JP2015151994A - gas engine - Google Patents
gas engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015151994A JP2015151994A JP2014029501A JP2014029501A JP2015151994A JP 2015151994 A JP2015151994 A JP 2015151994A JP 2014029501 A JP2014029501 A JP 2014029501A JP 2014029501 A JP2014029501 A JP 2014029501A JP 2015151994 A JP2015151994 A JP 2015151994A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel gas
- air
- mixed gas
- mixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料ガスを燃料とするガスエンジンに関する。 The present invention relates to a gas engine using fuel gas as fuel.
LPG(液化石油ガス)、LNG(液化天然ガス)などの燃料ガスを燃料とするガスエンジンでは、空気と燃料ガスの比重差などによって空気と燃料ガスとが均一に混合しにくい。このことにより、シリンダー内またはシリンダー毎の燃焼に偏りが生じて燃焼にばらつきが生じることがある。そこで、空気と燃料ガスとが均一に混合している程度(混合均一性)を高めるために、特許文献1では、燃料ガスの噴射ノズルの下流に多くの孔を備えるタービュレンスプロモータを配置する構造や、噴射ノズルを延伸させた管に多くの孔を設ける構造が開示されている。これらの構造は、燃料ガスがこれらの孔を通過するときに拡散されて空気と混合し易くしようとしたためである。また、空気吸引管内の流路に正旋回のスパイラルフィンと、逆旋回のスパイラルフィンを備え、これら二つのスパイラルフィンの間では空気流に乱れが発生することを利用して、空気と燃料ガスとの混合均一性を高めようとする構造も開示されている。
In a gas engine that uses fuel gas such as LPG (liquefied petroleum gas) or LNG (liquefied natural gas) as fuel, air and fuel gas are difficult to uniformly mix due to a difference in specific gravity between air and fuel gas. As a result, the combustion within the cylinder or from cylinder to cylinder may be biased, resulting in variations in combustion. Therefore, in order to improve the degree to which air and fuel gas are uniformly mixed (mixing uniformity),
また、特許文献2には、シリンダヘッドの燃焼室との対向面に凹部を設け、燃料ガスをこの凹部の内壁に衝突させて乱気流を発生させ、空気と燃料ガスとの混合均一性を高めようとする構造や、空気の吸気管を螺旋状に構成し、空気を旋回させて供給し燃料ガスと混合させる構造が開示されている。
In
しかしながら、特許文献1および特許文献2に示される構成は、混合均一性を高める構造が燃焼室毎に備えられる構成であるため構造が複雑化しやすいという課題がある。
However, the configurations shown in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構造で、空気と燃料ガスの混合均一性を高めることで、安定した燃焼を可能にするガスエンジンを実現しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a gas engine that enables stable combustion by improving the uniformity of mixing of air and fuel gas with a simple structure. It is something that is going to be realized.
上記課題を解決するために、本発明は、燃料ガスを燃料とするガスエンジンであって、別々に吸引された空気と燃料ガスとを混合する混合器と、燃焼室を備えた複数のシリンダーと、複数のシリンダーに共通に備えられ、混合器と複数のシリンダーとを連通するインテイクマニホールドと、を有している、こととする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a gas engine using fuel gas as a fuel, a mixer for mixing separately sucked air and fuel gas, and a plurality of cylinders provided with combustion chambers. And an intake manifold that is provided in common to the plurality of cylinders and communicates the mixer and the plurality of cylinders.
また、上記発明に加えて、混合器とインテイクマニホールドとの間に、混合器で混合された混合ガスを撹拌する撹拌手段を備えている、ことが好ましい。 In addition to the above invention, it is preferable that a stirring unit for stirring the mixed gas mixed in the mixer is provided between the mixer and the intake manifold.
また、上記発明に加えて、撹拌手段は、空気と燃料ガスとが混ざった状態で旋回させる羽根状部材である、ことが好ましい。 Moreover, in addition to the said invention, it is preferable that a stirring means is a blade-shaped member swirled in the state in which air and fuel gas were mixed.
また、上記発明に加えて、羽根部状材は、空気および燃料ガスの流れによって回転可能である、ことが好ましい。 Moreover, in addition to the said invention, it is preferable that a blade | wing part-shaped material can be rotated by the flow of air and fuel gas.
以下、本発明の実施の形態に係るガスエンジン1について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明のガスエンジン1は、空気と燃料ガスとを混合させたガス(以下、「混合ガス」と記載する)を燃焼させて駆動されるものであり、3気筒エンジンの場合を例示して説明する。
Hereinafter, a
(ガスエンジン1の全体構成)
図1は、本発明の一実施の形態に係るガスエンジン1を示す右前方斜視図、図2は、左後方斜視図である。図1、図2に示すように、ガスエンジン1は、シリンダブロック2を中心として、他の構成部品をシリンダブロック2に付設した構造としている。ガスエンジン1には、シリンダブロック2の下方側に潤滑油溜まりを構成するオイルパン3が付設され、シリンダブロック2の前方側には、クランクシャフトプーリ4がクランクシャフト5に取り付けられている。なお、以降説明する図は、クランクシャフトプーリ4の配置側を前方、その反対側を後方、後方側から前方側を見たときに右手側を右方、左手側を左方、そして、オイルパン3に対してシリンダブロック2が配置される方向を上方、その反対側を下方と表し説明する。クランクシャフト5は、シリンダブロック2を前後方向に貫通しており、クランクシャフトプーリ4に対して反対側(後方側)の端部には、フライホイール6が取付けられ、クランクシャフト5に連動して回転可能となっている。
(Overall configuration of gas engine 1)
FIG. 1 is a right front perspective view showing a
シリンダブロック2の上方には、シリンダヘッド7が配置されていて、その上部には、シリンダヘッドカバー8とインテイクマニホールド9が左右方向に並列するように取り付けられている。インテイクマニホールド9の内部には、混合ガスが収容される。インテイクマニホールド9の上部後方には、共通流路57(図4参照)を介して混合器としてのキャブレター10が取り付けられている。共通流路57は、キャブレター10により混合された空気と燃料ガスとが共に通る流路である。また、シリンダヘッド7の左方側面には、エキゾーストマニホールド11が取り付けられており、エキゾーストマニホールド11には、不図示のマフラーが接続される。一方、シリンダヘッド7の右方上部には、シリンダヘッドカバー8の左方側に形成されるくぼみ部8aの内側にスパークプラグ12が配置されている。スパークプラグ12は、後述する3個のシリンダーの各々に対応して設けられており、それぞれ、不図示のコネクタおよびワイヤーハーネスを介して、イグニッションコイルや電源(バッテリー)に接続されている。
A
キャブレター10には、空気を外部から供給する空気供給管部13と、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管部14とが接続されている。燃料ガス供給管部14は、空気供給管部13に交差するように配置されたうえ、燃料ガス吸引口15(図2参照)によって空気供給管部13に連通されている。したがって、キャブレター10では、空気供給管部13から供給される空気と燃料ガス供給管部14から供給される燃料ガスとが混合される。燃料ガス供給管部14は、一方の端部から燃料ガスを空気供給管部13内に供給可能な構成となっており、他方の端部は閉鎖されている。共通流路57内には、スロットルバルブ58(図4参照)が配置されており、共通流路57の外側に設けられたモータ16によってスロットルバルブを開閉操作して、空気および燃料ガス供給量(吸引量)を調整する。
The
キャブレター10とインテイクマニホールド9との間の空気および燃料ガスの共通流路57(図4参照)内には、空気と燃料ガスとの混合均一性を高めるための撹拌手段20を備えた撹拌器17が配置されている。撹拌器17は、キャブレター10よりも下流側(インテイクマニホールド9側)で、インテイクマニホールド9に突設された管部18内に配置されている。そして、キャブレター10は、キャブレター10側のフランジ19aとインテイクマニホールド9側のフランジ19bによってインテイクマニホールド9に取付けられている。撹拌器17は、キャブレター10で混合された空気と燃料ガスとをさらに撹拌し、混合均一性を高める。したがって、撹拌器17は、空気供給管部13と燃料ガス供給管部14とが交差する位置(燃料ガス吸引口15)よりも下流側(インテイクマニホールド9側)の共通流路57内に配置される。
An
燃料ガス供給管部14には、不図示のチューブなどを介して燃料ガス供給源に接続される。燃料ガスとしては、LPG(液化石油ガス、たとえばプロパンガスなど)、LNG(液化天然ガス、たとえば都市ガスなど)を用いることが可能である。燃料ガス供給源としては、プロパンガスの場合はガスボンベであり、都市ガスの場合はガス供給管である。
The fuel
(インテイクマニホールド9の構成)
図3は、ガスエンジン1の一部を示す左前方斜視図である。図3に示すように、本実施の形態のインテイクマニホールド9は、外殻部25で囲まれた容器状の形態を備え、シリンダヘッド7の上面に、スペーサ26、ガスケット27を介してボルトなどで固定されている。外殻部25とガスケット27とで囲まれた空間が、空気と燃料ガスとの混合ガスを収容する混合ガス室28である。インテイクマニホールド9の後方側端部の上方に形成された管部18内には、撹拌器17が配置され、撹拌器17の内部には、撹拌手段20が配置されている。撹拌器17の図示上方には、キャブレター10(図1参照)が取り付けられる。
(Configuration of intake manifold 9)
FIG. 3 is a left front perspective view showing a part of the
本実施の形態のガスエンジン1は、一例として、3気筒エンジンを例示している。スペーサ26およびガスケット27には、3気筒のシリンダー各々に対向する位置に、各シリンダーに連通する吸気ポート30,31,32が設けられている。これら吸気ポートを介して各シリンダー内に混合ガスが供給される。したがって、インテイクマニホールド9の混合ガス室28は、3気筒のシリンダーの全てに混合ガスを供給可能となっている。混合ガス室28には、キャブレター10および撹拌器17によって、空気と燃料ガスとが撹拌されて均一に混合された混合ガスが収容され、その後、各シリンダー内に混合ガスを供給可能な構造となっている。
As an example, the
図3に示すように、インテイクマニホールド9の上部は、後方側(撹拌器17との連通部)から前方側に向かって、前方下がりに傾斜しており、撹拌器17との連通部から離れるのに従い徐々に断面積が縮小されている。なお、この断面積とは、シリンダー35,36,37(図4参照)の配列方向、すなわち前後方向に対して直交する面の面積をさす。つまり、混合ガスは、撹拌器17との連通部から混合ガス室28内に供給されるので、この断面積は、混合ガス室28内における混合ガスの流路断面積に相当する。本実施の形態では、インテイクマニホールド9の左右方向の幅をほぼ一定としており、インテイクマニホールド9と撹拌器17との連通部から前方端部に向かってインテイクマニホールド9の高さを徐々に低くすることで断面積を縮小している。
As shown in FIG. 3, the upper portion of the
(シリンダヘッド7および混合ガス供給に係る構成)
続いて、シリンダヘッド7および混合ガス供給に係る構成について図4を参照しながら説明する。
(Configuration related to
Next, the configuration relating to the
図4は、シリンダヘッド7および混合ガス供給に係る構成を示す断面図であり、図3に示すインテイクマニホールド9の切断線A−Aで切断した縦断面図である。本実施の形態では、シリンダー35,36,37は、シリンダブロック2内に、前後方向に1列に配列されている。各シリンダー内には、ピストン38,39,40が配置されている。ピストン38,39,40の各々は、コネクティングロッド41を介してクランクシャフト5(図1参照)に連結されている。シリンダー35,36,37と、ピストン38,39,40と、シリンダヘッド7とで囲まれた空間が燃焼室42,43,44である。この構造は、従来のディーゼルエンジンとほぼ同じ構造であるため説明を省略する。
4 is a cross-sectional view showing a configuration relating to the
シリンダヘッド7およびスペーサ26(ガスケット27の図示は省略)には、シリンダー35,36,37各々に対応する位置に、厚さ方向に貫通する吸気ポート30,31,32が設けられている。吸気ポート30,31,32各々は、混合ガス室28と燃焼室42,43,44とに連通している。そして、シリンダヘッド7には、吸気ポート30,31,32各々の開閉を司る吸気バルブ45,46,47が設けられている。これら吸気バルブは、混合ガスを燃焼室42,43,44の各々に供給するタイミングで解放され、圧縮および排気のタイミングで閉鎖される。吸気バルブ45,46,47は、図示しないカムによって駆動され、ピストン38,39,40の駆動タイミングに合わせて開閉される。
The
シリンダヘッド7には、燃焼室42,43,44に連通する排気ポート48,49,50が形成されている。排気ポート48,49,50は、シリンダヘッド7に形成されている排気接続流路51,52,53を経て、エキゾーストマニホールド11(図3参照)に接続されている。シリンダヘッド7には、排気ポート48,49,50各々の開閉を司る排気バルブ54,55,56が配置されている。排気バルブ54,55,56は、混合ガスを燃焼室42,43,44のそれぞれに供給するタイミング、圧縮および燃焼のタイミングで閉鎖され、燃焼後の排気ガスの排気のタイミングで解放される。排気バルブ54,55,56は、図示しないカムによって駆動され、ピストン38,39,40の駆動タイミングに合わせて開閉する。なお、シリンダヘッド7には、燃焼室42,43,44を臨む位置に不図示のスパークプラグ12(図1参照)が配置されている。
The
インテイクマニホールド9の外殻部25の後方端部の上部には、管部18が突設されており、撹拌手段20を備えた撹拌器17がこの管部18の内側に挿入され、鍔部21aを管部18と空気供給管部13の間で挟むように密接させて固定されている。撹拌器17の上流側には、キャブレター10が配置され、インテイクマニホールド9とキャブレター10とは、相互に設けられたフランジ19aおよびフランジ19bで固定されている(ボルトは図示省略)。既述したように、キャブレター10の空気供給管部13には、燃料ガス供給管部14が接続されており、燃料ガス吸引口15から、燃料ガスがキャブレター10内に吸引可能な構成となっている。燃料ガス吸引口15から混合ガス室28に至る流路は、空気と燃料ガスとの共通流路57である。そして、燃料ガス吸引口15と撹拌器17との間には、スロットルバルブ58が配置されている。
A
また、図4に示すように、シリンダブロック2のシリンダー35,36,37の周囲には、冷却水流路59が設けられている。なお、冷却水流路59は、簡略化して表している。冷却水流路59には、不図示のポンプによって冷却水が循環される。
As shown in FIG. 4, a cooling
(ガスエンジン1の駆動方法)
続いて、本実施の形態におけるガスエンジン1の駆動について図4を参照しながら説明する。なお、図4は、シリンダー35,36,37の一状態を表している。図示右端のシリンダー35は、燃焼室42内に混合ガス室28から混合ガスを吸引する状態を表しており、ピストン38は下死点に近い位置にある。このとき、吸気バルブ45は吸気ポート30を解放し、排気バルブ54は、排気ポート48を閉鎖している。また、図示中央部のシリンダー36は、混合ガスを圧縮した状態を表しており、ピストン39は上死点の位置にあり、このとき、吸気バルブ46、排気バルブ55は共に、各々吸気ポート31および排気ポート49を閉鎖している。また、図示左端のシリンダー37は、燃焼済みの排気ガスを排出する状態を表しており、ピストン40が、燃焼室44の容積を縮小する方向に移動する途中を表している。このとき、吸気バルブ47は、吸気ポート32を閉鎖し、排気バルブ56は、排気ポート50を解放している。
(Driving method of gas engine 1)
Next, driving of the
本実施の形態に記載のガスエンジン1の駆動は、混合ガスの吸引、圧縮、燃焼、排気を繰り返す4サイクルエンジンと同様であるが、図示右端のシリンダー35を例示してガスエンジン1の駆動を説明する。まず、ピストン38を上死点から下死点に移動させる。この際、まず、排気バルブ54によって排気ポート48を閉鎖し、次いで、吸気バルブ45によって吸気ポート30を解放する。燃焼室42は、インテイクマニホールド9(混合ガス室28)内の圧力に対して負圧となるため、混合ガス室28内の混合ガスは吸気ポート30から燃焼室42内に吸引される。
The driving of the
続いて、吸気バルブ45、排気バルブ54によって、吸気ポート30および排気ポート48各々を閉鎖し、ピストン38を下死点から上死点側に移動させ、燃焼室42の容積を縮小させながら、混合ガスを圧縮する。ピストン38が上死点に達したタイミングでスパークプラグ12によって着火して混合ガスを燃焼させる。すると、燃焼室42内の燃焼ガスが急激に膨張してピストン38を下死点側に押し下げ、クランクシャフト5を回転させる。ピストン38は、下死点に達した後、吸気バルブ45で吸気ポート30を閉鎖し、排気バルブ54で排気ポート48を解放する。そして、ピストン38を上死点側に移動させることで、燃焼後の排気ガスは、排気ポート48および排気接続流路51を通って、エキゾーストマニホールド11から外部に排出される。
Subsequently, each of the
ガスエンジン1は、ピストン38,39,40がコネクティングロッド41を介してクランクシャフト5に連結されており、混合ガスの吸引、圧縮、着火(燃焼)、排気のサイクルを最適なタイミングで制御される。
In the
以上説明したように、ガスエンジン1は、燃料ガスを燃料とするものであって、クランクシャフト5に安定した回転力を伝達するためには、燃焼室毎の燃焼にばらつきがないことが重要であり、そのためには、供給する混合ガスは、混合均一性が高いことを要求される。
As described above, the
そこで、空気と燃料ガスの混合について図4、図5、図6、図7を参照しながら説明する。まず、空気と燃料ガスの流れについて図4を参照しながら説明する。3つのシリンダーのうちのいずれかが吸引の状態、たとえば、シリンダー35が吸引状態のとき(ピストン38が上死点から下死点側に移動するとき)、燃焼室42内の圧力が混合ガス室28内の圧力に対して負圧になるため、混合ガスは、混合ガス室28から燃焼室42内に吸引される。すると、混合ガス室28内の圧力は、大気に比べて負圧になることから、キャブレター10から混合ガス室28に向かう空気の流れが生じる。空気の流れが発生すると、空気の流速に応じて空気供給管部13内の圧力が燃料ガスの圧力よりも低下し、その圧力差によって、燃料ガスが、燃料ガス吸引口15から空気供給管部13内に吸引される。したがって、空気の流れが存在すると、燃料ガスの相対圧力が0に近い低圧であっても、燃料ガスを空気供給管部13内に吸引することが可能となる。
Therefore, the mixing of air and fuel gas will be described with reference to FIGS. 4, 5, 6, and 7. First, the flow of air and fuel gas will be described with reference to FIG. When any of the three cylinders is in a suction state, for example, when the
燃料ガスとしては、LPG(液化石油ガス、たとえばプロパンガスなど)、LNG(液化天然ガス、たとえば都市ガスなど)などが用いられる。これら燃料ガスと空気とは比重が異なることから、そのままでは空気と燃料ガスが層流となってしまい均一な混合状態になりにくい。そこで、本実施の形態では、燃料ガス吸引口15よりも下流側(インテイクマニホールド9側)の空気と燃料ガスの共通流路57に撹拌器17を配置して、撹拌器17に達するまでの混合ガスを撹拌器17によってさらに旋回流や乱流を起こすことで均一な混合状態を生じさせている。続いて、撹拌器17の構成について図5、図6、図7を参照しながら説明する。
As the fuel gas, LPG (liquefied petroleum gas such as propane gas) or LNG (liquefied natural gas such as city gas) is used. Since these fuel gases and air have different specific gravities, the air and the fuel gas are in a laminar flow as they are, and it is difficult to achieve a uniform mixed state. Therefore, in the present embodiment, the
(撹拌器17の構成)
キャブレター10で空気と燃料ガスとが混合された混合ガスを、撹拌器17によってさらに撹拌すれば、混合ガスの混合均一性を高めることが可能となる。本実施の形態では、空気と燃料ガスの混合均一性の向上が図られた混合ガスを生成するために、撹拌器17に備えられる撹拌手段20として、空気と燃料ガスとを旋回させながら混合する羽根状部材を用いる例をあげ説明する。
(Configuration of stirrer 17)
If the mixed gas in which air and fuel gas are mixed by the
図5は、撹拌器17の第1実施例を示す外観斜視図、図6は第2実施例を示す外観斜視図、図7は第3実施例を示す外観斜視図である。なお、図4も参照する。図5に示すように、第1実施例の撹拌器17は、既述したインテイクマニホールド9(図4参照)に設けられた管部18に挿入される管状の本体部21と、本体部21の内周壁21bに突設された撹拌手段20とから構成されている。撹拌手段20は、空気と燃料ガスの共通流路57内に配置され、本体部21の内周壁21bから中心部に向かって突設された4枚の羽根状部材60,61,62,63によって構成されている。共通流路57内に4枚の羽根状部材60,61,62,63を配置することで、撹拌器17を通過する混合ガスが旋回させられ混合均一性が向上する。
5 is an external perspective view showing the first embodiment of the
羽根状部材60,61,62,63は、周方向(内周壁21bの円周に沿う方向)に等間隔で、混合ガスの流れ方向(上下方向)のほぼ同じ位置に配置されている。羽根状部材60,61,62,63の一つひとつは、上流側から下流側に向かって捩じられるように傾斜している。なお、羽根状部材60,61,62,63は、混合ガスが通過する部分の縁部が滑らかに丸められ、羽根状部材60,61,62,63の混合ガスに対する流体抵抗を減じることができる形状をしている。羽根状部材60,61,62,63の先端中央部は互いに接続されずに、中央流路64を構成している。図示するように、羽根状部材60,61,62,63の周方向で隣接するもの同士は、上下方向から見たときに周方向の縁部において互いに重なり合う領域を有するように配置されている。これにより、撹拌器17を通過する混合ガスをより旋回させ易くなる。これら羽根状部材は、本体部21と一体で成形されることが好ましく、たとえば、アルミダイキャストなどで成形することが可能である。また、本実施例の撹拌手段20は、供給される空気および燃料ガスの温度が低いため、金属に限らず樹脂製(樹脂成形品)であってもよい。
The blade-
燃料ガス吸引口15から吸引された燃料ガスは、空気と共にインテイクマニホールド9(混合ガス室28)に向かって流れる。空気と燃料ガス(混合ガス)は、羽根状部材60,61,62,63のうちの近接する羽根状部材の間を通過することによって旋回流となる(図中、矢印で示す)。また、この混合ガスの流れは、羽根状部材60,61,62,63を通過した時点、および中央流路64を通過する際に乱されて乱流となる。このように構成された撹拌手段20によって、空気と燃料ガスは十分に撹拌され、混合均一性の高い混合ガスとして、インテイクマニホールド9(混合ガス室28)を介して各シリンダーの燃焼室42,43,44に供給することが可能となる。
The fuel gas sucked from the fuel
次に、図6を参照して撹拌器17の第2実施例の構成について説明する。第1実施例が羽根状部材60,61,62,63の先端中央部に中央流路64を備えていることに対して、第2実施例は、この中央流路64がない構成である。なお、第1実施例と同じ機能部分には、第1実施例と同じ符号を附して説明する。第2実施例の撹拌器17は、既述したインテイクマニホールド9(図4参照)に設けられた管部18に挿入される管状の本体部21と、本体部21の内周壁21bに設けられた撹拌手段20とから構成されている。撹拌手段20は、空気と燃料ガスの共通流路57内に配置され、本体部21の内周壁21bから中心部に向かって突設された4枚の羽根状部材65,66,67,68によって構成されている。
Next, the configuration of the second embodiment of the
羽根状部材65,66,67,68各々は、先端中央部を相互に交差させて接続されており、先端の固定されている部分を除いて、羽根状部材65,66,67,68の周方向で隣接するもの同士は、上下方向から見たときに周方向の縁部において互いに重なり合う領域を有するように配置されている。これにより、撹拌器17を通過する混合ガスをより旋回させ易くなる。羽根状部材65,66,67,68は、本体部21と一体で成形されることが好ましく、たとえば、アルミダイキャストなどで成形することが可能である。また、本実施例の撹拌手段20は、供給される空気および燃料ガスの温度が低いため、金属に限らず樹脂製(樹脂成形品)であってもよい。また、羽根状部材65,66,67,68を分離した形状で成形した後、先端中央部で固定部材(たとえば、ピンやネジなど)を用いて固定する構成としてもよい。なお、羽根状部材65,66,67,68は、混合ガスが通過する部分の縁部は滑らかに丸められ、羽根状部材65,66,67,68の混合ガスに対する流体抵抗を減じることができる形状をしている。
Each of the blade-
燃料ガス吸引口15から吸引された燃料ガスは、空気と共にインテイクマニホールド9(混合ガス室28)に向かって流れるが、羽根状部材65,66,67,68のうちの近接する羽根状部材間の流路を通過することによって旋回流となる(図中、矢印で示す)。また、この流れは、羽根状部材65,66,67,68を通過した時点、および各羽根状部材の固定された先端部に衝突する際に乱されて乱流となる。このように構成された撹拌手段20によって、空気と燃料ガスは十分に撹拌され、混合均一性の高い混合ガスとして、インテイクマニホールド9(混合ガス室28)を介して各シリンダーの燃焼室42,43,44に供給することが可能となる。
The fuel gas sucked from the fuel
次に、図7を参照して撹拌器17の第3実施例の構成について説明する。既述した第1実施例および第2実施例の撹拌器17は、撹拌手段20が管状の本体部21に固定されていることに対して、第3実施例は、本体部21に対して撹拌手段20が回転可能な構成となっていることに特徴を有する。図7に示すように、第3実施例の撹拌手段20は、本体部21の端部に設けられた鍔部21aから本体部21を横断する梁部70と、この梁部70の中央部から共通流路57内に、軸部材71によって回転可能に吊り下げられた羽根状部材72,73,74,75とから構成されている。本実施例の撹拌手段20は、あたかもスクリューのような形態をしている。ただし、混合ガスの流れで羽根状部材72,73,74,75が回転されることがスクリューとは異なる。
Next, the configuration of the third embodiment of the
なお、羽根状部材72,73,74,75は、軸部材71に対して回転可能な構成としてもよく、また、軸部材71と共に梁部70に対して回転可能な構成としてもよい。羽根状部材72,73,74,75は、混合ガスの流れによって回転される(図7の例では、時計まわりに回転される)。このように、羽根状部材72,73,74,75が、混合ガスの流れによって回転すると、混合ガスは羽根状部材72,73,74,75によって撹拌され、下流側では乱流となる。その結果、混合ガスの混合均一性が促進される。
The blade-
なお、図7では、羽根状部材72,73,74,75を軸部材71で梁部70に吊り下げて回転可能に支持している、いわゆる片持ち支持構造としているが、羽根状部材72,73,74,75の下流側に不図示の梁部をさらに設けて、両端支持構造としてもよい。また、下流側の梁部だけにして、この下流側の梁部の上流側に羽根状部材72,73,74,75を支持する片持ち支持構造としてもよい。
In FIG. 7, the blade-shaped
上述したように、燃料ガスを燃料とするガスエンジン1は、別々に吸引された空気と燃料ガスとを混合する混合器としてキャブレター10と、燃焼室42,43,44を備えた複数のシリンダー35,36,37と、複数のシリンダー35,36,37に共通に備えられ、キャブレター10と複数のシリンダー35,36,37とを連通するインテイクマニホールド9とを有している。
As described above, the
上記のように、ガスエンジン1は、複数のシリンダー35,36,37に共通にインテイクマニホールド9を備え、このインテイクマニホールド9にキャブレター10を備える構成であるため、燃焼室毎(シリンダー)毎に空気と燃料ガスとを混合する機構を備える構成に比べて、キャブレターの個数を削減できるなど、構造を簡略化できる。
As described above, the
また、従来のガスエンジンが、複数のシリンダー毎に、空気の供給、燃料ガスの供給を行うインテイクマニホールドを用いていることに対し、本実施の形態のガスエンジン1は、キャブレター10からインテイクマニホールド9(混合ガス室28)を介して3つのシリンダー35,36,37各々に混合ガスを供給する構成である。そのため、一旦、混合ガスが大きな容積のインテイクマニホールド9に収容されることで、混合ガス室28内において混合均一性をさらに高めることが可能となる。
In contrast, the conventional gas engine uses an intake manifold that supplies air and fuel gas for each of a plurality of cylinders, whereas the
また、本実施の形態によるガスエンジン1は、キャブレター10とインテイクマニホールド9との間に、キャブレター10で混合された混合ガスを撹拌する撹拌手段20を備えている。
Further, the
ガスエンジン1を上記のように構成し、キャブレター10で混合された混合ガスをさらに撹拌手段20で撹拌することで、空気と燃料ガスとの混合均一性を高めることが可能となる。
By configuring the
また、撹拌手段20としては、空気と燃料ガスとの混合ガスを旋回させる羽根状部材を用いている。第1実施例(図5参照)、および第2実施例(図6参照)で説明したように、各羽根状部材は、相互に上流側から下流側に捩じれながら傾斜し、近接する羽根状部材の間の流路を混合ガスが通過するときに、混合ガスが旋回され、また乱流となることで、混合均一性を高めている。また、各羽根状部材は、混合ガスの流れ方向のほぼ同じ位置に配置することで、撹拌手段20からインテイクマニホールド9に至る距離を短くすることが可能である。なお、撹拌手段20からインテイクマニホールド9に至る距離を単純に長くして混合均一性を高めることが可能であるが、その場合、燃焼室42,43,44への混合ガス供給に遅延がでることが考えられる。
Further, as the stirring means 20, a blade-like member that swirls a mixed gas of air and fuel gas is used. As described in the first embodiment (see FIG. 5) and the second embodiment (see FIG. 6), each blade-like member is inclined while twisting from the upstream side to the downstream side, and adjacent blade-like members. When the mixed gas passes through the flow path between the two, the mixed gas is swirled and becomes a turbulent flow, thereby improving the mixing uniformity. Further, each vane-like member can be arranged at substantially the same position in the mixed gas flow direction, so that the distance from the stirring means 20 to the
また、第3実施例(図7参照)では、撹拌手段20として、混合ガスの流れによって回転可能な羽根状部材72,73,74,75を備えている。羽根状部材72,73,74,75が、混合ガスの流れによって回転されると、混合ガスは羽根状部材72,73,74,75によって撹拌され、羽根状部材72,73,74,75より下流側では乱流となり、混合ガスの混合均一性を促進させることが可能となる。このような構成によれば、燃料ガス吸引口15からインテイクマニホールド9までの距離を短くしても良好な混合性能を得られる。
In the third embodiment (see FIG. 7), the stirring means 20 includes blade-
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前述した各実施例の羽根状部材は4枚構成としているが、羽根状部材は4枚に限らず、たとえば、1枚であっても5枚であっても、混合ガスの流れを妨げず、十分な混合均一性を得られるなら任意に選択可能である。また、撹拌手段20を構成する羽根状部材は、周方向に等間隔で配置されているが、等間隔でなくてもよい。また、本実施の形態では、共通流路57内において、羽根状部材は、混合ガスの流れ方向の同じ位置に配置されているが、羽根状部材の一つひとつを上流側から下流側にずらして配置してもよい。さらに、4枚の羽根状部材の組み合わせを1組としたとき、混合ガスの流れ方向に複数組の羽根状部材を配置する構成としてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved. For example, although the blade-shaped member of each of the above-described embodiments has a configuration of four sheets, the number of blade-shaped members is not limited to four, and for example, even if there are one or five blades, the mixed gas flow is hindered. However, it can be arbitrarily selected if sufficient mixing uniformity can be obtained. Moreover, although the blade-shaped member which comprises the stirring means 20 is arrange | positioned at equal intervals in the circumferential direction, it does not need to be equal intervals. In the present embodiment, the vane-like members are arranged at the same position in the flow direction of the mixed gas in the
また、本実施の形態の撹拌手段20は、羽根状部材で構成されているが、撹拌手段として、空気と燃料ガスの共通流路(混合ガスの流路)に螺旋状に形成されたスパイラルフィンを配置することも可能である。このスパイラルフィンは、周方向外端を撹拌器17の本体部21の内周壁21bに固定する構造や、スパイラルフィン自身を混合ガスの流れによって回転可能とする構造などであってもよい。また、本発明は、混合ガスの流路に、この混合ガスを旋回流にすることや、乱流にすることで混合均一性を高めるものであるから、羽根状部材に限らず、共通流路57に突起物を配置してもよく、撹拌器17の内周壁21bに溝などを形成してもよい。
Moreover, although the stirring means 20 of this Embodiment is comprised with the blade-shaped member, as the stirring means, the spiral fin formed spirally in the common flow path (mixed gas flow path) of air and fuel gas Can also be arranged. The spiral fin may have a structure in which the outer circumferential end is fixed to the inner
また、本実施の形態のインテイクマニホールド9(混合ガス室28)は、撹拌器17とインテイクマニホールド9との連通部に近いシリンダー35の配置位置から、このシリンダー35の配置位置より離れたシリンダー36,37の配置位置に向かって混合ガスの流路断面積を徐々に縮小しているが、流路断面積は縮小しなくてもよい。
Further, the intake manifold 9 (mixed gas chamber 28) of the present embodiment is configured such that the
また、本実施の形態のガスエンジン1は、3気筒の場合を例示して説明したが、たとえば、2気筒エンジンや4気筒エンジンにも適用可能であり、いずれも備えられている数のシリンダー各々に混合ガスを供給可能なインテイクマニホールドと、吸引された空気と燃料ガスとが混ざった状態で、さらに撹拌、混合する撹拌器17を備えることで、シリンダー毎の燃焼のばらつきを抑制し、安定駆動可能なガスエンジンを提供できる。
Further, the
空気と燃料ガスは、比重が異なることから共通流路で流しても層状になりやすく、均一な混合状態が得られないことが多い。そこで、従来技術によるガスエンジンでは、空気または燃料ガスのどちらか一方の流れを乱す(旋回させることも含む)ことで空気と燃料ガスを混合させている。それに対して、本実施の形態のガスエンジン1は、空気と燃料ガスが混ざった状態でさらに撹拌器17によって撹拌して、各シリンダーの燃焼室に供給している。このようにすることによって、空気と燃料ガスとの混合均一性を備えた混合ガスを燃焼室の各々に供給できる。その結果、燃焼室各々のばらつきの少ない安定した燃焼特性を備えたガスエンジン1を実現できる。
Since air and fuel gas have different specific gravities, they tend to be layered even if they flow through a common flow path, and a uniform mixed state is often not obtained. Therefore, in the conventional gas engine, air and fuel gas are mixed by disturbing (including swirling) the flow of either air or fuel gas. On the other hand, the
なお、本発明の実施の形態に係るガスエンジン1は、ディーゼルエンジンあるいはガソリンエンジン等をベースとして、空気と燃料ガスとの混合ガスを燃焼させて駆動するものに適合可能である。
In addition, the
また、本発明のガスエンジン1は、LPG(液化石油ガス)、LNG(液化天然ガス)などを燃料ガスとしているため、たとえば、一般に流通しているプロパンガスまたは都市ガスなどを燃料ガスとして用いることができる。したがって、プロパンガスまたは都市ガスを燃料ガス供給管部14に接続すれば運転可能となるので、可搬型の発電機などの動力源として有効である。
Moreover, since the
1…ガスエンジン
2…シリンダブロック
7…シリンダヘッド
9…インテイクマニホールド
10…キャブレター
11…エキゾーストマニホールド
12…スパークプラグ
15…燃料ガス吸引口
17…撹拌器
20…撹拌手段
26…スペーサ
28…混合ガス室
30,31,32…吸気ポート
35,36,37…シリンダー
38,39,40…ピストン
42,43,44…燃焼室
45,46,47…吸気バルブ
48,49,50…排気ポート
54,55,56…排気バルブ
57…共通流路
60,61,62,63…羽根状部材(第1実施例)
65,66,67,68…羽根状部材(第2実施例)
70…梁部
71…軸部材
72,73,74,75…羽根状部材(第3実施例)
DESCRIPTION OF
65, 66, 67, 68 ... blade-like member (second embodiment)
70: Beam portion 71:
Claims (4)
別々に吸引された空気と前記燃料ガスとを混合する混合器と、
燃焼室を備えた複数のシリンダーと、
前記複数のシリンダーに共通に備えられ、前記混合器と前記複数のシリンダーとを連通するインテイクマニホールドと、
を有している、
ことを特徴とするガスエンジン。 A gas engine using fuel gas as fuel,
A mixer for mixing separately sucked air and the fuel gas;
Multiple cylinders with combustion chambers;
An intake manifold that is provided in common to the plurality of cylinders and communicates the mixer and the plurality of cylinders;
have,
A gas engine characterized by that.
前記混合器と前記インテイクマニホールドとの間に、前記混合器で混合された前記混合ガスを撹拌する撹拌手段を備えている、
ことを特徴とするガスエンジン。 The gas engine according to claim 1, wherein
Stirring means for stirring the mixed gas mixed in the mixer is provided between the mixer and the intake manifold.
A gas engine characterized by that.
前記撹拌手段は、前記空気と前記燃料ガスとが混ざった状態で旋回させる羽根状部材である、
ことを特徴とするガスエンジン。 The gas engine according to claim 1 or 2,
The stirring means is a blade-like member that swirls in a state where the air and the fuel gas are mixed.
A gas engine characterized by that.
前記羽根状部材は、前記混合ガスの流れによって回転可能である、
ことを特徴とするガスエンジン。 The gas engine according to claim 3,
The blade-like member can be rotated by the flow of the mixed gas.
A gas engine characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014029501A JP2015151994A (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | gas engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014029501A JP2015151994A (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | gas engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015151994A true JP2015151994A (en) | 2015-08-24 |
Family
ID=53894514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014029501A Pending JP2015151994A (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | gas engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015151994A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108087156A (en) * | 2018-01-17 | 2018-05-29 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | A kind of spiral-flow type air mixer |
CN110552823A (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-10 | 广西玉柴机器股份有限公司 | Air inlet connecting pipe assembly and natural gas engine thereof |
WO2020133355A1 (en) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 潍柴动力股份有限公司 | Gas mixer |
JP2021073410A (en) * | 2019-10-18 | 2021-05-13 | ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 | Engine device |
JP7392234B1 (en) | 2023-05-24 | 2023-12-06 | ライズピットカンパニー株式会社 | Gas engine system for power generation |
-
2014
- 2014-02-19 JP JP2014029501A patent/JP2015151994A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108087156A (en) * | 2018-01-17 | 2018-05-29 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | A kind of spiral-flow type air mixer |
WO2020133355A1 (en) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 潍柴动力股份有限公司 | Gas mixer |
CN110552823A (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-10 | 广西玉柴机器股份有限公司 | Air inlet connecting pipe assembly and natural gas engine thereof |
JP2021073410A (en) * | 2019-10-18 | 2021-05-13 | ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 | Engine device |
JP7386193B2 (en) | 2019-10-18 | 2023-11-24 | ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 | engine equipment |
JP7392234B1 (en) | 2023-05-24 | 2023-12-06 | ライズピットカンパニー株式会社 | Gas engine system for power generation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2015151994A (en) | gas engine | |
JP5748156B2 (en) | Piston arranged to reciprocate in the combustion engine cylinder | |
US9127588B2 (en) | Two-cycle engine | |
JP2008075513A (en) | Multi-cylinder internal combustion engine equipped with resonator | |
US8528514B1 (en) | Piston for reciprocating engines | |
JPH10507241A (en) | Dual piston internal combustion engine | |
JP2013050048A (en) | Intake apparatus of engine | |
JP2009127620A (en) | Intake controller of internal combustion engine | |
CN110431292B (en) | Spark ignition type internal combustion engine | |
WO2007080746A1 (en) | Premixing compression self-ignition combustion engine | |
JP7286711B2 (en) | internal combustion engine | |
JP5873479B2 (en) | Air supply device for 2-stroke engine | |
JP2016056704A (en) | engine | |
US11053839B2 (en) | Intake device of internal combustion engine | |
JP2009002311A (en) | Two-cycle engine | |
CN105508060A (en) | Throttle device capable of forming spiral airflow | |
WO2014155945A1 (en) | Engine and portable working machine | |
JPH11159333A (en) | Engine | |
JP4912221B2 (en) | Generation method and structure of squish flow in internal combustion engine | |
JP7474830B2 (en) | Fuel Injection | |
JP4979548B2 (en) | Rectification method and structure of intake air of internal combustion engine | |
JPH09151783A (en) | Multicylinder engine | |
WO2022199842A1 (en) | A cylinder head for a lean-burn gasoline engine | |
JP2009506252A (en) | Vaporizer | |
JPH0738658Y2 (en) | Direct injection engine combustion chamber |