JP2002266643A - Engine, its operating method and auxiliary combustion chamber mechanism - Google Patents

Engine, its operating method and auxiliary combustion chamber mechanism

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JP2002266643A
JP2002266643A JP2001069722A JP2001069722A JP2002266643A JP 2002266643 A JP2002266643 A JP 2002266643A JP 2001069722 A JP2001069722 A JP 2001069722A JP 2001069722 A JP2001069722 A JP 2001069722A JP 2002266643 A JP2002266643 A JP 2002266643A
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chamber
sub
fuel
air
oxygen
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JP2001069722A
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Japanese (ja)
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Shunsaku Nakai
俊作 中井
Masashi Nishigaki
雅司 西垣
Koji Moriya
浩二 守家
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the technique capable of providing a high compression ratio and high efficiency by injecting the fuel to a main combustion chamber 1 with high pressure without using a complex and expensive fuel injection device, in an engine 100 provided with main combustion chamber 1 and the auxiliary combustion chamber 10 communicated through a communication passage 23, and a fuel supply means 30 and an ignition means 32 mounted in the auxiliary combustion chamber 10. SOLUTION: An air supply means 31 is mounted for supplying the air A to the auxiliary combustion chamber, a fuel supply process for supplying the fuel G to the auxiliary combustion chamber 10 is executed by the fuel supply means 30, then the air A is supplied to the auxiliary chamber 10 by the air supply means 30 to provide a combustible zone X on the ignition means 32 side of the auxiliary chamber 10, further the air supply process is executed to form an over-rich zone Y on the communicating passage 23 side of the auxiliary chamber 10, the air fuel mixture of the combustible zone X is ignited by the ignition means 32 to inject the air fuel mixture of the over-rich zone Y to the main combustion chamber 1 through the communication passage 23, and the air fuel mixture injected from the communicating passage 23 is combusted in the main combustion chamfer 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダ内に形成
された主室と、前記主室に連通路を介して連通する副室
と、前記副室に燃料を供給する燃料供給手段と、前記副
室の前記燃料を点火する点火手段とを備えたエンジン及
びその運転方法に関し、特に、前記副室によって構成さ
れる副室機構に関する。
The present invention relates to a main chamber formed in a cylinder, a sub-chamber communicating with the main chamber via a communication passage, fuel supply means for supplying fuel to the sub-chamber, The present invention relates to an engine having an ignition means for igniting the fuel in a sub-chamber and an operation method thereof, and more particularly to a sub-chamber mechanism constituted by the sub-chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンは、一般的に、火花点火式エン
ジン(以下、SIエンジンと呼ぶ。)とディーゼルエン
ジンとに大別することができる。
2. Description of the Related Art In general, engines can be broadly classified into spark ignition engines (hereinafter referred to as SI engines) and diesel engines.

【0003】SIエンジンは、酸素含有ガスの一例であ
る空気と燃料との混合気を燃焼室に吸引して圧縮し、そ
の後、点火手段である点火プラグにより点火し燃焼させ
るものである。このようなSIエンジンの理想的なサイ
クルはオットーサイクル(定容加熱サイクル)と考えら
れており、圧縮比を高くして希薄燃焼させることによっ
て熱効率を向上させることができる。更に、SIエンジ
ンでは、特に部分負荷時の火炎温度低下、サイクル効率
向上、ポンピング損失低下などにより排ガス対策、燃費
改善に有力である希薄燃焼方式として、層状給気方式が
ある。層状給気方式とは、点火しやすい燃焼範囲内の当
量比である混合気を点火プラグの周りにつくり、その外
側に、点火プラグ周りの混合気よりも薄い混合気が存在
する希薄領域を形成して、まず当量比が燃焼範囲内であ
る混合気を点火して燃焼させて、その火炎により希薄領
域の混合気を燃焼させ、全体として希薄混合気を燃焼さ
せる方式である。この層状給気方式の燃焼室構造の一例
として、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備
え、燃料の燃焼室内噴出により、特に点火プラグ付近に
可燃混合気を形成し安定燃焼させるものがある。
[0003] In an SI engine, a mixture of air and fuel, which is an example of an oxygen-containing gas, is sucked into a combustion chamber and compressed, and then ignited by a spark plug as ignition means and burned. The ideal cycle of such an SI engine is considered to be an Otto cycle (constant volume heating cycle), and the thermal efficiency can be improved by increasing the compression ratio and performing lean combustion. Further, in the case of the SI engine, there is a stratified air supply system as a lean combustion system which is effective in reducing exhaust gas and improving fuel efficiency due to a decrease in flame temperature, an improvement in cycle efficiency, a decrease in pumping loss, etc., particularly at a partial load. With the stratified charge system, a mixture that has an equivalence ratio within the combustion range where ignition is easy is created around the ignition plug, and a lean region where a mixture that is thinner than the mixture around the ignition plug exists outside the mixture. Then, first, an air-fuel mixture whose equivalence ratio is within the combustion range is ignited and burned, and the air-fuel mixture in the lean region is burned by the flame, thereby burning the lean air-fuel mixture as a whole. As an example of the stratified charge type combustion chamber structure, there is provided a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber, and forms a combustible air-fuel mixture particularly near an ignition plug to stably burn by jetting the fuel into the combustion chamber. is there.

【0004】また、ディーゼルエンジンは、ピストン位
置が上死点位置付近であり高温且つ高圧である燃焼室
に、燃料噴射装置により燃料を噴射して自己着火させ、
理想的にはディーゼルサイクル(定圧サイクル)で運転
されるように構成されるものである。そして、ディーゼ
ルサイクルにおいては、SIエンジンのように、燃焼室
の火炎伝播における最終燃焼部分(末端ガス)が自己着
火することで発生する圧力振動、所謂ノッキングの発生
がなく、比較的圧縮比を高くして熱効率の向上を図るこ
とができる。
Further, in a diesel engine, fuel is injected by a fuel injection device into a high-temperature and high-pressure combustion chamber having a piston position near a top dead center position and self-ignited.
Ideally, it is configured to operate on a diesel cycle (constant pressure cycle). In the diesel cycle, as in the case of the SI engine, there is no occurrence of pressure oscillation, which is called knocking, caused by self-ignition of the final combustion portion (end gas) in the flame propagation in the combustion chamber, and the compression ratio is relatively high. As a result, the thermal efficiency can be improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の層状給
気方式を採用したSIエンジンやディーゼルエンジンの
ように、燃料を燃焼室に直接噴射し、効率の向上を図ろ
うとする場合、圧縮行程において比較的高圧の燃焼室に
燃料を噴射するための複雑な燃料噴射装置等を備える必
要がある。特に、燃料が天然ガスなどの気体燃料の場
合、この気体燃料を充分に加圧して、高圧の燃焼室に直
接噴射することは困難であり、複雑且つ高価な燃料噴射
装置が必要となる。
However, in the case where the efficiency is to be improved by directly injecting fuel into the combustion chamber as in the case of an SI engine or a diesel engine employing the above-described stratified charge system, the compression stroke is not sufficient. It is necessary to provide a complicated fuel injection device or the like for injecting fuel into a relatively high pressure combustion chamber. In particular, when the fuel is a gaseous fuel such as natural gas, it is difficult to sufficiently pressurize the gaseous fuel and directly inject it into the high-pressure combustion chamber, which requires a complicated and expensive fuel injection device.

【0006】従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、
複雑で高価な燃料噴射装置などを必要とせずに、燃焼室
に燃料を高圧で噴射して高圧縮比で高効率なエンジンを
実現することを目的とし、特に、天然ガスのような気体
燃料を使用するエンジンにも適用可能な高効率エンジン
を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances,
It aims to realize a highly efficient engine with a high compression ratio by injecting fuel into the combustion chamber at high pressure without the need for complicated and expensive fuel injection equipment. It is an object of the present invention to provide a high-efficiency engine applicable to an engine to be used.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】〔構成1〕本発明に係る
エンジンは、請求項1に記載したごとく、シリンダ内に
形成された主室と、前記主室に連通路を介して連通する
副室とを備え、前記副室に燃料を供給する燃料供給手段
と、前記副室の前記燃料を点火する点火手段とを備え、
前記燃料供給手段により前記燃料が供給された前記副室
に酸素含有ガスを供給して、燃焼範囲内の当量比の混合
気が存在する燃焼可能領域を前記副室の前記点火手段側
に形成すると共に、燃焼上限界以上の当量比の混合気が
存在する過濃領域を前記副室の前記連通路側に形成する
酸素含有ガス供給手段を備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems [Structure 1] In an engine according to the present invention, as described in claim 1, a main chamber formed in a cylinder and a sub-chamber communicating with the main chamber via a communication passage. A fuel supply means for supplying fuel to the sub-chamber, and an ignition means for igniting the fuel in the sub-chamber,
An oxygen-containing gas is supplied to the sub-chamber to which the fuel has been supplied by the fuel supply unit, and a combustible region where an air-fuel mixture having an equivalence ratio within a combustion range exists is formed on the ignition unit side of the sub-chamber. In addition, there is provided an oxygen-containing gas supply means for forming a rich region in which an air-fuel mixture having an equivalence ratio equal to or higher than the upper limit of combustion exists on the side of the communication passage in the sub-chamber.

【0008】〔作用効果〕即ち、燃焼室を互いに連通路
により連通状態である主室と副室とを備えたエンジンに
おいて、本構成の如く、上記燃料供給手段を設けること
で、この燃料供給手段により、例えば、主室や副室の圧
力が未だ低圧状態のとき、言換えれば、4サイクルエン
ジンであれば、吸気行程もしくは圧縮行程の初期に、ま
た、2サイクルエンジンであれば、掃気行程もしくは圧
縮行程の初期に、燃料を副室に供給して副室に混合気を
形成する、所謂燃料供給工程を実行することができる。
このように副室に形成された混合気の当量比は、少なく
とも後述の酸素含有ガス供給手段により副室に空気(酸
素含有ガスの一例)が供給されるまでは、燃焼上限界以
上、つまり燃料過濃状態に保たれている。
[Effects] That is, in an engine having a main chamber and a sub-chamber in which the combustion chambers are communicated with each other by a communication passage, the fuel supply means is provided by providing the fuel supply means as in this configuration. Thus, for example, when the pressure in the main chamber and the sub chamber is still in a low pressure state, in other words, in the case of a four-stroke engine, at the beginning of the intake stroke or the compression stroke, or in the case of a two-stroke engine, the scavenging stroke or At the beginning of the compression stroke, a so-called fuel supply step of supplying fuel to the sub-chamber and forming an air-fuel mixture in the sub-chamber can be performed.
The equivalent ratio of the air-fuel mixture formed in the sub-chamber in this manner is equal to or higher than the upper limit of combustion, that is, the fuel, at least until air (an example of an oxygen-containing gas) is supplied to the sub-chamber by the oxygen-containing gas supply means described later. It is kept in a dense state.

【0009】また、上記酸素含有ガス供給手段を設ける
ことで、この酸素含有ガス供給手段により、副室に燃料
を供給して副室に燃焼上限界以上の当量比の混合気を形
成した後の例えば圧縮行程初期において、副室に空気を
供給して、副室に上記燃焼可能領域と上記過濃領域とを
形成する、所謂酸素含有ガス供給工程を実行することが
できる。
Further, by providing the oxygen-containing gas supply means, the oxygen-containing gas supply means supplies fuel to the sub-chamber and forms an air-fuel mixture in the sub-chamber having an equivalent ratio equal to or higher than the upper limit of combustion. For example, in the early stage of the compression stroke, a so-called oxygen-containing gas supply step of supplying air to the sub chamber and forming the combustible region and the rich region in the sub chamber can be performed.

【0010】そして、本発明のエンジンは、上記燃料供
給工程と上記酸素含有ガス供給行程を順に実行した後
に、圧縮行程後期において、副室に設けられた上記点火
手段を働かせて、前記副室の燃焼可能領域の混合気を点
火して燃焼させる。すると、副室の燃焼可能領域におけ
る燃焼による圧力波が、連通路側に形成された過濃領域
に伝播され、その過濃領域の燃焼上限界以上の当量比で
ある混合気が、着火することなく、連通路を介して主室
に高圧噴射されるのである。
After the fuel supply step and the oxygen-containing gas supply step are sequentially performed, the engine of the present invention activates the ignition means provided in the sub-chamber in the latter stage of the compression stroke to operate the sub-chamber. The mixture in the combustible region is ignited and burned. Then, the pressure wave generated by the combustion in the combustible region of the sub-chamber is propagated to the rich region formed on the communication passage side, and the mixture having an equivalent ratio equal to or higher than the upper combustion limit of the rich region is ignited. Instead, the high pressure is injected into the main chamber through the communication passage.

【0011】従って、上記のような独特な副室機構を有
する本発明のエンジンによって、従来のディーゼルエン
ジンのような複雑で高価な燃料噴射装置や、燃料を燃焼
室に直接噴射する層状給気方式における燃料噴射装置な
どを必要とせずに、副室の燃焼可能領域における燃焼に
よる圧力上昇を利用して、副室に形成した燃料過濃状態
の混合気を主室に高圧で噴射するという独特な運転方法
を行うことができる。そして、本発明のエンジンは、そ
の燃料がたとえ気体燃料であっても、主室に高圧で混合
気を噴射して自己着火させるディーゼルエンジン、又
は、主室に設けられた点火プラグ付近に混合気を噴射
し、その混合気を点火して周囲の希薄混合気を燃焼させ
る層状給気方式のSIエンジンとして構成することがで
き、高効率化を図ることができる。
Therefore, the engine of the present invention having the unique sub-chamber mechanism as described above uses a complicated and expensive fuel injection device, such as a conventional diesel engine, or a stratified charge system for directly injecting fuel into the combustion chamber. The fuel-rich mixture formed in the sub-chamber is injected at high pressure into the main chamber by utilizing the pressure rise due to combustion in the combustible region of the sub-chamber without the need for a fuel injection device or the like. Driving method can be performed. The engine of the present invention is a diesel engine that injects air-fuel mixture into the main chamber at a high pressure and self-ignites even if the fuel is gaseous fuel, or an air-fuel mixture near the spark plug provided in the main chamber. And injects the mixture to ignite the mixture to burn the surrounding lean mixture, thereby enabling a stratified charge type SI engine to be constructed, thereby achieving higher efficiency.

【0012】〔構成2〕本発明に係るエンジンは、請求
項2に記載したごとく、上記構成1のエンジンの構成に
加えて、前記主室において前記連通路から噴出された前
記混合気を自己着火させて燃焼させることを特徴とす
る。
[0012] According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the engine of the first aspect, the engine according to the present invention self-ignites the air-fuel mixture jetted from the communication passage in the main chamber. It is characterized by being burned.

【0013】〔作用効果〕即ち、本発明のエンジンは、
例えば圧縮比を16から18程度の高圧縮比に設定する
と共に、ピストン位置が上死点位置付近である時点にお
いて、副室の過濃領域の混合気を、連通路を介して主室
に噴出して自己着火させる、所謂ディーゼルエンジンと
して構成することができ、さらに、このようにディーゼ
ルエンジンとして構成したエンジンの燃料供給手段は、
燃料を比較的低圧で供給するように構成することができ
るため、容易に燃料として天然ガス等の気体燃料を利用
することができる。
[Effects] That is, the engine of the present invention
For example, the compression ratio is set to a high compression ratio of about 16 to 18, and at the time when the piston position is near the top dead center position, the air-fuel mixture in the rich region of the sub-chamber is injected into the main chamber via the communication passage. It can be configured as a so-called diesel engine that self-ignites. Further, the fuel supply means of the engine configured as a diesel engine as described above includes:
Since the fuel can be configured to be supplied at a relatively low pressure, a gaseous fuel such as natural gas can be easily used as the fuel.

【0014】〔構成3〕本発明に係るエンジンは、請求
項3に記載したごとく、上記構成1又は2のエンジンの
構成に加えて、前記酸素含有ガス供給手段が、圧縮行程
中に、前記副室に前記酸素含有ガスを供給する手段であ
ることを特徴とする。
[Structure 3] In the engine according to the present invention, in addition to the structure of the engine according to Structure 1 or 2, the oxygen-containing gas supply means may be arranged so that the auxiliary gas is supplied during the compression stroke. A means for supplying the oxygen-containing gas to the chamber.

【0015】〔作用効果〕本発明のエンジンの副室にお
いては、当量比が1程度である燃焼範囲内の混合気が存
在する燃焼可能領域と、当量比が燃焼上限界以上と大き
い混合気が存在する過濃領域とが形成され、夫々の領域
を、副室の点火手段を働かせて燃焼可能領域の混合気を
点火する時期まで維持する必要があり、その点火時期ま
でに副室の燃料が拡散し、夫々の領域が維持されない
と、連通路から主室への過濃状態の混合気の噴射状態
(噴射圧又は噴射量等)が不安定となったり、副室にお
いて混合気を点火できなくなる可能性がある。そこで、
本構成の如く、酸素含有ガス供給手段による副室への空
気の供給タイミングを、吸気行程中ではなく、圧縮行程
中とすることで、次に点火手段を働かせて燃焼可能領域
の混合気を点火するまでの時間を比較的短いものとする
ことができ、その点火時期における副室の上記燃焼可能
領域と上記過濃領域と良好に維持された状態とすること
ができる。
[Function and Effect] In the sub-chamber of the engine of the present invention, a combustible region in which an air-fuel mixture exists within a combustion range having an equivalence ratio of about 1, and an air-fuel mixture having an equivalence ratio as high as the upper limit of combustion or more. An existing rich region is formed, and it is necessary to maintain each region until the timing of igniting the air-fuel mixture in the combustible region by operating the ignition means of the sub-chamber, and the fuel in the sub-chamber must be maintained by the ignition timing. If the respective regions are not diffused and the respective regions are not maintained, the injection state (injection pressure or injection amount, etc.) of the rich mixture from the communication passage to the main chamber becomes unstable, or the mixture can be ignited in the sub-chamber. May be gone. Therefore,
As in this configuration, the supply timing of air to the sub-chamber by the oxygen-containing gas supply means is set not during the intake stroke but during the compression stroke, so that the ignition means is operated next to ignite the air-fuel mixture in the combustible region. The time required for the ignition can be made relatively short, so that the combustion possible region and the rich region of the sub chamber at the ignition timing can be maintained in a good condition.

【0016】また、吸気行程における副室から主室への
燃料の流出を防止するために、燃料供給手段による副室
への燃料の供給タイミングも、圧縮行程中とすることが
好ましく、空気が供給される前の副室に、好ましい状態
で燃料過濃状態の混合気を形成することができる。
In order to prevent fuel from flowing from the sub-chamber to the main chamber in the intake stroke, it is preferable that the fuel supply means supplies fuel to the sub-chamber during the compression stroke. A fuel-rich mixture can be formed in a favorable state in the sub-chamber before the operation.

【0017】〔構成4〕本発明に係るエンジンは、請求
項4に記載したごとく、上記構成3のエンジンの構成に
加えて、前記酸素含有ガス供給手段が、前記圧縮行程に
おいて前記主室から前記連通路を介して前記副室に流入
し前記燃焼可能領域に向かう新気流の領域に前記酸素含
有ガスを供給する手段であることを特徴とする。
[Structure 4] In the engine according to the present invention, as described in claim 4, in addition to the structure of the engine according to the structure 3, the oxygen-containing gas supply means may be arranged so that the oxygen-containing gas supply means is connected to the main chamber during the compression stroke. A means for supplying the oxygen-containing gas to a region of a new airflow flowing into the sub-chamber through the communication passage and flowing toward the combustible region.

【0018】〔作用効果〕主室と副室とを連通路を介し
て連通させて設けたエンジンにおいては、吸気行程にお
いて主室に吸気された新気(空気又は希薄混合気)が、
次の圧縮行程において主室から連通路を介して副室に流
入するので、副室には連通路からの新気の流入により上
記新気流が発生する。また、本発明のエンジンにおいて
は、副室の新気流の方向が、連通路から点火手段が設け
られた燃焼可能領域に向かう方向となるように、副室形
状や連通路の方向や点火手段の位置等が決定されてい
る。そして、上記酸素含有ガス供給手段を、燃料が供給
され燃料過濃状態の混合気が形成された副室において、
上記の新気流が発生する領域に空気を供給するように構
成することで、副室に供給された空気の大部分を、その
新気流により燃焼可能領域に供給することができ、点火
手段側の燃焼可能領域と連通路側の過濃領域とを良好に
形成することができる。
[Effects] In an engine provided with the main chamber and the sub chamber communicated with each other through a communication passage, fresh air (air or lean mixture) sucked into the main chamber during an intake stroke is
In the next compression stroke, the air flows from the main chamber into the sub-chamber through the communication passage, so that the fresh air flows into the sub-chamber due to the inflow of fresh air from the communication passage. In the engine of the present invention, the shape of the sub-chamber, the direction of the communication passage, and the direction of the ignition device are set so that the direction of the fresh air flow in the sub-chamber is directed from the communication passage toward the combustible region provided with the ignition device. The position and the like have been determined. Then, the oxygen-containing gas supply means is provided in the sub-chamber where the fuel is supplied and the fuel-rich mixture is formed,
By configuring to supply air to the region where the above-described fresh air flow is generated, most of the air supplied to the sub-chamber can be supplied to the combustible region by the fresh air flow, and the ignition means side The flammable region and the rich region on the communication passage side can be satisfactorily formed.

【0019】〔構成5〕本発明に係るエンジンは、請求
項5に記載したごとく、上記構成1から4の何れかのエ
ンジンの構成に加えて、前記酸素含有ガス供給手段が、
前記副室への前記酸素含有ガスの供給量を調整可能に構
成されていることを特徴とする。
[Structure 5] In the engine according to the present invention, as described in claim 5, in addition to the structure of the engine according to any one of the structures 1 to 4, the oxygen-containing gas supply means may include:
The supply amount of the oxygen-containing gas to the sub-chamber is configured to be adjustable.

【0020】〔作用効果〕本構成のごとく、酸素含有ガ
ス供給手段を、供給量調整を伴って副室に空気を供給す
る手段とすることで、副室に形成される混合気の当量比
を調整したり、副室に形成される燃焼可能領域の範囲を
調整することができる。また、本構成のエンジンは、前
述の連通路から主室に混合気を噴出させる運転から、酸
素含有ガス供給手段により副室に供給する空気の量を増
加させて、副室全体に燃焼可能領域を形成して、連通路
から主室に火炎トーチを噴出させる運転に切り換えるこ
ともできる。
[Function and Effect] As in the present configuration, the oxygen-containing gas supply means is a means for supplying air to the sub-chamber with the supply amount being adjusted, so that the equivalence ratio of the air-fuel mixture formed in the sub-chamber can be reduced. It can be adjusted or the range of the combustible region formed in the sub chamber can be adjusted. Further, the engine of this configuration increases the amount of air supplied to the sub-chamber by the oxygen-containing gas supply means from the operation of injecting the air-fuel mixture into the main chamber from the communication passage described above, so that the entire sub-chamber can be burned. And the operation can be switched to the operation in which the flame torch is ejected from the communication passage into the main chamber.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明のエンジンの実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。図1に示す本発明に係る
エンジン100は、ピストン2と、ピストン2を収容し
てピストン2の頂面と共に主室1を形成するシリンダ3
を備え、ピストン2をシリンダ3内で往復運動させると
共に、吸気弁4及び排気弁5を開閉動作させて、新気を
主室1に取り込み、主室1において吸気、圧縮、燃焼・
膨張、排気の諸行程を行い、ピストン2の往復動を連結
棒(図示せず)によってクランク軸(図示せず)の回転
運動として出力されるものであり、このような構成は、
通常の4ストローク内燃機関と変わるところはない。な
お、本実施形態のエンジン100において、シリンダ3
のボア径は110mmであり、ピストン2のストローク
長は106mmであり、ピストン2の位置が上死点位置
であるときの燃焼室容量に対する、ピストン2の位置が
下死点位置であるときの燃焼室容量の比である圧縮比は
17である。また、本実施形態のエンジン100は、ク
ランク軸の回転数が1200rpmで運転されて15k
W程度の出力が得られるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the engine of the present invention will be described with reference to the drawings. An engine 100 according to the present invention shown in FIG. 1 includes a piston 2 and a cylinder 3 that houses the piston 2 and forms a main chamber 1 together with a top surface of the piston 2.
The piston 2 is reciprocated in the cylinder 3, and the intake valve 4 and the exhaust valve 5 are opened and closed to take in fresh air into the main chamber 1.
Various strokes of expansion and exhaust are performed, and reciprocating motion of the piston 2 is output as rotational motion of a crankshaft (not shown) by a connecting rod (not shown).
There is no difference from a normal four-stroke internal combustion engine. In the engine 100 of the present embodiment, the cylinder 3
Has a bore diameter of 110 mm, the stroke length of the piston 2 is 106 mm, and the combustion when the position of the piston 2 is at the bottom dead center position with respect to the combustion chamber capacity when the position of the piston 2 is at the top dead center position. The compression ratio, which is the ratio of room volumes, is 17. Further, the engine 100 of the present embodiment is operated at a rotational speed of the crankshaft of 1200 rpm and operates at 15 kph.
An output of about W is obtained.

【0022】また、エンジン100は、都市ガス(13
A)を燃料Gとして使用するものであり、吸気行程にお
いて吸気弁4を開状態として、主室1に空気のみ又は空
気と少量の燃料との希薄混合気である新気Iを吸入し、
圧縮行程においてこの吸入した新気Iを圧縮して燃料G
を燃焼させるものである。
The engine 100 is provided with a city gas (13
A) is used as fuel G. In the intake stroke, the intake valve 4 is opened, and only the air or fresh air I, which is a lean mixture of air and a small amount of fuel, is sucked into the main chamber 1,
In the compression stroke, the sucked fresh air I is compressed to produce fuel G
Is to burn.

【0023】さらに、エンジン100のシリンダヘッド
9には、主室1と同様にエンジン100の燃焼室として
設けられ、主室1に連通路23を介して連通される副室
10が設けられており、この副室10を有する副室機構
20の構造について以下に説明する。尚、副室機構20
の副室10の容量は、ピストン2の位置が上死点位置で
あるときの主室1の容量を加えた総燃焼室容量の1/1
0程度である。
Further, the cylinder head 9 of the engine 100 is provided with a sub-chamber 10 which is provided as a combustion chamber of the engine 100 similarly to the main chamber 1 and communicates with the main chamber 1 through a communication passage 23. The structure of the sub chamber mechanism 20 having the sub chamber 10 will be described below. The sub chamber mechanism 20
The capacity of the sub-chamber 10 is 1/1 of the total combustion chamber capacity obtained by adding the capacity of the main chamber 1 when the position of the piston 2 is at the top dead center position.
It is about 0.

【0024】また、副室10と主室1とを連通する連通
路23は、主室1側に開口する4つの主室孔21と、副
室10側に開口する1つの副室孔22とを両端部に有す
る流路として形成されており、主室孔21は、ピストン
2の動作方向に対して直角方向に軸心を有すると共に、
当該動作方向を軸にした周方向に等間隔で配設されてお
り、一方、副室孔22は、空気供給弁31側への上方方
向に軸心を有している。また、連通路23の流路径は3
mmとなっている。
The communication passage 23 for communicating the sub-chamber 10 with the main chamber 1 has four main chamber holes 21 opening on the main chamber 1 side and one sub-chamber hole 22 opening on the sub-chamber 10 side. The main chamber hole 21 has an axial center in a direction perpendicular to the operation direction of the piston 2,
The auxiliary chamber holes 22 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the operation direction, while the sub chamber hole 22 has an axial center in an upward direction toward the air supply valve 31. The diameter of the communication passage 23 is 3
mm.

【0025】副室10の上方には、燃料供給弁30(燃
料供給手段の一例)が設けられており、この燃料供給弁
30により、0.3MPa(Gauge)の供給圧力で
燃料Gを副室10に供給するように構成されている。
A fuel supply valve 30 (an example of a fuel supply means) is provided above the sub-chamber 10, and the fuel G is supplied by the fuel supply valve 30 at a supply pressure of 0.3 MPa (Gauge). 10.

【0026】さらに、副室10の上方の中央部には、空
気供給弁31(空気供給手段の一例)が設けられてお
り、後に詳細については説明するが、この空気供給弁3
1により、0.7MPa(Gauge)の供給圧力で空
気A(酸素含有ガスの一例)を副室10に供給するよう
に構成されている。
Further, an air supply valve 31 (an example of an air supply means) is provided at a central portion above the sub-chamber 10, and the air supply valve 3 will be described in detail later.
1 is configured to supply air A (an example of an oxygen-containing gas) to the sub-chamber 10 at a supply pressure of 0.7 MPa (Gauge).

【0027】さらにまた、副室10の上方には、点火プ
ラグ32(点火手段の一例)が設けられており、この点
火プラグ32により、副室10の燃料Gを点火するよう
に構成されている。
Further, an ignition plug 32 (an example of ignition means) is provided above the sub-chamber 10, and the ignition plug 32 is configured to ignite the fuel G in the sub-chamber 10. .

【0028】次に、本実施形態のエンジン100の運転
方法として、1サイクルにおける動作状態を、図面に基
づいて説明する。尚、図2は、本実施形態のエンジン1
00の1サイクルにおける動作状態を示すフローチャー
トである。
Next, as an operation method of the engine 100 of the present embodiment, an operation state in one cycle will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows the engine 1 of the present embodiment.
6 is a flowchart showing an operation state in one cycle of 00.

【0029】まず、エンジン100は、吸気弁4を開
き、ピストン2が上死点を経て下降し主室1に新気Iが
吸入される吸気行程を行う。後に、吸気弁4が閉じられ
てピストン2が上昇し、主室1内の新気Iを圧縮する、
所謂圧縮行程が開始される。
First, the engine 100 performs an intake stroke in which the intake valve 4 is opened, the piston 2 descends through the top dead center, and fresh air I is sucked into the main chamber 1. Later, the intake valve 4 is closed and the piston 2 rises, compressing fresh air I in the main chamber 1;
A so-called compression stroke is started.

【0030】さらに、吸気行程後期若しくは圧縮行程初
期の副室10がまだ低圧状態のときに、図3に示すよう
に、燃料供給弁30により燃料Gを副室10に供給する
燃料供給工程が行われる。この燃料供給工程において副
室10に供給された燃料Gは、圧縮行程において主室1
から連通路23を介して副室10に流入した新気Iと混
合され、副室10には、当量比が燃焼上限界以上、即ち
燃料過濃状態に保たれている混合気が形成される。
Further, when the sub-chamber 10 is still in a low pressure state in the late stage of the intake stroke or the early stage of the compression stroke, a fuel supply step of supplying the fuel G to the sub-chamber 10 by the fuel supply valve 30 is performed as shown in FIG. Will be The fuel G supplied to the sub-chamber 10 in this fuel supply step is supplied to the main chamber 1 in the compression stroke.
Is mixed with the fresh air I flowing into the sub-chamber 10 through the communication passage 23, and in the sub-chamber 10, an air-fuel mixture whose equivalence ratio is equal to or higher than the upper limit of combustion, that is, is maintained in a fuel-rich state is formed. .

【0031】そして、圧縮行程中期の、例えばクランク
角度が60°〜50°BTDCである期間において、図
4に示すように、空気供給弁31を働かせて、空気Aを
副室10に、副室10の上方から下方の副室孔22に向
けて供給する空気供給工程(酸素含有ガス供給工程)が
行われる。そして、この空気供給工程において副室10
に供給されてすぐの空気Aは、副室10の副室孔22付
近に到達する。
Then, in the middle stage of the compression stroke, for example, in a period in which the crank angle is 60 ° to 50 ° BTDC, as shown in FIG. An air supply step (oxygen-containing gas supply step) for supplying the sub chamber holes 22 from above to below the sub chamber holes 22 is performed. In the air supply step, the sub chamber 10
The air A immediately supplied to the sub-chamber 10 reaches the vicinity of the sub-chamber hole 22 of the sub-chamber 10.

【0032】しかし、圧縮行程においては、ピストン2
の上昇による主室1の容積減少によって、主室1の新気
Iが連通路23を介して副室10に流入し、副室10に
は、副室孔22から上方に向かう新気Iの流れ(以下、
新気流と呼ぶ。)が発生しているので、図5に示すよう
に、空気供給工程において副室10に供給され副室孔2
2付近に到達した空気Aは、その新気流によって、副室
10の上方、所謂点火プラグ32側に押し戻されること
になる。即ち、空気供給弁31は、圧縮行程において副
室10に発生する、副室孔22から点火プラグ32側に
向かう新気流の領域に、空気Aを供給する手段と言え
る。
However, in the compression stroke, the piston 2
As a result, the fresh air I in the main chamber 1 flows into the sub-chamber 10 through the communication passage 23, and the fresh air I flowing upward from the sub-chamber hole 22 is introduced into the sub-chamber 10. Flow (hereinafter,
Called new airflow. ) Has been generated, and as shown in FIG.
The air A that has reached the vicinity of 2 is pushed back to the upper side of the sub chamber 10, that is, the so-called spark plug 32 side by the new airflow. That is, the air supply valve 31 can be said to be a means for supplying the air A to a region of the fresh air flowing from the sub-chamber hole 22 toward the spark plug 32, which is generated in the sub-chamber 10 during the compression stroke.

【0033】よって、燃料過濃状態の副室10に空気A
を供給する上記空気供給工程を実行することで、図5に
示すように、燃焼範囲内の当量比(例えば0.65〜
1.2程度)の混合気が存在する燃焼可能領域Xが副室
10の点火プラグ32側に形成されると共に、燃焼上限
界以上の当量比(例えば1.2以上)の混合気が存在す
る過濃領域Yが副室10の副室孔22側に形成されるこ
とになる。
Therefore, the air A is stored in the sub-chamber 10 in the fuel rich state.
By performing the above air supply step of supplying the equivalent ratio, as shown in FIG.
A combustible region X in which an air-fuel mixture of about 1.2) is formed on the side of the ignition plug 32 of the sub-chamber 10, and an air-fuel mixture having an equivalent ratio equal to or higher than the upper limit of combustion (for example, 1.2 or more) exists. The over-concentrated area Y is formed on the sub-chamber 10 side of the sub-chamber 10.

【0034】そして、本実施形態のエンジン100は、
図6に示すように、20°BTDC付近において、点火
プラグ32を働かせて、上記燃焼可能領域Xの混合気を
火花点火して燃焼させる。すると、副室10の燃焼可能
領域Xにおける燃焼による圧力波が、副室孔22側に形
成された過濃領域Yに伝播され、その過濃領域Yの燃焼
上限界以上の当量比である混合気が、着火することな
く、連通路23を介して主室孔21から圧縮行程後期の
高圧且つ高温の主室1に高圧噴射される。
Then, the engine 100 of the present embodiment
As shown in FIG. 6, in the vicinity of 20 ° BTDC, the ignition plug 32 is operated to cause the air-fuel mixture in the combustible region X to be ignited by spark ignition and burned. Then, the pressure wave generated by the combustion in the combustible region X of the sub-chamber 10 is propagated to the rich region Y formed on the sub-chamber hole 22 side, and the mixing ratio is equal to or higher than the upper combustion limit of the rich region Y. High-pressure air is injected from the main chamber hole 21 into the high-pressure and high-temperature main chamber 1 in the latter half of the compression stroke through the communication passage 23 without ignition.

【0035】そして、エンジン100は、燃焼・膨張行
程において、上記のように主室1に噴射された燃料過濃
状態の混合気は、圧縮比が16〜18の範囲内で圧縮さ
れた主室1に噴射された直後に自己着火し、主室1にあ
る新気Iの酸素を利用して燃焼する。このような主室1
における燃焼状態は、所謂ディーゼルサイクル(定圧サ
イクル)に近い状態となり、エンジンの圧縮比を高く設
定し、例えば熱効率を38%程度に向上させることがで
きる。また、1サイクルにおいて主室1及び副室1の燃
焼室全体で燃焼させる混合気の当量比φを例えば0.3
5〜0.5程度、好ましくは0.4程度として、希薄燃
焼を実現することができるので、NOx等の排出を低減
させることができる。
In the engine 100, in the combustion / expansion stroke, the fuel-rich mixture injected into the main chamber 1 as described above is compressed into a main chamber whose compression ratio is in the range of 16 to 18. Immediately after the fuel is injected into the main chamber 1, it self-ignites and burns using the oxygen of the fresh air I in the main chamber 1. Such a main room 1
The combustion state in the above becomes a state close to a so-called diesel cycle (constant pressure cycle), and the compression ratio of the engine can be set high, and the thermal efficiency can be improved to, for example, about 38%. Further, in one cycle, the equivalent ratio φ of the air-fuel mixture burned in the entire combustion chamber of the main chamber 1 and the sub chamber 1 is, for example, 0.3.
Since lean combustion can be realized at about 5 to 0.5, preferably about 0.4, emission of NOx and the like can be reduced.

【0036】また、上記の実施の形態において、主室1
には点火プラグを備えず、副室10に形成した燃料過濃
状態の混合気を主室孔21から主室1へ高圧状態で噴出
し、主室1の新気Iと反応して燃焼させる、所謂ディー
ゼルエンジンに近い構成を説明したが、別に、主室1に
点火プラグを備え、連通路23から噴出した混合気を火
花点火するように構成することもできる。
In the above embodiment, the main chamber 1
Does not have a spark plug, and a fuel-rich mixture formed in the sub-chamber 10 is ejected from the main chamber hole 21 to the main chamber 1 under high pressure, and reacts with the fresh air I in the main chamber 1 to burn. Although a configuration similar to a so-called diesel engine has been described, it is also possible to provide a spark plug in the main chamber 1 and separately ignite the air-fuel mixture jetted from the communication passage 23.

【0037】また、連通路23の主室孔21は、主室1
側に突出して、主室1側に開口し、ピストン2の動作方
向に対して直角方向に軸心を有するので、燃料供給工程
において副室10に燃料Gを供給した場合に、その燃料
Gが連通路23を介して主室1側に流出しても、主室1
に流出した燃料Gを主室1の上方、所謂主室孔21付近
に滞留させることができる。よって、主室1に流出し、
上方に滞留する燃料Gを、圧縮工程において発生する主
室1から副室10への新気流によって、副室10に押し
戻すことができる。
The main chamber hole 21 of the communication passage 23 is
Side, opening to the main chamber 1 side, and having an axis perpendicular to the operation direction of the piston 2, when the fuel G is supplied to the sub chamber 10 in the fuel supply step, the fuel G is Even if it flows out to the main chamber 1 side through the communication passage 23,
The fuel G that has flowed out of the main chamber 1 can be retained above the main chamber 1 near the so-called main chamber hole 21. Therefore, it flows out to the main room 1,
The fuel G staying upward can be pushed back to the sub-chamber 10 by a fresh air flow from the main chamber 1 to the sub-chamber 10 generated in the compression process.

【0038】〔別実施の形態〕 〈1〉 次に、本発明に係るエンジンの別の実施の形態
について、図面を用いて説明する。図7に示すエンジン
200は、上記実施の形態のエンジン100と、副室機
構20の構造以外、同様の構造となっているので、詳細
な説明は省略する。
[Another Embodiment] <1> Next, another embodiment of the engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. The engine 200 shown in FIG. 7 has the same structure as the engine 100 of the above-described embodiment except for the structure of the sub-chamber mechanism 20, and a detailed description thereof will be omitted.

【0039】エンジン200の副室機構20には、上記
実施の形態と同様の副室10と、主室孔21及び副室孔
22を有する連通路23が設けられている。
The sub-chamber mechanism 20 of the engine 200 is provided with a sub-chamber 10 similar to that of the above embodiment, and a communication passage 23 having a main chamber hole 21 and a sub-chamber hole 22.

【0040】さらに、点火プラグ32は、副室10の上
方中央部に設けられており、その側部に、上記実施の形
態と同様の燃料供給弁30が設けられている。
Further, the ignition plug 32 is provided in the upper central portion of the sub-chamber 10, and the side thereof is provided with the same fuel supply valve 30 as in the above embodiment.

【0041】また、副室10の側部には、副室10に空
気Aを供給するための2つの空気供給弁31が設けられ
ており、夫々の空気供給弁31は、空気Aを、互いに対
向して副室10の中央部に向けて供給するように構成さ
れている。
Further, on the side of the sub-chamber 10, two air supply valves 31 for supplying air A to the sub-chamber 10 are provided. It is constituted so that it may supply toward the central part of sub chamber 10 facing.

【0042】このように構成された副室機構20を備え
たエンジン200の運転方法は、空気供給工程以外、上
記実施の形態と殆ど同じである。即ち、空気供給工程に
おいて、夫々の空気供給手段31により、燃料過濃状態
の混合気が存在する副室10に、空気Aを、互いに副室
10の中央部において互いに衝突するように供給され
る。
The operation method of the engine 200 having the sub-chamber mechanism 20 configured as described above is almost the same as that of the above-described embodiment except for the air supply step. That is, in the air supply step, the air A is supplied by the respective air supply means 31 to the sub-chamber 10 in which the fuel-rich mixture exists, so that the air A collides with each other at the center of the sub-chamber 10. .

【0043】そして、圧縮行程において副室10に発生
し副室孔22から上方に向かう新気流は、この中央部を
上方に向かって流れているので、その供給された空気A
は、新気流により、点火プラグ32側に流れることにな
る。即ち、空気供給弁31は、圧縮行程において副室1
0に発生する、副室孔22から点火プラグ32側に向か
う新気流の領域に、空気Aを供給する手段と言える。
The fresh air flowing in the sub-chamber 10 and flowing upward from the sub-chamber hole 22 during the compression stroke is flowing upward through the central portion.
Will flow toward the spark plug 32 due to the fresh air flow. That is, during the compression stroke, the air supply valve 31
It can be said to be a means for supplying the air A to the region of the fresh air flow generated from the sub chamber hole 22 toward the ignition plug 32, which is generated at zero.

【0044】このような空気供給工程により、上記実施
の形態と同様に、副室10には、燃焼範囲内の当量比
(例えば0.65〜1.2程度)の混合気が存在する燃
焼可能領域が副室10の点火プラグ32側に形成される
と共に、燃焼上限界以上の当量比の混合気が存在する過
濃領域が副室10の副室孔22側に形成されることにな
り、後に点火プラグ32を働かせて燃焼可能領域の混合
気を燃焼させ、そして、主室1に混合気を噴射して燃焼
させる、所謂ディーゼルエンジンに近い運転を行うこと
ができ、例えば熱効率を40%程度に向上させることが
できる。
By such an air supply step, similarly to the above-described embodiment, the sub chamber 10 is capable of combustible air-fuel mixture having an equivalent ratio (for example, about 0.65 to 1.2) within the combustion range. A region is formed on the side of the sub-chamber 10 on the side of the spark plug 32, and an enriched region in which a mixture having an equivalent ratio equal to or higher than the upper limit of combustion exists is formed on the side of the sub-chamber 10 in the side of the sub-chamber hole 22, Later, the ignition plug 32 is operated to burn the air-fuel mixture in the combustible region, and the air-fuel mixture is injected into the main chamber 1 and burned, so that an operation similar to a so-called diesel engine can be performed. Can be improved.

【0045】〈2〉 上記の実施の形態において、空気
供給弁31から副室10に供給する空気Aの供給量を一
定としたが、別に空気供給弁31を、副室10への空気
Aの供給量を調整可能に構成し、副室10に形成される
混合気の当量比を調整したり、副室10に形成される燃
焼可能領域Xの範囲を調整することもできる。例えば、
エンジンを低負荷運転させるときには、上記の実施の形
態で説明したように、副室10に過濃領域Yを形成し、
その過濃領域Yの混合気を、燃焼可能領域Xにおける燃
焼による圧力上昇を利用して、連通路23を介して主室
1に高圧噴射する所謂ディーゼルエンジンに近い運転を
行い、一方、エンジンを高負荷運転させるときには、主
室1に新気として比較的高濃度の混合気を吸気させると
共に、副室10に供給する空気Aの供給量を増加させ
て、副室10全体に燃焼可能領域Xを形成し、副室10
の混合気を点火して燃焼させて、連通路23を介して主
室1に火炎トーチを噴射して、主室1に吸気された混合
気を着火するような運転を行うことができる。尚、この
ような高負荷運転を行う場合は、高負荷運転時における
ノッキング等の防止の目的で、この高負荷運転時の圧縮
比を、低負荷運転時よりも低下させることが好ましい
が、これは、吸気工程終了時における吸気弁4の閉タイ
ミングと下死点位置との差を大きくする、言換えれば、
吸気弁4の下死点位置に対する遅閉じ又は早閉じの程度
を増加させることで、圧縮比を低下させることが可能で
ある。また、エンジンの起動時においても、上記高負荷
運転と同様の運転を行って、エンジンの暖機を良好に行
うことができる。
<2> In the above embodiment, the supply amount of the air A supplied from the air supply valve 31 to the sub-chamber 10 is fixed. The supply amount can be adjusted so that the equivalent ratio of the air-fuel mixture formed in the sub-chamber 10 can be adjusted or the range of the combustible region X formed in the sub-chamber 10 can be adjusted. For example,
When the engine is to be operated at a low load, as described in the above embodiment, the rich region Y is formed in the sub chamber 10 and
The mixture in the rich region Y is operated in a manner similar to a so-called diesel engine in which high-pressure injection into the main chamber 1 is performed through the communication passage 23 by using a pressure increase caused by combustion in the combustible region X. When a high-load operation is performed, a relatively high-concentration air-fuel mixture is sucked into the main chamber 1 as fresh air, and the supply amount of the air A supplied to the sub-chamber 10 is increased. To form the subchamber 10
The fuel-air mixture is ignited and burned, and a flame torch is injected into the main chamber 1 through the communication passage 23 to ignite the air-fuel mixture sucked into the main chamber 1. When such a high-load operation is performed, it is preferable that the compression ratio during the high-load operation be lower than that during the low-load operation in order to prevent knocking or the like during the high-load operation. Increases the difference between the closing timing of the intake valve 4 and the bottom dead center position at the end of the intake stroke, in other words,
The compression ratio can be reduced by increasing the degree of late closing or early closing of the intake valve 4 with respect to the bottom dead center position. Also, at the time of starting the engine, the same operation as the high-load operation can be performed, and the engine can be warmed up satisfactorily.

【0046】〈3〉 上記の実施の形態において、都市
ガスを利用したエンジンについて説明したが、本発明の
エンジンは、気体燃料の都市ガス等を利用するエンジン
を構成することによって優れた効果を発揮するものであ
り、このような気体燃料としては水素やプロパン等のC
OやH2を主成分とする炭化水素以外の気体燃料があ
る。また、勿論気体燃料の以外の燃料を利用することも
でき、例えば、ガソリン、アルコール、メタノール、エ
タノール、任意の燃料を使用することができる。
<3> In the above embodiment, an engine using city gas has been described. However, the engine of the present invention exhibits excellent effects by configuring an engine using city gas or the like of gaseous fuel. Such gaseous fuels include C such as hydrogen and propane.
The O or H 2 is gaseous fuels other than hydrocarbons mainly. Further, it is needless to say that a fuel other than the gaseous fuel can be used. For example, gasoline, alcohol, methanol, ethanol, or any fuel can be used.

【0047】〈4〉 上記の実施の形態において、本発
明のエンジンの回転数若しくは負荷を変化させる場合
は、シリンダに吸入される新気Iの流路内にロータリバ
ルブ等を設け、ロータリバルブの開度によって吸気圧を
変化させたり、新気の当量比又は副室に供給する燃料量
等を変化させることで上記の負荷若しくは回転数を変化
させることができる。
<4> In the above embodiment, when changing the rotation speed or load of the engine of the present invention, a rotary valve or the like is provided in the flow path of fresh air I sucked into the cylinder, and The load or the rotation speed can be changed by changing the intake pressure according to the opening degree, changing the equivalence ratio of fresh air, the amount of fuel supplied to the sub chamber, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るエンジンの実施の形態を示す概略
構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an engine according to the present invention.

【図2】図1に示すエンジンの動作タイミングを示すチ
ャート図
FIG. 2 is a chart showing operation timings of the engine shown in FIG. 1;

【図3】図1に示すエンジンの運転状態を示す概略構成
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an operating state of the engine shown in FIG. 1;

【図4】図1に示すエンジンの運転状態を示す概略構成
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an operating state of the engine shown in FIG. 1;

【図5】図1に示すエンジンの運転状態を示す概略構成
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an operating state of the engine shown in FIG. 1;

【図6】図1に示すエンジンの運転状態を示す概略構成
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an operating state of the engine shown in FIG. 1;

【図7】本発明に係るエンジンの別の実施の形態を示す
概略図
FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment of the engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主室 2 ピストン 3 シリンダ 10 副室 20 副室機構 23 連通路 30 燃料供給弁(燃料供給手段) 31 空気供給弁(酸素含有ガス供給手段) 32 点火プラグ X 燃焼可能領域 Y 過濃領域 A 空気(酸素含有ガス) G 燃料 I 新気 Reference Signs List 1 main chamber 2 piston 3 cylinder 10 sub-chamber 20 sub-chamber mechanism 23 communication passage 30 fuel supply valve (fuel supply means) 31 air supply valve (oxygen-containing gas supply means) 32 ignition plug X combustible area Y rich area A air (Oxygen-containing gas) G Fuel I Shinki

───────────────────────────────────────────────────── 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) F02D 21/10 F02D 21/10 B F02M 21/02 F02M 21/02 Q 23/04 23/04 E 301 301Z (72)発明者 守家 浩二 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 AA04 AB06 AC05 AC06 AC07 AD02 AD21 AD28 AF02 AG01 AG05 3G092 AA01 AA06 AA07 AA09 AB08 BA01 BA06 DE03S EA01 FA17 HA01X ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 21/10 F02D 21/10 B F02M 21/02 F02M 21/02 Q 23/04 23/04 E 301 301Z (72) Inventor Koji Moriya 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture F-term in Osaka Gas Co., Ltd. (reference) 3G023 AA04 AB06 AC05 AC06 AC07 AD02 AD21 AD28 AF02 AG01 AG05 3G092 AA01 AA06 AA07 AA09 AB08 BA01 BA06 DE03S EA01 FA17 HA01X

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダ内に形成された主室と、前記主
室に連通路を介して連通する副室と、前記副室に燃料を
供給する燃料供給手段と、前記副室の前記燃料を点火す
る点火手段とを備えたエンジンであって、 前記燃料供給手段により前記燃料が供給された前記副室
に酸素含有ガスを供給して、燃焼範囲内の当量比の混合
気が存在する燃焼可能領域を前記副室の前記点火手段側
に形成すると共に、燃焼上限界以上の当量比の混合気が
存在する過濃領域を前記副室の前記連通路側に形成する
酸素含有ガス供給手段を備えたエンジン。
1. A main chamber formed in a cylinder, a sub-chamber communicating with the main chamber via a communication passage, fuel supply means for supplying fuel to the sub-chamber, and a fuel supply device for supplying fuel to the sub-chamber. An ignition means for igniting, wherein an oxygen-containing gas is supplied to the sub-chamber to which the fuel has been supplied by the fuel supply means, and a combustible mixture having an equivalence ratio within a combustion range exists. An oxygen-containing gas supply means for forming an area on the ignition means side of the sub chamber and forming an enriched area on the communication path side of the sub chamber in which an air-fuel mixture having an equivalence ratio equal to or higher than the upper limit of combustion exists. Engine.
【請求項2】 前記主室において前記連通路から噴出さ
れた前記混合気を自己着火させて燃焼させることを特徴
とする請求項1に記載のエンジン。
2. The engine according to claim 1, wherein the air-fuel mixture ejected from the communication passage in the main chamber is self-ignited and burned.
【請求項3】 前記酸素含有ガス供給手段が、圧縮行程
中に、前記副室に前記酸素含有ガスを供給する手段であ
る請求項1又は2に記載のエンジン。
3. The engine according to claim 1, wherein the oxygen-containing gas supply means is a means for supplying the oxygen-containing gas to the sub-chamber during a compression stroke.
【請求項4】 前記酸素含有ガス供給手段が、前記圧縮
行程において前記主室から前記連通路を介して前記副室
に流入し前記燃焼可能領域に向かう新気流の領域に前記
酸素含有ガスを供給する手段である請求項3に記載のエ
ンジン。
4. The oxygen-containing gas supply means supplies the oxygen-containing gas to a region of a fresh air flowing from the main chamber into the sub-chamber through the communication passage and flowing toward the combustible region in the compression stroke. 4. The engine according to claim 3, wherein the engine is a means for performing the operation.
【請求項5】 前記酸素含有ガス供給手段が、前記副室
への前記酸素含有ガスの供給量を調整可能に構成されて
いる請求項1から4の何れか1項に記載のエンジン。
5. The engine according to claim 1, wherein the oxygen-containing gas supply means is configured to be capable of adjusting a supply amount of the oxygen-containing gas to the sub-chamber.
【請求項6】 シリンダ内に形成された主室と、前記主
室に連通路を介して連通する副室と、前記副室に燃料を
供給する燃料供給手段と、前記副室の前記燃料を点火す
る点火手段とを備えたエンジンの運転方法であって、 前記エンジンに、前記副室に酸素含有ガスを供給する酸
素含有ガス供給手段を備え、 前記燃料供給手段により前記副室に前記燃料を供給する
燃料供給工程を実行した後に、 前記酸素含有ガス供給手段により前記副室に酸素含有ガ
スを供給して、燃焼範囲内の当量比の混合気が存在する
燃焼可能領域を前記副室の前記点火手段側に形成すると
共に、燃焼上限界以上の当量比の混合気が存在する過濃
領域を前記副室の前記連通路側に形成する酸素含有ガス
供給工程を実行し、 前記副室の前記燃焼可能領域の混合気を前記点火手段に
より点火して燃焼させ、前記燃焼可能領域における前記
燃焼により得られる圧力波により、前記副室の前記過濃
領域の前記混合気を、前記連通路を介して前記主室に噴
出させ、前記主室において前記連通路から噴出された前
記混合気を燃焼させることを特徴とするエンジンの運転
方法。
6. A main chamber formed in a cylinder, a sub-chamber communicating with the main chamber via a communication passage, fuel supply means for supplying fuel to the sub-chamber, and a fuel supply device for supplying fuel to the sub-chamber. An ignition means for igniting, wherein the engine includes an oxygen-containing gas supply means for supplying an oxygen-containing gas to the sub-chamber, and the fuel supply means supplies the fuel to the sub-chamber. After executing the supplying fuel supply step, the oxygen-containing gas is supplied to the sub-chamber by the oxygen-containing gas supply means, and a combustible region in which an air-fuel mixture having an equivalence ratio within a combustion range exists is provided in the sub-chamber. An oxygen-containing gas supply step of forming an enriched region on the side of the communication passage of the sub-chamber in which an air-fuel mixture having an equivalent ratio equal to or higher than the upper limit of combustion is formed on the ignition means side; The ignition of the mixture in the combustible area The mixture is ignited and burned by a stage, and the air-fuel mixture in the rich region of the sub-chamber is ejected into the main chamber through the communication passage by a pressure wave obtained by the combustion in the combustible region, An operating method of an engine, wherein the air-fuel mixture jetted from the communication passage in the main chamber is burned.
【請求項7】 シリンダ内に形成された主室を備えたエ
ンジンに設けられ、前記主室に連通路を介して連通する
副室と、前記副室に燃料を供給する燃料供給手段と、前
記副室の前記燃料を点火する点火手段とにより構成され
る副室機構であって、 前記燃料供給手段により前記燃料が供給された前記副室
に酸素含有ガスを供給して、燃焼範囲内の当量比の混合
気が存在する燃焼可能領域を前記副室の前記点火手段側
に形成すると共に、燃焼上限界以上の当量比の混合気が
存在する過濃領域を前記副室の前記連通路側に形成する
酸素含有ガス供給手段を備えた副室機構。
7. A sub-chamber provided in an engine having a main chamber formed in a cylinder and communicating with the main chamber via a communication passage; fuel supply means for supplying fuel to the sub-chamber; An auxiliary chamber mechanism comprising an ignition means for igniting the fuel in the auxiliary chamber, wherein an oxygen-containing gas is supplied to the auxiliary chamber to which the fuel has been supplied by the fuel supply means, and an equivalent amount within a combustion range is provided. A combustible region where an air-fuel mixture of a specific ratio exists is formed on the ignition means side of the sub-chamber, and an enriched region where an air-fuel mixture of an equivalence ratio equal to or higher than the upper combustion limit exists on the side of the communication passage of the sub-chamber. A subchamber mechanism provided with an oxygen-containing gas supply means to be formed.
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