JP2000291455A - Ｅｇｒ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン - Google Patents
Ｅｇｒ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジンInfo
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- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は，ＥＧＲ用排気ガスを冷却し，冷却
排気ガスの流量を適正に制御して燃焼室に供給し，ノッ
キングの発生防止とＮＯX の発生を抑制する。 【解決手段】 このガスエンジンは，排気ガスを冷却装
置７で冷却し，適正量の冷却排気ガスを主室１へ供給す
る。冷却装置７は，一端が排気管２８に且つ他端が主室
１へと連通するＥＧＲ冷却通路５５を構成する筒体５
０，筒体５０の外側に設けた冷却フィン５６，及び筒体
５０内のＥＧＲ冷却通路５５を貫通したＥＧＲ制御弁６
１を設けた遮熱構造の排気管５１から成る。筒体５０内
には多数の通孔５８を備えたパイプ５３が配置され，排
気管５１内には多数の通孔５９を備えた消音パイプ５４
が配置されている。筒体５０とパイプ５３は，高熱伝導
材から作製されている。
排気ガスの流量を適正に制御して燃焼室に供給し，ノッ
キングの発生防止とＮＯX の発生を抑制する。 【解決手段】 このガスエンジンは，排気ガスを冷却装
置７で冷却し，適正量の冷却排気ガスを主室１へ供給す
る。冷却装置７は，一端が排気管２８に且つ他端が主室
１へと連通するＥＧＲ冷却通路５５を構成する筒体５
０，筒体５０の外側に設けた冷却フィン５６，及び筒体
５０内のＥＧＲ冷却通路５５を貫通したＥＧＲ制御弁６
１を設けた遮熱構造の排気管５１から成る。筒体５０内
には多数の通孔５８を備えたパイプ５３が配置され，排
気管５１内には多数の通孔５９を備えた消音パイプ５４
が配置されている。筒体５０とパイプ５３は，高熱伝導
材から作製されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，排気ガスの一部
を燃焼室に供給するため排気ガスを冷却するＥＧＲ用排
気ガス冷却装置を備えたガスエンジンに関する。
を燃焼室に供給するため排気ガスを冷却するＥＧＲ用排
気ガス冷却装置を備えたガスエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスエンジンは，副室と主室とを
連通する連絡口に制御弁を設け，吸気通路を通じて空気
を主室に吸入している間は制御弁で連絡口を閉鎖し，ガ
ス燃料弁を開放して副室にガス燃料を供給し，圧縮行程
上死点付近で制御弁を作動して連絡口を開放し，主室内
の圧縮空気を副室に侵入させ，副室内で空気とガス燃料
とを混合して着火燃焼させ，次いで，副室内の火炎，未
燃混合気等のガスを主室に噴出させて燃焼を行なわせて
いる。また，ガスエンジンは，天然ガス等のガス燃料を
副室に導入し，主室で吸入空気のみを圧縮して圧縮比を
高めると共に，副室内の筒内圧を圧電素子等のセンサで
検出し，その情報を基にして燃料供給弁を作動させて負
荷と回転数とに見合った適正な燃料供給量を制御し，主
室内の空気を高温に上昇させた状態で連絡口の制御弁を
開放して主室の高圧縮空気を副室に流入させて着火燃焼
させ，副室内では過濃状態の混合気を燃焼させてＮＯX
の発生を抑制し，火炎を副室から主室に噴き出させて燃
焼させる（例えば，特開平７−３１０５５０号公報参
照）。
連通する連絡口に制御弁を設け，吸気通路を通じて空気
を主室に吸入している間は制御弁で連絡口を閉鎖し，ガ
ス燃料弁を開放して副室にガス燃料を供給し，圧縮行程
上死点付近で制御弁を作動して連絡口を開放し，主室内
の圧縮空気を副室に侵入させ，副室内で空気とガス燃料
とを混合して着火燃焼させ，次いで，副室内の火炎，未
燃混合気等のガスを主室に噴出させて燃焼を行なわせて
いる。また，ガスエンジンは，天然ガス等のガス燃料を
副室に導入し，主室で吸入空気のみを圧縮して圧縮比を
高めると共に，副室内の筒内圧を圧電素子等のセンサで
検出し，その情報を基にして燃料供給弁を作動させて負
荷と回転数とに見合った適正な燃料供給量を制御し，主
室内の空気を高温に上昇させた状態で連絡口の制御弁を
開放して主室の高圧縮空気を副室に流入させて着火燃焼
させ，副室内では過濃状態の混合気を燃焼させてＮＯX
の発生を抑制し，火炎を副室から主室に噴き出させて燃
焼させる（例えば，特開平７−３１０５５０号公報参
照）。
【０００３】ところで，メタンを主成分とする天然ガス
は，着火温度が高く，一旦着火燃焼が起こると，一気に
燃焼が進展する特性がある。上記のようなガスエンジン
は，主室から副室へ圧縮空気が流入して着火燃焼する時
に，副室内の燃焼が激しくなってノッキングが発生する
ことが多い。即ち，天然ガス，ＣＯ，Ｈ2 のガス燃料は
空気と混合し難く，着火燃焼し難く，８００℃以上でな
いと着火燃焼が発生しないが，一旦，ガス燃料と空気と
が混合すると，瞬間的に燃焼し，ノッキングを起こす。
は，着火温度が高く，一旦着火燃焼が起こると，一気に
燃焼が進展する特性がある。上記のようなガスエンジン
は，主室から副室へ圧縮空気が流入して着火燃焼する時
に，副室内の燃焼が激しくなってノッキングが発生する
ことが多い。即ち，天然ガス，ＣＯ，Ｈ2 のガス燃料は
空気と混合し難く，着火燃焼し難く，８００℃以上でな
いと着火燃焼が発生しないが，一旦，ガス燃料と空気と
が混合すると，瞬間的に燃焼し，ノッキングを起こす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで，副室に供給さ
れているガス燃料と主室から連絡口を通じて供給される
圧縮空気とを副室内で適正に混合させ，副室内のガス燃
料を副室内に残存させることなく，主室へと噴き出し，
副室での着火燃焼による火炎，未燃混合気等の燃焼火炎
を燃焼初期に短期間で主室へ噴き出し，熱効率を向上さ
せると共に，ＨＣ等の発生を低減することが考えられ
る。
れているガス燃料と主室から連絡口を通じて供給される
圧縮空気とを副室内で適正に混合させ，副室内のガス燃
料を副室内に残存させることなく，主室へと噴き出し，
副室での着火燃焼による火炎，未燃混合気等の燃焼火炎
を燃焼初期に短期間で主室へ噴き出し，熱効率を向上さ
せると共に，ＨＣ等の発生を低減することが考えられ
る。
【０００５】本発明者は，上記の問題を解決するため，
副室式ガスエンジンを開発して先に出願した（例えば，
特願平１１−３６７１号）。該副室式ガスエンジンは，
空気と天然ガス，ＣＯ，Ｈ2 等のガス燃料とが混合し難
く，該混合気の着火温度が高く，一旦燃焼すると一気に
燃焼が激しく進展してノッキングが発生するので，ガス
燃料が瞬間的に燃えないようにＯ2 量を低減させるた
め，吸気に多量のＥＧＲを行ってＯ2 濃度を薄く調整す
ると共に，副室内のガス燃料を冷却してガス燃料流量を
増大させ，副室でのガス燃料の活性化を遅らせてノッキ
ングの発生を防止したものである。即ち，通常，空気に
おけるＯ2 の濃度は２１％であるが，例えば，５０％の
ＥＧＲを行うと，Ｏ2 の濃度を１７％に低減させること
ができる。また，吸気へのガス燃料の含有率が余り多い
と，自発火してノッキングをおこすので，全負荷でも，
吸気に混合させるガス燃料の流量を５０％以下，即ち，
当量比を０．５以下にする必要がある。また，上記副室
式ガスエンジンでは，ＥＧＲに利用する排気ガスの温度
が高過ぎると，圧縮端圧力が上昇し，ＮＯX 等の発生の
原因となり，燃焼に悪い影響を与えるので，ＥＧＲに利
用する排気ガスを冷却してＮＯX の発生を抑制する必要
があるので，ＥＧＲ管に冷却装置を備えているものであ
る。
副室式ガスエンジンを開発して先に出願した（例えば，
特願平１１−３６７１号）。該副室式ガスエンジンは，
空気と天然ガス，ＣＯ，Ｈ2 等のガス燃料とが混合し難
く，該混合気の着火温度が高く，一旦燃焼すると一気に
燃焼が激しく進展してノッキングが発生するので，ガス
燃料が瞬間的に燃えないようにＯ2 量を低減させるた
め，吸気に多量のＥＧＲを行ってＯ2 濃度を薄く調整す
ると共に，副室内のガス燃料を冷却してガス燃料流量を
増大させ，副室でのガス燃料の活性化を遅らせてノッキ
ングの発生を防止したものである。即ち，通常，空気に
おけるＯ2 の濃度は２１％であるが，例えば，５０％の
ＥＧＲを行うと，Ｏ2 の濃度を１７％に低減させること
ができる。また，吸気へのガス燃料の含有率が余り多い
と，自発火してノッキングをおこすので，全負荷でも，
吸気に混合させるガス燃料の流量を５０％以下，即ち，
当量比を０．５以下にする必要がある。また，上記副室
式ガスエンジンでは，ＥＧＲに利用する排気ガスの温度
が高過ぎると，圧縮端圧力が上昇し，ＮＯX 等の発生の
原因となり，燃焼に悪い影響を与えるので，ＥＧＲに利
用する排気ガスを冷却してＮＯX の発生を抑制する必要
があるので，ＥＧＲ管に冷却装置を備えているものであ
る。
【０００６】しかしながら，天然ガス等のガス燃料を燃
料としてディーゼルサイクルで燃焼させるガスエンジン
では，ガス燃料を高い圧力に圧縮して燃焼室に噴射する
場合にガス燃料の圧力を５０ＭＰａ以上にする必要があ
り，ガス燃料の圧縮行程では燃焼室を始め，ノズル等の
種々の部品に強度が要求され，大がかりな装置となり，
高価なものとなる。従って，ガス燃料を燃焼室に低圧力
で噴射して予混合燃焼させる方法が多く開発されている
が，気体である天然ガス，Ｈ2 ，ＣＨ4 等のガス燃料
は，液体燃料が燃焼するために燃料気化や高分子構造の
分解が必要であって時間を要するものであるのに対し
て，化学構造が簡単であって直ちに着火し，そのため，
ノッキングが起こり易く，正常な燃焼を確保できないと
いう問題がある。従って，ガスエンジンにおいてガス燃
料を予混合燃焼させることが極めて困難である。
料としてディーゼルサイクルで燃焼させるガスエンジン
では，ガス燃料を高い圧力に圧縮して燃焼室に噴射する
場合にガス燃料の圧力を５０ＭＰａ以上にする必要があ
り，ガス燃料の圧縮行程では燃焼室を始め，ノズル等の
種々の部品に強度が要求され，大がかりな装置となり，
高価なものとなる。従って，ガス燃料を燃焼室に低圧力
で噴射して予混合燃焼させる方法が多く開発されている
が，気体である天然ガス，Ｈ2 ，ＣＨ4 等のガス燃料
は，液体燃料が燃焼するために燃料気化や高分子構造の
分解が必要であって時間を要するものであるのに対し
て，化学構造が簡単であって直ちに着火し，そのため，
ノッキングが起こり易く，正常な燃焼を確保できないと
いう問題がある。従って，ガスエンジンにおいてガス燃
料を予混合燃焼させることが極めて困難である。
【０００７】ところで，燃料を燃焼させる場合に，酸素
濃度を空気より薄くすれば，燃焼速度が極めて遅くな
り，酸素濃度を濃くすれば，燃焼状態が活発になるとい
う現象がある。そこで，吸気を圧縮空気のみでなく，排
気ガスを燃焼室に供給するＥＧＲを行えば，酸素濃度が
薄くなることになる。しかしながら，燃焼室から排出さ
れる排気ガスは高温であるため，燃焼室から排出された
排気ガスをそのまま燃焼室に供給すると，燃焼室の吸気
温度が高くなり，最高圧縮端圧力が上昇して高温度にな
り過ぎ，これもノッキングの発生の原因になると共に，
ＮＯX が発生する原因になる。従って，排気ガスの温度
を低下させ，圧力を上昇させることができれば，極めて
好ましい燃焼状態を確保できることが考えられる。
濃度を空気より薄くすれば，燃焼速度が極めて遅くな
り，酸素濃度を濃くすれば，燃焼状態が活発になるとい
う現象がある。そこで，吸気を圧縮空気のみでなく，排
気ガスを燃焼室に供給するＥＧＲを行えば，酸素濃度が
薄くなることになる。しかしながら，燃焼室から排出さ
れる排気ガスは高温であるため，燃焼室から排出された
排気ガスをそのまま燃焼室に供給すると，燃焼室の吸気
温度が高くなり，最高圧縮端圧力が上昇して高温度にな
り過ぎ，これもノッキングの発生の原因になると共に，
ＮＯX が発生する原因になる。従って，排気ガスの温度
を低下させ，圧力を上昇させることができれば，極めて
好ましい燃焼状態を確保できることが考えられる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決するため，ノッキングを発生させる現象を
防止するため燃焼室にＥＧＲを行ってＯ2 濃度を薄く調
整すると共に，特に，排気ガスを冷却装置で冷却して排
気ガス温度を下げてノッキングの発生を防止し，ＮＯX
の発生を抑制するために，冷却装置をＥＧＲに必要な排
気ガス量を適正に制御すると共に，排気ガスを適正な温
度に迅速に冷却して冷却効率をアップさせることであ
り，更に，ターボチャージャのコンプレッサによって圧
縮空気を燃焼室へ供給する吸気管と，ＥＧＲ用の排気ガ
スを燃焼室へ供給するＥＧＲ管との二系統の通路に構成
し，吸入行程においてまずＥＧＲ管から燃焼室へＥＧＲ
用の排気ガスを供給し，次いで，燃焼室へ吸気管から圧
縮空気を供給し，燃焼室内で排気ガスと圧縮空気との混
合を促進し，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を防止して熱効率を
向上させるＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエン
ジンを提供することである。
の問題を解決するため，ノッキングを発生させる現象を
防止するため燃焼室にＥＧＲを行ってＯ2 濃度を薄く調
整すると共に，特に，排気ガスを冷却装置で冷却して排
気ガス温度を下げてノッキングの発生を防止し，ＮＯX
の発生を抑制するために，冷却装置をＥＧＲに必要な排
気ガス量を適正に制御すると共に，排気ガスを適正な温
度に迅速に冷却して冷却効率をアップさせることであ
り，更に，ターボチャージャのコンプレッサによって圧
縮空気を燃焼室へ供給する吸気管と，ＥＧＲ用の排気ガ
スを燃焼室へ供給するＥＧＲ管との二系統の通路に構成
し，吸入行程においてまずＥＧＲ管から燃焼室へＥＧＲ
用の排気ガスを供給し，次いで，燃焼室へ吸気管から圧
縮空気を供給し，燃焼室内で排気ガスと圧縮空気との混
合を促進し，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を防止して熱効率を
向上させるＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエン
ジンを提供することである。
【０００９】この発明は，ピストンが往復動するシリン
ダを構成するシリンダブロック，前記シリンダブロック
に固定されたシリンダヘッドに配置された燃焼室を形成
するヘッドライナ，前記燃焼室にガス燃料を供給するガ
ス燃料供給手段，前記燃焼室から排出される排気ガスを
冷却する冷却装置，前記冷却装置で冷却された冷却排気
ガスを前記燃焼室へ供給するＥＧＲ弁を設けたＥＧＲ
管，及び圧縮空気を前記燃焼室に供給する吸気弁を設け
た吸気管を具備し，前記冷却装置は，一端が前記燃焼室
からの排気ガスを流す排気通路に他端が前記ＥＧＲ管に
接続されたＥＧＲ冷却通路を構成する耐熱金属から成る
筒体，該筒体の外側に設けられた冷却フィン，及び前記
筒体内の前記ＥＧＲ冷却通路を貫通し且つＥＧＲ制御弁
が設けられた遮熱材から成る排気管から構成されている
ことから成るＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエ
ンジンに関する。
ダを構成するシリンダブロック，前記シリンダブロック
に固定されたシリンダヘッドに配置された燃焼室を形成
するヘッドライナ，前記燃焼室にガス燃料を供給するガ
ス燃料供給手段，前記燃焼室から排出される排気ガスを
冷却する冷却装置，前記冷却装置で冷却された冷却排気
ガスを前記燃焼室へ供給するＥＧＲ弁を設けたＥＧＲ
管，及び圧縮空気を前記燃焼室に供給する吸気弁を設け
た吸気管を具備し，前記冷却装置は，一端が前記燃焼室
からの排気ガスを流す排気通路に他端が前記ＥＧＲ管に
接続されたＥＧＲ冷却通路を構成する耐熱金属から成る
筒体，該筒体の外側に設けられた冷却フィン，及び前記
筒体内の前記ＥＧＲ冷却通路を貫通し且つＥＧＲ制御弁
が設けられた遮熱材から成る排気管から構成されている
ことから成るＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエ
ンジンに関する。
【００１０】このガスエンジンは，前記冷却フィンの外
側には冷却流体をガイドするため入口と出口を備えたカ
バーが設けられ，前記入口から前記出口へ前記冷却ファ
ンによって前記冷却流体が送り込まれ，前記冷却フィン
から熱を奪うものである。
側には冷却流体をガイドするため入口と出口を備えたカ
バーが設けられ，前記入口から前記出口へ前記冷却ファ
ンによって前記冷却流体が送り込まれ，前記冷却フィン
から熱を奪うものである。
【００１１】このガスエンジンは，前記ＥＧＲ管へ供給
される前記冷却排気ガスの供給量に応じて前記ＥＧＲ制
御弁の開放量を制御すると共に，前記ＥＧＲ制御弁の開
放量と前記排気ガスの温度に応じて前記冷却ファンの作
動を制御するコントローラが設けられている。
される前記冷却排気ガスの供給量に応じて前記ＥＧＲ制
御弁の開放量を制御すると共に，前記ＥＧＲ制御弁の開
放量と前記排気ガスの温度に応じて前記冷却ファンの作
動を制御するコントローラが設けられている。
【００１２】前記筒体内の前記ＥＧＲ冷却通路には高熱
伝導材から成る仕切板で支持された複数のパイプが配置
されており，前記パイプと前記仕切板には熱伝達面積を
増加させると共に消音機能を持つ多数の通孔が形成され
ている。従って，前記パイプで受熱した熱は高熱伝導材
の仕切板を通じて筒体に効率的に熱伝達し，冷却効果を
アップさせることができる。
伝導材から成る仕切板で支持された複数のパイプが配置
されており，前記パイプと前記仕切板には熱伝達面積を
増加させると共に消音機能を持つ多数の通孔が形成され
ている。従って，前記パイプで受熱した熱は高熱伝導材
の仕切板を通じて筒体に効率的に熱伝達し，冷却効果を
アップさせることができる。
【００１３】前記パイプに形成された前記通孔は，消音
機能を必要とされる前記パイプの上流部で少なく，熱伝
達面積を増大させるため前記パイプの下流部で多く形成
されている。また，前記筒体を貫通する前記排気管内の
排気ガス通路には支持板で支持された消音パイプが配置
されており，前記消音パイプと前記支持板は，消音機能
を持つ多数の通孔を有する耐熱材から作製されている。
機能を必要とされる前記パイプの上流部で少なく，熱伝
達面積を増大させるため前記パイプの下流部で多く形成
されている。また，前記筒体を貫通する前記排気管内の
排気ガス通路には支持板で支持された消音パイプが配置
されており，前記消音パイプと前記支持板は，消音機能
を持つ多数の通孔を有する耐熱材から作製されている。
【００１４】前記排気管の前記遮熱構造は，前記排気管
を構成する内管と該内管の外周に遮熱空気層を形成して
配置された外管とから構成されている。
を構成する内管と該内管の外周に遮熱空気層を形成して
配置された外管とから構成されている。
【００１５】前記吸気管を通じて前記燃焼室に供給され
る前記圧縮空気は，前記冷却排気ガスの前記燃焼室への
供給に次いで，前記燃焼室から排出される排気管に設け
られたターボチャージャのコンプレッサから前記燃焼室
へ供給されるものである。従って，燃焼室に先ずＥＧＲ
用排気ガスを供給して多量のＥＧＲを実施することがで
きてノッキングが発生する恐れが無く，ＥＧＲ用排気ガ
スが冷却装置で冷却されて圧縮端圧力を低減できてＮＯ
X の発生を抑制することができ，燃焼に悪い影響を与え
る恐れが無い。
る前記圧縮空気は，前記冷却排気ガスの前記燃焼室への
供給に次いで，前記燃焼室から排出される排気管に設け
られたターボチャージャのコンプレッサから前記燃焼室
へ供給されるものである。従って，燃焼室に先ずＥＧＲ
用排気ガスを供給して多量のＥＧＲを実施することがで
きてノッキングが発生する恐れが無く，ＥＧＲ用排気ガ
スが冷却装置で冷却されて圧縮端圧力を低減できてＮＯ
X の発生を抑制することができ，燃焼に悪い影響を与え
る恐れが無い。
【００１６】前記燃焼室は，前記ヘッドライナと前記ピ
ストンとで囲まれた主室と前記ヘッドライナに形成され
た副室とから構成され，前記ガス燃料は前記ガス燃料供
給手段によって前記副室に供給される。
ストンとで囲まれた主室と前記ヘッドライナに形成され
た副室とから構成され，前記ガス燃料は前記ガス燃料供
給手段によって前記副室に供給される。
【００１７】このガスエンジンは，上記のように構成さ
れているので，排気ガスが冷却装置によって適正な温度
にまで効率的に冷却されると共に，常に適正な冷却排気
ガス量を燃焼室へ送り込むことができ，最高圧縮圧力を
低下させると共に適正な圧力へ上昇させることによって
多量のＥＧＲ用の冷却排気ガスを燃焼室に供給すること
ができ，ノッキングの発生を防止すると共に，ＮＯX の
発生を抑制して理想的な燃焼状態を確保することができ
る。また，このガスエンジンでは，冷却される排気ガス
と外部へ排出される排気ガスとは，遮熱材から成る排気
管で遮断されているので，ＥＧＲ用の排気ガスの冷却が
効果的に行われる。更に，ＥＧＲ用の排気ガスが通過す
るＥＧＲ冷却通路では，排気ガスから筒体へ効率的に熱
を伝達することができ，しかも，パイプには多数の通孔
が形成されているので，排気ガスの流れによって発生す
る騒音は効果的に低減されて消音効果を発揮することが
できる。
れているので，排気ガスが冷却装置によって適正な温度
にまで効率的に冷却されると共に，常に適正な冷却排気
ガス量を燃焼室へ送り込むことができ，最高圧縮圧力を
低下させると共に適正な圧力へ上昇させることによって
多量のＥＧＲ用の冷却排気ガスを燃焼室に供給すること
ができ，ノッキングの発生を防止すると共に，ＮＯX の
発生を抑制して理想的な燃焼状態を確保することができ
る。また，このガスエンジンでは，冷却される排気ガス
と外部へ排出される排気ガスとは，遮熱材から成る排気
管で遮断されているので，ＥＧＲ用の排気ガスの冷却が
効果的に行われる。更に，ＥＧＲ用の排気ガスが通過す
るＥＧＲ冷却通路では，排気ガスから筒体へ効率的に熱
を伝達することができ，しかも，パイプには多数の通孔
が形成されているので，排気ガスの流れによって発生す
る騒音は効果的に低減されて消音効果を発揮することが
できる。
【００１８】また，このガスエンジンは，ＥＧＲと圧縮
空気とはそれぞれ別系統の通路によって燃焼室に供給さ
れると共に供給タイミングが冷却排気ガスが先に供給さ
れるので，排気ガスを吸気管へ導いて排気ガスと空気と
のトータル量に対してターボチャージャのコンプレッサ
で圧縮するのに比較して，ターボチャージャの仕事量が
増加することが無い。また，吸気弁は，ピストン下死点
後５０度位まで開弁しておれば，燃焼室へは十分な空気
が供給される。更に，このガスエンジンは，吸入行程の
初期に燃焼室に供給されるＥＧＲ用排気ガスは冷却装置
で冷却された冷却排気ガスとなって低圧力になっている
が，ピストンの下降と共に燃焼室に吸入されるので，冷
却排気ガスを高圧力にする仕事は不要になり，次いで，
高圧力に圧縮された空気が吸入行程の中間位から吸気弁
の開放で燃焼室に供給されるので，吸入行程の後半では
圧縮空気がピストンを押し下げるような仕事をピストン
に与えるので，仕事のロスが少なくなる。
空気とはそれぞれ別系統の通路によって燃焼室に供給さ
れると共に供給タイミングが冷却排気ガスが先に供給さ
れるので，排気ガスを吸気管へ導いて排気ガスと空気と
のトータル量に対してターボチャージャのコンプレッサ
で圧縮するのに比較して，ターボチャージャの仕事量が
増加することが無い。また，吸気弁は，ピストン下死点
後５０度位まで開弁しておれば，燃焼室へは十分な空気
が供給される。更に，このガスエンジンは，吸入行程の
初期に燃焼室に供給されるＥＧＲ用排気ガスは冷却装置
で冷却された冷却排気ガスとなって低圧力になっている
が，ピストンの下降と共に燃焼室に吸入されるので，冷
却排気ガスを高圧力にする仕事は不要になり，次いで，
高圧力に圧縮された空気が吸入行程の中間位から吸気弁
の開放で燃焼室に供給されるので，吸入行程の後半では
圧縮空気がピストンを押し下げるような仕事をピストン
に与えるので，仕事のロスが少なくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン
の実施例を説明する。このＥＧＲ用排気ガス冷却装置を
備えたガスエンジンは，コージェネレーションシステム
或いは自動車用エンジン等のエンジンに適用できるもの
である。図１はこの発明によるガスエンジンに組み込ま
れたＥＧＲ用排気ガスの冷却装置の一実施例を示す断面
図，図２は図１の冷却装置のＡ−Ａ断面における断面
図，図３はこの発明による冷却装置が組み込まれたガス
エンジンの一実施例を示す概略断面図，及び図４は図３
のガスエンジンの各弁の作動タイミングを説明する線図
である。
によるＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン
の実施例を説明する。このＥＧＲ用排気ガス冷却装置を
備えたガスエンジンは，コージェネレーションシステム
或いは自動車用エンジン等のエンジンに適用できるもの
である。図１はこの発明によるガスエンジンに組み込ま
れたＥＧＲ用排気ガスの冷却装置の一実施例を示す断面
図，図２は図１の冷却装置のＡ−Ａ断面における断面
図，図３はこの発明による冷却装置が組み込まれたガス
エンジンの一実施例を示す概略断面図，及び図４は図３
のガスエンジンの各弁の作動タイミングを説明する線図
である。
【００２０】このガスエンジンは，燃焼室の主室１から
排出される排気ガスを冷却する冷却装置７を備えている
ことを特徴とする。図１及び図２に示すように，冷却装
置７は，一端が主室１からの排気ガスを流す排気管２８
に取り付けられ且つ他端がＥＧＲ管２５に接続されたＥ
ＧＲ冷却通路５５を構成する耐熱金属から成る筒体５
０，筒体５０の外側に設けられた冷却フィン５６，及び
筒体５０のＥＧＲ冷却通路５５の中央部を貫通し且つ入
口側にＥＧＲ制御弁６１が設けられた遮熱構造をから成
る排気管５１から構成されている。筒体５０の出口側端
部には遮蔽板６８が取り付けられ，遮蔽板６８には冷却
された排気ガスが放出される通孔６９が形成されてい
る。通孔６９は，ＥＧＲ管２５に連通されている。筒体
５０の入口側端部には多数の通孔６７を備えた支持板６
０が配置されている。従って，排気管５１は，筒体５０
内に支持板６０と遮蔽板６８とで強固に且つ的確に位置
決めされている。
排出される排気ガスを冷却する冷却装置７を備えている
ことを特徴とする。図１及び図２に示すように，冷却装
置７は，一端が主室１からの排気ガスを流す排気管２８
に取り付けられ且つ他端がＥＧＲ管２５に接続されたＥ
ＧＲ冷却通路５５を構成する耐熱金属から成る筒体５
０，筒体５０の外側に設けられた冷却フィン５６，及び
筒体５０のＥＧＲ冷却通路５５の中央部を貫通し且つ入
口側にＥＧＲ制御弁６１が設けられた遮熱構造をから成
る排気管５１から構成されている。筒体５０の出口側端
部には遮蔽板６８が取り付けられ，遮蔽板６８には冷却
された排気ガスが放出される通孔６９が形成されてい
る。通孔６９は，ＥＧＲ管２５に連通されている。筒体
５０の入口側端部には多数の通孔６７を備えた支持板６
０が配置されている。従って，排気管５１は，筒体５０
内に支持板６０と遮蔽板６８とで強固に且つ的確に位置
決めされている。
【００２１】また，ＥＧＲ冷却通路５５を貫通する排気
管５１の遮熱構造は，排気管５１を構成する内管と該内
管の外周に遮熱空気層７２を形成して配置された外管７
０とから構成され，排気管５１を流れる排気ガスからＥ
ＧＲ冷却通路５５へ放熱することが阻止されている。排
気管５１の入口に設けられたＥＧＲ制御弁６１は，ＥＧ
Ｒ管２５へ供給される冷却排気ガスの供給量に応じてコ
ントローラ３０の指令でアクチュエータ６３を作動する
ことによって開放度が制御される。ＥＧＲ制御弁６１の
開度は，冷却するべき排気ガス量と外部に排出する排気
ガス量を制御することができる。
管５１の遮熱構造は，排気管５１を構成する内管と該内
管の外周に遮熱空気層７２を形成して配置された外管７
０とから構成され，排気管５１を流れる排気ガスからＥ
ＧＲ冷却通路５５へ放熱することが阻止されている。排
気管５１の入口に設けられたＥＧＲ制御弁６１は，ＥＧ
Ｒ管２５へ供給される冷却排気ガスの供給量に応じてコ
ントローラ３０の指令でアクチュエータ６３を作動する
ことによって開放度が制御される。ＥＧＲ制御弁６１の
開度は，冷却するべき排気ガス量と外部に排出する排気
ガス量を制御することができる。
【００２２】筒体５０の外周面に設けられた冷却フィン
５６の外側には，冷却風，冷却水等の冷却流体をガイド
するため，入口６４と出口６５を備えたカバー５２が設
けられ，入口６４側には冷却ファン６２が設けられてい
る。カバー５２の両端部は，筒体５０の外周面に密着し
て取り付けられている。従って，冷却ファン６２は，例
えば，冷却風を入口６４から送り込み，冷却フィン５６
から熱を奪って出口６５へ排出する。冷却ファン６２
は，排気ガス温度やＥＧＲ制御弁６１の開放量に応じた
排気ガス量に応じてコントローラ３０の指令で制御され
る。
５６の外側には，冷却風，冷却水等の冷却流体をガイド
するため，入口６４と出口６５を備えたカバー５２が設
けられ，入口６４側には冷却ファン６２が設けられてい
る。カバー５２の両端部は，筒体５０の外周面に密着し
て取り付けられている。従って，冷却ファン６２は，例
えば，冷却風を入口６４から送り込み，冷却フィン５６
から熱を奪って出口６５へ排出する。冷却ファン６２
は，排気ガス温度やＥＧＲ制御弁６１の開放量に応じた
排気ガス量に応じてコントローラ３０の指令で制御され
る。
【００２３】ＥＧＲ冷却通路５５を構成する筒体５０内
には，高熱伝導材から成る仕切板５７で支持された熱伝
達面積を増加させると共に消音機能を持つ多数の通孔５
８を備えたパイプ５３が配置されている。仕切板５７に
は，排気ガスがＥＧＲ冷却通路５５内のパイプ５３の内
外をジグザグに流れるように，通孔５８の形成位置が決
定して形成されている。また，ＥＧＲ冷却通路５５内に
配置されたパイプ５３に形成された通孔５８は，消音機
能を必要とされるパイプ５３の上流部で少なく，熱伝達
面積を増大させるためパイプ５３の下流部で多く形成さ
れている。筒体５０，冷却フィン５６，パイプ５３，仕
切板５７，及び支持板６０を，耐熱金属等の高熱伝導材
で作製することによって，排気ガスから効率的に熱を奪
い，その熱を冷却フィン５６へ伝達して冷却効果をアッ
プさせる。更に，パイプ５３に形成された通孔５８は，
排気ガスの流れから発生する騒音を低減する消音効果を
有する。
には，高熱伝導材から成る仕切板５７で支持された熱伝
達面積を増加させると共に消音機能を持つ多数の通孔５
８を備えたパイプ５３が配置されている。仕切板５７に
は，排気ガスがＥＧＲ冷却通路５５内のパイプ５３の内
外をジグザグに流れるように，通孔５８の形成位置が決
定して形成されている。また，ＥＧＲ冷却通路５５内に
配置されたパイプ５３に形成された通孔５８は，消音機
能を必要とされるパイプ５３の上流部で少なく，熱伝達
面積を増大させるためパイプ５３の下流部で多く形成さ
れている。筒体５０，冷却フィン５６，パイプ５３，仕
切板５７，及び支持板６０を，耐熱金属等の高熱伝導材
で作製することによって，排気ガスから効率的に熱を奪
い，その熱を冷却フィン５６へ伝達して冷却効果をアッ
プさせる。更に，パイプ５３に形成された通孔５８は，
排気ガスの流れから発生する騒音を低減する消音効果を
有する。
【００２４】筒体５０を貫通する排気管５１内の排気ガ
ス通路７１には，支持板６６で支持された消音パイプ５
４が配置されており，消音パイプ５４と支持板６６は，
消音機能を持つ多数の通孔５９を有する耐熱材から作製
されている。従って，消音パイプ５４と支持板６６は，
排気管５１の排気ガス通路７１を流れる排気ガスが消音
パイプ５４の内外をジグザグに流れることによって，排
気ガスの流れから発生する騒音を低減し，消音効果を発
揮することができる。
ス通路７１には，支持板６６で支持された消音パイプ５
４が配置されており，消音パイプ５４と支持板６６は，
消音機能を持つ多数の通孔５９を有する耐熱材から作製
されている。従って，消音パイプ５４と支持板６６は，
排気管５１の排気ガス通路７１を流れる排気ガスが消音
パイプ５４の内外をジグザグに流れることによって，排
気ガスの流れから発生する騒音を低減し，消音効果を発
揮することができる。
【００２５】次に，図３及び図４を参照して，上記の冷
却装置を組み込んだガスエンジンを説明する。このガス
エンジンは，例えば，図４に示すように，吸入行程，圧
縮行程，膨張行程及び排気行程の４サイクルを繰り返す
ことによって駆動される。このガスエンジンは，シリン
ダブロック１９に取り付けられたシリンダヘッド３，シ
リンダブロック１９の孔部２３に嵌合したシリンダ１４
を構成するシリンダライナ２２，シリンダヘッド３に形
成されたキャビティ４７に配置されたヘッドライナ１
０，及びシリンダライナ２２に形成したシリンダ１４内
を往復動するピストン１５を有している。ヘッドライナ
１０は，ヘッド下部２６とライナ上部２７とが一体構造
の燃焼室部材から成り，シリンダ１４の中央に位置する
副室２を備えている。主室１は，ヘッドライナ１０とピ
ストン１５とで囲まれるシリンダ１４内に共働して形成
され，ピストン１５の中央に形成されたキャビティ４に
よって形成されている。
却装置を組み込んだガスエンジンを説明する。このガス
エンジンは，例えば，図４に示すように，吸入行程，圧
縮行程，膨張行程及び排気行程の４サイクルを繰り返す
ことによって駆動される。このガスエンジンは，シリン
ダブロック１９に取り付けられたシリンダヘッド３，シ
リンダブロック１９の孔部２３に嵌合したシリンダ１４
を構成するシリンダライナ２２，シリンダヘッド３に形
成されたキャビティ４７に配置されたヘッドライナ１
０，及びシリンダライナ２２に形成したシリンダ１４内
を往復動するピストン１５を有している。ヘッドライナ
１０は，ヘッド下部２６とライナ上部２７とが一体構造
の燃焼室部材から成り，シリンダ１４の中央に位置する
副室２を備えている。主室１は，ヘッドライナ１０とピ
ストン１５とで囲まれるシリンダ１４内に共働して形成
され，ピストン１５の中央に形成されたキャビティ４に
よって形成されている。
【００２６】主室１と副室２とは，ヘッドライナ１０に
形成された連絡口６によって連通されている。ヘッドラ
イナ１０のヘッド下部２６には，カム式で開閉駆動され
る吸気弁８が配置されたバルブシートを備えた吸気ポー
ト１２，カム式で開閉駆動されるＥＧＲ弁９が配置され
たバルブシートを備えたＥＧＲポート１３，及びカム式
で開閉駆動される排気弁が配置されたバルブシートを備
えた排気ポート１６とが形成されている。シリンダヘッ
ド３には，ヘッドライナ１０に形成された吸気ポート１
２連通する吸気ポート１２，ヘッドライナ１０に形成さ
れたＥＧＲポート１３連通するＥＧＲポート１３，及び
ヘッドライナ１０に形成された排気ポート１６が連通す
る排気ポート１６が形成されている。吸気ポート１２は
吸気管２４に連通し，ＥＧＲポート１３はＥＧＲ管２５
に連通し，また，排気ポート１６は排気管２８に連通し
ている。
形成された連絡口６によって連通されている。ヘッドラ
イナ１０のヘッド下部２６には，カム式で開閉駆動され
る吸気弁８が配置されたバルブシートを備えた吸気ポー
ト１２，カム式で開閉駆動されるＥＧＲ弁９が配置され
たバルブシートを備えたＥＧＲポート１３，及びカム式
で開閉駆動される排気弁が配置されたバルブシートを備
えた排気ポート１６とが形成されている。シリンダヘッ
ド３には，ヘッドライナ１０に形成された吸気ポート１
２連通する吸気ポート１２，ヘッドライナ１０に形成さ
れたＥＧＲポート１３連通するＥＧＲポート１３，及び
ヘッドライナ１０に形成された排気ポート１６が連通す
る排気ポート１６が形成されている。吸気ポート１２は
吸気管２４に連通し，ＥＧＲポート１３はＥＧＲ管２５
に連通し，また，排気ポート１６は排気管２８に連通し
ている。
【００２７】ヘッドライナ１０に形成された連絡口６に
は，連絡口６を開閉するための制御弁５が着座するバル
ブシートが形成されている。制御弁５は，シリンダ１４
の中心に位置して連絡口６を開閉する弁フェースを備え
た弁ヘッド３１と弁ヘッド３１と一体構造の副室２の中
央を貫通する弁ステム３２から構成され，カム式又は電
磁式の弁駆動装置によってシリンダヘッド３に設けたバ
ルブガイド３３に弁ステム３２がガイドされて連絡口６
を開閉作動するようにリフトされる。
は，連絡口６を開閉するための制御弁５が着座するバル
ブシートが形成されている。制御弁５は，シリンダ１４
の中心に位置して連絡口６を開閉する弁フェースを備え
た弁ヘッド３１と弁ヘッド３１と一体構造の副室２の中
央を貫通する弁ステム３２から構成され，カム式又は電
磁式の弁駆動装置によってシリンダヘッド３に設けたバ
ルブガイド３３に弁ステム３２がガイドされて連絡口６
を開閉作動するようにリフトされる。
【００２８】ヘッドライナ１０は，Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラ
ミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されている。ヘッ
ドライナ１０は，その外周面とキャビティ４７との間に
遮熱空気層３４を形成するように，ガスケット３５が介
在してキャビティ４７に配置され，主室１と副室２が遮
熱構造に構成されている。ガス燃料弁１１が設けられて
いる弁本体３６は，シリンダヘッド３に形成された孔部
に取り付けられている。ガス燃料弁１１は，リフトして
副室２に形成されたガス燃料供給口を開放することによ
って，ガス燃料源からのガス燃料が副室２へ供給され
る。ガス燃料供給源のガス燃料は，ガス燃料ポンプの作
動によってガス燃料通路を通じて副室２へと供給され
る。
ミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されている。ヘッ
ドライナ１０は，その外周面とキャビティ４７との間に
遮熱空気層３４を形成するように，ガスケット３５が介
在してキャビティ４７に配置され，主室１と副室２が遮
熱構造に構成されている。ガス燃料弁１１が設けられて
いる弁本体３６は，シリンダヘッド３に形成された孔部
に取り付けられている。ガス燃料弁１１は，リフトして
副室２に形成されたガス燃料供給口を開放することによ
って，ガス燃料源からのガス燃料が副室２へ供給され
る。ガス燃料供給源のガス燃料は，ガス燃料ポンプの作
動によってガス燃料通路を通じて副室２へと供給され
る。
【００２９】ピストン１５は，Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミッ
クスや耐熱合金の耐熱材から形成されたピストンヘッド
２０と，ピストンヘッド２０に固定されたＡｌ合金等の
金属材から形成されたピストンスカート２１とから構成
されている。ピストンヘッド２０とピストンスカート２
１との間には，ガスケット３７が介在して遮熱空気層３
８が形成されている。ピストンヘッド２０とピストンス
カート２１とは，例えば，結合リング４６によって固定
されている。主室１の一部は，ピストンヘッド２０の上
面に形成されたリップ部を備えたリエントラント形のキ
ャビティ４で形成されると共に，ヘッドライナ１０のヘ
ッド下部２６の下面とピストンヘッド２０の上面とで囲
まれるシリンダ１４によって形成されている。
クスや耐熱合金の耐熱材から形成されたピストンヘッド
２０と，ピストンヘッド２０に固定されたＡｌ合金等の
金属材から形成されたピストンスカート２１とから構成
されている。ピストンヘッド２０とピストンスカート２
１との間には，ガスケット３７が介在して遮熱空気層３
８が形成されている。ピストンヘッド２０とピストンス
カート２１とは，例えば，結合リング４６によって固定
されている。主室１の一部は，ピストンヘッド２０の上
面に形成されたリップ部を備えたリエントラント形のキ
ャビティ４で形成されると共に，ヘッドライナ１０のヘ
ッド下部２６の下面とピストンヘッド２０の上面とで囲
まれるシリンダ１４によって形成されている。
【００３０】このガスエンジンは，燃焼室の主室１から
排出される排気ガスを流す排気通路を構成する排気管２
８に設けられたターボチャージャ１８，ターボチャージ
ャ１８のタービン（図示せず）を通った排気ガスを冷却
するためターボチャージャ１８の後流の排気管２８に設
けられた冷却装置７，冷却装置７で冷却された冷却排気
ガスを燃焼室の主室１へ供給するため開閉するＥＧＲ弁
９が配置されたＥＧＲポート１３に連通するＥＧＲ管２
５，及びターボチャージャ１８のコンプレッサ（図示せ
ず）で圧縮された圧縮空気を燃焼室の主室１に供給する
ため開閉する吸気弁８が配置された吸気ポート１２に連
通する吸気管２４を備えている。冷却装置７は，例え
ば，冷却ファン等によって供給される冷却風や冷却ポン
プ等によって供給される冷却水によって，排気ガスから
熱を奪う構造を有する一種の熱交換器に構成されてい
る。
排出される排気ガスを流す排気通路を構成する排気管２
８に設けられたターボチャージャ１８，ターボチャージ
ャ１８のタービン（図示せず）を通った排気ガスを冷却
するためターボチャージャ１８の後流の排気管２８に設
けられた冷却装置７，冷却装置７で冷却された冷却排気
ガスを燃焼室の主室１へ供給するため開閉するＥＧＲ弁
９が配置されたＥＧＲポート１３に連通するＥＧＲ管２
５，及びターボチャージャ１８のコンプレッサ（図示せ
ず）で圧縮された圧縮空気を燃焼室の主室１に供給する
ため開閉する吸気弁８が配置された吸気ポート１２に連
通する吸気管２４を備えている。冷却装置７は，例え
ば，冷却ファン等によって供給される冷却風や冷却ポン
プ等によって供給される冷却水によって，排気ガスから
熱を奪う構造を有する一種の熱交換器に構成されてい
る。
【００３１】図４に示すように，ＥＧＲ弁９は，吸入行
程の初期から吸入行程上死点後９０°位までリフトして
ＥＧＲポート１３を主室１に連通させ，ＥＧＲ用冷却排
気ガスを主室１へ供給する。また，吸気弁８は，ＥＧＲ
弁９の開放に次いで，吸入行程上死点後７０°位から圧
縮行程下死点後５０°位までリフトして吸気ポート１２
を主室１に連通させ，圧縮空気を主室１へ供給する。制
御弁５は，図４に示すように，圧縮行程の途中の期間に
開放して副室２内のガス燃料の一部を主室１に供給して
主室１で予混合する。次に，圧縮行程上死点近傍でリフ
トして連絡口６を開放し，主室１から副室２へ混合気を
送り込んで副室２で着火燃焼し，次いで副室２から主室
へ火炎，未燃混合気等のガスを噴出させる。ガス燃料弁
１１は，制御弁５が連絡口６を閉鎖している期間，例え
ば，吸入行程及び圧縮行程初期にガス燃料口を開放して
ガス燃料源から副室２ヘガス燃料を供給する。排気弁
は，排気行程でリフトして主室１と排気ポート１６とを
連通し，主室１及び副室２に存在する排気ガスを排気管
２８へと排出する。
程の初期から吸入行程上死点後９０°位までリフトして
ＥＧＲポート１３を主室１に連通させ，ＥＧＲ用冷却排
気ガスを主室１へ供給する。また，吸気弁８は，ＥＧＲ
弁９の開放に次いで，吸入行程上死点後７０°位から圧
縮行程下死点後５０°位までリフトして吸気ポート１２
を主室１に連通させ，圧縮空気を主室１へ供給する。制
御弁５は，図４に示すように，圧縮行程の途中の期間に
開放して副室２内のガス燃料の一部を主室１に供給して
主室１で予混合する。次に，圧縮行程上死点近傍でリフ
トして連絡口６を開放し，主室１から副室２へ混合気を
送り込んで副室２で着火燃焼し，次いで副室２から主室
へ火炎，未燃混合気等のガスを噴出させる。ガス燃料弁
１１は，制御弁５が連絡口６を閉鎖している期間，例え
ば，吸入行程及び圧縮行程初期にガス燃料口を開放して
ガス燃料源から副室２ヘガス燃料を供給する。排気弁
は，排気行程でリフトして主室１と排気ポート１６とを
連通し，主室１及び副室２に存在する排気ガスを排気管
２８へと排出する。
【００３２】ＥＧＲ管２５におけるＥＧＲポート１３
は，タンジェンシャルポートに形成され，また，吸気管
２４における吸気ポート１２はヘリカルポートに形成さ
れている。従って，ＥＧＲ管２５からＥＧＲポート１３
を通って主室１に供給された冷却排気ガスと，吸気管２
４から吸気ポート１２を通って主室１に供給された圧縮
空気とは，主室１において冷却排気ガスの外周に圧縮空
気が存在するパターンで互いに交差して混合が促進され
るようになる。
は，タンジェンシャルポートに形成され，また，吸気管
２４における吸気ポート１２はヘリカルポートに形成さ
れている。従って，ＥＧＲ管２５からＥＧＲポート１３
を通って主室１に供給された冷却排気ガスと，吸気管２
４から吸気ポート１２を通って主室１に供給された圧縮
空気とは，主室１において冷却排気ガスの外周に圧縮空
気が存在するパターンで互いに交差して混合が促進され
るようになる。
【００３３】また，このガスエンジンは，ターボチャー
ジャ１８から排出される排気ガスを流す排気管２８には
冷却装置７が設けられている。冷却装置７には，冷却さ
れていない排気ガスを排出する排気管２８と，冷却され
た排気ガスを主室１へ供給するＥＧＲ管２５が設けられ
ている。冷却装置７には，ＥＧＲ管２５へ送り込むＥＧ
Ｒ量を調節するためＥＧＲ制御弁６１（図１）が設けら
れている。ＥＧＲ制御弁６１は，コントローラ３０の指
令でエンジン負荷等のエンジン運転状態に応じて主室１
へ供給するＥＧＲ用排気ガス量を調整するように制御さ
れる。また，コントローラ３０は，エンジン負荷等のエ
ンジン運転状態に応じて副室２へ供給するガス燃料量を
調整するため，ガス燃料弁１１を作動制御するように構
成することができる。
ジャ１８から排出される排気ガスを流す排気管２８には
冷却装置７が設けられている。冷却装置７には，冷却さ
れていない排気ガスを排出する排気管２８と，冷却され
た排気ガスを主室１へ供給するＥＧＲ管２５が設けられ
ている。冷却装置７には，ＥＧＲ管２５へ送り込むＥＧ
Ｒ量を調節するためＥＧＲ制御弁６１（図１）が設けら
れている。ＥＧＲ制御弁６１は，コントローラ３０の指
令でエンジン負荷等のエンジン運転状態に応じて主室１
へ供給するＥＧＲ用排気ガス量を調整するように制御さ
れる。また，コントローラ３０は，エンジン負荷等のエ
ンジン運転状態に応じて副室２へ供給するガス燃料量を
調整するため，ガス燃料弁１１を作動制御するように構
成することができる。
【００３４】コントローラ３０は，例えば，ＥＧＲ装置
によって主室１に供給される排気ガス量を吸気量の５０
％以上に制御し，低負荷時から高負荷に従って吸気に供
給される排気ガス量を低減させ，全負荷時には排気ガス
量を供給の５０％に低減させる制御を行うように設定さ
れている。従って，コントローラ３０は，エンジン負荷
が大きくなるに従って空気量を適正に増加させる制御を
行うため，ＥＧＲ量の低減に見合った量だけ吸入空気量
を増加させる制御を行う。
によって主室１に供給される排気ガス量を吸気量の５０
％以上に制御し，低負荷時から高負荷に従って吸気に供
給される排気ガス量を低減させ，全負荷時には排気ガス
量を供給の５０％に低減させる制御を行うように設定さ
れている。従って，コントローラ３０は，エンジン負荷
が大きくなるに従って空気量を適正に増加させる制御を
行うため，ＥＧＲ量の低減に見合った量だけ吸入空気量
を増加させる制御を行う。
【００３５】
【発明の効果】この発明によるＥＧＲ用排気ガス冷却装
置を備えたガスエンジンは，上記のように構成されてい
るので，ＥＧＲ用の排気ガスは適正に冷却されると共
に，ＥＧＲ用の冷却排気ガスはエンジンの運転常態に応
じて適正な流量に制御することができるので，燃焼室に
供給するＥＧＲ用の冷却排気ガスの供給することによっ
てＯ2 供給量を低減することができ，ノッキングの発生
を防止すると共に，トータルの燃焼室に供給されるガス
温度を下げることができ，最高圧縮端圧力を低くしてＮ
ＯX の発生を低減できる。即ち，このガスエンジンは，
ＥＧＲ装置によって主室に冷却排気ガスを供給すること
によって，常に適正なＯ2 量が供給され，ノッキングの
発生を防止できる。また，ＥＧＲ用排気ガス冷却装置
は，ＥＧＲのための排気ガスを冷却する機能に加えて，
排気ガスの流れで発生する騒音を低減する消音機能を有
しているので，２つの機能を１つの装置のスペースで達
成でき，スペースを低減でき，システムのコスト削減が
可能であり，車両等のスペースの厳しいものに搭載して
極めて好ましいものである。
置を備えたガスエンジンは，上記のように構成されてい
るので，ＥＧＲ用の排気ガスは適正に冷却されると共
に，ＥＧＲ用の冷却排気ガスはエンジンの運転常態に応
じて適正な流量に制御することができるので，燃焼室に
供給するＥＧＲ用の冷却排気ガスの供給することによっ
てＯ2 供給量を低減することができ，ノッキングの発生
を防止すると共に，トータルの燃焼室に供給されるガス
温度を下げることができ，最高圧縮端圧力を低くしてＮ
ＯX の発生を低減できる。即ち，このガスエンジンは，
ＥＧＲ装置によって主室に冷却排気ガスを供給すること
によって，常に適正なＯ2 量が供給され，ノッキングの
発生を防止できる。また，ＥＧＲ用排気ガス冷却装置
は，ＥＧＲのための排気ガスを冷却する機能に加えて，
排気ガスの流れで発生する騒音を低減する消音機能を有
しているので，２つの機能を１つの装置のスペースで達
成でき，スペースを低減でき，システムのコスト削減が
可能であり，車両等のスペースの厳しいものに搭載して
極めて好ましいものである。
【図１】この発明によるガスエンジンに組み込まれたＥ
ＧＲ用排気ガスの冷却装置の一実施例を示す断面図であ
る。
ＧＲ用排気ガスの冷却装置の一実施例を示す断面図であ
る。
【図２】図１の冷却装置のＡ−Ａ断面における断面図で
ある。
ある。
【図３】この発明によるＥＧＲ用排気ガスの冷却装置が
組み込まれたガスエンジンの一実施例を示す概略断面図
である。
組み込まれたガスエンジンの一実施例を示す概略断面図
である。
【図４】図３のガスエンジンの各弁の作動タイミングを
説明する線図である。
説明する線図である。
１ 主室 ２ 副室 ３ シリンダヘッド ５ 制御弁 ６ 連絡口 ７ 冷却装置 ８ 吸気弁 ９ ＥＧＲ弁 １０ ヘッドライナ １１ ガス燃料弁 １２ 吸気ポート １３ ＥＧＲポート １４ シリンダ １５ ピストン １８ ターボチャージャ １９ シリンダブロック ２４ 吸気管 ２５ ＥＧＲ管 ２８ 排気管 ３０ コントローラ ５０ 筒体 ５１ 排気管 ５２ カバー ５３ パイプ ５４ 消音パイプ ５５ ＥＧＲ冷却通路 ５６ 冷却フィン ５７ 仕切板 ５８，５９，６７，６９ 通孔 ６０，６６ 支持板 ６１ ＥＧＲ制御弁 ６２ 冷却ファン ６４ 入口 ６５ 出口 ６８ 遮蔽板 ７０ 外管 ７１ 排気ガス通路 ７２ 遮熱空気層
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） Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０Ｅ Ｆターム(参考） 3G005 DA06 EA16 FA22 FA35 3G023 AA04 AA05 AA06 AB05 AC04 AC07 AD03 AD21 AF03 AG03 3G062 AA01 AA05 ED08 GA10 3G092 AA02 AA06 AA07 AA17 AA18 AB06 AC08 DB03 DC09 FA16 FA17 FA18 FA24 HD01X HD07X
Claims (9)
- 【請求項１】 ピストンが往復動するシリンダを構成す
るシリンダブロック，前記シリンダブロックに固定され
たシリンダヘッドに配置された燃焼室を形成するヘッド
ライナ，前記燃焼室にガス燃料を供給するガス燃料供給
手段，前記燃焼室から排出される排気ガスを冷却する冷
却装置，前記冷却装置で冷却された冷却排気ガスを前記
燃焼室へ供給するＥＧＲ弁を設けたＥＧＲ管，及び圧縮
空気を前記燃焼室に供給する吸気弁を設けた吸気管を具
備し，前記冷却装置は，一端が前記燃焼室からの排気ガ
スを流す排気通路に他端が前記ＥＧＲ管に接続されたＥ
ＧＲ冷却通路を構成する耐熱金属から成る筒体，該筒体
の外側に設けられた冷却フィン，及び前記筒体内の前記
ＥＧＲ冷却通路を貫通し且つＥＧＲ制御弁が設けられた
遮熱構造から成る排気管から構成されていることから成
るＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン。 - 【請求項２】 前記冷却フィンの外側には冷却流体をガ
イドするため入口と出口を備えたカバーが設けられ，前
記入口から前記出口へ前記冷却ファンによって前記冷却
流体が送り込まれ，前記冷却フィンから熱を奪うことか
ら成る請求項１に記載のＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備
えたガスエンジン。 - 【請求項３】 前記ＥＧＲ管へ供給される前記冷却排気
ガスの供給量に応じて前記ＥＧＲ制御弁の開放量を制御
すると共に，前記ＥＧＲ制御弁の開放量と前記排気ガス
の温度に応じて前記冷却ファンの作動を制御するコント
ローラが設けられていることから成る請求項１に記載の
ＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン。 - 【請求項４】 前記筒体内の前記ＥＧＲ冷却通路には高
熱伝導材から成る仕切板で支持された複数のパイプが配
置されており，前記パイプと前記仕切板には熱伝達面積
を増加させると共に消音機能を持つ多数の通孔が形成さ
れていることから成る請求項１に記載のＥＧＲ用排気ガ
ス冷却装置を備えたガスエンジン。 - 【請求項５】 前記パイプに形成された前記通孔は，消
音機能を必要とされる前記パイプの上流部で少なく，熱
伝達面積を増大させるため前記パイプの下流部で多く形
成されていることから成る請求項４に記載のＥＧＲ用排
気ガス冷却装置を備えたガスエンジン。 - 【請求項６】 前記筒体を貫通する前記排気管内の排気
ガス通路には支持板で支持された消音パイプが配置され
ており，前記消音パイプと前記支持板は，消音機能を持
つ多数の通孔を有する耐熱材から作製されていることか
ら成る請求項１に記載のＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備
えたガスエンジン。 - 【請求項７】 前記排気管の前記遮熱構造は，前記排気
管を構成する内管と該内管の外周に遮熱空気層を形成し
て配置された外管とから構成されていることから成る請
求項１に記載のＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガス
エンジン。 - 【請求項８】 前記吸気管を通じて前記燃焼室に供給さ
れる前記圧縮空気は，前記冷却排気ガスの前記燃焼室へ
の供給に次いで，前記燃焼室から排出される排気管に設
けられたターボチャージャのコンプレッサから前記燃焼
室へ供給されることから成る請求項１に記載のＥＧＲ用
排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン。 - 【請求項９】 前記燃焼室は，前記ヘッドライナと前記
ピストンとで囲まれた主室と前記ヘッドライナに形成さ
れた副室とから構成され，前記ガス燃料は前記ガス燃料
供給手段によって前記副室に供給されることから成る請
求項１に記載のＥＧＲ用排気ガス冷却装置を備えたガス
エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097930A JP2000291455A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Ｅｇｒ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097930A JP2000291455A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Ｅｇｒ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000291455A true JP2000291455A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14205405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11097930A Pending JP2000291455A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Ｅｇｒ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000291455A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1277945A1 (de) * | 2001-07-18 | 2003-01-22 | Cooper-Standard Automotive (Deutschland) GmbH | Kühler eines Abgasrückführsystems sowie Abgasrückführsystem mit einem derartigen Kühler |
| EP1367253A1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-12-03 | Estampaciones Noroeste, S.A. | Heat exchanger for an EGR system with an integrated by-pass duct. |
| JP2013087679A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Taiho Kogyo Co Ltd | Ｅｇｒクーラ |
| AT512114A1 (de) * | 2011-11-02 | 2013-05-15 | Vaillant Group Austria Gmbh | Verfahren zur klopfregelung an einer brennkraftmaschine |
| WO2013139113A1 (zh) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | 浙江银轮机械股份有限公司 | 一种具有隔热功能的板翅式egr冷却器 |
-
1999
- 1999-04-05 JP JP11097930A patent/JP2000291455A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| ES2209618A1 (es) * | 2002-05-28 | 2004-06-16 | Estampaciones Noroeste, S.A. | Intercambiador de calor para un sistema "egr" con un conducto de derivacion integrado. |
| EP1367253B2 (en) † | 2002-05-28 | 2010-06-16 | Dayco Ensa, S.L. | Heat exchanger for an EGR system with an integrated by-pass duct. |
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| US9206767B2 (en) | 2012-03-21 | 2015-12-08 | Zhejiang Yinlun Machinery Co., Ltd. | Plate-fin structure exhaust gas recirculation cooler with heat-insulation function |
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