JP2012047050A - Auxiliary chamber type gas engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an auxiliary chamber type gas engine capable of reducing backflow of unburned gas from a main combustion chamber to an auxiliary chamber with a simple structure.SOLUTION: The auxiliary chamber type gas engine includes a piston 6 movably stored in a cylinder block, a cylinder head 3 cooperating with the piston 6 and the cylinder block to segment a main combustion chamber 10, an auxiliary chamber member 4 disposed in the auxiliary chamber type gas engine and including an auxiliary chamber 11 formed inside, and an ignition plug 5 for igniting fuel gas supplied to the auxiliary chamber 11. The auxiliary chamber member 4 includes: a main nozzle hole 9a formed therein penetrating from the auxiliary chamber 11 to the main combustion chamber 10; and a branched nozzle hole 9b branched from the main nozzle hole 9a and penetrating to the main combustion chamber 10.

Description

本発明は、副室式ガスエンジンに関する。   The present invention relates to a sub-chamber gas engine.

副室式ガスエンジンは、シリンダブロックに移動可能に収納されるピストンと、ピストンとシリンダブロックと協働して主燃焼室を区画するシリンダヘッドと、シリンダヘッドに設けられかつ副室が内部に形成される副室部材と、副室に供給された燃料ガスに点火する点火プラグを有する（特許文献１，２参照）。副室部材には、副室から主燃焼室に貫通する複数の噴孔が形成され、噴孔は、所定の径と所定の角度を有して主燃焼室に開口する。したがって副室に供給された燃料ガスを点火プラグによって点火することで、各噴孔を経て主燃焼室に所定の大きさと角度を有するトーチ火炎が噴出する。これにより主燃焼室内の燃料ガスが均等に燃焼され得る。   The sub-chamber gas engine includes a piston movably housed in a cylinder block, a cylinder head that cooperates with the piston and the cylinder block to define a main combustion chamber, and a sub-chamber formed in the cylinder head. And a spark plug for igniting the fuel gas supplied to the sub chamber (see Patent Documents 1 and 2). A plurality of injection holes penetrating from the sub chamber to the main combustion chamber are formed in the sub chamber member, and the injection holes open to the main combustion chamber with a predetermined diameter and a predetermined angle. Therefore, by igniting the fuel gas supplied to the sub chamber with the spark plug, a torch flame having a predetermined size and angle is ejected into the main combustion chamber through each nozzle hole. Thereby, the fuel gas in the main combustion chamber can be evenly burned.

噴孔に逆止弁が設けられる副室式ガスエンジンも従来知られている（特許文献３参照）。したがって主燃焼室内の燃料ガスが燃焼して主燃焼室の圧力が副室の圧力よりも高くなった場合に、逆止弁によって主燃焼室内の未燃ガスが主燃焼室から副室へ逆流することが防止され得る。そのため未燃ガスによるエンジンの出力減少と排気ガス性状の悪化が抑制され得る。   A sub-chamber type gas engine in which a check valve is provided in the nozzle hole is also known (see Patent Document 3). Therefore, when the fuel gas in the main combustion chamber burns and the pressure in the main combustion chamber becomes higher than the pressure in the sub chamber, the unburned gas in the main combustion chamber flows backward from the main combustion chamber to the sub chamber by the check valve. This can be prevented. Therefore, engine output reduction and exhaust gas property deterioration due to unburned gas can be suppressed.

特開２００１−２２７３４４号公報JP 2001-227344 A 特開２００１−８２１４８号公報JP 2001-82148 A 特開２００４−４４４０４号公報JP 2004-44404 A

しかし引用文献３の逆止弁は、複雑な構造を有している。また、近年においてはさらなる未燃ガスの残量を減少させることが必要となっている。そのため従来、簡易な構造によって主燃焼室から副室への未燃ガスの逆流を軽減し得る副室式ガスエンジンが必要とされている。   However, the check valve of the cited document 3 has a complicated structure. In recent years, it is necessary to further reduce the remaining amount of unburned gas. Therefore, conventionally, there is a need for a sub-chamber type gas engine that can reduce the backflow of unburned gas from the main combustion chamber to the sub-chamber with a simple structure.

前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備える副室式ガスエンジンであることを特徴とする。一つの特徴によると本発明は、副室式ガスエンジンであって、シリンダブロックに移動可能に収納されるピストンと、ピストンとシリンダブロックと協働して主燃焼室を区画するシリンダヘッドと、副室式ガスエンジンに設けられかつ副室が内部に形成される副室部材と、副室に供給された燃料ガスに点火する点火プラグを有する。副室部材には、副室から主燃焼室に貫通する主噴孔と、主噴孔から分岐して主燃焼室に貫通する分岐噴孔が形成される。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a sub-chamber type gas engine having a structure as described in each claim. According to one aspect, the present invention is a sub-chamber gas engine that includes a piston movably housed in a cylinder block, a cylinder head that defines a main combustion chamber in cooperation with the piston and the cylinder block, A sub-chamber member provided in the chamber-type gas engine and having a sub-chamber formed therein, and an ignition plug for igniting the fuel gas supplied to the sub-chamber. The sub chamber member is formed with a main nozzle hole penetrating from the sub chamber to the main combustion chamber and a branch nozzle hole branched from the main nozzle hole and penetrating into the main combustion chamber.

したがって副室内の燃料ガスが点火プラグによって燃焼すると、副室から主噴孔を経て主燃焼室に第一トーチ火炎が噴出され、かつ主噴孔から分岐して分岐噴孔から主燃焼室に第二トーチ火炎が噴出される。これにより主燃焼室の広い範囲において主燃焼室内の燃料ガスが燃焼する。例えば第一トーチ火炎のみが噴出する形態に比べて、広い範囲において主燃焼室内の燃料ガスが燃焼する。かくして主燃焼室内の未燃ガスの残量を減少させ得る。   Therefore, when the fuel gas in the sub chamber is burned by the spark plug, the first torch flame is ejected from the sub chamber through the main nozzle hole to the main combustion chamber, and branched from the main nozzle hole to the main combustion chamber. Two torch flames are ejected. As a result, the fuel gas in the main combustion chamber burns in a wide range of the main combustion chamber. For example, the fuel gas in the main combustion chamber burns in a wider range than in the form in which only the first torch flame is ejected. Thus, the remaining amount of unburned gas in the main combustion chamber can be reduced.

また主燃焼室内の燃料ガスが燃焼して、主燃焼室の圧力が副室の圧力よりも高くなった場合は、主燃焼室内の未燃ガスが主燃焼室から主噴孔と分岐噴孔を経て副室へ逆流しようとする。これにより主噴孔と分岐噴孔の分岐領域において両噴孔から逆流した未燃ガスが干渉し、かつ分岐領域の圧力が上昇する。そのため未燃ガスが主燃焼室から副室に逆流することが抑制される。かくして未燃ガスによるエンジンの出力減少と排気ガス性状の悪化を抑制し得る。例えば排気ガス内のＨＣの量を低減させ得る。また分岐噴孔を有する噴孔は、従来の逆止弁よりも簡易に構成される。そのためガスエンジンが安価に製造され得る。   In addition, when the fuel gas in the main combustion chamber burns and the pressure in the main combustion chamber becomes higher than the pressure in the sub chamber, unburned gas in the main combustion chamber moves from the main combustion chamber to the main injection holes and branch injection holes. After that, it tries to flow back to the sub room. As a result, unburned gas flowing back from both nozzle holes interferes in the branch region of the main nozzle hole and the branch nozzle hole, and the pressure in the branch region increases. For this reason, the backflow of unburned gas from the main combustion chamber to the sub chamber is suppressed. Thus, it is possible to suppress a decrease in engine output and deterioration of exhaust gas properties due to unburned gas. For example, the amount of HC in the exhaust gas can be reduced. Moreover, the nozzle hole which has a branch nozzle hole is comprised more simply than the conventional check valve. Therefore, the gas engine can be manufactured at low cost.

副室式ガスエンジンの断面図である。It is sectional drawing of a subchamber type gas engine. 副室近傍におけるガスエンジンの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the gas engine in the sub chamber vicinity. 図２のIII―III線断面矢視図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2. 副室式ガスエンジンの模式図である。It is a schematic diagram of a sub chamber type gas engine. 図３に対応する他の形態に係る副室式ガスエンジンの断面図である。It is sectional drawing of the subchamber type gas engine which concerns on the other form corresponding to FIG. 図３に対応する他の形態に係る副室式ガスエンジンの断面図である。It is sectional drawing of the subchamber type gas engine which concerns on the other form corresponding to FIG. 図６の矢印VII方向図である。It is the arrow VII direction view of FIG.

本発明の一つの実施の形態を図１〜４にしたがって説明する。ガスエンジン１は、図１に示すように例えば車両の動力を発生するための車両用内燃機関である。ガスエンジン１は、副室式ガスエンジンであって、シリンダブロック２とシリンダヘッド３と副室部材４を有する。   One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the gas engine 1 is a vehicle internal combustion engine for generating power for the vehicle, for example. The gas engine 1 is a sub chamber type gas engine, and includes a cylinder block 2, a cylinder head 3, and a sub chamber member 4.

シリンダブロック２には、図１に示すようにボア２ａが形成される。ボア２ａには、ピストン６が直線運動可能に収納される。ピストン６は、連結棒７によってクランクシャフト８に連結される。ピストン６の直線運動は、連結棒７によってクランクシャフト８の回転運動に変換される。   A bore 2a is formed in the cylinder block 2 as shown in FIG. A piston 6 is accommodated in the bore 2a so as to be capable of linear motion. The piston 6 is connected to the crankshaft 8 by a connecting rod 7. The linear motion of the piston 6 is converted into the rotational motion of the crankshaft 8 by the connecting rod 7.

シリンダヘッド３は、図１に示すようにシリンダブロック２に装着される。シリンダブロック２とシリンダヘッド３とピストン６によって主燃焼室１０が区画される。シリンダヘッド３には、主燃焼室１０と連通する吸気ポート３ａと排気ポート３ｂが形成される。吸気ポート３ａに吸気弁１２が設けられ、排気ポート３ｂに排気弁１３が設けられる。吸気弁１２を開けることで燃料ガスを含む希薄混合ガスが吸気ポート３ａから主燃焼室１０へ供給される。排気弁１３を開けることで排気ガスが主燃焼室１０から排気ポート３ｂへ排出される。   The cylinder head 3 is attached to the cylinder block 2 as shown in FIG. A main combustion chamber 10 is defined by the cylinder block 2, the cylinder head 3 and the piston 6. The cylinder head 3 is formed with an intake port 3 a and an exhaust port 3 b that communicate with the main combustion chamber 10. An intake valve 12 is provided in the intake port 3a, and an exhaust valve 13 is provided in the exhaust port 3b. By opening the intake valve 12, a lean mixed gas containing fuel gas is supplied from the intake port 3a to the main combustion chamber 10. By opening the exhaust valve 13, exhaust gas is discharged from the main combustion chamber 10 to the exhaust port 3b.

副室部材（プラグホルダ）４は、図１に示すようにシリンダヘッド３に形成された取付孔３ｃに挿入される。副室部材４の内部には、副室１１が形成される。副室１１は、配管１６を経てチェック弁１７に接続される。本実施形態において、チェック弁１７は球状の弁体とバネとからなる公知のものである。副室１１には、チェック弁１７と配管１６を経て燃料ガスを含む濃混合ガスが供給される。濃混合ガスは、主燃焼室１０に供給される希薄混合ガスに比べて空気に対する燃料の比率が高い。燃料ガスには、例えば天然ガスが含まれる。   The sub chamber member (plug holder) 4 is inserted into a mounting hole 3c formed in the cylinder head 3 as shown in FIG. A sub chamber 11 is formed inside the sub chamber member 4. The sub chamber 11 is connected to a check valve 17 through a pipe 16. In the present embodiment, the check valve 17 is a known valve made up of a spherical valve body and a spring. A rich mixed gas containing fuel gas is supplied to the sub chamber 11 through the check valve 17 and the pipe 16. The rich mixed gas has a higher fuel to air ratio than the lean mixed gas supplied to the main combustion chamber 10. The fuel gas includes, for example, natural gas.

副室部材４は、図２に示すように筒部４ａと先端部４ｂを有する。筒部４ａは、円筒状であって、筒部４ａの一端部に点火プラグ５が挿入され、他端部は、先端部４ｂによって塞がれる。これにより筒部４ａの内周面４ａ１と先端部４ｂの内側面４ｂ１と点火プラグ５の先端面によって副室１１が区画される。先端部４ｂは、半球状であって、シリンダヘッド３から突出して主燃焼室１０に臨む。先端部４ｂには、副室１１と主燃焼室１０を連通する複数の噴孔９が形成される。   As shown in FIG. 2, the sub chamber member 4 has a cylindrical portion 4a and a tip portion 4b. The cylinder part 4a is cylindrical, the spark plug 5 is inserted into one end part of the cylinder part 4a, and the other end part is closed by the tip part 4b. Thus, the sub chamber 11 is defined by the inner peripheral surface 4a1 of the cylindrical portion 4a, the inner side surface 4b1 of the tip portion 4b, and the tip surface of the spark plug 5. The front end portion 4 b is hemispherical and protrudes from the cylinder head 3 to face the main combustion chamber 10. A plurality of nozzle holes 9 communicating with the sub chamber 11 and the main combustion chamber 10 are formed in the tip portion 4b.

複数の噴孔９は、図２，３に示すように副室部材４に対して周方向に略等間隔で配設される。各噴孔９は、主噴孔９ａと分岐噴孔９ｂを一体的に有する。主噴孔９ａは、副室部材４を径方向に直線的に延出し、好ましくは先端部４ｂの曲面に対して略直交して延出する。これにより主噴孔９ａは、副室部材４を略最短距離で貫通する。   The plurality of nozzle holes 9 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction with respect to the sub chamber member 4 as shown in FIGS. Each nozzle hole 9 integrally has a main nozzle hole 9a and a branch nozzle hole 9b. The main injection hole 9a linearly extends the sub chamber member 4 in the radial direction, and preferably extends substantially orthogonal to the curved surface of the tip portion 4b. Thereby, the main injection hole 9a penetrates the sub chamber member 4 at a substantially shortest distance.

主噴孔９ａは、図２，３に示すように先端部４ｂの内側面４ｂ１に形成される入口９ａ１と、先端部４ｂの外側面４ｂ２に形成される出口９ａ２を有する。出口９ａ２は、入口９ａ１よりも副室部材４の軸中心４ｃよりも外側に位置し、主燃焼室１０の外周領域に向いて開口する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the main injection hole 9a has an inlet 9a1 formed on the inner side surface 4b1 of the tip end portion 4b and an outlet 9a2 formed on the outer side surface 4b2 of the tip end portion 4b. The outlet 9 a 2 is located outside the axial center 4 c of the sub chamber member 4 with respect to the inlet 9 a 1 and opens toward the outer peripheral region of the main combustion chamber 10.

分岐噴孔９ｂは、図２，３に示すように主噴孔９ａから分岐して主燃焼室１０に連通する。分岐噴孔９ｂの断面積は、主噴孔９ａの断面積よりも小さく、火炎が分岐噴孔９ｂを通る際に消炎しない程度の大きさを有する。例えば分岐噴孔９ｂの断面積は、主噴孔９ａの断面積の２０〜８０％に設定される。分岐噴孔９ｂは、主噴孔９ａから主噴孔９ａの延出方向に対して角度を有して略直線的に延出する。具体的には、分岐噴孔９ｂは主噴孔９ａよりも鉛直方向に対し副室部材４の軸中心４ｃにより近い方向に火炎を噴射する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the branch injection hole 9 b branches from the main injection hole 9 a and communicates with the main combustion chamber 10. The cross-sectional area of the branch injection hole 9b is smaller than the cross-sectional area of the main injection hole 9a, and has a size that does not extinguish when the flame passes through the branch injection hole 9b. For example, the sectional area of the branch nozzle hole 9b is set to 20 to 80% of the sectional area of the main nozzle hole 9a. The branch injection hole 9b extends substantially linearly with an angle with respect to the extension direction of the main injection hole 9a from the main injection hole 9a. Specifically, the branch injection hole 9b injects a flame in a direction closer to the axial center 4c of the sub chamber member 4 with respect to the vertical direction than the main injection hole 9a.

分岐噴孔９ｂは、図２，３に示すように主噴孔９ａの構成壁面９ａ３に形成される入口９ｂ１と、先端部４ｂの外側面４ｂ２に形成される出口９ｂ２を有する。出口９ｂ２は、主噴孔９ａの出口９ａ２よりも副室部材４の軸中心４ｃに近くなるように開口している。また、出口９ｂ２は入口９ｂ１より副室部材４の軸中心４ｃに近くなるように開口する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the branch nozzle hole 9b has an inlet 9b1 formed on the constituent wall surface 9a3 of the main nozzle hole 9a and an outlet 9b2 formed on the outer surface 4b2 of the tip portion 4b. The outlet 9b2 opens so as to be closer to the axial center 4c of the sub chamber member 4 than the outlet 9a2 of the main injection hole 9a. The outlet 9b2 opens so as to be closer to the axial center 4c of the sub chamber member 4 than the inlet 9b1.

図２，４に示すように副室１１に濃混合ガスを供給し、濃混合ガスを点火プラグ５によって点火すると、火炎が発生する。火炎が発生すると、副室１１の圧力が主燃焼室１０の圧力より高くなり、火炎が噴孔９を経て副室１１から主燃焼室１０に噴出される。例えば主噴孔９ａから第一トーチ火炎２０ａが噴出し、分岐噴孔９ｂから第二トーチ火炎２０ｂが噴出する。   As shown in FIGS. 2 and 4, when the rich mixed gas is supplied to the sub chamber 11 and the rich mixed gas is ignited by the spark plug 5, a flame is generated. When the flame is generated, the pressure in the sub chamber 11 becomes higher than the pressure in the main combustion chamber 10, and the flame is ejected from the sub chamber 11 to the main combustion chamber 10 through the nozzle hole 9. For example, the first torch flame 20a is ejected from the main nozzle hole 9a, and the second torch flame 20b is ejected from the branch nozzle hole 9b.

第一トーチ火炎２０ａは、図２，４に示すように主噴孔９ａを経て主噴孔９ａの出口９ａ２から主燃焼室１０の外周領域に向けて噴出する。主噴孔９ａの断面積は、分岐噴孔９ｂの断面積よりも大きい。そのため第一トーチ火炎２０ａは、第二トーチ火炎２０ｂよりもエネルギーが大きく、主燃焼室１０の外周領域に到達する。その結果、主燃焼室１０の外周領域の希薄混合ガスが燃焼する。   The first torch flame 20a is ejected from the outlet 9a2 of the main nozzle hole 9a toward the outer peripheral region of the main combustion chamber 10 through the main nozzle hole 9a as shown in FIGS. The cross-sectional area of the main injection hole 9a is larger than the cross-sectional area of the branch injection hole 9b. Therefore, the first torch flame 20 a has a larger energy than the second torch flame 20 b and reaches the outer peripheral region of the main combustion chamber 10. As a result, the lean mixed gas in the outer peripheral region of the main combustion chamber 10 burns.

第二トーチ火炎２０ｂは、図２，４に示すように主噴孔９ａの入口９ａ１と分岐噴孔９ｂを経て分岐噴孔９ｂの出口９ｂ２から主燃焼室１０の中心領域に噴出する。第二トーチ火炎２０ｂは、第一トーチ火炎２０ａよりもエネルギーが小さく、ピストン６の頂点に当たり難い。そのため第二トーチ火炎２０ｂは、ピストン６によって熱が奪われる量が第一トーチ火炎２０ａに比べて小さい。その結果、副室部材４の近傍領域において主燃焼室１０内の希薄混合ガスが第二トーチ火炎２０ｂによって好適に燃焼する。   The second torch flame 20b is ejected from the outlet 9b2 of the branch nozzle hole 9b to the central region of the main combustion chamber 10 through the inlet 9a1 and the branch nozzle hole 9b of the main nozzle hole 9a as shown in FIGS. The second torch flame 20b has less energy than the first torch flame 20a and is difficult to hit the top of the piston 6. Therefore, the amount of heat taken away by the piston 6 in the second torch flame 20b is smaller than that in the first torch flame 20a. As a result, the lean mixed gas in the main combustion chamber 10 is suitably burned by the second torch flame 20b in the region near the sub chamber member 4.

図１を参照するように主燃焼室１０の希薄混合ガスが燃焼すると主燃焼室１０の圧力が上昇する。主燃焼室１０の圧力が副室１１の圧力よりも高くなると、主燃焼室１０内の未燃ガスが二系統にて噴孔９を経て副室１１へ向けて逆流する。未燃ガスの一部は、出口９ａ２から主噴孔９ａに流入し、他の一部は、出口９ｂ２から分岐噴孔９ｂに流入する。   As shown in FIG. 1, when the lean mixed gas in the main combustion chamber 10 burns, the pressure in the main combustion chamber 10 increases. When the pressure in the main combustion chamber 10 becomes higher than the pressure in the sub chamber 11, the unburned gas in the main combustion chamber 10 flows backward toward the sub chamber 11 through the nozzle holes 9 in two systems. Part of the unburned gas flows from the outlet 9a2 into the main nozzle hole 9a, and the other part flows from the outlet 9b2 into the branch nozzle hole 9b.

図２，３を参照するように二系統にて噴孔９に流入した未燃ガスは、主噴孔９ａと分岐噴孔９ｂの分岐領域において干渉し、さらに分岐領域の圧力が高くなる。これにより分岐領域から主噴孔９ａの入口９ａ１へ向けて未燃ガスが流れることが抑制され得る。   As shown in FIGS. 2 and 3, the unburned gas that has flowed into the nozzle hole 9 in two systems interferes with the branch region of the main nozzle hole 9a and the branch nozzle hole 9b, and the pressure in the branch region increases. Thereby, it is possible to suppress the unburned gas from flowing from the branch region toward the inlet 9a1 of the main injection hole 9a.

図１を参照するように主燃焼室１０の希薄混合ガスが燃焼することで、主燃焼室１０の圧力が変化してピストン６が上下動する。ピストン６が上下動する際に、吸気弁１２と排気弁１３が開閉する。これにより新気が主燃焼室１０に取込まれ、排気ガスが主燃焼室１０から排出される。したがって主燃焼室１０において吸気、圧縮、燃焼・膨張、排気の各行程が行われて、ピストン６が上下動する。ピストン６の上下動は、連結棒７によってクランクシャフト８の回転運動に変換される。   As shown in FIG. 1, when the lean mixed gas in the main combustion chamber 10 burns, the pressure in the main combustion chamber 10 changes and the piston 6 moves up and down. When the piston 6 moves up and down, the intake valve 12 and the exhaust valve 13 open and close. As a result, fresh air is taken into the main combustion chamber 10 and exhaust gas is discharged from the main combustion chamber 10. Accordingly, intake, compression, combustion / expansion, and exhaust strokes are performed in the main combustion chamber 10, and the piston 6 moves up and down. The vertical movement of the piston 6 is converted into a rotational movement of the crankshaft 8 by the connecting rod 7.

以上のように副室式ガスエンジン１は、図１，２に示すようにシリンダブロック２に移動可能に収納されるピストン６と、ピストン６とシリンダブロック２と協働して主燃焼室１０を区画するシリンダヘッド３と、副室式ガスエンジン１に設けられかつ副室１１が内部に形成される副室部材４と、副室１１に供給された燃料ガスに点火する点火プラグ５を有する。副室部材４には、副室１１から主燃焼室１０に貫通する主噴孔９ａと、主噴孔９ａから分岐して主燃焼室１０に貫通する分岐噴孔９ｂが形成される。   As described above, the sub-chamber gas engine 1 includes the piston 6 movably accommodated in the cylinder block 2 and the main combustion chamber 10 in cooperation with the piston 6 and the cylinder block 2 as shown in FIGS. It has a cylinder head 3 to be partitioned, a sub chamber member 4 provided in the sub chamber type gas engine 1 and having a sub chamber 11 formed therein, and an ignition plug 5 for igniting the fuel gas supplied to the sub chamber 11. The sub chamber member 4 is formed with a main injection hole 9 a penetrating from the sub chamber 11 to the main combustion chamber 10, and a branch injection hole 9 b branched from the main injection hole 9 a and penetrating into the main combustion chamber 10.

したがって副室１１内の燃料ガス（濃混合ガス）が点火プラグによって燃焼すると、図２，４に示すように副室１１から主噴孔９ａを経て主燃焼室１０に第一トーチ火炎２０ａが噴出され、かつ主噴孔９ａから分岐して分岐噴孔９ｂから主燃焼室１０に第二トーチ火炎２０ｂが噴出される。これにより主燃焼室１０の広い範囲において主燃焼室１０内の燃料ガス（希薄混合ガス）が燃焼する。例えば第一トーチ火炎２０ａのみが噴出する形態に比べて、広い範囲において主燃焼室１０内の燃料ガスが燃焼する。かくして主燃焼室１０内の未燃ガスの残存量が減少する。   Accordingly, when the fuel gas (concentrated mixed gas) in the sub chamber 11 is burned by the spark plug, the first torch flame 20a is ejected from the sub chamber 11 through the main injection hole 9a to the main combustion chamber 10 as shown in FIGS. In addition, the second torch flame 20b branches off from the main injection hole 9a and is injected into the main combustion chamber 10 from the branch injection hole 9b. As a result, the fuel gas (lean mixed gas) in the main combustion chamber 10 burns in a wide range of the main combustion chamber 10. For example, the fuel gas in the main combustion chamber 10 burns in a wider range than in the form in which only the first torch flame 20a is ejected. Thus, the remaining amount of unburned gas in the main combustion chamber 10 is reduced.

また主燃焼室１０内の燃料ガスが燃焼して、主燃焼室１０の圧力が副室１１の圧力よりも高くなった場合、主燃焼室１０内の未燃ガスが主燃焼室１０から主噴孔９ａと分岐噴孔９ｂを経て副室１１へ逆流しようとする。これにより主噴孔９ａと分岐噴孔９ｂの分岐領域において両噴孔９ａ，９ｂから逆流した未燃ガスが干渉し、かつ分岐領域の圧力が上昇する。そのため未燃ガスが主燃焼室１０から副室１１に逆流することが抑制され得る。かくして未燃ガスによるエンジンの出力減少と排気ガス性状の悪化を抑制し得る。例えば排気ガス内のＨＣの量を低減させ得る。また分岐噴孔９ｂを有する噴孔９と配管１６上に配置されるチェック弁１７は、主燃焼室１０と副室１１とを遮断する従来の逆止弁よりも簡易に構成される。そのためガスエンジン１が安価に製造され得る。   When the fuel gas in the main combustion chamber 10 burns and the pressure in the main combustion chamber 10 becomes higher than the pressure in the sub chamber 11, unburned gas in the main combustion chamber 10 is injected from the main combustion chamber 10 into the main injection. It tries to flow backward to the sub chamber 11 through the hole 9a and the branch nozzle hole 9b. As a result, in the branch region of the main nozzle hole 9a and the branch nozzle hole 9b, the unburned gas flowing backward from both the nozzle holes 9a and 9b interferes, and the pressure in the branch region increases. Therefore, the backflow of unburned gas from the main combustion chamber 10 to the sub chamber 11 can be suppressed. Thus, it is possible to suppress a decrease in engine output and deterioration of exhaust gas properties due to unburned gas. For example, the amount of HC in the exhaust gas can be reduced. Further, the check valve 17 disposed on the injection hole 9 having the branch injection hole 9 b and the pipe 16 is configured more simply than the conventional check valve that shuts off the main combustion chamber 10 and the sub chamber 11. Therefore, the gas engine 1 can be manufactured at low cost.

分岐噴孔９ｂの断面積は、図２，４に示すように主噴孔９ａの断面積よりも小さい。したがって主噴孔９ａから主燃焼室１０に噴出される第一トーチ火炎２０ａは、分岐噴孔９ｂから主燃焼室１０に噴出される第二トーチ火炎２０ｂに比べて量が多く、エネルギーが大きい。そのため第一トーチ火炎２０ａは、副室１１から遠い領域における主燃焼室１０の燃料ガスを燃焼させ得る。第二トーチ火炎２０ｂは、副室１１から近い領域における主燃焼室１０の燃料ガスを燃焼させ得る。かくして主燃焼室１０内の燃料ガスを均等に燃焼させ得る。   The cross-sectional area of the branch injection hole 9b is smaller than the cross-sectional area of the main injection hole 9a as shown in FIGS. Accordingly, the first torch flame 20a ejected from the main injection hole 9a to the main combustion chamber 10 has a larger amount and higher energy than the second torch flame 20b ejected from the branch injection hole 9b to the main combustion chamber 10. Therefore, the first torch flame 20 a can burn the fuel gas in the main combustion chamber 10 in a region far from the sub chamber 11. The second torch flame 20 b can burn the fuel gas in the main combustion chamber 10 in a region near the sub chamber 11. Thus, the fuel gas in the main combustion chamber 10 can be evenly burned.

主噴孔９ａは、図２，３に示すように副室部材４の壁厚み方向に最短距離に貫通する。分岐噴孔９ｂは、主噴孔９ａに対して傾斜角度を有して延出する。したがって副室１１から主噴孔９ａと分岐噴孔９ｂを経て主燃焼室１０へ噴出される第二トーチ火炎２０ｂの経路長さは、副室１１から主噴孔９ａを経て主燃焼室１０へ噴出される第一トーチ火炎２０ａの経路長さに比べて長い。そのため主燃焼室１０へ噴出される第一トーチ火炎２０ａと第二トーチ火炎２０ｂに時間差が生じる。これにより主燃焼室１０内の燃料ガスを好適に燃焼し、未燃ガスの残存量を少なくし得る。   As shown in FIGS. 2 and 3, the main injection hole 9 a penetrates through the shortest distance in the wall thickness direction of the sub chamber member 4. The branch nozzle hole 9b extends with an inclination angle with respect to the main nozzle hole 9a. Accordingly, the path length of the second torch flame 20b ejected from the sub chamber 11 through the main injection hole 9a and the branch injection hole 9b to the main combustion chamber 10 is from the sub chamber 11 through the main injection hole 9a to the main combustion chamber 10. It is longer than the path length of the ejected first torch flame 20a. Therefore, a time difference is generated between the first torch flame 20a and the second torch flame 20b which are ejected to the main combustion chamber 10. Thereby, the fuel gas in the main combustion chamber 10 can be combusted suitably, and the remaining amount of unburned gas can be reduced.

副室部材４には、図２，３に示すように副室１１に開口する主噴孔の入口９ａ１と、入口９ａ１よりも副室１１の軸中心４ｃから離れた位置において主燃焼室１０に開口する主噴孔９ａの出口９ａ２と、主噴孔９ａの出口９ａ２よりも副室１１の軸中心４ｃに近い位置において主燃焼室１０に開口する分岐噴孔９ｂの出口９ｂ２が形成される。したがって第一トーチ火炎２０ａが主噴孔９ａから主燃焼室１０の外周領域へ噴出し、第二トーチ火炎２０ｂが分岐噴孔９ｂから主燃焼室１０の中心領域へ噴出する。これにより主燃焼室１０内の燃料ガスが広い範囲において均等に燃焼され得る。   As shown in FIGS. 2 and 3, the sub chamber member 4 is connected to the main combustion chamber 10 at a position farther from the axial center 4 c of the sub chamber 11 than the inlet 9 a 1 and the inlet 9 a 1 of the main injection hole that opens to the sub chamber 11. An outlet 9a2 of the main nozzle hole 9a that opens and an outlet 9b2 of the branch nozzle hole 9b that opens to the main combustion chamber 10 are formed at a position closer to the axial center 4c of the sub chamber 11 than the outlet 9a2 of the main nozzle hole 9a. Accordingly, the first torch flame 20a is ejected from the main nozzle hole 9a to the outer peripheral region of the main combustion chamber 10, and the second torch flame 20b is ejected from the branch nozzle hole 9b to the central region of the main combustion chamber 10. As a result, the fuel gas in the main combustion chamber 10 can be evenly burned over a wide range.

本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。他の形態において噴孔９は、図５に示すように主噴孔９ａから分岐する第一分岐噴孔９ｂと第二分岐噴孔９ｃを有していても良い。第一分岐噴孔９ｂと第二分岐噴孔９ｃは、主噴孔９ａの構成壁面９ａ３に形成される入口９ｂ１，９ｃ１を有し、入口９ｂ１，９ｃ１が相互に対向している。第一分岐噴孔９ｂと第二分岐噴孔９ｃの出口９ｂ２，９ｃ２は、主噴孔９ａの出口９ａ２よりも副室部材４の軸中心４ｃに近い位置にて主燃焼室１０に開口する。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be the following form. In another form, the nozzle hole 9 may have a first branch nozzle hole 9b and a second branch nozzle hole 9c that branch from the main nozzle hole 9a as shown in FIG. The first branch nozzle hole 9b and the second branch nozzle hole 9c have inlets 9b1 and 9c1 formed in the constituent wall surface 9a3 of the main nozzle hole 9a, and the inlets 9b1 and 9c1 face each other. The outlets 9b2 and 9c2 of the first branch nozzle hole 9b and the second branch nozzle hole 9c open to the main combustion chamber 10 at positions closer to the axial center 4c of the sub chamber member 4 than the outlet 9a2 of the main nozzle hole 9a.

他の形態において噴孔９は、図６，７に示すように主噴孔９ａの出口９ａ２よりも径の大きい入口９ａ５と、入口９ａ５から出口９ａ２に向けて徐々に径が小さくなる入口領域部９ａ４を有していても良い。入口領域部９ａ４は、例えば主噴孔９ａの構成壁面９ａ３の両方向に拡がっている。   In another embodiment, the nozzle hole 9 has an inlet 9a5 having a larger diameter than the outlet 9a2 of the main nozzle hole 9a, and an inlet region where the diameter gradually decreases from the inlet 9a5 toward the outlet 9a2, as shown in FIGS. 9a4 may be included. The entrance region 9a4 extends, for example, in both directions of the constituent wall surface 9a3 of the main nozzle hole 9a.

したがって図６，７に示すように主噴孔９ａの入口９ａ５の開口面積は、主噴孔９ａの出口９ａ２の開口面積よりも大きい。したがって副室１１から主噴孔９ａの入口に火炎が入る時の面積の変化量は、入口９ａ５が出口９ａ２と同じ大きさの場合に比べて小さい。そのため面積の変化による火炎進行の抵抗が小さくなる。かくして副室１１から主燃焼室１０へ噴出されるトーチ火炎の量が多くなる。これにより主燃焼室１０の未燃ガスの残存量を減少させ得る。   Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7, the opening area of the inlet 9a5 of the main nozzle hole 9a is larger than the opening area of the outlet 9a2 of the main nozzle hole 9a. Accordingly, the amount of change in the area when the flame enters from the sub chamber 11 to the inlet of the main nozzle hole 9a is smaller than when the inlet 9a5 is the same size as the outlet 9a2. Therefore, the resistance of the flame progression due to the change in area is reduced. Thus, the amount of torch flames ejected from the sub chamber 11 to the main combustion chamber 10 increases. As a result, the remaining amount of unburned gas in the main combustion chamber 10 can be reduced.

他の形態においてガスエンジン１は、船舶などの他の動力源、あるいはガスヒートポンプなどに利用されても良い。他の形態において分岐噴孔９ｂの断面積は、主噴孔９ａの断面積と同じ、または主噴孔９ａの断面積よりも大きくても良い。   In another form, the gas engine 1 may be used for another power source such as a ship or a gas heat pump. In other forms, the cross-sectional area of the branch injection hole 9b may be the same as the cross-sectional area of the main injection hole 9a or larger than the cross-sectional area of the main injection hole 9a.

他の形態においてガスエンジン１は、副室部材４とシリンダヘッド３を一体に有していても良い。他の形態においてガスエンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３を一体に有していても良い。他の形態において副室部材４に噴孔９が１〜３個または５個以上形成されても良い。他の形態において、チェック弁１７を省略してもよい。他の形態において、副室部材４がシリンダブロック２に取付けられても良い。   In another form, the gas engine 1 may have the sub chamber member 4 and the cylinder head 3 integrally. In another form, the gas engine 1 may have the cylinder block 2 and the cylinder head 3 integrally. In another form, 1 to 3 or 5 or more nozzle holes 9 may be formed in the sub chamber member 4. In other forms, the check valve 17 may be omitted. In another form, the sub chamber member 4 may be attached to the cylinder block 2.

１…副室式ガスエンジン
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…副室部材
４ａ…筒部
４ｂ…先端部
４ｃ…軸中心
５…点火プラグ
６…ピストン
７…連結棒
８…クランクシャフト
９…噴孔
９ａ…主噴孔
９ｂ，９ｃ…分岐噴孔
９ａ１，９ａ５，９ｂ１，９ｃ１…入口
９ａ２，９ｂ２，９ｃ２…出口
１０…主燃焼室
１１…副室
２０ａ…第一トーチ火炎
２０ｂ…第二トーチ火炎 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Subchamber type gas engine 2 ... Cylinder block 3 ... Cylinder head 4 ... Subchamber member 4a ... Cylindrical part 4b ... Tip part 4c ... Shaft center 6 ... Spark plug 6 ... Piston 7 ... Connecting rod 8 ... Crankshaft 9 ... Jet Hole 9a ... Main injection hole 9b, 9c ... Branch injection hole 9a1, 9a5, 9b1, 9c1 ... Inlet 9a2, 9b2, 9c2 ... Outlet 10 ... Main combustion chamber 11 ... Subchamber 20a ... First torch flame 20b ... Second torch flame

Claims (5)

副室式ガスエンジンであって、
シリンダブロックに移動可能に収納されるピストンと、前記ピストンと前記シリンダブロックと協働して主燃焼室を区画するシリンダヘッドと、前記副室式ガスエンジンに設けられかつ副室が内部に形成される副室部材と、前記副室に供給された燃料ガスに点火する点火プラグを有し、
前記副室部材には、前記副室から前記主燃焼室に貫通する主噴孔と、前記主噴孔から分岐して前記主燃焼室に貫通する分岐噴孔が形成される副室式ガスエンジン。 A sub-chamber gas engine,
A piston movably housed in a cylinder block; a cylinder head that defines a main combustion chamber in cooperation with the piston and the cylinder block; and a sub chamber formed in the sub chamber gas engine. A sub-chamber member, and a spark plug for igniting the fuel gas supplied to the sub-chamber,
The sub-chamber gas engine is formed with a main injection hole penetrating from the sub-chamber to the main combustion chamber and a branch injection hole branched from the main injection hole and penetrating into the main combustion chamber. . 請求項１に記載の副室式ガスエンジンであって、
前記分岐噴孔の断面積は、前記主噴孔の断面積よりも小さい副室式ガスエンジン。 The sub-chamber gas engine according to claim 1,
A sub-chamber gas engine in which a cross-sectional area of the branch nozzle hole is smaller than a cross-sectional area of the main nozzle hole. 請求項１または２に記載の副室式ガスエンジンであって、
前記主噴孔は、前記副室部材の壁厚み方向に最短距離に貫通し、
前記分岐噴孔は、前記主噴孔に対して傾斜角度を有して延出する副室式ガスエンジン。 The sub-chamber gas engine according to claim 1 or 2,
The main nozzle hole penetrates to the shortest distance in the wall thickness direction of the sub chamber member,
The branch injection hole is a sub-chamber type gas engine extending with an inclination angle with respect to the main injection hole. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の副室式ガスエンジンであって、
前記副室部材には、前記副室に開口する前記主噴孔の入口と、前記入口よりも前記副室の軸中心から離れた位置において前記主燃焼室に開口する前記主噴孔の出口と、前記主噴孔の前記出口よりも前記副室の軸中心に近い位置において前記主燃焼室に開口する前記分岐噴孔の出口が形成される副室式ガスエンジン。 The sub-chamber type gas engine according to any one of claims 1 to 3,
The sub chamber member includes an inlet of the main nozzle hole that opens to the sub chamber, and an outlet of the main nozzle hole that opens to the main combustion chamber at a position farther from the axial center of the sub chamber than the inlet. A sub-chamber type gas engine in which an outlet of the branch nozzle opening to the main combustion chamber is formed at a position closer to the axial center of the sub-chamber than the outlet of the main nozzle hole. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の副室式ガスエンジンであって、
前記主噴孔の入口の開口面積は、前記主噴孔の出口の開口面積よりも大きい副室式ガスエンジン。 It is a subchamber type gas engine as described in any one of Claims 1-4,
The sub-chamber gas engine has an opening area at the inlet of the main nozzle hole that is larger than an opening area at the outlet of the main nozzle hole.
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