２気筒＃２の圧縮行程の期間は、クランク角度で大凡６００°から６０°までの期間である。このように、各気筒の圧縮行程の開始タイミングは、クランク角度で１２０°ずつズレている。

【0039】

ここで、制御装置６００は、圧縮行程中の気筒と接続される分岐流路５０２に設けられる開閉弁５０４を開弁させる。それにより、制御装置６００は、各気筒において、圧縮行程中に空気噴射孔１１６から空気を噴射させることができる。

【0040】

なお、制御装置６００は、各気筒において、少なくとも圧縮行程中に空気噴射孔１１６から空気を噴射させればよい。制御装置６００は、圧縮行程の開始時点から終了時点までの間に亘って、空気噴射孔１１６から空気を噴射させてもよい。制御装置６００は、圧縮行程のうちの一部の期間において、空気噴射孔１１６から空気を噴射させてもよい。例えば、制御装置６００は、圧縮行程において、空気噴射孔１１６がピストンリング１０６ｂよりも上死点側に位置している期間に限り、空気噴射孔１１６から空気を噴射させてもよい。制御装置６００は、吸気行程が終了する時点より少し前の時点で、空気噴射孔１１６からの空気の噴射を開始させてもよい。この場合、吸気行程の終了間際から圧縮行程に亘って、空気噴射孔１１６からの空気の噴射が行われる。

【0041】

図５に示すように、制御装置６００は、第１気筒＃１の圧縮行程中に、分岐流路５０２ａに設けられる開閉弁５０４ａを開弁させる。それにより、第１気筒＃１の圧縮行程中に、第１気筒＃１の空気噴射孔１１６から空気が噴射される。同様に、図５に示すように、制御装置６００は、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第５気筒＃５、第６気筒＃６の圧縮行程中に、それぞれ開閉弁５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄ、５０４ｅ、５０４ｆを開弁させる。それにより、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第５気筒＃５、第６気筒＃６の圧縮行程中に、それぞれ第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第５気筒＃５、第６気筒＃６の空気噴射孔１１６から空気が噴射される。

【0042】

上記のように、エンジン１００では、空気噴射孔１１６が、シリンダライナ１０２の内壁に設けられる。空気噴射孔１１６は、シリンダライナ１０２の軸方向に見た場合にシリンダライナ１０２の径方向に対して交差する方向に臨む。空気噴射孔１１６は、少なくとも圧縮行程中に空気を噴射する。それにより、圧縮行程中に、空気噴射孔１１６から噴射された空気によって、図２に示すように、シリンダライナ１０２の内壁に沿った領域ＡＬに空気の層が形成される。ここで、空気の層が形成される領域ＡＬには、ピストン１０６のトップランド部ＴＬとシリンダライナ１０２の内壁との間の空間、および、シリンダライナ１０２とシリンダヘッド１０４との接続部分の近傍の空間を含む。ゆえに、これらの燃焼が生じにくい空間への燃料の進入が抑制される。よって、未燃の燃料の排出が抑制される。それにより、熱効率の向上、および、温室効果ガスの排出の抑制が実現される。

【0043】

特に、エンジン１００では、分岐流路５０２に設けられる開閉弁５０４が開弁することによって、空気噴射孔１１６から空気が噴射される。それにより、空気噴射孔１１６からの空気の噴射タイミングが開閉弁５０４によって適正化される。ゆえに、未燃の燃料の排出がより適切に抑制される。なお、分岐流路５０２は、空気噴射孔１１６と接続される流路の一例に相当する。

【0044】

特に、エンジン１００では、制御装置６００は、少なくとも圧縮行程中に、開閉弁５０４を開弁させることによって、空気噴射孔１１６から空気を噴射させる。それにより、空気噴射孔１１６からの空気の噴射タイミングをより適切に制御できる。ゆえに、未燃の燃料の排出がさらに適切に抑制される。

【0045】

上記では、エンジン１００に、空気噴射孔１１６が気体噴射孔として設けられる例を説明した。ただし、エンジン１００に設けられる気体噴射孔は、不燃性の気体を燃焼室１０８内に噴射する孔であればよく、空気噴射孔１１６に限定されない。例えば、燃焼室１０８内に排気を噴射する気体噴射孔がエンジン１００に設けられてもよい。この場合にも、上記と同様の効果が奏される。

【0046】

上記では、吸気流路２００を流通する空気が空気噴射孔１１６に供給される例を説明した。ただし、空気噴射孔１１６に供給される空気は、吸気流路２００を流通する空気以外の空気であってもよい。その場合、接続流路５００の上流端は、別途設けられた図示しないコンプレッサ等の空気供給源と接続される。

【0047】

上記では、空気噴射孔１１６に空気を供給する機構として接続流路５００について説明した。ただし、上記で説明した接続流路５００に対して、構成要素が適宜追加または削除されてもよい。例えば、空気噴射孔１１６に空気を適切に供給する観点では、空気を昇圧するポンプ等の装置が接続流路５００に追加されてもよい。また、例えば、吸気行程においてピストン１０６が下死点に到達する時点よりも前の時点で吸気弁１１０ａが閉弁する場合、接続流路５００から開閉弁５０４が省略されてもよい。この場合、吸気弁１１０ａの閉弁後の筒内圧が低くなるタイミングで、接続流路５００を介して空気噴射孔１１６に空気が供給され得る。それにより、制御装置６００を省略した上で、少なくとも圧縮行程中に、空気噴射孔１１６から空気を噴射させることができる。この場合にも、上記と同様の効果が奏される。

【0048】

上記では、図２を参照して、空気噴射孔１１６がシリンダライナ１０２の内壁に設けられる旨を説明した。ただし、シリンダライナ１０２における空気噴射孔１１６の軸方向位置は図２の例に限定されない。空気噴射孔１１６の軸方向位置が下死点側になるほど、燃焼圧力が空気噴射孔１１６に与える影響が小さくなる。一方、空気噴射孔１１６の軸方向位置が上死点側になるほど、圧縮行程において、空気噴射孔１１６がピストンリング１０６ｂよりも上死点側に位置している期間を長くすることができるので、空気噴射孔１１６から燃焼室１０８内に空気が噴射される期間を長くすることができる。空気噴射孔１１６の軸方向位置は、これらの観点を考慮して適宜設定され得る。

【0049】

上記では、燃料噴射弁１１２が、吸気流路２００の分岐流路２０２に設けられ、燃料ガスを吸気ポート１０４ａに噴射する例を説明した。ただし、燃料噴射弁１１２は、燃焼室１０８に臨むようにシリンダヘッド１０４に設けられ、燃料ガスを燃焼室１０８内に直接噴射してもよい。この場合においても、空気噴射孔１１６から噴射される空気により領域ＡＬに空気の層が形成されることによって、未燃の燃料の排出が抑制される。

【0050】

図６は、変形例に係るエンジン１００Ａのシリンダライナ１０２の内壁をシリンダライナ１０２の径方向に見た様子を示す図である。図６中の上側は上死点側であり、図６中の下側は下死点側である。図６に示すように、変形例に係るエンジン１００Ａでは、シリンダライナ１０２の内壁に、第１空気噴射孔１１６ａと、第２空気噴射孔１１６ｂとが、空気噴射孔１１６として設けられる。第１空気噴射孔１１６ａは、第１気体噴射孔の一例に相当する。第２空気噴射孔１１６ｂは、第２気体噴射孔の一例に相当する。第２空気噴射孔１１６ｂは、第１空気噴射孔１１６ａよりも下死点側に配置される。図６の例では、第１空気噴射孔１１６ａと第２空気噴射孔１１６ｂとの間で、周方向位置が略一致している。ただし、第１空気噴射孔１１６ａと第２空気噴射孔１１６ｂとの間で、周方向位置は異なっていてもよい。

【0051】

第１空気噴射孔１１６ａから噴射される空気の噴射方向ＤＡａは、シリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して上死点側に傾斜する。このように、第１空気噴射孔１１６ａは、シリンダライナ１０２の径方向に見た場合にシリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して上死点側に傾斜する方向に臨む。ゆえに、第１空気噴射孔１１６ａから噴射された空気は、シリンダライナ１０２の内壁に沿って周方向に流れながら上死点側に移動する。

【0052】

一方、第２空気噴射孔１１６ｂから噴射される空気の噴射方向ＤＡｂは、シリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して下死点側に傾斜する。このように、第２空気噴射孔１１６ｂは、シリンダライナ１０２の径方向に見た場合にシリンダライナ１０２の周方向ＤＣに対して下死点側に傾斜する方向に臨む。ゆえに、第２空気噴射孔１１６ｂから噴射された空気は、シリンダライナ１０２の内壁に沿って周方向に流れながら下死点側に移動する。

【0053】

上記のように、エンジン１００Ａでは、第１空気噴射孔１１６ａと、第２空気噴射孔１１６ｂとが、空気噴射孔１１６として設けられる。それにより、上死点側に設けられた第１空気噴射孔１１６ａから噴射された空気が上死点側に移動し、下死点側に設けられた第２空気噴射孔１１６ｂから噴射された空気が下死点側に移動する。ゆえに、シリンダライナ１０２の内壁の近傍において、軸方向の広い範囲に空気の層を適切に形成することができる。

【0054】

上記では、２つの空気噴射孔１１６がシリンダライナ１０２の内壁に設けられる例を説明した。ただし、シリンダライナ１０２の内壁に設けられる空気噴射孔１１６の数は、３つ以上であってもよい。例えば、上記で説明したエンジン１００Ａにおいて、第１空気噴射孔１１６ａの軸方向位置と第２空気噴射孔１１６ｂの軸方向位置との間の軸方向位置に、他の空気噴射孔１１６が追加されてもよい。

【0055】

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示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開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0056】

１００ エンジン
１００Ａ エンジン
１０２ シリンダライナ
１０６ ピストン
１１６ 空気噴射孔（気体噴射孔）
１１６ａ 第１空気噴射孔（第１気体噴射孔）
１１６ｂ 第２空気噴射孔（第２気体噴射孔）
５０２ 分岐流路（流路）
５０４ 開閉弁
６００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】