JP2000008960A - 副室式内燃機関 - Google Patents
副室式内燃機関Info
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノッキングの問題を解消するとともに、圧縮
比を上げた状態で良好な運転ができる機関を得る。 【解決手段】 シリンダ内に設けられた主燃焼室３と、
この主燃焼室３に連通する副燃焼室４と、点火プラグ２
とを有し、この点火プラグ２による点火によって生じた
副燃焼室４内の火炎が主燃焼室３内へ伝播する副室式内
燃機関を構成するに、主燃焼室３に第１燃料の希薄混合
気を充填する第１ガス充填機構を備えるとともに、この
第１燃料より燃焼速度が速く且つ着火性の高い第２燃料
を、副燃焼室４に充填してする第２ガス充填機構を備
え、主燃焼室３を希薄混合気で、副燃焼室４を第２燃料
で充填した状態で、点火プラグ２により着火し、火炎が
主燃焼室３へ伝播して動作する構成とする。
比を上げた状態で良好な運転ができる機関を得る。 【解決手段】 シリンダ内に設けられた主燃焼室３と、
この主燃焼室３に連通する副燃焼室４と、点火プラグ２
とを有し、この点火プラグ２による点火によって生じた
副燃焼室４内の火炎が主燃焼室３内へ伝播する副室式内
燃機関を構成するに、主燃焼室３に第１燃料の希薄混合
気を充填する第１ガス充填機構を備えるとともに、この
第１燃料より燃焼速度が速く且つ着火性の高い第２燃料
を、副燃焼室４に充填してする第２ガス充填機構を備
え、主燃焼室３を希薄混合気で、副燃焼室４を第２燃料
で充填した状態で、点火プラグ２により着火し、火炎が
主燃焼室３へ伝播して動作する構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電用エンジン、
コージェネレーション用小型エンジン等に使用される、
所謂主燃焼室に対して、これに連通接続された副燃焼室
を備え、この副燃焼室に備えられる着火プラグにより着
火して、火炎を、副燃焼室、主燃焼室の順に伝播させて
動作する所謂副室式内燃機関に関する。
コージェネレーション用小型エンジン等に使用される、
所謂主燃焼室に対して、これに連通接続された副燃焼室
を備え、この副燃焼室に備えられる着火プラグにより着
火して、火炎を、副燃焼室、主燃焼室の順に伝播させて
動作する所謂副室式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の副室式内燃機関では、主室と副室
に、空気比の異なる燃料を充填して、燃焼させている。
即ち、例えば、燃料ガスとして都市ガスを使用する副室
式内燃機関にあっては、副燃焼室に燃料ガスをそのまま
導き、主燃焼室に燃焼用酸素含有ガスである空気を混入
された混合気を導き、燃焼をおこなう。即ち、従来、両
室に導く燃料種は、同じものである。
に、空気比の異なる燃料を充填して、燃焼させている。
即ち、例えば、燃料ガスとして都市ガスを使用する副室
式内燃機関にあっては、副燃焼室に燃料ガスをそのまま
導き、主燃焼室に燃焼用酸素含有ガスである空気を混入
された混合気を導き、燃焼をおこなう。即ち、従来、両
室に導く燃料種は、同じものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような内燃機関に
あって、さまざまな技術的な観点から、燃料の希薄化を
行って燃焼を行うこと、さらに、圧縮比を上昇させるこ
とが好ましい。しかしながら、従来型の副室式内燃機関
にあっては、使用される燃料との関係で、燃焼速度の限
界によるノッキング発生の問題及び着火性が低いことに
よる希薄化の限界の問題が、技術的な障壁となってい
た。即ち、副燃焼室の燃焼気を主燃焼室に噴射しても、
燃焼速度が限られるため、ノッキングが発生しやすい。
着火性が低いために、主燃焼室の燃料を希薄化するのに
限界があり、圧縮比をあげられず、効率が低くなる場合
があった。従って、本願発明の目的は、副室式内燃機関
において、ノッキングの問題を解消するとともに、圧縮
比を上げた状態で良好な運転ができる機関を得ることに
ある。
あって、さまざまな技術的な観点から、燃料の希薄化を
行って燃焼を行うこと、さらに、圧縮比を上昇させるこ
とが好ましい。しかしながら、従来型の副室式内燃機関
にあっては、使用される燃料との関係で、燃焼速度の限
界によるノッキング発生の問題及び着火性が低いことに
よる希薄化の限界の問題が、技術的な障壁となってい
た。即ち、副燃焼室の燃焼気を主燃焼室に噴射しても、
燃焼速度が限られるため、ノッキングが発生しやすい。
着火性が低いために、主燃焼室の燃料を希薄化するのに
限界があり、圧縮比をあげられず、効率が低くなる場合
があった。従って、本願発明の目的は、副室式内燃機関
において、ノッキングの問題を解消するとともに、圧縮
比を上げた状態で良好な運転ができる機関を得ることに
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による、シリンダ内に設けられた主燃焼室と、
前記主燃焼室に連通する副燃焼室と、前記副燃焼室に設
けられた点火プラグとを有し、前記点火プラグによる点
火によって生じた前記副燃焼室内の火炎が前記主燃焼室
内へ伝播する副室式内燃機関の特徴構成は、請求項１に
記載するように、前記主燃焼室に第１燃料の混合気を充
填する第１ガス充填機構を備えるとともに、前記第１燃
料より燃焼速度が速く且つ着火性の高い第２燃料を、前
記副燃焼室に充填する第２ガス充填機構を備え、前記主
燃焼室を前記混合気で、前記副燃焼室を前記第２燃料で
充填した状態で、前記点火プラグにより着火し、火炎が
前記主燃焼室へ伝播する構成とすることにある。この構
成の場合は、副燃焼室に充填されるガスと、主燃焼室に
充填されるガスとの燃料種を異なるものとする。ここ
で、副燃焼室に供給される燃料種の方が、主燃焼室に供
給されるものより、燃焼速度が速く、着火性の高いもの
とする。このようにすると、副燃焼室から主燃焼室に伝
播する火炎の状態として、その伝播が速く、スムーズな
ものとなるため、先に説明したノッキングの問題、圧縮
比を上げることができない等の問題を改善できる。
の本発明による、シリンダ内に設けられた主燃焼室と、
前記主燃焼室に連通する副燃焼室と、前記副燃焼室に設
けられた点火プラグとを有し、前記点火プラグによる点
火によって生じた前記副燃焼室内の火炎が前記主燃焼室
内へ伝播する副室式内燃機関の特徴構成は、請求項１に
記載するように、前記主燃焼室に第１燃料の混合気を充
填する第１ガス充填機構を備えるとともに、前記第１燃
料より燃焼速度が速く且つ着火性の高い第２燃料を、前
記副燃焼室に充填する第２ガス充填機構を備え、前記主
燃焼室を前記混合気で、前記副燃焼室を前記第２燃料で
充填した状態で、前記点火プラグにより着火し、火炎が
前記主燃焼室へ伝播する構成とすることにある。この構
成の場合は、副燃焼室に充填されるガスと、主燃焼室に
充填されるガスとの燃料種を異なるものとする。ここ
で、副燃焼室に供給される燃料種の方が、主燃焼室に供
給されるものより、燃焼速度が速く、着火性の高いもの
とする。このようにすると、副燃焼室から主燃焼室に伝
播する火炎の状態として、その伝播が速く、スムーズな
ものとなるため、先に説明したノッキングの問題、圧縮
比を上げることができない等の問題を改善できる。
【０００５】さて、このような内燃機関を構成するに、
請求項２に記載されるように、副燃焼室に供給される第
２燃料に水素を含有し、その水素含有率が、主燃焼室に
供給される第１燃料の水素含有率に対して高いことが好
ましい。同一組成の燃料において、その水素含有率が高
い方が、燃焼速度が速く、着火性が高いため、このよう
な燃料の選択を行うことで、本願の効果を上げることが
できる。即ち、副燃焼室に、水素リッチな燃料を供給す
ることで、燃焼時間が短縮され、ノッキングが生じ難く
なる。さらに、その効果と着火性の向上により、主燃焼
室に供給される希薄混合気の希薄化が可能になり、内燃
機関の運転において圧縮比を上げることが可能となる。
請求項２に記載されるように、副燃焼室に供給される第
２燃料に水素を含有し、その水素含有率が、主燃焼室に
供給される第１燃料の水素含有率に対して高いことが好
ましい。同一組成の燃料において、その水素含有率が高
い方が、燃焼速度が速く、着火性が高いため、このよう
な燃料の選択を行うことで、本願の効果を上げることが
できる。即ち、副燃焼室に、水素リッチな燃料を供給す
ることで、燃焼時間が短縮され、ノッキングが生じ難く
なる。さらに、その効果と着火性の向上により、主燃焼
室に供給される希薄混合気の希薄化が可能になり、内燃
機関の運転において圧縮比を上げることが可能となる。
【０００６】さらに、このような内燃機関を構成する
に、請求項３に記載されているように、前記第１燃料と
なる原料ガスを改質して、前記第２燃料とする改質装置
を備え、前記改質装置により得られた第２燃料が前記副
燃焼室に充填される構成とすることが好ましい。この内
燃機関においては、改質装置が備えられ、この改質装置
により原料ガスから第２燃料が生成される。即ち、原料
ガスから、例えば、水素含有率の高い第２燃料が生成さ
れる。そして、この燃料を副燃焼室に充填する。一方、
主燃焼室に関しては、原料ガスがそのまま、第１燃料と
して使用される。結果、共通した原料ガスから第１燃
料、第２燃料を得て、ノッキングを起こし難い状態で、
圧縮比を上げた良好な燃料をおこなうことができる。結
果、例えば、水素を第２燃料として使用する場合にあっ
ても、この水素を、別途、貯蔵しておく必要がなくな
り、専有スペースが節約できる。即ち、機関をコンパク
トなものとすることができる。
に、請求項３に記載されているように、前記第１燃料と
なる原料ガスを改質して、前記第２燃料とする改質装置
を備え、前記改質装置により得られた第２燃料が前記副
燃焼室に充填される構成とすることが好ましい。この内
燃機関においては、改質装置が備えられ、この改質装置
により原料ガスから第２燃料が生成される。即ち、原料
ガスから、例えば、水素含有率の高い第２燃料が生成さ
れる。そして、この燃料を副燃焼室に充填する。一方、
主燃焼室に関しては、原料ガスがそのまま、第１燃料と
して使用される。結果、共通した原料ガスから第１燃
料、第２燃料を得て、ノッキングを起こし難い状態で、
圧縮比を上げた良好な燃料をおこなうことができる。結
果、例えば、水素を第２燃料として使用する場合にあっ
ても、この水素を、別途、貯蔵しておく必要がなくな
り、専有スペースが節約できる。即ち、機関をコンパク
トなものとすることができる。
【０００７】さて、請求項４に記載されているように、
前記第１燃料が天然ガスを主成分とする燃料ガスであ
り、前記改質装置が前記天然ガスを改質して水素成分が
多い改質済天然ガスを得る天然ガス改質装置であり、前
記第１燃料の混合気が前記主燃焼室に、前記天然ガス改
質装置により得られる前記改質済天然ガスが前記副燃焼
室に充填されて、着火される構造となっていることが好
ましい。この構成を取る場合は、原料ガスとして例えば
天然ガスが、その大部分である都市ガスを原料ガスとし
て使用することができ、この原料ガスを利用して、例え
ば希薄混合気を生成して主燃焼室に充填するとともに、
この原料ガスから、水素含有率の高い第２燃料を生成し
て副燃焼室に充填することにより、着火、燃焼を行っ
て、効率の高い動作を得ることができる。
前記第１燃料が天然ガスを主成分とする燃料ガスであ
り、前記改質装置が前記天然ガスを改質して水素成分が
多い改質済天然ガスを得る天然ガス改質装置であり、前
記第１燃料の混合気が前記主燃焼室に、前記天然ガス改
質装置により得られる前記改質済天然ガスが前記副燃焼
室に充填されて、着火される構造となっていることが好
ましい。この構成を取る場合は、原料ガスとして例えば
天然ガスが、その大部分である都市ガスを原料ガスとし
て使用することができ、この原料ガスを利用して、例え
ば希薄混合気を生成して主燃焼室に充填するとともに、
この原料ガスから、水素含有率の高い第２燃料を生成し
て副燃焼室に充填することにより、着火、燃焼を行っ
て、効率の高い動作を得ることができる。
【０００８】さて、請求項５に記載されているように、
前記天然ガス改質装置に、燃焼に伴って発生する排ガス
を熱源として生成される蒸気を供給する蒸気生成・供給
機構を備え、前記天然ガス改質装置が、供給される蒸気
を使用して前記天然ガスの改質をおこなうことが好まし
い。天然ガスの改質にあたっては、水蒸気を利用するこ
とが行われるが、この水蒸気を得る場合に、内燃機関の
燃焼に伴って発生する排ガスが保有する熱を利用して、
水蒸気を得ることができる。結果、内燃機関の運転に伴
って発生する熱を有効利用して、コンパクトな構成で、
第２燃料を生成する構造とでき、副燃焼室及び主燃焼室
に於ける燃焼の効率の向上のみならず、内燃機関全体と
してみた場合のトータル的なエネルギー効率において、
良好な内燃機関を得ることができる。
前記天然ガス改質装置に、燃焼に伴って発生する排ガス
を熱源として生成される蒸気を供給する蒸気生成・供給
機構を備え、前記天然ガス改質装置が、供給される蒸気
を使用して前記天然ガスの改質をおこなうことが好まし
い。天然ガスの改質にあたっては、水蒸気を利用するこ
とが行われるが、この水蒸気を得る場合に、内燃機関の
燃焼に伴って発生する排ガスが保有する熱を利用して、
水蒸気を得ることができる。結果、内燃機関の運転に伴
って発生する熱を有効利用して、コンパクトな構成で、
第２燃料を生成する構造とでき、副燃焼室及び主燃焼室
に於ける燃焼の効率の向上のみならず、内燃機関全体と
してみた場合のトータル的なエネルギー効率において、
良好な内燃機関を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本願の副室式内燃機関の実施の形
態例を、以下、図面に基づいて説明する。この内燃機関
１は、燃焼室に充填される混合気を点火プラグ２による
着火により、燃焼させる構造のものであり、所定の混合
気の主燃焼室３内への充填、所定の燃料ガスの副燃焼室
４内への充填、燃焼室内のガスの圧縮、副燃焼室４に設
けられる点火プラグ２による副燃焼室４内のガスの着
火、副燃焼室４から主燃焼室３への火炎伝播を伴った燃
焼及びガスの膨張、燃焼完了後の主に主燃焼室４からの
排ガスの排気を、順次、サイクルとしておこなうもので
あり、この公知のサイクルを実行するための機構を、備
えたものである。このような機構は、所謂、副室式内燃
機関に備えられる公知の基本的な構造である。さて、本
願の副室式内燃機関にあっては、先にも説明してきたよ
うに、主燃焼室３と副燃焼室４とに供給・充填される燃
料の種類に、その特徴があるため、この特徴構成に関し
て、図１に基づいて説明する。
態例を、以下、図面に基づいて説明する。この内燃機関
１は、燃焼室に充填される混合気を点火プラグ２による
着火により、燃焼させる構造のものであり、所定の混合
気の主燃焼室３内への充填、所定の燃料ガスの副燃焼室
４内への充填、燃焼室内のガスの圧縮、副燃焼室４に設
けられる点火プラグ２による副燃焼室４内のガスの着
火、副燃焼室４から主燃焼室３への火炎伝播を伴った燃
焼及びガスの膨張、燃焼完了後の主に主燃焼室４からの
排ガスの排気を、順次、サイクルとしておこなうもので
あり、この公知のサイクルを実行するための機構を、備
えたものである。このような機構は、所謂、副室式内燃
機関に備えられる公知の基本的な構造である。さて、本
願の副室式内燃機関にあっては、先にも説明してきたよ
うに、主燃焼室３と副燃焼室４とに供給・充填される燃
料の種類に、その特徴があるため、この特徴構成に関し
て、図１に基づいて説明する。
【００１０】図示するように、この内燃機関は、シリン
ダ内に設けられた主燃焼室３と、この主燃焼室３に連通
する副燃焼室４とを備えて構成されている。この主燃焼
室３には、第１燃料の希薄混合気が、副燃焼室４には第
２燃料が供給・充填される構成が採用されている。即
ち、主燃焼室３には、燃焼用空気供給路５が接続されて
おり、この供給路５の途中に備えられている第１燃料供
給部６から、第１燃料を供給され、この燃料と空気との
混合気（希薄混合気）が、所定のタイミングで、供給・
充填される構造が採用されている。さらに、この主燃焼
室３の下手側には、前記燃焼用空気供給路５とは別の排
ガス路７が設けられており、所定のタイミングで、主燃
焼室３内に発生する排ガスを排出する構成とされてい
る。ここで、主燃焼室３に第１燃料の希薄混合気を供給
・充填する機構を第１ガス充填機構と呼ぶ。一方、副燃
焼室４は、共に主燃焼室３を構成するシリンダライナ３
ａに取付けられるシリンダヘッド３ｂ内に設けられてお
り、この副燃焼室４は、前記主燃焼室３と連通接続され
ている。さらに、この副燃焼室４内には、点火プラグ２
が設けられており、所定のタイミングでの着火が可能な
構成とされている。さて、図１にも示すように、副燃焼
室４には第２ガス供給路８が接続されており、この供給
路８を介して、主燃焼室３に供給されるガスとは別種の
燃料ガスが供給される構成が採用されている。同図に示
すように、この第２ガス供給路８の基端側には、所謂、
メタンガスを水蒸気改質する改質装置９が備えられてお
り、この改質装置９によって改質された改質済のガス
が、第２燃料として供給される。ここで、副燃焼室４に
第２燃料を供給・充填する機構を第２ガス充填機構と呼
ぶ。さて、改質装置９は、ニッケルを基本触媒とするも
ので、メタンを主成分とする都市ガス（天然ガスから得
られる）を供給されて、メタンの一部を水素に改質する
ものである。後にも示すように、この改質装置９の原料
ガスは都市ガスとされるとともに、前記排ガス路７に備
えられている熱交換機７ａにより、排ガス中に残存する
熱との熱交換により生成される水蒸気を供給され、改質
の用に供される構成が採用されている。
ダ内に設けられた主燃焼室３と、この主燃焼室３に連通
する副燃焼室４とを備えて構成されている。この主燃焼
室３には、第１燃料の希薄混合気が、副燃焼室４には第
２燃料が供給・充填される構成が採用されている。即
ち、主燃焼室３には、燃焼用空気供給路５が接続されて
おり、この供給路５の途中に備えられている第１燃料供
給部６から、第１燃料を供給され、この燃料と空気との
混合気（希薄混合気）が、所定のタイミングで、供給・
充填される構造が採用されている。さらに、この主燃焼
室３の下手側には、前記燃焼用空気供給路５とは別の排
ガス路７が設けられており、所定のタイミングで、主燃
焼室３内に発生する排ガスを排出する構成とされてい
る。ここで、主燃焼室３に第１燃料の希薄混合気を供給
・充填する機構を第１ガス充填機構と呼ぶ。一方、副燃
焼室４は、共に主燃焼室３を構成するシリンダライナ３
ａに取付けられるシリンダヘッド３ｂ内に設けられてお
り、この副燃焼室４は、前記主燃焼室３と連通接続され
ている。さらに、この副燃焼室４内には、点火プラグ２
が設けられており、所定のタイミングでの着火が可能な
構成とされている。さて、図１にも示すように、副燃焼
室４には第２ガス供給路８が接続されており、この供給
路８を介して、主燃焼室３に供給されるガスとは別種の
燃料ガスが供給される構成が採用されている。同図に示
すように、この第２ガス供給路８の基端側には、所謂、
メタンガスを水蒸気改質する改質装置９が備えられてお
り、この改質装置９によって改質された改質済のガス
が、第２燃料として供給される。ここで、副燃焼室４に
第２燃料を供給・充填する機構を第２ガス充填機構と呼
ぶ。さて、改質装置９は、ニッケルを基本触媒とするも
ので、メタンを主成分とする都市ガス（天然ガスから得
られる）を供給されて、メタンの一部を水素に改質する
ものである。後にも示すように、この改質装置９の原料
ガスは都市ガスとされるとともに、前記排ガス路７に備
えられている熱交換機７ａにより、排ガス中に残存する
熱との熱交換により生成される水蒸気を供給され、改質
の用に供される構成が採用されている。
【００１１】さて、先に説明した燃焼用空気供給路５に
対する第１燃料の供給に関しては、この内燃機関に備え
られる都市ガスを充填したタンク１０から、原料ガス供
給路１１を介して都市ガスがそのまま、第１燃料として
供給される構成が採用されている。さらに、この原料ガ
ス供給路１１は、一部分岐して、前記改質装置９の原料
ガス供給口９ａに接続されており、改質装置９に対し
て、その原料ガスとして、同じく都市ガスを供給する構
成とされている。結果、都市ガスは、主燃焼室３に希薄
状態で供給される第１燃料とされるとともに、改質装置
９による改質工程を経て第２燃料に改質され、この燃料
状態で副燃焼室４に供給される。
対する第１燃料の供給に関しては、この内燃機関に備え
られる都市ガスを充填したタンク１０から、原料ガス供
給路１１を介して都市ガスがそのまま、第１燃料として
供給される構成が採用されている。さらに、この原料ガ
ス供給路１１は、一部分岐して、前記改質装置９の原料
ガス供給口９ａに接続されており、改質装置９に対し
て、その原料ガスとして、同じく都市ガスを供給する構
成とされている。結果、都市ガスは、主燃焼室３に希薄
状態で供給される第１燃料とされるとともに、改質装置
９による改質工程を経て第２燃料に改質され、この燃料
状態で副燃焼室４に供給される。
【００１２】以上が、本願の副室式内燃機関の特徴部の
基本構成であり、この機関は、従来公知のサイクルを成
して燃焼・動作する。即ち、主燃焼室３に第１燃料の希
薄混合気を、副燃焼室４に第２燃料を充填した状態で、
点火プラグ２による点火によって生じた副燃焼室４内の
火炎が主燃焼室３内へ伝播して燃焼し動作する。この場
合、第１燃料と第２燃料との関係は、同じく、都市ガス
から得られるものでありながら、前者は都市ガスをその
まま使用するのに対して、後者は、改質装置９を経るこ
とにより、後者の水素含有率が前者の水素含有率より高
いものとなっており、結果的に、燃焼速度が速く且つ着
火性の高いものである。
基本構成であり、この機関は、従来公知のサイクルを成
して燃焼・動作する。即ち、主燃焼室３に第１燃料の希
薄混合気を、副燃焼室４に第２燃料を充填した状態で、
点火プラグ２による点火によって生じた副燃焼室４内の
火炎が主燃焼室３内へ伝播して燃焼し動作する。この場
合、第１燃料と第２燃料との関係は、同じく、都市ガス
から得られるものでありながら、前者は都市ガスをその
まま使用するのに対して、後者は、改質装置９を経るこ
とにより、後者の水素含有率が前者の水素含有率より高
いものとなっており、結果的に、燃焼速度が速く且つ着
火性の高いものである。
【００１３】
【実施例】以上が、本願の副室式内燃機関の基本構成で
あるが、実際の運転例に関して、その効率の向上に関し
て説明する。実証実施にあたっては、出力３３０ｋｗの
直列６気筒副室式ガスエンジンを用いた。 １ エンジン仕様は、下記の通りとした。 ボア １６５ｍｍ×ストローク（１８０ｍｍ） 圧縮比 １５ 副燃焼室空気比 約０．８５ 主燃焼室空気比 約２ 副燃焼室／主燃焼室 体積比 ０．０５ 回転数 １８００ｒｐｍ ２ 原料ガス及び第２燃料の状態は以下の通りとした。 原料ガス 都市ガスである１３Ａ このガスの組成は、メタン８８％以上含有する 機関への原料ガスの基本供給量（全体として供給される量） ８０ Ｎｍ3／ｈ 各燃焼室へ供給される原料ガスの供給量 主燃焼室側供給量 ７１．５Ｎｍ3／ｈ（第１燃料） 改質装置へ供給されるガス量 ８．５Ｎｍ3／ｈ 改質後第２燃料の組成及び量（副燃焼室側供給量） 水素 ９．１Ｎｍ3／ｈ メタン ７．５Ｎｍ3／ｈ 改質操作に必要とされた給水量 ２８リットル／ｈ上記
のような条件下で機関を運転したところ、得られた効率
は、改質装置を備えた本願構成で、３９％であるのに対
して、この改質装置を介することなく、都市ガスをその
まま副燃焼室に供給した場合は、３６％であった。した
がって、本願構成により、大幅な効率の改善を得ること
ができる。
あるが、実際の運転例に関して、その効率の向上に関し
て説明する。実証実施にあたっては、出力３３０ｋｗの
直列６気筒副室式ガスエンジンを用いた。 １ エンジン仕様は、下記の通りとした。 ボア １６５ｍｍ×ストローク（１８０ｍｍ） 圧縮比 １５ 副燃焼室空気比 約０．８５ 主燃焼室空気比 約２ 副燃焼室／主燃焼室 体積比 ０．０５ 回転数 １８００ｒｐｍ ２ 原料ガス及び第２燃料の状態は以下の通りとした。 原料ガス 都市ガスである１３Ａ このガスの組成は、メタン８８％以上含有する 機関への原料ガスの基本供給量（全体として供給される量） ８０ Ｎｍ3／ｈ 各燃焼室へ供給される原料ガスの供給量 主燃焼室側供給量 ７１．５Ｎｍ3／ｈ（第１燃料） 改質装置へ供給されるガス量 ８．５Ｎｍ3／ｈ 改質後第２燃料の組成及び量（副燃焼室側供給量） 水素 ９．１Ｎｍ3／ｈ メタン ７．５Ｎｍ3／ｈ 改質操作に必要とされた給水量 ２８リットル／ｈ上記
のような条件下で機関を運転したところ、得られた効率
は、改質装置を備えた本願構成で、３９％であるのに対
して、この改質装置を介することなく、都市ガスをその
まま副燃焼室に供給した場合は、３６％であった。した
がって、本願構成により、大幅な効率の改善を得ること
ができる。
【００１４】〔別実施の形態例〕 （イ） 先の実施の形態例においては、第１燃料及び第
２燃料として、別種の燃料を使用するに、同一の原料ガ
スを利用して、所望の組成のガスを得るものとしたが、
元来、別種のガスを本願・目的に従って、供給・充填し
てもよい。このような第１燃料、第２燃料の組み合わせ
としては、以下のようにものも使用できる。 （第１燃料、第２燃料）＝（天然ガス、水素）、（天然
ガス、アセチレン）、（天然ガス、エチレン）、（メタ
ン、水素）、（メタン、アセチレン）、（メタン、エチ
レン）、（エタン、水素）、（エタン、アセチレン）、
（エタン、エチレン）、（プロパン、水素）、（プロパ
ン、アセチレン）、（プロパン、エチレン）、（メタノ
ール、水素）、（メタノール、アセチレン）、（メタノ
ール、エチレン）、（ブタン、水素）、（ブタン、アセ
チレン）、（ブタン、エチレン） （ロ） 上記の実施の形態例においては、同一の原料ガ
スから第２燃料を得るのに、所謂、水蒸気改質により天
然ガスから水素を得るものとしたが、以下の手法に従っ
て、第２燃料を得、これを副燃焼室に供給・充填して動
作することも可能である。即ち、第１燃料としての天然
ガスから第２燃料としてのアセチレンを得る場合は、ウ
ルッフ法（Ｗｕｌｆｆ法）等の熱分解法を使用する、サ
ーチス法（部分酸化法）等の部分酸化法を使用する、ス
コーチ法（Ｓｃｈｏｃｈ法）、ハルス法（Ｈａｌｓ法）
等の電弧法を使用することにより、第２燃料を得ること
もできる。さらに、第１燃料としての天然ガスから第２
燃料としてのエチレンを得る場合は、メタンを直接酸化
する方法、スチームリフォーミングした後、フィッシャ
ートロプス合成法を採用して、第２燃料を得ることもで
きる。 （ハ） さらに、上記の実施例においては、ガスエンジ
ンを副室式内燃機関の例として説明したが、ガソリンエ
ンジン等の例に関しても適応できる。
２燃料として、別種の燃料を使用するに、同一の原料ガ
スを利用して、所望の組成のガスを得るものとしたが、
元来、別種のガスを本願・目的に従って、供給・充填し
てもよい。このような第１燃料、第２燃料の組み合わせ
としては、以下のようにものも使用できる。 （第１燃料、第２燃料）＝（天然ガス、水素）、（天然
ガス、アセチレン）、（天然ガス、エチレン）、（メタ
ン、水素）、（メタン、アセチレン）、（メタン、エチ
レン）、（エタン、水素）、（エタン、アセチレン）、
（エタン、エチレン）、（プロパン、水素）、（プロパ
ン、アセチレン）、（プロパン、エチレン）、（メタノ
ール、水素）、（メタノール、アセチレン）、（メタノ
ール、エチレン）、（ブタン、水素）、（ブタン、アセ
チレン）、（ブタン、エチレン） （ロ） 上記の実施の形態例においては、同一の原料ガ
スから第２燃料を得るのに、所謂、水蒸気改質により天
然ガスから水素を得るものとしたが、以下の手法に従っ
て、第２燃料を得、これを副燃焼室に供給・充填して動
作することも可能である。即ち、第１燃料としての天然
ガスから第２燃料としてのアセチレンを得る場合は、ウ
ルッフ法（Ｗｕｌｆｆ法）等の熱分解法を使用する、サ
ーチス法（部分酸化法）等の部分酸化法を使用する、ス
コーチ法（Ｓｃｈｏｃｈ法）、ハルス法（Ｈａｌｓ法）
等の電弧法を使用することにより、第２燃料を得ること
もできる。さらに、第１燃料としての天然ガスから第２
燃料としてのエチレンを得る場合は、メタンを直接酸化
する方法、スチームリフォーミングした後、フィッシャ
ートロプス合成法を採用して、第２燃料を得ることもで
きる。 （ハ） さらに、上記の実施例においては、ガスエンジ
ンを副室式内燃機関の例として説明したが、ガソリンエ
ンジン等の例に関しても適応できる。
【図１】本願の副室式内燃機関の一構成例を示す図
１ 内燃機関 ２ 点火プラグ ３ 主燃焼室 ４ 副燃焼室 ５ 燃焼用空気供給路 ６ 第１燃料供給部 ８ 第２ガス供給路 ９ 改質装置 １１ 原料ガス供給路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 43/10 Ｆ０２Ｂ 43/10 Ｚ Ｆ０２Ｍ 27/02 Ｆ０２Ｍ 27/02 Ｚ (72)発明者 中村 裕司 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA06 AB03 AC02 AC05 AC06 AC07 AC08 AC09 AD03 AD23 AF01 AG02
Claims (5)
- 【請求項１】 シリンダ内に設けられた主燃焼室と、
前記主燃焼室に連通する副燃焼室と、前記副燃焼室に設
けられた点火プラグとを有し、前記点火プラグによる点
火によって生じた前記副燃焼室内の火炎が前記主燃焼室
内へ伝播する副室式内燃機関であって、 前記主燃焼室に第１燃料の混合気を充填する第１ガス充
填機構を備えるとともに、前記第１燃料より燃焼速度が
速く且つ着火性の高い第２燃料を、前記副燃焼室に充填
する第２ガス充填機構を備え、 前記主燃焼室を前記混合気で、前記副燃焼室を前記第２
燃料で充填した状態で、前記点火プラグにより着火し、
火炎が前記主燃焼室へ伝播する副室式内燃機関。 - 【請求項２】 前記第２燃料に水素を含有し、その水素
含有率が、前記第１燃料の水素含有率に対して高い請求
項１記載の副室式内燃機関。 - 【請求項３】 前記第１燃料となる原料ガスを改質し
て、前記第２燃料とする改質装置を備え、前記改質装置
により得られた第２燃料が前記副燃焼室に充填される請
求項１または２記載の副室式内燃機関。 - 【請求項４】 前記第１燃料が天然ガスを主成分とする
燃料ガスであり、前記改質装置が前記天然ガスを改質し
て水素成分が多い改質済天然ガスを得る天然ガス改質装
置であり、前記第１燃料の混合気が前記主燃焼室に、前
記天然ガス改質装置により得られる前記改質済天然ガス
が前記副燃焼室に充填されて、着火される請求項３記載
の副室式内燃機関。 - 【請求項５】 前記天然ガス改質装置に、燃焼に伴って
発生する排ガスを熱源として生成される蒸気を供給する
蒸気生成・供給機構を備え、前記天然ガス改質装置が、
供給される蒸気を使用して前記天然ガスの改質をおこな
う請求項４記載の副室式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10172935A JP2000008960A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 副室式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10172935A JP2000008960A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 副室式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000008960A true JP2000008960A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=15951085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10172935A Pending JP2000008960A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 副室式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000008960A (ja) |
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-
1998
- 1998-06-19 JP JP10172935A patent/JP2000008960A/ja active Pending
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