JP2003286849A - 副室付ガスエンジン - Google Patents
副室付ガスエンジンInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0636—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- F02B23/0669—Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
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- Y—GENERAL 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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】膨張比を高くした場合にも、燃焼室の燃焼効率
を低下させずに、高膨張比化による熱効率の向上という
メリットを享受できる副室付ガスエンジンを提供する。 【解決手段】副室噴孔から噴出する燃焼火炎により燃焼
室の混合気を燃焼させる副室付ガスエンジンにおいて、
常に、副室噴孔の中心線と燃焼室底面との交点における
当該中心線と底面のなす角度であって外側の方の角度を
９０度以上とし、副室噴孔と前記交点との距離を所定の
距離以上にする。
を低下させずに、高膨張比化による熱効率の向上という
メリットを享受できる副室付ガスエンジンを提供する。 【解決手段】副室噴孔から噴出する燃焼火炎により燃焼
室の混合気を燃焼させる副室付ガスエンジンにおいて、
常に、副室噴孔の中心線と燃焼室底面との交点における
当該中心線と底面のなす角度であって外側の方の角度を
９０度以上とし、副室噴孔と前記交点との距離を所定の
距離以上にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、副室付ガスエンジ
ンに関し、特に、燃焼室の形状に特徴を有する副室付ガ
スエンジンに関する。
ンに関し、特に、燃焼室の形状に特徴を有する副室付ガ
スエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、希薄混合気を効率良く燃焼さ
せることが可能なガスエンジンとして副室付ガスエンジ
ンが知られている。図４は、従来における副室付ガスエ
ンジンの副室近傍を示した構成図である。図に示すとお
り、副室付ガスエンジン１は、シリンダ５内のピストン
７上部に形成される燃焼室２と、シリンダ５上部に設け
られた副室３とを有しており、副室３内の混合気が燃焼
して副室噴孔４から噴出する燃焼火炎により、燃焼室２
内の希薄混合気を燃焼させる構成となっている。
せることが可能なガスエンジンとして副室付ガスエンジ
ンが知られている。図４は、従来における副室付ガスエ
ンジンの副室近傍を示した構成図である。図に示すとお
り、副室付ガスエンジン１は、シリンダ５内のピストン
７上部に形成される燃焼室２と、シリンダ５上部に設け
られた副室３とを有しており、副室３内の混合気が燃焼
して副室噴孔４から噴出する燃焼火炎により、燃焼室２
内の希薄混合気を燃焼させる構成となっている。
【０００３】かかる副室付ガスエンジン１では、吸気行
程に入ると、ピストン７が下降し、給気弁９と副室燃料
ガス供給弁１４が開き、排気弁１０が閉じる。給気弁９
が開くと、給気ポート８から燃料ガスと空気を混合させ
た希薄混合気がシリンダ５内に導入され、また、副室燃
料ガス供給弁１４が開くと、副室燃料ガスが副室３内に
導入される。
程に入ると、ピストン７が下降し、給気弁９と副室燃料
ガス供給弁１４が開き、排気弁１０が閉じる。給気弁９
が開くと、給気ポート８から燃料ガスと空気を混合させ
た希薄混合気がシリンダ５内に導入され、また、副室燃
料ガス供給弁１４が開くと、副室燃料ガスが副室３内に
導入される。
【０００４】次に、副室付ガスエンジン１が圧縮行程に
入りピストン７が上昇し出すと、給気弁９と副室燃料ガ
ス供給弁１４が閉じる。そして、シリンダ５内に導入さ
れた希薄混合気は、ピストン７の上昇に伴って圧縮さ
れ、その一部が副室噴孔４を通って副室３内に流入す
る。かかる希薄混合気の流入により、副室３内では、主
室からの希薄混合気と副室燃料ガスが混合し、着火に適
した濃度となる。
入りピストン７が上昇し出すと、給気弁９と副室燃料ガ
ス供給弁１４が閉じる。そして、シリンダ５内に導入さ
れた希薄混合気は、ピストン７の上昇に伴って圧縮さ
れ、その一部が副室噴孔４を通って副室３内に流入す
る。かかる希薄混合気の流入により、副室３内では、主
室からの希薄混合気と副室燃料ガスが混合し、着火に適
した濃度となる。
【０００５】そして、ピストン７が圧縮上死点近傍に来
た際に、所定のタイミングで点火栓１２を用いて副室３
内の混合気に点火すると、副室３内の混合気が燃焼し、
燃焼火炎が副室噴孔４からシリンダ５へ噴出する。かか
る燃焼火炎の噴出により、シリンダ５内の希薄混合気が
着火し、燃焼に至る。
た際に、所定のタイミングで点火栓１２を用いて副室３
内の混合気に点火すると、副室３内の混合気が燃焼し、
燃焼火炎が副室噴孔４からシリンダ５へ噴出する。かか
る燃焼火炎の噴出により、シリンダ５内の希薄混合気が
着火し、燃焼に至る。
【０００６】以上のように、副室付ガスエンジン１で
は、副室３内において着火しやすい濃度の混合気を作っ
て着火を行い、燃焼火炎を副室３からシリンダ５内に噴
出させることによって、着火の難しい希薄混合気を効率
良く燃焼させることが可能である。従って、副室付ガス
エンジン１を用いることによって、高効率化を実現する
ことができる。
は、副室３内において着火しやすい濃度の混合気を作っ
て着火を行い、燃焼火炎を副室３からシリンダ５内に噴
出させることによって、着火の難しい希薄混合気を効率
良く燃焼させることが可能である。従って、副室付ガス
エンジン１を用いることによって、高効率化を実現する
ことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した副室付ガ
スエンジン１において、高膨張比化によって熱効率を向
上しようとする場合には、燃焼室２の容積を小さくする
必要がある。そして、図４に示した従来の副室付ガスエ
ンジン１の燃焼室２形状、即ち燃焼室底面６の形状と相
似で、かかる容積の縮小化を行うと、ピストン頂面とシ
リンダヘッドライナで囲まれた部分（図４のＣ２部）の
容積が増大することとなる。前述した副室噴孔４からの
燃焼火炎が当該窪み部分の外側に行き届きにくい燃焼室
底面６の形状であれば、前記Ｃ２部の燃焼が十分に行わ
れず、燃焼性能が低下してしまう。
スエンジン１において、高膨張比化によって熱効率を向
上しようとする場合には、燃焼室２の容積を小さくする
必要がある。そして、図４に示した従来の副室付ガスエ
ンジン１の燃焼室２形状、即ち燃焼室底面６の形状と相
似で、かかる容積の縮小化を行うと、ピストン頂面とシ
リンダヘッドライナで囲まれた部分（図４のＣ２部）の
容積が増大することとなる。前述した副室噴孔４からの
燃焼火炎が当該窪み部分の外側に行き届きにくい燃焼室
底面６の形状であれば、前記Ｃ２部の燃焼が十分に行わ
れず、燃焼性能が低下してしまう。
【０００８】図４に示すように、例えば、ピストン７が
点線で示すＡの位置にある場合には、Ｂで示す方向に噴
出された燃焼火炎は、燃焼室底面６の形状によってピス
トン７の中心側へ流れ、前記Ｃ２部へは流れずらい。従
って、前述の通り、かかるＣ２の部分の燃焼が十分に行
われずに、燃焼性能が低下する。
点線で示すＡの位置にある場合には、Ｂで示す方向に噴
出された燃焼火炎は、燃焼室底面６の形状によってピス
トン７の中心側へ流れ、前記Ｃ２部へは流れずらい。従
って、前述の通り、かかるＣ２の部分の燃焼が十分に行
われずに、燃焼性能が低下する。
【０００９】このように、従来の燃焼室形状で、高膨張
比化を行っても、前記燃焼性能の低下が発生し、高膨張
比化による熱効率の向上というメリットを十分に得るこ
とができなかった。
比化を行っても、前記燃焼性能の低下が発生し、高膨張
比化による熱効率の向上というメリットを十分に得るこ
とができなかった。
【００１０】そこで、本発明の目的は、膨張比を高くし
た場合にも、燃焼効率を低下させずに、高膨張比化によ
る熱効率の向上というメリットを十分に引き出すことの
できる副室付ガスエンジンを提供することである。
た場合にも、燃焼効率を低下させずに、高膨張比化によ
る熱効率の向上というメリットを十分に引き出すことの
できる副室付ガスエンジンを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一つの側面は、副室噴孔から噴出する燃
焼火炎により燃焼室の混合気を燃焼させる副室付ガスエ
ンジンにおいて、常に、副室噴孔の中心線と燃焼室底面
との交点における当該中心線と底面のなす角度であって
外側の方の角度を９０度以上とし、副室噴孔と前記交点
との距離を所定の距離以上にすることである。従って、
本発明によれば、燃焼火炎が燃焼室の外側部分に流れや
すくなり、当該部分の混合気を十分に燃焼させることが
でき、また、十分な燃焼火炎の長さが確保されるので、
大きなエネルギーを発し、燃焼室内の混合気を十分に燃
焼させると共に燃焼室底面からの熱損失を低減できる。
従って、高膨張比にしても、従来のように燃焼効率を下
げず、高膨張比化による熱効率のメリットを確保するこ
とができる。
めに、本発明の一つの側面は、副室噴孔から噴出する燃
焼火炎により燃焼室の混合気を燃焼させる副室付ガスエ
ンジンにおいて、常に、副室噴孔の中心線と燃焼室底面
との交点における当該中心線と底面のなす角度であって
外側の方の角度を９０度以上とし、副室噴孔と前記交点
との距離を所定の距離以上にすることである。従って、
本発明によれば、燃焼火炎が燃焼室の外側部分に流れや
すくなり、当該部分の混合気を十分に燃焼させることが
でき、また、十分な燃焼火炎の長さが確保されるので、
大きなエネルギーを発し、燃焼室内の混合気を十分に燃
焼させると共に燃焼室底面からの熱損失を低減できる。
従って、高膨張比にしても、従来のように燃焼効率を下
げず、高膨張比化による熱効率のメリットを確保するこ
とができる。
【００１２】上記の目的を達成するために、本発明の別
の側面は、シリンダ内のピストン上部に形成される燃焼
室と、前記シリンダの上部に設けられ、前記燃焼室に燃
焼火炎を噴出するための噴孔を有する副室とを有する副
室付ガスエンジンであって、前記噴孔の中心線と前記燃
焼室の底面との交点における当該中心線と当該燃焼室底
面とのなす角度であって、前記シリンダの中心軸から見
て外側の方の角度θが、前記ピストンの位置に関わらず
９０度以上であることを特徴とする。
の側面は、シリンダ内のピストン上部に形成される燃焼
室と、前記シリンダの上部に設けられ、前記燃焼室に燃
焼火炎を噴出するための噴孔を有する副室とを有する副
室付ガスエンジンであって、前記噴孔の中心線と前記燃
焼室の底面との交点における当該中心線と当該燃焼室底
面とのなす角度であって、前記シリンダの中心軸から見
て外側の方の角度θが、前記ピストンの位置に関わらず
９０度以上であることを特徴とする。
【００１３】更に、上記の発明において、その好ましい
態様は、前記ピストンが圧縮上死点の位置にある時に、
前記噴孔の中心線と前記副室の中心軸との交点から、前
記噴孔の中心線と前記燃焼室底面との交点までの距離Ｌ
が、所定の値より大きいことを特徴とする。
態様は、前記ピストンが圧縮上死点の位置にある時に、
前記噴孔の中心線と前記副室の中心軸との交点から、前
記噴孔の中心線と前記燃焼室底面との交点までの距離Ｌ
が、所定の値より大きいことを特徴とする。
【００１４】更にまた、上記の発明において、好ましい
態様は、前記所定の距離Ｌ（ｍｍ）が、０．０４×Ｖｐ
ｒｅ（副室の容積）／Ａｎｏｚ（噴孔の面積）であるこ
とを特徴とする。
態様は、前記所定の距離Ｌ（ｍｍ）が、０．０４×Ｖｐ
ｒｅ（副室の容積）／Ａｎｏｚ（噴孔の面積）であるこ
とを特徴とする。
【００１５】上記の目的を達成するために、本発明の別
の側面は、シリンダ内のピストン上部に形成される燃焼
室と、前記シリンダの上部に設けられ、前記燃焼室に燃
焼火炎を噴出するための噴孔を有する副室とを有する副
室付ガスエンジンであって、前記ピストンが圧縮上死点
の位置にある時に、前記噴孔の中心線と前記副室の中心
軸との交点から、前記噴孔の中心線と前記燃焼室の底面
との交点までの距離Ｌ（ｍｍ）が、下記の式を満たして
いることを特徴とする。
の側面は、シリンダ内のピストン上部に形成される燃焼
室と、前記シリンダの上部に設けられ、前記燃焼室に燃
焼火炎を噴出するための噴孔を有する副室とを有する副
室付ガスエンジンであって、前記ピストンが圧縮上死点
の位置にある時に、前記噴孔の中心線と前記副室の中心
軸との交点から、前記噴孔の中心線と前記燃焼室の底面
との交点までの距離Ｌ（ｍｍ）が、下記の式を満たして
いることを特徴とする。
【００１６】Ｌ＞０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚ
但し、 Ｖｐｒｅ：前記副室の容積（ｍｍ3）
Ａｎｏｚ：前記噴孔の面積（ｍｍ2）
本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明
の実施の形態から明らかになる。
の実施の形態から明らかになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照
番号又は参照記号を付して説明する。
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照
番号又は参照記号を付して説明する。
【００１８】図１は、本発明を適用した副室付ガスエン
ジンの実施の形態例に係る構成図であって、燃焼室の近
傍を示した図である。図１に示す副室付ガスエンジン２
１は、その燃焼室２２形状に特徴を有しており、その他
の部分は、図４に基づいて説明した従来の副室付ガスエ
ンジン１と同様の構成を有している。また、副室噴孔２
４からの燃焼火炎によって燃焼室２２内の希薄混合気が
燃焼するまでのエンジンの動作についても従来の副室付
ガスエンジン１と同様である。従って、前記従来の副室
付ガスエンジン１の説明と共通する部分についての説明
は省略し、以下、従来の副室付ガスエンジン１と異なる
部分、即ち本実施の形態例に係る副室付ガスエンジン２
１の特徴部分について説明する。
ジンの実施の形態例に係る構成図であって、燃焼室の近
傍を示した図である。図１に示す副室付ガスエンジン２
１は、その燃焼室２２形状に特徴を有しており、その他
の部分は、図４に基づいて説明した従来の副室付ガスエ
ンジン１と同様の構成を有している。また、副室噴孔２
４からの燃焼火炎によって燃焼室２２内の希薄混合気が
燃焼するまでのエンジンの動作についても従来の副室付
ガスエンジン１と同様である。従って、前記従来の副室
付ガスエンジン１の説明と共通する部分についての説明
は省略し、以下、従来の副室付ガスエンジン１と異なる
部分、即ち本実施の形態例に係る副室付ガスエンジン２
１の特徴部分について説明する。
【００１９】前述の通り、本実施の形態例に係る副室付
ガスエンジン２１は、燃焼室２２（燃焼室底面２６）の
形状に特徴を有しており、より具体的には、副室噴孔２
４の向きに対する燃焼室底面２６の角度、及び副室噴孔
２４から燃焼室底面２６までの距離について特徴を有し
ている。本実施の形態例に係る副室付ガスエンジン２１
は、かかる特徴により、副室噴孔２４から噴出する燃焼
火炎を燃焼室２２の外側にも流出させると共に、当該燃
焼火炎の十分な長さを確保しようとするものである。
ガスエンジン２１は、燃焼室２２（燃焼室底面２６）の
形状に特徴を有しており、より具体的には、副室噴孔２
４の向きに対する燃焼室底面２６の角度、及び副室噴孔
２４から燃焼室底面２６までの距離について特徴を有し
ている。本実施の形態例に係る副室付ガスエンジン２１
は、かかる特徴により、副室噴孔２４から噴出する燃焼
火炎を燃焼室２２の外側にも流出させると共に、当該燃
焼火炎の十分な長さを確保しようとするものである。
【００２０】本副室付ガスエンジン２１における第一の
特徴は、副室噴孔２４から噴出する燃焼火炎の向きと燃
焼室底面２６のなす角度がどのピストン２７の位置にお
いても９０度（ｄｅｇ）以上になっていることである。
図１を用いてより具体的に説明すると、図のＧ１で示す
副室噴孔２４の中心線と燃焼室底面２６の交点（図の
Ｈ）における当該中心線Ｇ１と燃焼室底面２６とのなす
角度であって、シリンダ２５の中心軸（図のＧ２）から
見て外側の角度（図のθ）が、ピストン２７の位置に関
わらず常に９０度以上になるような燃焼室２２形状とな
っている。従って、ピストン２７が、図１のＤの位置に
ある場合だけだなく、図のＥあるいはＦの位置にある場
合にも前記中心線Ｇ１と燃焼室底面２６とのなす角度θ
は、９０度以上になっている。
特徴は、副室噴孔２４から噴出する燃焼火炎の向きと燃
焼室底面２６のなす角度がどのピストン２７の位置にお
いても９０度（ｄｅｇ）以上になっていることである。
図１を用いてより具体的に説明すると、図のＧ１で示す
副室噴孔２４の中心線と燃焼室底面２６の交点（図の
Ｈ）における当該中心線Ｇ１と燃焼室底面２６とのなす
角度であって、シリンダ２５の中心軸（図のＧ２）から
見て外側の角度（図のθ）が、ピストン２７の位置に関
わらず常に９０度以上になるような燃焼室２２形状とな
っている。従って、ピストン２７が、図１のＤの位置に
ある場合だけだなく、図のＥあるいはＦの位置にある場
合にも前記中心線Ｇ１と燃焼室底面２６とのなす角度θ
は、９０度以上になっている。
【００２１】かかる燃焼室２２形状を有していることに
より、燃焼火炎が燃焼室底面２６に沿って燃焼室の外側
にも流出し、かかる部分の混合気をも十分に燃焼させる
ことができる。
より、燃焼火炎が燃焼室底面２６に沿って燃焼室の外側
にも流出し、かかる部分の混合気をも十分に燃焼させる
ことができる。
【００２２】本副室付ガスエンジン２１における第二の
特徴は、副室２３と燃焼室底面２６との間に一定以上の
距離を有していることである。より具体的には、ピスト
ン２７が圧縮上死点の位置（図１の場合にはＤの位置）
にある時に、副室噴孔２４の中心線Ｇ１と副室２３の中
心軸Ｇ２との交点（図１のＩ）から、副室噴孔２４の中
心線Ｇ１と燃焼室底面２６との交点（図１のＨ）までの
距離Ｌが、下記（１）式を満たすような燃焼室底面２６
形状となっている。
特徴は、副室２３と燃焼室底面２６との間に一定以上の
距離を有していることである。より具体的には、ピスト
ン２７が圧縮上死点の位置（図１の場合にはＤの位置）
にある時に、副室噴孔２４の中心線Ｇ１と副室２３の中
心軸Ｇ２との交点（図１のＩ）から、副室噴孔２４の中
心線Ｇ１と燃焼室底面２６との交点（図１のＨ）までの
距離Ｌが、下記（１）式を満たすような燃焼室底面２６
形状となっている。
【００２３】
Ｌ＞０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚ （１）
但し、Ｖｐｒｅ：副室２３の容積（ｍｍ3）
Ａｎｏｚ：副室噴孔２４の面積（ｍｍ2）
なお、上記（１）式の副室噴孔２４の面積Ａｎｏｚは、
下記（２）式によって求められる。
下記（２）式によって求められる。
【００２４】
Ａｎｏｚ＝π×ｄｎｏｚ2／４ （２）
但し、ｄｎｏｚ：副室噴孔２４の直径（ｍｍ）
上記（１）式において、Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚ（ｍｍ）
は、燃焼火炎の噴出長さを表す指標であり、かかる噴出
長さが増大するほど前記副室２３と燃焼室底面２６との
距離Ｌを長くする必要がある。噴出長さに比べて前記距
離Ｌが短い場合には、燃焼火炎が十分にエネルギーを出
す前に燃焼室底面２６と衝突して燃焼室壁面により冷や
されてしまうため、燃焼室２２内の燃焼を十分に行うこ
とができなくなってしまうからである。
は、燃焼火炎の噴出長さを表す指標であり、かかる噴出
長さが増大するほど前記副室２３と燃焼室底面２６との
距離Ｌを長くする必要がある。噴出長さに比べて前記距
離Ｌが短い場合には、燃焼火炎が十分にエネルギーを出
す前に燃焼室底面２６と衝突して燃焼室壁面により冷や
されてしまうため、燃焼室２２内の燃焼を十分に行うこ
とができなくなってしまうからである。
【００２５】このような副室２３と燃焼室底面２６との
距離Ｌを十分に確保する燃焼室底面２６形状にすること
により、燃焼火炎が大きなエネルギーを出すことがで
き、燃焼室２２内の燃焼促進と燃焼室底面２６からの熱
損失の低減を図ることができる。
距離Ｌを十分に確保する燃焼室底面２６形状にすること
により、燃焼火炎が大きなエネルギーを出すことがで
き、燃焼室２２内の燃焼促進と燃焼室底面２６からの熱
損失の低減を図ることができる。
【００２６】以上説明したように、本実施の形態例に係
る副室付ガスエンジン２１を用いると、膨張比を高くす
るために燃焼室を小さくし燃焼室外側の容積が増大して
も、当該外側の部分にも燃焼火炎が行き届くため燃焼効
率を低下させることがない。また、上述のように、燃焼
火炎が十分にエネルギーを出すことができるため、燃焼
室２２内の燃焼促進と燃焼室底面２６からの熱損失の低
減を図ることができ、高膨張比化による熱効率向上のメ
リットを十分に引き出すことができる。
る副室付ガスエンジン２１を用いると、膨張比を高くす
るために燃焼室を小さくし燃焼室外側の容積が増大して
も、当該外側の部分にも燃焼火炎が行き届くため燃焼効
率を低下させることがない。また、上述のように、燃焼
火炎が十分にエネルギーを出すことができるため、燃焼
室２２内の燃焼促進と燃焼室底面２６からの熱損失の低
減を図ることができ、高膨張比化による熱効率向上のメ
リットを十分に引き出すことができる。
【００２７】次に、本実施の形態例に係る副室付ガスエ
ンジン２１の効果を実証するために行われた実験の結果
について説明する。この実験は、燃焼室の形状、副室噴
孔の角度、及び副室噴孔の直径（ｄｎｏｚ）を変えた複
数のケースについて、エンジンを作動し、その際の熱効
率とＨＣ排出濃度を測定したものである。具体的には、
下記表１に示す４つのケースについて実験を行ってい
る。
ンジン２１の効果を実証するために行われた実験の結果
について説明する。この実験は、燃焼室の形状、副室噴
孔の角度、及び副室噴孔の直径（ｄｎｏｚ）を変えた複
数のケースについて、エンジンを作動し、その際の熱効
率とＨＣ排出濃度を測定したものである。具体的には、
下記表１に示す４つのケースについて実験を行ってい
る。
【００２８】
【表１】
【００２９】図２は、上記実験の各条件を説明するため
の図である。図２の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれＡタ
イプの燃焼室形状及びＢタイプの燃焼室形状を表してい
る。図中に示されるα１及びα２は、上記表１に示す副
室噴孔の角度であり、二つの副室噴孔の開度を表してい
る。本実験においては、Ａタイプの燃焼室形状において
はα１を、Ｂタイプの燃焼室形状においてはα１及びα
２の両方を用いている。
の図である。図２の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれＡタ
イプの燃焼室形状及びＢタイプの燃焼室形状を表してい
る。図中に示されるα１及びα２は、上記表１に示す副
室噴孔の角度であり、二つの副室噴孔の開度を表してい
る。本実験においては、Ａタイプの燃焼室形状において
はα１を、Ｂタイプの燃焼室形状においてはα１及びα
２の両方を用いている。
【００３０】図の（ａ）に示すＡタイプの燃焼室形状
は、前述した従来の副室付ガスエンジン１におけるもの
であり、副室噴孔の角度がα１である場合には、前記副
室噴孔の中心線（図２の（ａ）のＰ１）と燃焼室底面６
とのなす角度θが、ピストン７の位置によっては９０度
以下になる形状である。図に示すように、ピストン７位
置がＪの位置の場合には、θは９０度以上となるが、Ｋ
の位置の場合には９０度以下となり、かかる形状ではθ
が９０度以下になるピストン７位置が存在する。
は、前述した従来の副室付ガスエンジン１におけるもの
であり、副室噴孔の角度がα１である場合には、前記副
室噴孔の中心線（図２の（ａ）のＰ１）と燃焼室底面６
とのなす角度θが、ピストン７の位置によっては９０度
以下になる形状である。図に示すように、ピストン７位
置がＪの位置の場合には、θは９０度以上となるが、Ｋ
の位置の場合には９０度以下となり、かかる形状ではθ
が９０度以下になるピストン７位置が存在する。
【００３１】図の（ｂ）に示すＢタイプの燃焼室形状
は、本実施の形態例に係る副室付ガスエンジン２１にお
けるものである。そして、前記副室噴孔の角度がα１で
ある場合には、前記副室噴孔の中心線（図２の（ｂ）の
Ｐ１）と燃焼室底面２６とのなす角度θ１が、ピストン
２７の位置に関わらず常に９０度以上となっている。一
方、前記副室噴孔の角度がα２である場合には、前記副
室噴孔の中心線（図２の（ａ）のＰ２）と燃焼室底面２
６とのなす角度θ２が、ピストン２７の位置によっては
９０度以下になる。図２の（ｂ）に示すように、ピスト
ン２７位置がＭの位置の場合には、θ２は９０度以上と
なるが、Ｎの位置の場合には９０度以下となり、副室噴
孔の角度がα２である場合には、θ２が９０度以下にな
るピストン２７位置が存在する。
は、本実施の形態例に係る副室付ガスエンジン２１にお
けるものである。そして、前記副室噴孔の角度がα１で
ある場合には、前記副室噴孔の中心線（図２の（ｂ）の
Ｐ１）と燃焼室底面２６とのなす角度θ１が、ピストン
２７の位置に関わらず常に９０度以上となっている。一
方、前記副室噴孔の角度がα２である場合には、前記副
室噴孔の中心線（図２の（ａ）のＰ２）と燃焼室底面２
６とのなす角度θ２が、ピストン２７の位置によっては
９０度以下になる。図２の（ｂ）に示すように、ピスト
ン２７位置がＭの位置の場合には、θ２は９０度以上と
なるが、Ｎの位置の場合には９０度以下となり、副室噴
孔の角度がα２である場合には、θ２が９０度以下にな
るピストン２７位置が存在する。
【００３２】次に、副室噴孔の直径に関する条件につい
ては、前記表１に示すとおり、ｄｎｏｚ＿１及びｄｎｏ
ｚ＿２の二通りを用いている。ｄｎｏｚ＿１とｄｎｏｚ
＿２には、ｄｎｏｚ＿１＞ｄｎｏｚ＿２の関係があり、
それぞれ、燃焼室形状がＢタイプで副室噴孔の角度がα
１である場合には、ピストン２７が圧縮上死点の位置
（図２の（ｂ）のＭの位置）にある時に、ｄｎｏｚ＿１
は、前記（１）式を満たし、ｄｎｏｚ＿２は、前記
（１）式を満たさない値となっている。即ち、図２の
（ｂ）に示すＬの値が、副室噴孔の直径がｄｎｏｚ＿１
である場合には、０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚよりも
大きく、副室噴孔の直径がｄｎｏｚ＿２である場合に
は、０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚよりも小さい。
ては、前記表１に示すとおり、ｄｎｏｚ＿１及びｄｎｏ
ｚ＿２の二通りを用いている。ｄｎｏｚ＿１とｄｎｏｚ
＿２には、ｄｎｏｚ＿１＞ｄｎｏｚ＿２の関係があり、
それぞれ、燃焼室形状がＢタイプで副室噴孔の角度がα
１である場合には、ピストン２７が圧縮上死点の位置
（図２の（ｂ）のＭの位置）にある時に、ｄｎｏｚ＿１
は、前記（１）式を満たし、ｄｎｏｚ＿２は、前記
（１）式を満たさない値となっている。即ち、図２の
（ｂ）に示すＬの値が、副室噴孔の直径がｄｎｏｚ＿１
である場合には、０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚよりも
大きく、副室噴孔の直径がｄｎｏｚ＿２である場合に
は、０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚよりも小さい。
【００３３】図３は、本実験の結果を表した図である。
図３の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、前記表１に示し
た４つの実験ケースにおける熱効率とＨＣ排出濃度を点
火時期によってプロットしたものである。図から分かる
ように、○でプロットされている実験ケース２の場合
が、ＨＣ排出濃度が最も低く、熱効率が最も高い結果を
示している。実験ケース２では、燃焼室形状がＢタイプ
で副室噴孔の角度がα１であることから、前述の通り、
ピストン２７位置に関係なく副室噴孔の中心線と燃焼室
底面とのなす角度θが９０以上であり、かつ副室噴孔の
直径がｄｎｏｚ＿１であることから前記（１）式を満た
している。従って、実験ケース２は、前述した本実施の
形態例に係る副室付ガスエンジン２１の二つの特徴を両
方有している場合であり、本実験結果から、本副室付ガ
スエンジン２１の前述した効果が実証されたことにな
る。
図３の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、前記表１に示し
た４つの実験ケースにおける熱効率とＨＣ排出濃度を点
火時期によってプロットしたものである。図から分かる
ように、○でプロットされている実験ケース２の場合
が、ＨＣ排出濃度が最も低く、熱効率が最も高い結果を
示している。実験ケース２では、燃焼室形状がＢタイプ
で副室噴孔の角度がα１であることから、前述の通り、
ピストン２７位置に関係なく副室噴孔の中心線と燃焼室
底面とのなす角度θが９０以上であり、かつ副室噴孔の
直径がｄｎｏｚ＿１であることから前記（１）式を満た
している。従って、実験ケース２は、前述した本実施の
形態例に係る副室付ガスエンジン２１の二つの特徴を両
方有している場合であり、本実験結果から、本副室付ガ
スエンジン２１の前述した効果が実証されたことにな
る。
【００３４】また、実験ケース１及び３は、前述の通
り、副室噴孔の中心線と燃焼室底面とのなす角度θが９
０度以下になるピストン位置が存在する場合であり、こ
れらの実験結果（図３における□及び△）が、前記実験
ケース２の場合（図３における○）よりも劣っているこ
とから、副室噴孔の中心線と燃焼室底面とのなす角度θ
を常に９０度以上にするという本副室付ガスエンジン２
１の第一の特徴が熱効率向上に効果を有することがわか
る。
り、副室噴孔の中心線と燃焼室底面とのなす角度θが９
０度以下になるピストン位置が存在する場合であり、こ
れらの実験結果（図３における□及び△）が、前記実験
ケース２の場合（図３における○）よりも劣っているこ
とから、副室噴孔の中心線と燃焼室底面とのなす角度θ
を常に９０度以上にするという本副室付ガスエンジン２
１の第一の特徴が熱効率向上に効果を有することがわか
る。
【００３５】また、実験ケース４は、副室噴孔の直径が
ｄｎｏｚ＿２であり、前述の通り、前記（１）式を満た
さない場合であるが、かかる場合の実験結果（図３にお
ける×）が、前記実験ケース２の場合（図３における
○）よりも劣っていることから、前記（１）式を満たす
という本副室付ガスエンジン２１の第二の特徴が熱効率
向上に効果を有することがわかる。
ｄｎｏｚ＿２であり、前述の通り、前記（１）式を満た
さない場合であるが、かかる場合の実験結果（図３にお
ける×）が、前記実験ケース２の場合（図３における
○）よりも劣っていることから、前記（１）式を満たす
という本副室付ガスエンジン２１の第二の特徴が熱効率
向上に効果を有することがわかる。
【００３６】なお、本実施の形態例に係る副室付ガスエ
ンジン２１では、副室噴孔の中心線と燃焼室底面とのな
す角度θを常に９０度以上にするという第一の特徴と、
前記（１）式を満たすという第二の特徴の両方を有して
いるが、どちらか片方の特徴のみを有した副室付ガスエ
ンジンとしても良い。また、図１に示した燃焼室２２の
形状は一例であって、前記第一の特徴及び第二の特徴を
有する限り他の形状であっても良い。
ンジン２１では、副室噴孔の中心線と燃焼室底面とのな
す角度θを常に９０度以上にするという第一の特徴と、
前記（１）式を満たすという第二の特徴の両方を有して
いるが、どちらか片方の特徴のみを有した副室付ガスエ
ンジンとしても良い。また、図１に示した燃焼室２２の
形状は一例であって、前記第一の特徴及び第二の特徴を
有する限り他の形状であっても良い。
【００３７】本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に
限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均
等物に及ぶものである。
限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均
等物に及ぶものである。
【００３８】
【発明の効果】以上、本発明によれば、燃焼火炎が燃焼
室の外側部分に流れやすくなり、当該部分の混合気を十
分に燃焼させることができる。また、十分な燃焼火炎の
長さが確保されるので、大きなエネルギーを発し、燃焼
室内の混合気を十分に燃焼させると共に燃焼室底面から
の熱損失を低減できる。従って、高膨張比にしても、従
来のように燃焼効率を下げることなく、高膨張比化によ
る熱効率のメリットを獲得することができる。
室の外側部分に流れやすくなり、当該部分の混合気を十
分に燃焼させることができる。また、十分な燃焼火炎の
長さが確保されるので、大きなエネルギーを発し、燃焼
室内の混合気を十分に燃焼させると共に燃焼室底面から
の熱損失を低減できる。従って、高膨張比にしても、従
来のように燃焼効率を下げることなく、高膨張比化によ
る熱効率のメリットを獲得することができる。
【図１】本発明を適用した副室付ガスエンジンの実施の
形態例に係る構成図であって、燃焼室の近傍を示した図
である。
形態例に係る構成図であって、燃焼室の近傍を示した図
である。
【図２】実験の各条件を説明するための図である。
【図３】実験結果を表した図である。
【図４】従来における副室付ガスエンジンの副室近傍を
示した構成図である。
示した構成図である。
１ 副室付ガスエンジン
２ 燃焼室
３ 副室
４ 副室噴孔
５ シリンダ
６ 燃焼室底面
７ ピストン
８ 給気ポート
９ 給気弁
１０ 排気弁
１１ 排気ポート
１２ 点火栓
１３ 副室燃料ガス供給管
１４ 副室燃料ガス供給弁
２１ 副室付ガスエンジン
２２ 燃焼室
２３ 副室
２４ 副室噴孔
２５ シリンダ
２６ 燃焼室底面
２７ ピストン
Ｇ１ 副室噴孔の中心線
Ｇ２ 副室の中心軸
θ 副室噴孔の中心線と燃焼室底面とのなす角度
Ｌ 副室と燃焼室底面との距離
Ｖｐｒｅ 副室の容積
Ａｎｏｚ 副室噴孔の面積
ｄｎｏｚ 副室噴孔の直径
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）
Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｃ
(72)発明者 野口 知宏
神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工
業株式会社汎用機・特車事業本部内
(72)発明者 藤若 貴生
大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号
大阪瓦斯株式会社内
(72)発明者 松下 陽一
大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号
大阪瓦斯株式会社内
Ｆターム(参考） 3G023 AA01 AB01 AC03 AC04 AC07
AD02 AD13 AD14 AD27 AD28
AD29
Claims (4)
- 【請求項１】シリンダ内のピストン上部に形成される燃
焼室と、前記シリンダの上部に設けられ、前記燃焼室に
燃焼火炎を噴出するための噴孔を有する副室とを有する
副室付ガスエンジンであって、 前記噴孔の中心線と前記燃焼室の底面との交点における
当該中心線と当該燃焼室底面とのなす角度であって、前
記シリンダの中心軸から見て外側の方の角度θが、前記
ピストンの位置に関わらず９０度以上であることを特徴
とする副室付ガスエンジン。 - 【請求項２】請求項１において、 前記ピストンが圧縮上死点の位置にある時に、前記噴孔
の中心線と前記副室の中心軸との交点から、前記噴孔の
中心線と前記燃焼室底面との交点までの距離Ｌが、所定
の値より大きいことを特徴とする副室付ガスエンジン。 - 【請求項３】請求項２において、 前記所定の距離Ｌ（ｍｍ）が、 ０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚ 但し、 Ｖｐｒｅ：前記副室の容積（ｍｍ3） Ａｎｏｚ：前記噴孔の面積（ｍｍ2） であることを特徴とする副室付ガスエンジン。
- 【請求項４】シリンダ内のピストン上部に形成される燃
焼室と、前記シリンダの上部に設けられ、前記燃焼室に
燃焼火炎を噴出するための噴孔を有する副室とを有する
副室付ガスエンジンであって、 前記ピストンが圧縮上死点の位置にある時に、前記噴孔
の中心線と前記副室の中心軸との交点から、前記噴孔の
中心線と前記燃焼室の底面との交点までの距離Ｌ（ｍ
ｍ）が、下記の式を満たしていることを特徴とする副室
付ガスエンジン。 Ｌ＞０．０４×Ｖｐｒｅ／Ａｎｏｚ 但し、 Ｖｐｒｅ：前記副室の容積（ｍｍ3） Ａｎｏｚ：前記噴孔の面積（ｍｍ2）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093714A JP2003286849A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 副室付ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093714A JP2003286849A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 副室付ガスエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003286849A true JP2003286849A (ja) | 2003-10-10 |
Family
ID=29238041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002093714A Pending JP2003286849A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 副室付ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003286849A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286142A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 内燃機関のピストン |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07127455A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-16 | Isuzu Motors Ltd | 副室を有するガスエンジン |
| JPH07293344A (ja) * | 1994-04-27 | 1995-11-07 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | 遮熱型ガスエンジン |
| JPH1047064A (ja) * | 1996-08-02 | 1998-02-17 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 副室式ガス機関の燃焼副室構造 |
| JPH10153121A (ja) * | 1996-11-21 | 1998-06-09 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 副室式ガス機関の副室形状 |
| JP2000257431A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-09-19 | Tokyo Gas Co Ltd | 副室式ガス機関 |
| JP2001227344A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | トーチ点火式ガスエンジンの噴孔構造 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002093714A patent/JP2003286849A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07127455A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-16 | Isuzu Motors Ltd | 副室を有するガスエンジン |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008286142A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 内燃機関のピストン |
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