CN104136732B - 燃气发动机的副室气体供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供燃气发动机的副室气体供给装置，具有向副室(4)供给燃料气体的副室气体供给路径(5、14、28、29)，该副室气体供给路径经由电磁阀(23)与燃料气体供给源(24)连接，所述电磁阀被开放时，与电磁阀的开放时间相应的量的燃料气体从所述燃料气体供给源通过副室气体供给路径被供给到副室，其中，电磁阀(23)以向副室(4)供给规定量的燃料气体的方式设定其开放时间，在副室气体供给路径(5、14、28、29)上，形成有使电磁阀(23)的开放时间延长的节流部(30)。

Description

燃气发动机的副室气体供给装置
技术领域
本发明涉及燃气发动机的副室气体供给装置，适用于具有副室的燃气发动机，开放电磁阀并从燃料气体供给源向副室供给燃料气体时，通过电磁阀的开放时间来调整向副室的燃料气体供给量。
背景技术
燃气发动机一般作为燃烧室除了主室还有副室。而且，在副室中点燃混合气生成喷射火焰，将该喷射火焰朝向主室喷出，由此，燃烧处于主室的混合气。在副室中被供给比主室浓的混合气，经由与主室不同的供给路径供给燃料气体。关于所述燃气发动机的一般结构，例如，被专利文献1、2等公开。
图5是表示燃气发动机中的进排气门的开闭定时和缸内压力的关系的图。在图5中，主室电磁阀开是指将对于连接燃料供给源和主室的主室气体供给路径进行开闭的主室电磁阀开放。同样地，副室电磁阀开是指将对于连接燃料供给源和副室的副室气体供给路径进行开闭的副室电磁阀开放。
如图5所示，能够向主室及副室供给燃料气体的期间仅限于缸内压力变低的吸入行程等的短的期间。而且，被供给到副室的燃料气体量根据该副室电磁阀被开放的短的时间被调整。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-150983号公报
专利文献2：日本特开2010-265835号公报
发明内容
发明解决的问题
然而，电磁阀在其特性方面，阀的开闭速度存在个体差异，直到开闭动作结束的时间发生偏差。直到阀的开闭动作结束的时间发生偏差时，燃料气体的供给量也发生偏差。例如图6所示，对于开阀速度(标准)的电磁阀(图6a)，在开阀速度(大)的电磁阀(图6b)中，被供给的燃烧气体使开阀速度快的量成为过剩。另一方面，在开阀速度(小)的电磁阀(图6c)中，被供给的燃烧气体使开阀速度慢的量成为不足。
由上述电磁阀的个体差异引起的燃料气体供给量的偏差尤其在向副室供给燃料气体的情况下，成为问题。即，副室与主室相比，容积小，电磁阀被开放的时间自身短，从而阀开闭速度的偏差给燃料气体供给量的偏差带来大的影响。当燃料气体供给量发生偏差时，例如，燃料气体供给量比标准少的情况下，燃烧会变得不稳定。相反，燃烧气体供给量比标准多的情况下，燃烧效率会恶化。另外，在多个气缸间，燃烧气体供给量发生偏差时，发动机整体的性能会降低。
本发明是鉴于这样的现有技术的课题而研发的发明，其目的是提供一种燃气发动机的副室气体供给装置，在向副室供给燃料气体的燃气发动机的副室气体供给装置中，能够抑制由电磁阀的个体差异引起的向副室供给燃料气体量的偏差，能够实现燃气发动机的稳定燃烧和发动机性能的提高。
解决问题的方案
本发明是为实现上述现有技术中的课题及目的而研发的，
本发明的燃气发动机的副室气体供给装置具有：在活塞和缸盖之间被划分的主室；经由喷孔与该主室连通的副室；向该副室供给燃料气体的副室气体供给路径，
所述副室气体供给路径经由电磁阀与燃料气体供给源连接，该电磁阀被开放时，与电磁阀的开放时间相应的量的燃料气体从所述燃料气体供给源通过副室气体供给路径被供给到副室，其特征在于，
所述电磁阀以向所述副室供给规定量的燃料气体的方式设定其开放时间，在所述副室气体供给路径上，形成有使所述电磁阀的开放时间延长的节流部。
在这样的本发明中，以向副室供给规定量的燃料气体的方式设定电磁阀的开放时间，在副室气体供给路径上形成有使电磁阀的开放时间延长的节流部。即，与通过节流部使燃料气体的单位时间的供给量减少的量相应地，电磁阀的开放时间延长。由此，在本发明中，与没有形成节流部的以往的燃气发动机的副室气体供给装置相比，电磁阀的开放时间变长。而且，由此，减小由电磁阀的开闭速度的偏差引起的燃料气体供给量的偏差，能够实现燃气发动机的稳定燃烧和发动机性能的提高。
在上述发明中，所述节流部优选为形成在所述副室气体供给路径上的节流孔。
通过这样构成本发明，能够以简单的结构在副室气体供给路径上形成节流部。另外，由这样的节流孔形成的节流部能够对于已有的燃气发动机的副室气体供给装置后追加而简单地形成，从而不用大幅度变更已有的燃气发动机的副室气体供给装置的结构，就能够形成节流部。
另外，在上述发明中，所述节流部优选包括配置在副室气体供给路径上的止回阀，该止回阀的流量系数是在0.05～0.3的范围。
这样，通过将流量系数为0.05～0.3的范围的止回阀设置在副室气体供给路径上，能够将设置在副室气体供给路径上的止回阀作为节流部构成。此外，在本发明中，节流部是指如上所述地通过使燃料气体的单位时间的供给量减少而使电磁阀的开放时间延长的结构。因此，流量系数大的止回阀(流量系数为0.3以上)不包含于本发明所提到的节流部。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种燃气发动机的副室气体供给装置，在向副室供给燃料气体的燃气发动机的副室气体供给装置中，能够抑制由电磁阀的个体差异引起的向副室供给燃料气体量的偏差，实现燃气发动机的稳定燃烧和发动机性能的提高。
附图说明
图1是具有第一实施方式的副室气体供给装置的燃气发动机的副室周边的剖视图。
图2是表示第一实施方式的节流部的图。
图3是在本发明中，用于说明长时间地设定副室电磁阀的开放时间的效果的图。
图4是具有第二实施方式的副室气体供给装置的燃气发动机的副室周边的剖视图。
图5是表示燃气发动机中的进、排气门的开闭定时和缸内压力的关系的图。
图6是用于说明副室电磁阀的开阀速度和被供给的燃料气体的量的关系的图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，基于附图详细说明。
但是，本发明的范围不限于以下实施方式。以下实施方式记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等只要没有特别说明，本发明的范围就不仅限于此，只不过是简单的说明例。
＜第一实施方式＞
图1是表示具有第一实施方式的副室气体供给装置的燃气发动机的副室周边的剖视图。首先，参照图1，对第一实施方式的燃气发动机的副室气体供给装置的整体结构进行说明。
在图1中，在活塞(未图示)和缸盖1之间划分出主燃烧室即主室60。另外，在缸盖1的上部被水室1a包围而固定副室接头2，在该副室接头2的内部形成有副室4(副室4的中心用4a表示)。而且，该副室4经由喷孔3与主室60连通。另外，副室接头2的上部的副室上表面被火花塞按压部13及按压件12推压，并被固定在缸盖1上。另外，火花塞10借助安装座面被固定在火花塞按压部13内。
另外，如图1所示，在火花塞按压部13的副室4的周围，形成有钻孔冷却(ボアクール)的冷却孔11s及止回阀插入孔6s。钻孔冷却的冷却孔11s从下侧的钻孔冷却的冷却横孔11a(入口孔)通过与火花塞10的轴心线10a平行的多个钻孔冷却的冷却纵孔(纵向冷却孔)11并通向上方的钻孔冷却的冷却横孔(出口孔)，以包围火花塞10的高温部的方式形成。另外，止回阀插入孔6s以其中心6a与火花塞10的中心10a平行的方式设置，在止回阀插入孔6s的下部设置有被止回阀支架9支承的第一止回阀6。而且，通过设置第一止回阀6，止回阀插入孔6s的内部被划分成止回阀上方室28和止回阀下方室29的2个空间，止回阀下方室29和副室4通过接触孔5连通。
另外，在火花塞按压部13的侧部，以穿孔在燃料入口连接器14a内的燃料入口通路14和止回阀上方室28连通的方式，与燃料入口连接器14a的一端连接。燃料入口连接器14a与火花塞按压部13分体地形成，而被螺入火花塞按压部13，并且被固定在燃料气体入口部14s。
另外，燃料入口连接器14a的另一端经由副室电磁阀23与燃料气体供给源24连接。该燃料气体供给源24对于燃料入口通路14以大致一定的压力排出燃料气体地构成。在本实施方式中，该排出压成为表压0.08～0.09Mpa。另外，在燃料入口连接器14a中，在副室电磁阀23和燃料气体入口部14s之间设置有第二止回阀22。该第二止回阀22及上述第一止回阀6都仅允许从燃料气体供给源24朝向副室4的流动，防止燃烧气体从副室4逆流而使碳尘等堆积在燃料入口通路14。
副室电磁阀23是始终通过弹簧等向闭阀方向被施力的阀体通过通电而使螺线管部励磁，抵抗所述弹力向开阀方向动作。另外，通电被停止时，通过弹力使阀体向闭阀方向动作。开闭信号向副室电磁阀23的输入即通电的通/断基于未图示的曲柄角传感器的信号被控制。
另外，如图1所示，在本实施方式中，在副室电磁阀23和第二止回阀22之间形成有节流部30。本实施方式的节流部30如图2所示地由节流孔30a构成。节流孔30a的节流孔径d0因燃料入口通路14的孔径或长度、燃料气体供给源中的燃料气体的供给压等而稍有不同，但优选为是燃料入口通路14的管径d1的1/5～1/9的范围。在本实施方式中，相对于燃料入口通路14的管径d1(7mm)，节流孔径d0为1mm，成为d0＝1/7d1。此外，本实施方式的燃料入口通路14的延伸成为约300mm。
像这样构成的本实施方式的燃气发动机的副室气体供给装置是在阀开信号被输入与燃料气体供给源24连接的副室电磁阀23时，螺线管部被励磁，阀体开动，燃料气体从燃料气体供给源24向燃料入口通路14流出。流出的燃料气体经由燃料气体入口部14s流入止回阀上方室28，并从止回阀下方室29经由接触孔5流入副室4。即，通过上述燃料入口通路14、止回阀上方室28、止回阀下方室29、接触孔5构成了向副室4供给燃料气体的本发明的副室气体供给路径。
另外，应向副室4供给的燃料气体的标准量从副室4的容积及主室60的混合气浓度等算出。在本实施方式中，根据副室电磁阀23被开放的时间，调整向副室4供给的燃料气体量。而且，本实施方式的燃气发动机的副室气体供给装置经由形成上述节流孔30a，使流入副室4的单位时间的燃料气体的量减少，由此，能够长时间地设定副室电磁阀23的开放时间。
上述副室电磁阀23从其特性来说，阀的开闭速度存在个体差异，直到开闭动作结束的时间会发生偏差。如上所述，直到电磁阀的开闭动作结束的时间发生偏差时，燃料气体的供给量也会发生偏差。但是，如本实施方式那样地加长电磁阀的开放时间，由此，如图3所示，能够相对地减小燃料气体的供给量的偏差。
即，如图3(b)所示，在开阀速度比标准大的情况下，在电磁阀的开放时间长的实施例中，单位时间流动的燃料气体的量少，从而与电磁阀的开放时间短的比较例相比，由开阀速度的偏差导致的燃料气体的过剩量变小。另外，如图3(C)所示，在开阀速度比标准小的情况下，在电磁阀的开放时间长的实施例中，单位时间流动的燃料气体的量少，从而与电磁阀的开放时间短的比较例相比，由开阀速度的偏差导致的燃料气体的不足量变少。
像这样，在本实施方式中，以向副室4供给规定量的燃料气体的方式设定副室电磁阀23的开放时间，在副室气体供给路径中，形成有使副室电磁阀23的开放时间延长的节流部30。即，与通过节流部30使燃料气体的单位时间的供给量减少的量相应地，副室电磁阀的开放时间延长。由此，在本实施方式中，与没有形成节流部30的以往的燃气发动机的副室气体供给装置相比，副室电磁阀23的开放时间变长。而且，由此，减小由副室电磁阀23的开闭速度的偏差引起的燃料气体供给量的偏差，能够实现燃气发动机的稳定燃烧和发动机性能的提高。
另外，在本实施方式中，节流部30成为形成在副室气体供给路径上的节流孔30a。在本实施方式中，通过像这样构成，能够以简单的结构，在副室气体供给路径上形成节流部。另外，由这样的节流孔30a形成的节流部对于已有的燃气发动机的副室气体供给装置来说，能够后追加而简单地形成，从而不用大幅变更已有的燃气发动机的副室气体供给装置的结构，就能够形成节流部。
＜第二实施方式＞
以下，关于本发明的第二实施方式，基于图4进行说明。图4是具有第二实施方式的副室气体供给装置的燃气发动机的副室周边的剖视图。此外，本第二实施方式基本上成为与上述第一实施方式相同的结构，对于相同的构成部件标注相同的附图标记，并省略其详细说明。
本第二实施方式的燃气发动机的副室气体供给装置与上述第一实施方式相比，不形成由节流孔30a构成的节流部，取而代之，第二止回阀22’作为节流部30构成，这点与上述实施方式不同。
本第二实施方式中的第二止回阀22’的阀的流量系数(Cv)成为0.05～0.3的范围，与一般的燃气发动机的副室气体供给装置中使用的止回阀(流量系数为0.3～0.9)相比，流量系数变小。由此，还能够作为对燃料气体的压力进行减压的节流部30发挥作用。
此外，阀的流量系数(Cv)一般如下式(1)地被定义。
Cv＝Q×√(G/ΔP/2)/A···(1)
(这里，Q是流量，G是流体的比重，ΔP是阀前后的差压，A是截面积)
在这样的第二实施方式中，与上述第一实施方式同样地形成节流部30，由此，副室电磁阀23的开放时间变长，从而由副室电磁阀23的开闭速度的偏差引起的燃料气体供给量的偏差变小，能够实现燃气发动机的稳定燃烧和发动机性能的提高。
另外，作为第二止回阀22’，将流量系数为0.05～0.3的范围的止回阀设置在副室气体供给路径上，由此能够将第二止回阀22’作为节流部30构成。
以上，关于本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，能够进行不脱离本发明的目的的范围内的各种变更。
产业上利用的可能性
根据本发明，能够良好地作为具有副室的燃气发动机的副室气体供给装置使用。

Claims (2)

1.一种燃气发动机的副室气体供给装置，具有：在活塞和缸盖之间被划分的主室；经由喷孔与该主室连通的副室；向该副室供给燃料气体的副室气体供给路径，
所述副室气体供给路径经由电磁阀与燃料气体供给源连接，该电磁阀被开放时，与电磁阀的开放时间相应的量的燃料气体从所述燃料气体供给源通过副室气体供给路径被供给到副室，所述燃气发动机的副室气体供给装置特征在于，
在所述副室气体供给路径上形成有节流部，与在所述副室气体供给路径上没有形成节流部的情况相比，通过加长向所述副室供给规定量的燃料气体所需的所述电磁阀的开放时间，向所述副室供给的燃料气体的单位时间的供给量减少，
所述节流部包括设置在副室气体供给路径上的止回阀，该止回阀的流量系数是在0.05～0.3的范围。
2.一种燃气发动机的副室气体供给装置的偏差抑制方法，所述燃气发动机的副室气体供给装置具有：在活塞和缸盖之间被划分的主室；经由喷孔与该主室连通的副室；向该副室供给燃料气体的副室气体供给路径，
所述副室气体供给路径经由电磁阀与燃料气体供给源连接，该电磁阀被开放时，与电磁阀的开放时间相应的量的燃料气体从所述燃料气体供给源通过副室气体供给路径被供给到副室，
所述燃气发动机的副室气体供给装置的偏差抑制方法的特征在于，
在所述燃气发动机的副室气体供给装置的所述副室气体供给路径上形成有节流部，与所述副室气体供给路径上没有形成节流部的情况相比，通过加长向所述副室供给规定量的燃料气体所需的所述电磁阀的开放时间，使向所述副室供给的燃料气体的单位时间的供给量减少，由此，抑制所述燃气发动机的副室气体供给装置的燃料气体供给量的偏差。
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