JP2011236789A - Fuel supply device - Google Patents

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昌幸 斉藤
Fumiya Morita
文哉 森田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of parts while maintaining responsiveness and control accuracy in an auxiliary chamber type gas engine provided with an auxiliary chamber connected to a combustion chamber (main chamber).SOLUTION: In the auxiliary chamber type gas engine 10 provided with an auxiliary chamber 15 connected to a main chamber 14 has, for each combustion room, a fuel supply device 20 for supplying fuel, a first fuel supply passage 23 for connecting the fuel supply device 20 and an intake pipe 16, a second fuel supply passage 24 for connecting the fuel supply device 20 and the auxiliary chamber 15, and a switching means 22 disposed at the fuel supply device 20 for switching communication between the fuel supply device 20 and the first fuel supply passage 23 or the second fuel supply passage 24, the switching means 22 is composed of a switching chamber 30 and a piston 40 that is slidably inserted into the switching chamber 30, and switches communication between the fuel supply device 20 and the first fuel supply passage 23 or the second fuel supply passage 24 by the slide of the piston 40 in the switching chamber 30.

Description

この発明は、天然ガス等のガス燃料を用いた副室燃焼方式のガスエンジンに関し、特に、ガス燃料を燃焼室および副室に供給する燃料供給装置に関する。   The present invention relates to a sub-chamber combustion type gas engine using a gas fuel such as natural gas, and more particularly to a fuel supply device that supplies gas fuel to a combustion chamber and a sub-chamber.

天然ガスを燃料としたガスエンジンにおいて、例えば、燃費低減やNOx低減を行うために、燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比よりも希薄なリーン状態として燃焼させることが行われる。しかしながら、リーン状態での燃焼は理論空燃比による燃焼に比べ、着火性が不安定となり十分な出力が得られないことがある。そこで、燃焼室を、出力を得るための主室と、主室に接続する副室とに分け、それぞれに供給する燃料の割合を変えることで着火性を上げる副室式ガスエンジンが提供されている。副室式ガスエンジンでは、燃料がリッチな混合気を充填した副室内に対し点火し、点火した副室内の混合気を主室に噴出させることで、主室内のリーンな混合気に対する着火性を上げている。   In a gas engine using natural gas as fuel, for example, in order to reduce fuel consumption and NOx, combustion is performed in a lean state where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. However, the combustion in the lean state is unstable in ignitability compared with the combustion by the stoichiometric air-fuel ratio, and sufficient output may not be obtained. Accordingly, a combustion chamber is divided into a main chamber for obtaining output and a sub chamber connected to the main chamber, and a sub chamber type gas engine is provided which improves the ignitability by changing the ratio of fuel supplied to each. Yes. In the sub-chamber gas engine, the sub-chamber filled with the fuel-rich mixture is ignited, and the ignited air-fuel mixture in the sub-chamber is ejected into the main chamber, thereby igniting the lean air-fuel mixture in the main chamber. Raised.

特許文献1に記載される従来の副室式ガスエンジンでは、主室に燃料を供給するために吸気通路に設置されるガスミキサー23に加え、副室に供給する燃料を制御する手動遮断弁31が設けられている。また、手動遮断弁31の下流には、副室内の圧力上昇に伴うガス燃料の逆流を防止する逆止弁が設けられる。これによって、主室及び副室に供給する燃料量、供給タイミングの制御を可能としている。
また、特許文献2に記載される従来の副室式ガスエンジンでは、吸気通路へ燃料を供給する主燃料供給路の開閉を行うガス制御弁14の下流において、副室へ燃料を供給する副燃料供給路の分岐部を設けている。また、副室へ燃料を供給する副燃料供給路には、副室内の圧力上昇に伴うガス燃料の逆流を防止する逆止弁と、副燃料供給路のガス流量の割合を変更する開度調整弁が設けられている。これによって、燃料の供給を制御する制御弁の数を少なくすることができる。
In the conventional sub-chamber type gas engine described in Patent Document 1, in addition to the gas mixer 23 installed in the intake passage for supplying fuel to the main chamber, a manual shut-off valve 31 for controlling the fuel supplied to the sub-chamber. Is provided. Further, a check valve is provided downstream of the manual shut-off valve 31 to prevent the backflow of the gas fuel accompanying the pressure increase in the sub chamber. This makes it possible to control the amount of fuel supplied to the main chamber and the sub chamber and the supply timing.
Further, in the conventional sub-chamber gas engine described in Patent Document 2, the sub-fuel that supplies fuel to the sub chamber downstream of the gas control valve 14 that opens and closes the main fuel supply passage that supplies fuel to the intake passage. A branch portion of the supply path is provided. The sub fuel supply passage for supplying fuel to the sub chamber has a check valve for preventing the back flow of the gas fuel accompanying the pressure increase in the sub chamber, and an opening adjustment for changing the gas flow rate of the sub fuel supply passage. A valve is provided. As a result, the number of control valves for controlling the supply of fuel can be reduced.

特開平5−113148号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-113148 特開2009−299592号公報JP 2009-299592 A

特許文献1に記載の副室式ガスエンジンでは、主室および副室へ供給する燃料量、タイミングを制御することができるが、制御するために部品点数を増やす必要がある。また、特許文献2に記載の副室式ガスエンジンでは、燃料を制御する部品数を抑えることができるが、同時に供給される主室側と副室側の燃料量を一つの制御弁で制御するため、各室に供給する燃料量およびタイミングを精度よく制御することが困難である。本発明の目的は、燃焼室に接続された副室が備えられた副室式ガスエンジンにおいて、応答性や制御精度を保ちながら、部品点数を減少させることである。   In the sub-chamber type gas engine described in Patent Document 1, it is possible to control the fuel amount and timing supplied to the main chamber and the sub-chamber, but it is necessary to increase the number of parts in order to control. In the sub-chamber type gas engine described in Patent Document 2, the number of components for controlling the fuel can be reduced, but the amount of fuel supplied to the main chamber side and the sub-chamber side supplied simultaneously is controlled by one control valve. Therefore, it is difficult to accurately control the amount and timing of fuel supplied to each chamber. An object of the present invention is to reduce the number of parts while maintaining responsiveness and control accuracy in a sub-chamber type gas engine provided with a sub-chamber connected to a combustion chamber.

上記課題を達成するため、請求項1に記載の本発明では、主燃焼室に接続された副室が備えられた副室式ガスエンジンであって、燃料を供給する燃料供給部と、燃料供給部と吸気管とを接続する第1燃料供給通路と、燃料供給部と前記副室とを接続する第2燃料供給通路と、燃料供給部に配置され、燃料供給部と、第1燃料供給通路または第2燃料供給通路との連通を切り替える切替手段と、を燃焼室毎に備え、切替手段は、切替室と、切替室に摺動可能に挿入される弁体と、から構成され、弁体が切替室内を摺動することで、燃料供給部と、第1燃料供給通路または第2燃料供給通路との連通を切り替えることを特徴とする。
請求項1に記載の本願発明によれば、切替室内を摺動する弁体によって燃料供給部から供給される燃料を吸気管と接続される第1吸気通路または副室と接続される第2燃料供給通路のどちらかに切り替えることが可能となり、部品点数を減らし、かつ、吸気管または副室のどちらかに狙った燃料量を精度よく供給することが可能となる。
なお、吸気管とは、燃焼室へ流入する新気が流れる通路のことであり、吸気通路および吸気ポートが含まれる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a sub-chamber type gas engine including a sub-chamber connected to the main combustion chamber, a fuel supply section for supplying fuel, and a fuel supply A first fuel supply passage that connects the fuel supply portion and the intake pipe, a second fuel supply passage that connects the fuel supply portion and the sub chamber, a fuel supply portion, and a first fuel supply passage that is disposed in the fuel supply portion Or a switching means for switching the communication with the second fuel supply passage for each combustion chamber, the switching means comprising a switching chamber and a valve body slidably inserted into the switching chamber, Is configured to switch communication between the fuel supply unit and the first fuel supply passage or the second fuel supply passage by sliding in the switching chamber.
According to the first aspect of the present invention, the fuel supplied from the fuel supply unit by the valve body sliding in the switching chamber is the second fuel connected to the first intake passage or the sub chamber connected to the intake pipe. It is possible to switch to one of the supply passages, to reduce the number of parts, and to accurately supply the fuel amount aimed at either the intake pipe or the sub chamber.
The intake pipe is a passage through which fresh air flowing into the combustion chamber flows, and includes an intake passage and an intake port.

請求項2に記載の本発明では、弁体は、副室の圧力に応じて切替室内を摺動することを特徴とする。
請求項2に記載の本願発明によれば、弁体は、副室の圧力に応じて切替室内を摺動するため、副室の状態を基に吸気管または副室のどちらかにより精度よく燃料を供給することが可能となる。
According to a second aspect of the present invention, the valve element slides in the switching chamber according to the pressure in the sub chamber.
According to the second aspect of the present invention, since the valve body slides in the switching chamber in accordance with the pressure in the sub chamber, the fuel can be accurately controlled by either the intake pipe or the sub chamber based on the state of the sub chamber. Can be supplied.

請求項3に記載の本発明では、弁体はピストン状に形成されるとともに、弁体の一方の受圧面と切替室とで形成され、燃料供給部と接続される第1室と、弁体の他方の受圧面と切替室とで形成され、第2燃料供給通路が接続される第2室と、第1室を形成する弁体の一方の受圧面と弁体摺動面とを連通する弁体内通路を備え、弁体が第1室の容積が最小となる状態で弁体内通路と第1燃料供給通路とが連通する位置に第1燃料供給通路が形成され、弁体が第2室の容積が最小となる状態で弁体内通路と第2室が連通することを特徴とする。
請求項3に記載した本願発明によれば、燃料供給部と連通されるときの吸気管または副室は、圧力が低い状態となり、燃料の供給を効率よく行うことが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, the valve body is formed in a piston shape, is formed by one pressure receiving surface of the valve body and the switching chamber, and is connected to the fuel supply unit, and the valve body. The second pressure receiving surface and the switching chamber are connected, and the second chamber to which the second fuel supply passage is connected is communicated with one pressure receiving surface of the valve body forming the first chamber and the valve body sliding surface. A valve body passage is provided, the first fuel supply passage is formed at a position where the valve body passage and the first fuel supply passage communicate with each other in a state where the volume of the first chamber is minimized, and the valve body is in the second chamber. The valve body passage and the second chamber communicate with each other in a state where the volume of the valve is minimized.
According to the third aspect of the present invention, the pressure of the intake pipe or the sub chamber when communicating with the fuel supply unit is low, and the fuel can be supplied efficiently.

請求項4に記載の本発明では、第1室側の弁体受圧面に比べ第2室側の弁体受圧面の面積を大きく構成したことを特徴とする。
請求項4に記載の本発明では、第1室と第2室の圧力が同じであっても、弁体を任意の方向に移動させることが可能となり、通路の切替を容易に行うことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the area of the valve body pressure receiving surface on the second chamber side is larger than that of the valve body pressure receiving surface on the first chamber side.
In this invention of Claim 4, even if the pressure of a 1st chamber and a 2nd chamber is the same, it becomes possible to move a valve body to arbitrary directions, and can switch a channel | path easily. .

請求項5に記載の本発明では、第2室の容積が小さくなる方向に弁体を付勢する第1弁体付勢手段が設けられていることを特徴とする。
請求項5に記載の本発明では、弁体の受圧面にかかる圧力が同じであっても、弁体を任意の方向に移動させることが可能となり、通路の切替を容易に行うことができる。
The present invention described in claim 5 is characterized in that first valve body urging means for urging the valve body in a direction in which the volume of the second chamber decreases is provided.
In this invention of Claim 5, even if the pressure concerning the pressure receiving surface of a valve body is the same, it becomes possible to move a valve body to arbitrary directions, and can switch a path | pass easily.

本願発明は、簡単な構成によって、燃焼室に接続された副室を備えた副室式ガスエンジンにおいて、応答性や制御精度を保ちながら、部品点数を減少させることができるという優れた効果を奏する。   The present invention has an excellent effect that the number of parts can be reduced while maintaining responsiveness and control accuracy in a sub-chamber gas engine having a sub-chamber connected to the combustion chamber with a simple configuration. .

本発明の第1の実施形態に係る副室式ガスエンジンの概略図である。1 is a schematic view of a sub-chamber gas engine according to a first embodiment of the present invention. 同じく切替手段の図である。It is a figure of a switching means similarly. 同じく切替手段の図である。It is a figure of a switching means similarly. 同じく切替手段の作用と燃料供給タイミングを示す概念図である。It is a conceptual diagram which similarly shows the effect | action of a switching means, and fuel supply timing. 本発明の第2の実施形態に係る切替手段の図である。It is a figure of the switching means which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 同じく切替手段の図である。It is a figure of a switching means similarly. その他の実施形態に係る切替手段の図である。It is a figure of the switching means which concerns on other embodiment.

(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る副室式ガスエンジン10を図1ないし図4に基づいて説明する。
図1に第1の実施形態に係る副室式ガスエンジン10の構成を示す。この副室式ガスエンジン10は、天然ガス等のガス燃料を燃料として駆動する内燃機関である。図1では、1つの燃焼室のみが記載されているが、副室式ガスエンジン10は、複数の燃焼室を備えている。副室式ガスエンジン10の燃焼室は、シリンダブロック11、シリンダヘッド12、燃焼室ピストン13、図示しない吸気弁、排気弁より構成される主燃焼室である主室14と、シリンダヘッド12に形成される副室15とより構成されている。主室14は、燃焼室ピストン13がシリンダブロック11の側壁に沿って往復運動することで容積が変動する。シリンダヘッド12には主室14に新気を供給するための吸気管としての吸気ポート16、および、主室14から既燃ガスを排気ガスとして排出するための排気ポート17が形成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, the sub-chamber type gas engine 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
FIG. 1 shows a configuration of a sub-chamber gas engine 10 according to the first embodiment. The sub-chamber gas engine 10 is an internal combustion engine that is driven by using gas fuel such as natural gas as fuel. Although only one combustion chamber is illustrated in FIG. 1, the sub-chamber gas engine 10 includes a plurality of combustion chambers. The combustion chamber of the sub-chamber type gas engine 10 is formed in the cylinder head 11, which is a main combustion chamber composed of a cylinder block 11, a cylinder head 12, a combustion chamber piston 13, an unillustrated intake valve and exhaust valve, and the cylinder head 12. The sub chamber 15 is configured. The volume of the main chamber 14 varies as the combustion chamber piston 13 reciprocates along the side wall of the cylinder block 11. The cylinder head 12 is formed with an intake port 16 as an intake pipe for supplying fresh air to the main chamber 14 and an exhaust port 17 for discharging burned gas from the main chamber 14 as exhaust gas.

図示しない吸気弁、排気弁は、吸気ポート16と主室14の境界、および、排気ポート17と主室14との境界に配置される。そして、シリンダヘッド12上部に取り付けられ、図示しないクランクシャフトの回転に連動して回転する図示しない吸気カム及び排気カムによって、吸気弁および排気弁が往復運動されることで、吸気ポート16および排気ポート17が開閉される。なお、吸気弁および排気弁の開閉タイミングは、吸気カム及び排気カムに既存のバルブタイミング機構を備えることによって、制御可能に設けられていてもよい。
また、シリンダヘッド12には、吸気ポート16および副室15に燃料を供給する燃料供給部としての燃料供給装置20が設けられている。
An unillustrated intake valve and exhaust valve are disposed at the boundary between the intake port 16 and the main chamber 14 and at the boundary between the exhaust port 17 and the main chamber 14. An intake valve and an exhaust valve are reciprocated by an intake cam and an exhaust cam (not shown) that are attached to the upper part of the cylinder head 12 and rotate in conjunction with the rotation of a crankshaft (not shown). 17 is opened and closed. The opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve may be provided so as to be controllable by providing the intake cam and the exhaust cam with an existing valve timing mechanism.
The cylinder head 12 is provided with a fuel supply device 20 as a fuel supply unit that supplies fuel to the intake port 16 and the sub chamber 15.

副室15は、シリンダヘッド12における燃焼室ピストン13と対面する壁面に形成されており、主室14に近接して配置される。主室と副室とを隔てる壁面は、主室側に張り出したドーム型に形成されており、ドーム型の壁面には、噴出口18が複数設けられることによって主室14と副室15とが連通されている。また、副室15におけるドーム型壁面と反対方向の壁面には、点火プラグ19が配置されており、後述するECU52に接続されることで任意のタイミングで点火が可能となっている。   The sub chamber 15 is formed on a wall surface facing the combustion chamber piston 13 in the cylinder head 12 and is disposed in the vicinity of the main chamber 14. The wall surface separating the main chamber and the sub chamber is formed in a dome shape projecting toward the main chamber side, and the main chamber 14 and the sub chamber 15 are formed by providing a plurality of jet outlets 18 on the dome wall surface. It is communicated. Further, a spark plug 19 is disposed on the wall surface of the sub chamber 15 opposite to the dome-shaped wall surface, and can be ignited at an arbitrary timing by being connected to an ECU 52 described later.

燃料供給装置20は、図示しないガス燃料貯蔵手段からガス燃料を供給可能なインジェクタ21、インジェクタ21と通路25によって接続され、インジェクタ21からガス燃料が供給される切替室30と、切替室30内を摺動可能に配置される弁体としてのピストン40とからなる切替手段22より構成されている。また、燃料供給装置20には、他端部が吸気ポート16に接続される第1燃料供給通路23、および、他端部が副室15に接続される第2燃料供給通路24が接続されている。なお、吸気ポート16に接続される第1燃料供給通路23の接続口は、第1燃料供給通路23を流れるガス燃料が吸気ポート16に流入する際、吸気ポート16を流れる吸入空気の流れを乱さないように配置されている。   The fuel supply device 20 is connected to an injector 21 capable of supplying gas fuel from a gas fuel storage means (not shown), an injector 21 and a passage 25, and a switching chamber 30 to which gas fuel is supplied from the injector 21, It is comprised from the switching means 22 which consists of piston 40 as a valve body arrange | positioned so that sliding is possible. The fuel supply device 20 is connected to a first fuel supply passage 23 whose other end is connected to the intake port 16 and a second fuel supply passage 24 whose other end is connected to the sub chamber 15. Yes. The connection port of the first fuel supply passage 23 connected to the intake port 16 disturbs the flow of intake air flowing through the intake port 16 when the gas fuel flowing through the first fuel supply passage 23 flows into the intake port 16. Is arranged so that there is no.

図2および図3に示すように、切替手段22を構成する切替室30は、それぞれ円筒状で形成される第1切替室31、第2切替室32、第3切替室33、及び第1切替室及び第3切替室を連通する切替室連通路34より構成されている。なお、以降の切替室及びピストンの説明において、図を用いた説明の便宜上、上下方向を意味する記載を用いるが、これは図面における上下方向であり、鉛直方向を意味する上下方向とは異なっていてもよい。
切替室30は、第1切替室31、第2切替室32、第3切替室33をそれぞれの円筒の中心線が重なるように上下方向に重ねた形状をしており、第1切替室31の径は、第2切替室32の径より小さく設定されている。また、第3切替室33の径は、第2切替室32の径より小さく、第1切替室31の径より大きく設定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the switching chamber 30 constituting the switching means 22 includes a first switching chamber 31, a second switching chamber 32, a third switching chamber 33, and a first switching that are each formed in a cylindrical shape. The switching chamber communication passage 34 communicates the chamber and the third switching chamber. In the following description of the switching chamber and the piston, for convenience of explanation using the drawings, a description that means the vertical direction is used, but this is the vertical direction in the drawing, which is different from the vertical direction that means the vertical direction. May be.
The switching chamber 30 has a shape in which the first switching chamber 31, the second switching chamber 32, and the third switching chamber 33 are stacked in the vertical direction so that the center lines of the respective cylinders overlap, The diameter is set smaller than the diameter of the second switching chamber 32. The diameter of the third switching chamber 33 is set smaller than the diameter of the second switching chamber 32 and larger than the diameter of the first switching chamber 31.

第1切替室31の下面と第2切替室上面321、及び、第2切替室下面322と第3切替室33の上面はそれぞれ直接接続されている。
第1切替室上面311には、インジェクタ21へ繋がる通路25が接続されている。第1切替室側面312には、第1燃料供給通路23が接続されている。なお、同じく第1切替室側面312であって、第1燃料供給通路23より下方向には第3切替室33へ接続される切替室連通路34が接続されている。
第3切替室下面331には、第2燃料供給通路24が接続されている。第3切替室側面332には、第1切替室31へ接続される切替室連通路34が接続されている。
The lower surface of the first switching chamber 31 and the second switching chamber upper surface 321, and the second switching chamber lower surface 322 and the upper surface of the third switching chamber 33 are directly connected to each other.
A passage 25 connected to the injector 21 is connected to the upper surface 311 of the first switching chamber. The first fuel supply passage 23 is connected to the first switching chamber side surface 312. Similarly, on the side surface 312 of the first switching chamber, a switching chamber communication passage 34 connected to the third switching chamber 33 is connected below the first fuel supply passage 23.
The second fuel supply passage 24 is connected to the lower surface 331 of the third switching chamber. A switching chamber communication path 34 connected to the first switching chamber 31 is connected to the third switching chamber side surface 332.

ピストン40は、第1切替室31の径とほぼ同等の径で第1切替室31に摺動可能に挿入される小径部41と第2切替室32とほぼ同等の径で第2切替室32に摺動可能に挿入される大径部42とで構成されている。また、ピストン40には、小径部上面411(一方の受圧面)と小径部側面412(弁体摺動面)とを連通するピストン内通路43(弁体内通路)が形成されている。ピストン40の小径部上面411から大径部下面422までの長さは、第1切替室上面311から第2切替室下面322までの長さより短く設定されており、また、大径部42の長さは、第2切替室32の長さより小さく設定されている。これによって、切替室30内にピストン40を挿入した状態で、ピストン40が第1切替室31内と第2切替室32内を摺動可能となっている。   The piston 40 has a diameter substantially equal to the diameter of the first switching chamber 31 and has a diameter substantially equal to the second switching chamber 32 and a small diameter portion 41 slidably inserted into the first switching chamber 31. And a large-diameter portion 42 that is slidably inserted. Further, the piston 40 is formed with an in-piston passage 43 (valve body passage) that communicates the small diameter portion upper surface 411 (one pressure receiving surface) and the small diameter portion side surface 412 (valve body sliding surface). The length from the upper surface 411 of the small-diameter portion of the piston 40 to the lower surface 422 of the large-diameter portion is set to be shorter than the length from the upper surface 311 of the first switching chamber to the lower surface 322 of the second switching chamber. The length is set smaller than the length of the second switching chamber 32. Accordingly, the piston 40 can slide in the first switching chamber 31 and the second switching chamber 32 in a state where the piston 40 is inserted into the switching chamber 30.

切替室30にピストン40を挿入する場合は、第2切替室上面321と大径部上面421との間に第1弁体付勢手段としての第1ばね51が配置される。これによって、ピストンは常に下方向に付勢される。   When the piston 40 is inserted into the switching chamber 30, the first spring 51 as the first valve body urging means is disposed between the second switching chamber upper surface 321 and the large-diameter portion upper surface 421. As a result, the piston is always biased downward.

図2に示すように、切替室30にピストン40を挿入した状態では、第1切替室31と小径部上面411(一方の受圧面)とで第1室26が構成され、第2切替室32及び第3切替室33と大径部下面422(他方の受圧面)とで第2室27が構成される。また、図2に示すようにピストン40を最大限上方へ移動させた状態、すなわち、第1室26の容積が最小となる状態では、切替室30における第1燃料供給通路23の接続口と、小径部側面412におけるピストン内通路43の連通口との上下方向における位置が同じ位置となるように設定されている。   As shown in FIG. 2, in a state where the piston 40 is inserted into the switching chamber 30, the first switching chamber 31 and the small-diameter portion upper surface 411 (one pressure receiving surface) constitute the first chamber 26, and the second switching chamber 32. The second chamber 27 is configured by the third switching chamber 33 and the large-diameter portion lower surface 422 (the other pressure receiving surface). In the state where the piston 40 is moved upward as much as shown in FIG. 2, that is, in the state where the volume of the first chamber 26 is minimized, the connection port of the first fuel supply passage 23 in the switching chamber 30; The position in the vertical direction of the small-diameter side surface 412 and the communication port of the in-piston passage 43 is set to be the same position.

また、図3に示すようにピストン40を最大限下方へ移動させた状態、すなわち、第2室27の容積が最小となる状態では、第1切替室側面312に形成された切替室連通路34の接続口と、小径部側面412におけるピストン内通路43の連通口との上下方向における位置が同じ位置となるように設定されている。なお、第1切替室側面312における第1燃料供給通路23の接続口が形成される壁面と対面する壁面の下方には、凸状の突出部313(図2のみに記載)が形成される。また、ピストン40の小径部側面412における一方向には、上下方向に伸びる凹状の切欠部413(図2のみに記載)が形成される。切替室30にピストン40を挿入する時には、突出部313と切欠部413との位置を合わせて挿入することによって、切替室30に対するピストン40の回転を防止することができる。これによって、小径部側面412におけるピストン内通路43の連通口の向きが、常に第1切替室側面312における第1燃料供給通路23の接続口と切替室連通路34の連通口とを結ぶ直線と接するようピストン40を配置させることができる。   Further, as shown in FIG. 3, when the piston 40 is moved downward as much as possible, that is, in a state where the volume of the second chamber 27 is minimized, the switching chamber communication path 34 formed in the first switching chamber side surface 312. And the position in the vertical direction of the small-diameter side surface 412 and the communication port of the in-piston passage 43 are set to be the same position. A convex protrusion 313 (described only in FIG. 2) is formed below the wall surface of the first switching chamber side surface 312 facing the wall surface where the connection port of the first fuel supply passage 23 is formed. A concave notch 413 (described only in FIG. 2) extending in the vertical direction is formed in one direction on the small-diameter side surface 412 of the piston 40. When the piston 40 is inserted into the switching chamber 30, the rotation of the piston 40 relative to the switching chamber 30 can be prevented by inserting the protruding portion 313 and the cutout portion 413 in alignment. Thus, the direction of the communication port of the in-piston passage 43 on the small diameter side surface 412 is always a straight line connecting the connection port of the first fuel supply passage 23 and the communication port of the switching chamber communication channel 34 on the first switching chamber side surface 312. Piston 40 can be arrange | positioned so that it may contact | connect.

図1に示すように副室式ガスエンジン10には、エンジン回転数を検出する回転数センサ53、および、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ54が取り付けてある。なお、回転数センサ53およびアクセル開度センサ54は公知のセンサでよい。また、副室式ガスエンジン10は、回転数センサ53およびアクセル開度センサ54の値が入力されるECU52を備えている。ECU52はインジェクタ21、点火プラグ19に接続されており、入力値より求まる出力値に応じて、インジェクタ21による燃料供給タイミング、燃料供給時間、及び、点火プラグ19における点火タイミングを制御する。   As shown in FIG. 1, the sub-chamber gas engine 10 is provided with a rotation speed sensor 53 for detecting the engine speed and an accelerator opening sensor 54 for detecting the accelerator opening. The rotational speed sensor 53 and the accelerator opening sensor 54 may be known sensors. The sub-chamber gas engine 10 includes an ECU 52 to which values of the rotation speed sensor 53 and the accelerator opening sensor 54 are input. The ECU 52 is connected to the injector 21 and the spark plug 19 and controls the fuel supply timing, the fuel supply time, and the ignition timing of the spark plug 19 by the injector 21 according to the output value obtained from the input value.

次に前記のように構成された切替手段22の作用を図2及び図3を用いて説明する。
図3に示すようにピストン40の小径部上面411及び大径部下面422に圧力がかかっていない状態では、ピストン40には第1ばね51の付勢力によって、ピストン40は、最大限下方へ移動した状態、すなわち、第2室27の容積が最小となる状態を維持している。この状態では、第1切替室側面312に配置されている切替室連通路34の接続口と、小径部側面412におけるピストン内通路43の連通口の位置が一致し、切替室連通路34とピストン内通路43の連通口が連通される。
Next, the operation of the switching means 22 configured as described above will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, when no pressure is applied to the upper surface 411 and the lower surface 422 of the large diameter portion of the piston 40, the piston 40 moves downward as much as possible by the biasing force of the first spring 51. In other words, the state in which the volume of the second chamber 27 is minimized is maintained. In this state, the position of the connection port of the switching chamber communication path 34 disposed on the first switching chamber side surface 312 and the communication port of the piston inner passage 43 on the small diameter side surface 412 coincide with each other. The communication port of the inner passage 43 is communicated.

ピストン40の小径部上面411及び大径部下面422に圧力がかかっていない状態から第2室27に圧力がかかると、大径部下面422が圧力を受けると同時に、切替室連通路34を通じて小径部上面411も同等の圧力を受ける。しかしながら、小径部上面411と大径部下面422には面積差があるため、ピストン40にはピストン40が下から上へ向かう方向に力を受けている状態となる。その力が第1ばね51の付勢力を上回ると、ピストン40は、上方へ移動する。ピストン40にかかる圧力が十分大きくなると図2に示すようにピストンは最大限上方へ移動した状態、すなわち、第1室26の容積が最小となる状態となる。この状態では、第1燃料供給通路23の接続口と、小径部側面412におけるピストン内通路43の連通口の位置が一致し、第1燃料供給通路23とピストン内通路43が連通される。なお、ピストン40が上方に移動を始める圧力を切替設定圧とする。   When pressure is applied to the second chamber 27 from a state in which no pressure is applied to the small diameter upper surface 411 and the large diameter lower surface 422 of the piston 40, the large diameter lower surface 422 receives pressure, and at the same time, the small diameter is reduced through the switching chamber communication passage 34. The part upper surface 411 also receives the same pressure. However, since there is a difference in area between the small diameter portion upper surface 411 and the large diameter portion lower surface 422, the piston 40 is in a state of receiving a force in the direction from the bottom to the top. When the force exceeds the urging force of the first spring 51, the piston 40 moves upward. When the pressure applied to the piston 40 becomes sufficiently large, as shown in FIG. 2, the piston is moved upward as much as possible, that is, the volume of the first chamber 26 is minimized. In this state, the connection port of the first fuel supply passage 23 and the position of the communication port of the piston inner passage 43 on the small diameter side surface 412 coincide with each other, and the first fuel supply passage 23 and the piston inner passage 43 communicate with each other. Note that the pressure at which the piston 40 starts to move upward is referred to as a switching set pressure.

次に前記のように構成された副室式ガスエンジン10の作用を図4を用いて説明する。
副室式ガスエンジン10の吸気行程では、吸気カムによって、主室14の吸気ポート16に配置される吸気弁が開いている。また、主室14の燃焼室ピストン13が主室14を拡大する方向(下方向)に移動しているため、主室14は負圧となり、吸気ポート6から新気が主室14内に吸入される。なお、この時点において、吸入される新気には後述する行程によってガス燃料が供給されており、新気は理論空燃比より燃料リーンの状態となっている。
Next, the operation of the sub-chamber gas engine 10 configured as described above will be described with reference to FIG.
In the intake stroke of the sub-chamber gas engine 10, the intake valve disposed in the intake port 16 of the main chamber 14 is opened by the intake cam. Further, since the combustion chamber piston 13 of the main chamber 14 moves in a direction (downward) in which the main chamber 14 is expanded, the main chamber 14 has a negative pressure, and fresh air is sucked into the main chamber 14 from the intake port 6. Is done. At this time, gaseous fuel is supplied to the fresh air to be sucked by a stroke described later, and the fresh air is in a leaner fuel state than the stoichiometric air-fuel ratio.

上記吸気行程においては、主室14と連通する副室15内の圧力も負圧となり、副室15と連通する第2室27の圧力も低下している。そのため、切替室30内のピストン40は第1ばね51の付勢力によって第2室27を最小となる位置に配置される。この状態では、第1室26と第2室27が切替室連通路34及びピストン内通路43によって連通されている(図3の状態)。   In the intake stroke, the pressure in the sub chamber 15 communicating with the main chamber 14 is also negative, and the pressure in the second chamber 27 communicating with the sub chamber 15 is also reduced. Therefore, the piston 40 in the switching chamber 30 is disposed at a position where the second chamber 27 is minimized by the urging force of the first spring 51. In this state, the first chamber 26 and the second chamber 27 are communicated with each other by the switching chamber communication passage 34 and the piston passage 43 (state shown in FIG. 3).

図4に示すように、ECU52は吸気行程後半において、インジェクタ21へガス燃料を供給する指示を送り、インジェクタ21は開弁される。インジェクタ21から供給されたガス燃料は、主室14の負圧によって、第1室26、ピストン内通路43、切替室連通路34、第2室27、第2燃料供給通路24を経て副室15に供給される。なお、ECU52は副室15に供給されるガス燃料が空燃比がリッチとなるようにインジェクタ21を開弁する開度および時間を制御する。   As shown in FIG. 4, the ECU 52 sends an instruction to supply gas fuel to the injector 21 in the latter half of the intake stroke, and the injector 21 is opened. The gas fuel supplied from the injector 21 passes through the first chamber 26, the piston passage 43, the switching chamber communication passage 34, the second chamber 27, and the second fuel supply passage 24 due to the negative pressure in the main chamber 14. To be supplied. The ECU 52 controls the opening degree and time for opening the injector 21 so that the gas fuel supplied to the sub chamber 15 has a rich air-fuel ratio.

次に、主室14の燃焼室ピストン13がシリンダブロック11内を上昇する圧縮行程においては、吸気カムおよび排気カムによって吸気弁および排気弁が閉じられている。そのため、主室14内及び副室15内の圧力が徐々に高められる。副室15内の圧力が高められるのに伴い、第2室27の圧力及びピストン内通路43及び切替室連通路34によって連通される第1室26の圧力も高められる。第2室27を形成する大径部下面422にかかる圧力が、第1室26を形成する小径部上面411にかかる圧力と第1ばね51による大径部上面421にかかる付勢力の合力(切替設定圧)より大きくなると、ピストン40は上方に移動する。副室15内の圧力が一定値を越えると、ピストン40は移動可能な最大限上方に移動、すなわち第1室26の容積が最小となると、ピストン内通路43は第1燃料供給通路23に接続され、第1室26と、第1燃料供給通路23が連通する。   Next, in the compression stroke in which the combustion chamber piston 13 of the main chamber 14 rises in the cylinder block 11, the intake valve and the exhaust valve are closed by the intake cam and the exhaust cam. Therefore, the pressure in the main chamber 14 and the sub chamber 15 is gradually increased. As the pressure in the sub chamber 15 is increased, the pressure in the second chamber 27 and the pressure in the first chamber 26 communicated by the piston passage 43 and the switching chamber communication passage 34 are also increased. The pressure applied to the lower surface 422 of the large-diameter portion forming the second chamber 27 is the resultant force (switching) of the pressure applied to the upper surface 411 of the small-diameter portion forming the first chamber 26 and the urging force applied to the upper surface 421 of the large-diameter portion by the first spring 51. When it becomes larger than the set pressure), the piston 40 moves upward. When the pressure in the sub chamber 15 exceeds a certain value, the piston 40 moves as far as possible to move, that is, when the volume of the first chamber 26 is minimized, the in-piston passage 43 is connected to the first fuel supply passage 23. Thus, the first chamber 26 and the first fuel supply passage 23 communicate with each other.

圧縮行程後期または膨張行程初期の燃焼室ピストン13が上死点付近にある状態で、ECU52は、点火プラグ19によって、副室15内に充満する混合気に対して点火を行う。それに伴い、副室15内の混合気が燃焼し、その燃焼中の混合気(火炎)は噴出口18より燃焼室に噴出され、主室14の混合気が燃焼を始める。膨張行程では、主室14の混合気の燃焼によって発生する圧力によって、燃焼室ピストン13を押し下げる。なお、主室14及び副室15内の圧力が大きくなる圧縮行程、膨張行程では、副室15及び第2室27と、第1室26とがピストン40によって切り離されているため、圧縮圧力及び燃焼圧力が、インジェクタ21へ逆流することはない。   The ECU 52 ignites the air-fuel mixture that fills the sub chamber 15 with the spark plug 19 in a state where the combustion chamber piston 13 in the late compression stroke stage or the early expansion stroke stage is near the top dead center. Along with this, the air-fuel mixture in the sub chamber 15 is combusted, and the air-fuel mixture (flame) during combustion is ejected from the ejection port 18 to the combustion chamber, and the air-fuel mixture in the main chamber 14 starts to combust. In the expansion stroke, the combustion chamber piston 13 is pushed down by the pressure generated by the combustion of the air-fuel mixture in the main chamber 14. In the compression stroke and the expansion stroke in which the pressure in the main chamber 14 and the sub chamber 15 increases, the sub chamber 15, the second chamber 27, and the first chamber 26 are separated by the piston 40. The combustion pressure does not flow back to the injector 21.

排気行程では、排気ポート17に配置される排気弁が開弁され、既燃ガスが排気ポート17へ排出される。それに伴い主室14内の圧力は減少するが、燃焼室ピストン13が上昇することもあり、主室14、副室15内はある程度の圧力がかかる。そのため、ピストン40は、上部に維持し続け、第1室26と第1燃料供給通路23は接続される。なお、第1ばね51の付勢力は、排気行程において、切替室30のピストン40が上部に維持される程度の強さに設定されている。
排気行程中盤より、ECU52はインジェクタ21へ燃料を供給する指示を送り、インジェクタ21は開弁される。インジェクタ21から供給されたガス燃料は、吸気ポート16の負圧によって第1室26、ピストン内通路43、第1燃料供給通路23を経て吸気ポート16に供給される。なお、ECU52は、主室14に供給されるガス燃料が空燃比がリーンとなるようにインジェクタ21を開弁する開度および時間を制御する。
In the exhaust stroke, the exhaust valve disposed in the exhaust port 17 is opened, and the burned gas is discharged to the exhaust port 17. Along with this, the pressure in the main chamber 14 decreases, but the combustion chamber piston 13 may rise, and a certain amount of pressure is applied in the main chamber 14 and the sub chamber 15. Therefore, the piston 40 continues to be maintained at the upper portion, and the first chamber 26 and the first fuel supply passage 23 are connected. The urging force of the first spring 51 is set to such a strength that the piston 40 of the switching chamber 30 is maintained at the upper part in the exhaust stroke.
From the middle of the exhaust stroke, the ECU 52 sends an instruction to supply fuel to the injector 21, and the injector 21 is opened. The gas fuel supplied from the injector 21 is supplied to the intake port 16 through the first chamber 26, the piston passage 43, and the first fuel supply passage 23 due to the negative pressure of the intake port 16. The ECU 52 controls the opening degree and time for opening the injector 21 so that the gas fuel supplied to the main chamber 14 has a lean air-fuel ratio.

燃焼室ピストン13が上死点に達し、再び下降を始めると、排気弁が閉じられ、吸気弁が開かれる。燃焼室ピストンの下降にともない主室14内の圧力が下がるため、ピストン40は第1ばね51の付勢力によって第2室27を最小になる位置に配置される。
以上の行程が繰り返されることで副室式ガスエンジン10は出力を得る。
When the combustion chamber piston 13 reaches top dead center and starts to descend again, the exhaust valve is closed and the intake valve is opened. Since the pressure in the main chamber 14 decreases as the combustion chamber piston descends, the piston 40 is disposed at a position where the second chamber 27 is minimized by the biasing force of the first spring 51.
The sub chamber type gas engine 10 obtains an output by repeating the above steps.

この実施の形態では、以下の効果を得ることができる。
(1)圧縮行程及び膨張行程等燃焼室の圧力が高くなる行程において、切替手段22を構成する切替室30およびピストン40によって、燃料供給部であるインジェクタ21と副室15とを切り離すことができる。そのため、インジェクタ21を通してガス燃料が燃料貯留部へ逆流することを防止する逆止弁を設置する必要がなく部品点数を削減することができる。
(2)吸気ポートへ燃料を供給するインジェクタ21と、副室へ燃料を供給するインジェクタ21とを同一部品を利用するため、インジェクタを削減することができる。
(3)切替手段22のピストン40を副室15の圧力を利用して駆動させるため、切替手段22を駆動させる別部品を設ける必要がなく、簡便な構成とすることができる。
(4)ピストン40を下方向に付勢する第1ばね51を設け、付勢力を調整することによって、吸気行程に置いて確実に副室15に燃焼ガスを供給することができる。
(5)ピストン内通路43が、第1燃料供給通路23または切替室連通路34どちらかのみと連通されているときにインジェクタ21より燃料を供給するので、主室14および副室15に供給される燃料量を精度よく制御することができる。
(第2の実施形態)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the stroke in which the pressure of the combustion chamber becomes high, such as the compression stroke and the expansion stroke, the injector 21 that is the fuel supply unit and the sub chamber 15 can be separated by the switching chamber 30 and the piston 40 that constitute the switching means 22. . Therefore, it is not necessary to install a check valve for preventing the gas fuel from flowing back to the fuel storage part through the injector 21, and the number of parts can be reduced.
(2) Since the injector 21 that supplies fuel to the intake port and the injector 21 that supplies fuel to the sub chamber use the same components, the number of injectors can be reduced.
(3) Since the piston 40 of the switching means 22 is driven using the pressure of the sub chamber 15, it is not necessary to provide a separate part for driving the switching means 22, and a simple configuration can be achieved.
(4) By providing the first spring 51 for urging the piston 40 downward and adjusting the urging force, the combustion gas can be reliably supplied to the sub chamber 15 in the intake stroke.
(5) Since fuel is supplied from the injector 21 when the in-piston passage 43 is in communication only with either the first fuel supply passage 23 or the switching chamber communication passage 34, it is supplied to the main chamber 14 and the sub chamber 15. The amount of fuel to be controlled can be accurately controlled.
(Second Embodiment)

次に第2の実施形態である副室式ガスエンジンを図5、図6にしたがって説明する。この実施形態では、切替手段22における第1室26と第2室27を連通する細部の構造が第1の実施形態と異なっている。第1の実施形態と基本的に同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。   Next, the sub chamber type gas engine which is 2nd Embodiment is demonstrated according to FIG. 5, FIG. In this embodiment, the detailed structure that connects the first chamber 26 and the second chamber 27 in the switching means 22 is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図5に示すように、切替手段62は、インジェクタ21からガス燃料が供給される切替室70と、切替室70内を摺動可能に配置される弁体としてのピストン80とから構成される。ピストン80の小径部側面812(弁体摺動面)には、ピストン80の小径部上面811(一方の受圧面)とを連通する第1ピストン内通路83(弁体内通路)が設けられている。また、大径部側面823(弁体摺動面)には、第1ピストン内通路83の小径部上面811連通口と連通する第2ピストン内通路84(弁体内通路)が設けられている。なお、第1切替室71と小径部上面811(一方の受圧面)とで第1室26が構成され、第2切替室72及び第3切替室73と大径部下面822(他方の受圧面)とで第2室27が構成される。   As shown in FIG. 5, the switching means 62 includes a switching chamber 70 to which gas fuel is supplied from the injector 21, and a piston 80 as a valve body that is slidably disposed in the switching chamber 70. A first piston passage 83 (valve body passage) that communicates with the smaller diameter upper surface 811 (one pressure receiving surface) of the piston 80 is provided on the side surface 812 (valve sliding surface) of the piston 80. . The large-diameter side surface 823 (valve sliding surface) is provided with a second piston internal passage 84 (valve internal passage) that communicates with the small-diameter upper surface 811 communication port of the first piston internal passage 83. The first switching chamber 71 and the small-diameter portion upper surface 811 (one pressure receiving surface) constitute the first chamber 26, and the second switching chamber 72, the third switching chamber 73, and the large-diameter portion lower surface 822 (the other pressure receiving surface). ) Constitutes the second chamber 27.

また、図6に示すように、ピストン80を切替室70内に挿入し、ピストン80を最大限下方へ移動させた状態、すなわち、第2室27の容積が最小となる状態で、第2ピストン内通路84の大径部側面823連通口と接する第2切替室側面723と、それより下方に位置する第2切替室側面723、および、第3切替室側面732の一部には、第2切替室72と第3切替室73とを接続する切替室連通路74が設けられている。なお、この実施例における切替室連通路74は独立した通路ではなく、第2切替室72及び第3切替室73をまたぐ切欠きとして形成されているが、第1実施例のように、通路として独立していてもよい。   In addition, as shown in FIG. 6, the piston 80 is inserted into the switching chamber 70, and the piston 80 is moved downward as much as possible, that is, in a state where the volume of the second chamber 27 is minimized. The second switching chamber side surface 723 that contacts the large diameter side surface 823 communication port of the inner passage 84, the second switching chamber side surface 723 positioned below the second switching chamber side surface 723, and a part of the third switching chamber side surface 732 include the second switching chamber side surface 723. A switching chamber communication path 74 that connects the switching chamber 72 and the third switching chamber 73 is provided. The switching chamber communication passage 74 in this embodiment is not an independent passage, but is formed as a notch that straddles the second switching chamber 72 and the third switching chamber 73. However, as in the first embodiment, It may be independent.

なお、図5に示すように、ピストン80が最大限上方へ移動した状態、すなわち、第1室26の容積が最小となる状態では、小径部側面812の第1ピストン内通路83の連通口は、第1切替室側面712に形成される第1燃料供給通路23と接続される。また、その状態では、大径部側面823に配置される第2ピストン内通路84の連通口と切替室連通路74は接続されていない。   As shown in FIG. 5, in the state where the piston 80 has moved upward as much as possible, that is, in the state where the volume of the first chamber 26 is minimized, the communication port of the first piston passage 83 on the side surface 812 of the small diameter portion is The first fuel supply passage 23 is formed on the side surface 712 of the first switching chamber. In this state, the communication port of the second piston passage 84 arranged on the large-diameter side surface 823 and the switching chamber communication passage 74 are not connected.

次に第2の実施形態のように構成された切替手段62の作用を説明する。
図に6示すようにピストン80の小径部上面811及び大径部下面822に圧力がかかっていない状態では、第1ばね51の付勢力によって、ピストン80は、最大限下方へ移動した状態、すなわち、第2室27の容積が最小となる状態を維持している。この状態では、第2切替室側面723に配置されている切替室連通路74の連通口と、大径部側面823における第2ピストン内通路84の連通口の位置が一致し、第1室26と第2室27が連通される。また、この時、小径部側面812における第1ピストン内通路83の連通口は、第1切替室側面712に配置されている第1燃料供給通路23の接続口より下方に位置しており、第1ピストン内通路83と第1燃料供給通路23とは接続されていない。
Next, the operation of the switching means 62 configured as in the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, in the state where the pressure is not applied to the small diameter upper surface 811 and the large diameter lower surface 822 of the piston 80, the piston 80 is moved downward as much as possible by the urging force of the first spring 51, The state where the volume of the second chamber 27 is minimized is maintained. In this state, the position of the communication port of the switching chamber communication passage 74 disposed on the second switching chamber side surface 723 and the position of the communication port of the second piston internal passage 84 on the large-diameter side surface 823 coincide with each other. And the second chamber 27 communicate with each other. At this time, the communication port of the first piston passage 83 in the small-diameter side surface 812 is located below the connection port of the first fuel supply passage 23 arranged in the first switching chamber side surface 712. The one-piston passage 83 and the first fuel supply passage 23 are not connected.

ピストン80の小径部上面811及び大径部下面822に圧力がかかっていない状態から第2室27に圧力がかかると、大径部下面822が圧力を受けると同時に、切替室連通路74、第2ピストン内通路84を通じて小径部上面811も同等の圧力を受ける。しかしながら、小径部上面811と大径部下面822には面積差があるため、ピストン80にはピストン80が下から上へ向かう方向に圧力を受けている状態となる。その力が第1ばね51の付勢力を上回ると、ピストン80は、上方へ移動する。ピストン80にかかる圧力が十分大きくなると図5に示すようにピストン80は最大限上方へ移動した状態、すなわち、第1室26の容積が最小となる状態となる。この状態では、第1燃料供給通路23の接続口と、小径部側面812における第1ピストン内通路83の連通口の位置が一致し、第1燃料供給通路23と第1ピストン内通路83が連通される。また、この時、大径部側面823のおける第2ピストン内通路84の連通口は、第2切替室側面723に配置される切替室連通路74の連通口より上方に位置しており、第2ピストン内通路84と切替室連通路74とは接続されていない。   When pressure is applied to the second chamber 27 from a state where no pressure is applied to the small diameter upper surface 811 and the large diameter lower surface 822 of the piston 80, the large diameter lower surface 822 receives pressure, and at the same time, the switching chamber communication passage 74, The upper surface 811 of the small diameter part also receives the same pressure through the two-piston passage 84. However, since there is a difference in area between the small-diameter portion upper surface 811 and the large-diameter portion lower surface 822, the piston 80 is in a state of receiving pressure in a direction from the bottom to the top. When the force exceeds the urging force of the first spring 51, the piston 80 moves upward. When the pressure applied to the piston 80 becomes sufficiently large, as shown in FIG. 5, the piston 80 is moved upward as much as possible, that is, the volume of the first chamber 26 is minimized. In this state, the connection port of the first fuel supply passage 23 and the position of the communication port of the first piston passage 83 on the small diameter side surface 812 coincide with each other, and the first fuel supply passage 23 and the first piston passage 83 communicate with each other. Is done. At this time, the communication port of the second piston passage 84 in the large-diameter side surface 823 is located above the communication port of the switching chamber communication channel 74 disposed on the second switching chamber side surface 723. The two-piston passage 84 and the switching chamber communication passage 74 are not connected.

このように構成された副室式ガスエンジンでは、第1の実施形態と同様の作用で運転することができる。   The sub-chamber gas engine configured as described above can be operated with the same action as in the first embodiment.

この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
(6)切替室70またはピストン80に対して、側面及び上面に直接接続する通路のみを形成ればよいので、加工が容易である。
According to the second embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) Since only the passage directly connected to the side surface and the upper surface needs to be formed in the switching chamber 70 or the piston 80, the processing is easy.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○図7に示すように、大径部下面422と第2切替室下面322との間、または、大径部下面422と第3切替室下面331との間に第2ばね55を設けてもよい。この場合、ピストン40が上昇する副室15内の圧力(切替設定圧)を第1実施例と同じとなるように第1ばね51及び第2ばね53の付勢力を調整する。これによって、ピストン40が副室15内の圧力によって急激に移動すること、および、ピストン40が下降する際に、大径部下面422が第2切替室下面322に衝突する振動および音を抑制することができる。
○図7に示すように、第1実施例における第1切替室31と接続される第1燃料供給通路23、または、切替室連通路34の接続口をテーパ状に形成してもよい。接続口をテーパ状に形成する箇所は、上記部位に限らず、ピストン内通路43の小径部側面412、第2実施例における小径部側面812、大径部側面823のそれぞれに設けられる連通口、切替室連通路74の接続口であってもよい。これによって、各接続口、連通口間の気体の流入が滑らかになり、急激にピストン40、80が移動することを抑制することができる。
○ガス燃料の供給にインジェクタ21を利用したが、これに限らず、ミキサ等の供給手段を用いてもよい。
○インジェクタ21と第1室とを通路25を用いて接続したが、これに限らず、第1室に直接配置するようにしてもよい。
○インジェクタ21より燃料を供給するタイミングを回転数センサ53およびアクセル開度センサ54より算出したが、これに限らず、吸気ポートに負圧センサを設け、負圧センサの値よりインジェクタを開閉するタイミングを制御してもよい。
○副室15の圧力をピストン40の受圧面(411および422)にて受けることでピストンが切替室内を移動するように構成したが、これに限らず、ピストンをアクチュエータ等の駆動手段によって駆動させてもよい。その場合、副室内に圧力センサを設け、その出力値に応じて図4と同等の配置となるように駆動手段を駆動させる。
○吸気管として吸気ポート16へ第1燃料供給通路23を接続したが、これに限らず、吸気ポート上流の吸気管へ第1燃料供給通路23を接続してもよい。
○切替室30に接続される第1燃料供給通路23及び切替室連通路34の各接続口と、ピストン40内のピストン内通路の連通口とのピストン周方向の位置合わせを、第1切替室31に設けられる突出部313と、ピストン40の小径部41に設けられる切欠部413とによってピストン40の回転を防止することで行ったが、これに限らず、他の方法を用いてもよい。例えば、図7に示すように、ピストン40の小径部側面412のピストン内通路43連通口を形成する位置の全周に円環状の溝44を形成し、その円環状の溝44にピストン内通路43を接続してもよい。その場合、円環状の溝44に接続するピストン内通路43を複数設けてもよい。これによって、ピストン内通路43より流入するガス燃料は、円環状の溝44を通り、第1燃料供給通路23または切替室連通路34に連通する事ができ、ピストン40が切替室30内で回転したとしても、ガス燃料を供給することが可能となる。
○切替室30とピストン40との回転防止を、第1切替室31に設けられる突出部313と、ピストン40の小径部41に設けられる切欠部413とによって行ったが、これに限らず、他の方法を用いてもよい。例えば、突出部を第2切替室32に、切欠部を大径部42にそれぞれ形成してもよいし、切替室側に切欠部をピストン側に突出部をそれぞれ形成してもよい。また、切替室およびピストンを楕円状などの回転しない形状で形成してもよい。
○副室をシリンダヘッド12に形成したが、これに限らず、シリンダブロック11に形成してもよい。その場合、燃焼室ピストン13が上死点に位置する状態であっても、シリンダブロック11に噴出孔が形成できるようにシリンダブロック11と燃焼室ピストン13とを設定する。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
As shown in FIG. 7, the second spring 55 may be provided between the large-diameter portion lower surface 422 and the second switching chamber lower surface 322 or between the large-diameter portion lower surface 422 and the third switching chamber lower surface 331. Good. In this case, the biasing force of the first spring 51 and the second spring 53 is adjusted so that the pressure (switching set pressure) in the sub chamber 15 at which the piston 40 rises is the same as in the first embodiment. As a result, the piston 40 moves suddenly due to the pressure in the sub chamber 15, and when the piston 40 descends, vibration and sound that the large diameter portion lower surface 422 collides with the second switching chamber lower surface 322 are suppressed. be able to.
As shown in FIG. 7, the connection port of the first fuel supply passage 23 connected to the first switching chamber 31 or the switching chamber communication passage 34 in the first embodiment may be formed in a tapered shape. The location where the connection port is formed in a tapered shape is not limited to the above-described portion, and the communication port provided on each of the small diameter side surface 412 of the in-piston passage 43, the small diameter side surface 812 and the large diameter side surface 823 in the second embodiment, The connection port of the switching chamber communication path 74 may be sufficient. Thereby, the inflow of the gas between each connection port and the communication port becomes smooth, and it is possible to suppress the pistons 40 and 80 from moving suddenly.
The injector 21 is used for supplying gas fuel. However, the present invention is not limited to this, and supply means such as a mixer may be used.
The injector 21 and the first chamber are connected using the passage 25, but the present invention is not limited to this, and the injector 21 and the first chamber may be arranged directly in the first chamber.
The timing for supplying fuel from the injector 21 is calculated from the rotational speed sensor 53 and the accelerator opening sensor 54. However, the present invention is not limited to this, and a timing for opening and closing the injector based on the value of the negative pressure sensor is provided in the intake port. May be controlled.
○ The piston is moved in the switching chamber by receiving the pressure in the sub chamber 15 at the pressure receiving surfaces (411 and 422) of the piston 40, but this is not restrictive, and the piston is driven by driving means such as an actuator. May be. In that case, a pressure sensor is provided in the sub chamber, and the driving means is driven so as to have the same arrangement as in FIG. 4 according to the output value.
Although the first fuel supply passage 23 is connected to the intake port 16 as an intake pipe, the present invention is not limited to this, and the first fuel supply passage 23 may be connected to an intake pipe upstream of the intake port.
○ The first switching chamber is aligned in the piston circumferential direction between the connection ports of the first fuel supply passage 23 and the switching chamber communication passage 34 connected to the switching chamber 30 and the communication port of the passage in the piston in the piston 40. Although it carried out by preventing rotation of the piston 40 by the protrusion part 313 provided in 31 and the notch part 413 provided in the small diameter part 41 of the piston 40, you may use not only this but another method. For example, as shown in FIG. 7, an annular groove 44 is formed on the entire circumference of the position where the piston passage 43 communication port is formed on the side surface 412 of the small diameter portion of the piston 40, and the piston passage is formed in the annular groove 44. 43 may be connected. In that case, a plurality of in-piston passages 43 connected to the annular groove 44 may be provided. As a result, the gas fuel flowing from the piston inner passage 43 can communicate with the first fuel supply passage 23 or the switching chamber communication passage 34 through the annular groove 44, and the piston 40 rotates in the switching chamber 30. Even if it does, it becomes possible to supply gas fuel.
O Although rotation prevention with the switching chamber 30 and the piston 40 was performed by the protrusion part 313 provided in the 1st switching chamber 31, and the notch part 413 provided in the small diameter part 41 of the piston 40, it is not restricted to this. The method may be used. For example, the protruding portion may be formed in the second switching chamber 32 and the notched portion may be formed in the large diameter portion 42, or the notched portion may be formed on the switching chamber side and the protruding portion may be formed on the piston side. Further, the switching chamber and the piston may be formed in a non-rotating shape such as an ellipse.
Although the sub chamber is formed in the cylinder head 12, it is not limited to this and may be formed in the cylinder block 11. In that case, the cylinder block 11 and the combustion chamber piston 13 are set so that the injection hole can be formed in the cylinder block 11 even when the combustion chamber piston 13 is located at the top dead center.

10…副室式ガスエンジン、 14…主室(主燃焼室)、 15…副室、 16…吸気ポート(吸気管)、 20…燃料供給装置(燃料供給部)、 22…切替手段、 23…第1燃料供給通路、 24…第2燃料供給通路、 26…第1室、 27…第2室、 30…切替室、 40…ピストン(弁体)、 411…小径部上面(一方の受圧面)、 422…大径部下面(他方の受圧面)、 43…ピストン内通路(弁体内通路)、 51…第1ばね(第1弁体付勢手段)、 60…副室式ガスエンジン、 62…切替手段、 70…切替室、 80…ピストン(弁体)、 811…小径部上面(一方の受圧面)、 822…大径部下面(他方の受圧面)、 83…第1ピストン内通路(弁体内通路)、 84…第2ピストン内通路(弁体内通路) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Subchamber type gas engine, 14 ... Main chamber (main combustion chamber), 15 ... Subchamber, 16 ... Intake port (intake pipe), 20 ... Fuel supply device (fuel supply part), 22 ... Switching means, 23 ... 1st fuel supply passage, 24 ... 2nd fuel supply passage, 26 ... 1st chamber, 27 ... 2nd chamber, 30 ... Switching chamber, 40 ... Piston (valve body), 411 ... Small diameter part upper surface (one pressure receiving surface) 422 ... Lower surface of the large-diameter portion (the other pressure receiving surface), 43 ... Passage in the piston (passage in the valve body), 51 ... First spring (first valve body urging means), 60 ... Sub chamber type gas engine, 62 ... Switching means, 70 ... switching chamber, 80 ... piston (valve element), 811 ... small diameter upper surface (one pressure receiving surface), 822 ... large diameter lower surface (the other pressure receiving surface), 83 ... first piston passage (valve) Body passage), 84 ... second piston passage (valve passage)

Claims (5)

主燃焼室に接続された副室が備えられた副室式ガスエンジンであって、
燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部と吸気管とを接続する第1燃料供給通路と、
前記燃料供給部と前記副室とを接続する第2燃料供給通路と、
前記燃料供給部に配置され、前記燃料供給部と、前記第1燃料供給通路または前記第2燃料供給通路との連通を切り替える切替手段と、
を燃焼室毎に備え、
前記切替手段は、
切替室と、
前記切替室に摺動可能に挿入される弁体と、
から構成され、前記弁体が前記切替室内を摺動することで、前記燃料供給部と、前記第1燃料供給通路または前記第2燃料供給通路との連通を切り替えることを特徴とする副室式ガスエンジン。
A sub-chamber gas engine having a sub-chamber connected to the main combustion chamber,
A fuel supply section for supplying fuel;
A first fuel supply passage connecting the fuel supply unit and the intake pipe;
A second fuel supply passage connecting the fuel supply unit and the sub chamber;
Switching means disposed in the fuel supply unit, for switching communication between the fuel supply unit and the first fuel supply passage or the second fuel supply passage;
For each combustion chamber,
The switching means is
A switching room,
A valve body slidably inserted into the switching chamber;
The sub-chamber type is configured to switch communication between the fuel supply section and the first fuel supply passage or the second fuel supply passage when the valve body slides in the switching chamber. Gas engine.
前記弁体は、
前記副室の圧力に応じて前記切替室内を摺動すること特徴とする請求項1に記載の副室式ガスエンジン。
The valve body is
The sub-chamber gas engine according to claim 1, wherein the sub-chamber gas engine slides in the switching chamber according to the pressure of the sub-chamber.
前記弁体はピストン状に形成されるとともに、
前記弁体の一方の受圧面と前記切替室とで形成され、前記燃料供給部と接続される第1室と、
前記弁体の他方の受圧面と前記切替室とで形成され、前記第2燃料供給通路が接続される第2室と、
前記第1室を形成する前記弁体の前記一方の受圧面と弁体摺動面とを連通する弁体内通路を備え、
前記弁体が前記第1室の容積が最小となる状態で前記弁体内通路と前記第1燃料供給通路とが連通する位置に前記第1燃料供給通路が形成され、前記弁体が前記第2室の容積が最小となる状態で前記弁体内通路と前記第2室が連通することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の副室式ガスエンジン。
The valve body is formed in a piston shape,
A first chamber formed by one pressure receiving surface of the valve body and the switching chamber, and connected to the fuel supply unit;
A second chamber formed by the other pressure receiving surface of the valve body and the switching chamber, to which the second fuel supply passage is connected;
A valve body passage communicating the one pressure-receiving surface of the valve body forming the first chamber and the valve body sliding surface;
The first fuel supply passage is formed at a position where the valve body passage and the first fuel supply passage communicate with each other in a state in which the volume of the first chamber is minimized. The sub-chamber gas engine according to claim 1 or 2, wherein the valve body passage and the second chamber communicate with each other in a state where the volume of the chamber is minimized.
前記第1室の前記一方の受圧面より前記第2室の前記他方の受圧面の面積を大きく構成したことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の副室式ガスエンジン。   The sub-chamber type according to any one of claims 1 to 3, wherein an area of the other pressure receiving surface of the second chamber is larger than that of the one pressure receiving surface of the first chamber. Gas engine. 前記第2室の容積が小さくなる方向に前記弁体を付勢する第1弁体付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の副室式ガスエンジン。   5. The first valve body urging means for urging the valve body in a direction in which the volume of the second chamber decreases is provided. 5. Sub-chamber gas engine.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018003831A (en) * 2016-07-06 2018-01-11 マール パワートレイン, エルエルシーMAHLE Powertrain, LLC Internal combustion engine starting method

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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