JP2016033334A - Engine with laser spark plug - Google Patents
Engine with laser spark plug Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016033334A JP2016033334A JP2014155709A JP2014155709A JP2016033334A JP 2016033334 A JP2016033334 A JP 2016033334A JP 2014155709 A JP2014155709 A JP 2014155709A JP 2014155709 A JP2014155709 A JP 2014155709A JP 2016033334 A JP2016033334 A JP 2016033334A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- gas supply
- engine
- supply path
- laser
- 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.)
- Granted
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 290
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 78
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 72
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 82
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 28
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 13
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 53
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 5
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- 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
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
本開示はレーザ点火プラグを備えたエンジンに関する。 The present disclosure relates to an engine with a laser spark plug.
発電などの用途で使用されるエンジンの一つとして、副室式ガスエンジンが用いられている。副室式ガスエンジンは、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通する副室とを備えており、副室内に供給された着火用燃料ガスに対して着火装置により着火させるよう構成されている。副室内で発生した燃焼ガスは、副室の噴孔から火種(トーチ)として噴出し、主室内の混合ガスを燃焼させる。これにより、主室内の混合ガスが希薄混合ガスであっても燃焼可能とし、低燃費を実現している。また、主室での希薄混合ガスの燃焼は、比較的低温の燃焼であるため、NOX等の発生量を低減し、低公害を実現できる。 A sub-chamber gas engine is used as one of engines used for power generation and the like. The sub-chamber gas engine includes a main chamber defined between a piston and a cylinder head, and a sub-chamber communicating with the main chamber via an injection hole, and an ignition fuel supplied to the sub-chamber. The gas is ignited by an ignition device. The combustion gas generated in the sub chamber is ejected as a fire type (torch) from the nozzle hole of the sub chamber, and the mixed gas in the main chamber is combusted. As a result, even if the mixed gas in the main chamber is a lean mixed gas, it is combustible and low fuel consumption is realized. The combustion of the lean mixture gas in the main chamber are the relatively low temperature of combustion, to reduce the generation amount of such NO X, can achieve low pollution.
ところで、このような副室式ガスエンジンの着火装置としてレーザ点火プラグを使用する場合、副室に面する位置に設けられたレーザ透過窓へのデポジット(堆積物)付着に起因するレーザ出力低下が問題となる場合がある。このデポジットは、圧縮行程において主室から副室へ流入する吸気ガスに含まれるオイルミスト等がレーザ透過窓に付着し、付着したオイルミストがレーザ着火により発生した燃焼ガスにさらされることにより炭化したものであると考えられる。 By the way, when a laser spark plug is used as an ignition device for such a sub-chamber type gas engine, the laser output is reduced due to deposit (deposits) adhering to a laser transmitting window provided at a position facing the sub-chamber. May be a problem. This deposit is carbonized when oil mist contained in the intake gas flowing from the main chamber to the sub chamber in the compression stroke adheres to the laser transmission window, and the adhered oil mist is exposed to the combustion gas generated by laser ignition. It is thought to be a thing.
特許文献1には、内燃機関のためのレーザ点火プラグにおいて、レーザ透過窓にオイルの灰又は煤のような排ガスの特定の成分が堆積することを抑制するために、レーザ点火プラグが備えるケーシングに絞りを設けて、レーザ透過窓へ到達する流体の粒子数を低減することが記載されている。
In
上述した特許文献1に記載されるレーザ点火プラグを副室式ガスエンジンに適用した場合、レーザ点火プラグが備えるケーシングに絞りを設けることにより、レーザ透過窓へ到着するオイルミスト等を低減することができるが、レーザ透過窓へ付着したオイルミスト等を除去することができない。このため、レーザ点火プラグを長期間使用した場合には、レーザ透過窓におけるデポジットの付着量が次第に増加して、レーザの出力低下が避けられない。
When the laser spark plug described in
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、副室に供給される着火用燃料ガスにレーザ点火プラグを用いて着火するエンジンにおいて、長期にわたってレーザの出力低下を抑制することが可能なエンジンを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention can suppress a decrease in laser output over a long period of time in an engine that uses a laser spark plug to ignite an ignition fuel gas supplied to a sub chamber. Aims to provide a simple engine.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るエンジンは、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通する副室とを備える副室式ガスエンジンであって、レーザを透過するレーザ透過窓を前記副室に面する位置に備え、前記副室に供給された着火用燃料ガスに前記レーザ透過窓を介してレーザを照射するよう構成されたレーザ点火プラグと、前記レーザ点火プラグの前記レーザ透過窓に向けて第1ガスを噴射するよう構成された第1ガス供給路と、を更に備える。 (1) An engine according to at least one embodiment of the present invention includes a sub-chamber gas comprising a main chamber defined between a piston and a cylinder head, and a sub-chamber communicating with the main chamber via an injection hole. An engine is provided with a laser transmission window that transmits a laser at a position facing the sub chamber, and is configured to irradiate the fuel gas for ignition supplied to the sub chamber through the laser transmission window. A laser ignition plug; and a first gas supply path configured to inject a first gas toward the laser transmission window of the laser ignition plug.
上記(1)に記載エンジンによれば、レーザ透過窓の表面に付着したオイルミストに第1ガスが衝突し、該オイルミストを除去することができる。また、レーザ透過窓の表面及び該表面に付着したオイルミストを冷却することができるため、副室内での燃焼に伴うオイルミストの炭化を抑制し、レーザ透過窓の表面へのオイルミストの固着を抑制することができる。これにより、長期にわたってレーザ点火プラグのレーザの出力低下を抑制することができる。 According to the engine described in (1) above, the first gas collides with the oil mist adhering to the surface of the laser transmission window, and the oil mist can be removed. In addition, since the surface of the laser transmission window and the oil mist adhering to the surface can be cooled, carbonization of the oil mist accompanying combustion in the sub chamber is suppressed, and the oil mist adheres to the surface of the laser transmission window. Can be suppressed. Thereby, the laser output fall of a laser spark plug can be suppressed over a long period of time.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のエンジンにおいて、前記第1ガスは前記着火用燃料ガスである。 (2) In some embodiments, in the engine according to (1), the first gas is the ignition fuel gas.
上記(2)に記載のエンジンによれば、副室式ガスエンジンが本来的に備えている着火用燃料ガス供給路がレーザ透過窓に向けて着火用燃料ガスを噴射するよう構成されることにより、特段の付加的構成を設けることなく、上述のオイルミストの除去効果、オイルミストの炭化及び固着の抑制効果を得ることができる。 According to the engine described in the above (2), the ignition fuel gas supply path inherently provided in the sub-chamber gas engine is configured to inject the ignition fuel gas toward the laser transmission window. The above-described oil mist removal effect and oil mist carbonization and sticking suppression effect can be obtained without providing a special additional configuration.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載のエンジンにおいて、前記副室を形成する副室口金は、内径r1を有する小径筒部と、前記内径r1よりも大きな内径r2を有し前記小径筒部に対して前記噴孔と反対側に設けられた大径筒部とを含み、前記レーザ点火プラグの前記レーザ透過窓は、前記大径筒部に設けられている。 (3) In some embodiments, in the engine according to the above (1) or (2), the sub-chamber base forming the sub-chamber includes a small-diameter cylindrical portion having an inner diameter r 1 and the inner diameter r 1 . and a large-diameter tubular portion provided on a side opposite to the injection hole with respect to the small diameter cylinder portion has an inner diameter larger r 2, wherein the laser transmission window of the laser spark plug, the larger-diameter tubular portion Is provided.
上記(3)に記載のエンジンによれば、噴孔から副室に流入したオイルミストがレーザ透過窓に到達しにくくなるため、レーザの出力低下を効果的に抑制することができる。 According to the engine described in the above (3), the oil mist that has flowed into the sub chamber through the nozzle hole is unlikely to reach the laser transmission window, so that a reduction in laser output can be effectively suppressed.
(4)幾つかの実施形態では、上記(2)又は(3)に記載のエンジンにおいて、前記第1ガス供給路は、前記副室を形成する副室口金の側周面から前記副室へ貫通して設けられている。 (4) In some embodiments, in the engine according to the above (2) or (3), the first gas supply path extends from a side circumferential surface of a sub chamber base forming the sub chamber to the sub chamber. It is provided through.
上記(4)に記載のエンジンによれば、レーザ点火プラグを副室の上面に配置した場合であっても、特段の付加的構成を設けることなく、上述のオイルミストの除去効果、オイルミストの炭化及び固着の抑制効果を得ることができる。 According to the engine described in (4) above, even when the laser spark plug is disposed on the upper surface of the sub chamber, the above-described oil mist removal effect, An effect of suppressing carbonization and sticking can be obtained.
(5)幾つかの実施形態では、上記(2)乃至(4)に記載のエンジンにおいて、前記第1ガス供給路は、屈曲部又は湾曲部を有する。 (5) In some embodiments, in the engine according to (2) to (4) above, the first gas supply path has a bent portion or a curved portion.
上記(5)に記載のエンジンによれば、第1ガス供給路(着火用燃料ガス供給路)のレイアウトの自由度を高めることができる。例えば、レーザ点火プラグを副室の上面に配置した場合であっても、副室を形成する副室口金の上方から導いた第1ガスをレーザ透過窓へ向けて噴射するよう第1ガス供給路22を構成することもできる。 According to the engine as described in said (5), the freedom degree of the layout of the 1st gas supply path (ignition fuel gas supply path) can be raised. For example, even when a laser spark plug is disposed on the upper surface of the sub chamber, the first gas supply path is configured to inject the first gas guided from above the sub chamber base forming the sub chamber toward the laser transmission window. 22 can also be configured.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のエンジンにおいて、前記第1ガスは、前記着火用燃料ガスとは異なるガスであり、第2ガスとしての前記着火用燃料ガスを前記副室に供給するための第2ガス供給路を更に備える。 (6) In some embodiments, in the engine according to (1), the first gas is a gas different from the ignition fuel gas, and the ignition fuel gas as the second gas is used as the gas. A second gas supply path for supplying to the sub chamber is further provided.
上記(6)に記載のエンジンによれば、これにより、着火用燃料ガスの供給タイミングに関係なく任意のタイミングで、第1ガスを噴射してレーザ点火プラグのレーザ透過窓に付着したオイルミストを除去することができる。 According to the engine described in the above (6), the oil mist adhering to the laser transmission window of the laser spark plug by injecting the first gas at an arbitrary timing regardless of the supply timing of the ignition fuel gas can thereby be obtained. Can be removed.
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)に記載のエンジンにおいて、前記第2ガス供給路は、前記レーザ点火プラグの前記レーザ透過窓に向けて前記着火用燃料ガスを噴射するよう構成される。 (7) In some embodiments, in the engine according to (6), the second gas supply path is configured to inject the ignition fuel gas toward the laser transmission window of the laser spark plug. Is done.
上記(7)に記載のエンジンによれば、エンジンが本来的に備えている着火用燃料ガス供給路(第2ガス供給路)から噴射される着火用燃料ガスと、第1ガス(着火用燃料ガスとは異なるガス)の両方を利用して、上述のオイルミストの除去効果、オイルミストの炭化及び固着の抑制効果を得ることができる。この場合も、着火用燃料ガスの供給タイミングに関係なく任意のタイミングで、第1ガスを噴射してレーザ点火プラグのレーザ透過窓に付着したオイルミストを除去することができる。 According to the engine described in (7) above, the ignition fuel gas injected from the ignition fuel gas supply path (second gas supply path) inherently provided in the engine and the first gas (ignition fuel). The gas mist removal effect and the oil mist carbonization and sticking suppression effect can be obtained using both of the gas and the gas. Also in this case, the oil mist adhering to the laser transmission window of the laser spark plug can be removed by injecting the first gas at an arbitrary timing regardless of the timing of supplying the ignition fuel gas.
(8)幾つかの実施形態では、上記(6)又は(7)に記載のエンジンにおいて、前記第1ガスは空気または窒素である。 (8) In some embodiments, in the engine according to (6) or (7), the first gas is air or nitrogen.
上記(8)に記載のエンジンによれば、特殊な洗浄剤等を用いることなく、レーザプラグのレーザ透過窓に付着したオイルミストを効果的に除去することができる。 According to the engine described in (8) above, oil mist adhering to the laser transmission window of the laser plug can be effectively removed without using a special cleaning agent or the like.
(9)幾つかの実施形態では、上記(6)に記載のエンジンにおいて、前記第1ガス供給路による前記第1ガスの噴射を制御するよう構成されたガス供給制御部を備え、前記ガス供給制御部は、燃焼サイクル内における少なくとも圧縮行程の一部を含む期間において前記第1ガス供給路が前記第1ガスを噴射する通常モードを実行可能に構成される。 (9) In some embodiments, the engine according to (6), further including a gas supply control unit configured to control injection of the first gas through the first gas supply path, and the gas supply The control unit is configured to be able to execute a normal mode in which the first gas supply path injects the first gas in a period including at least a part of the compression stroke in the combustion cycle.
上記エンジンの圧縮行程では、ピストンの上昇に伴って主室から副室へオイルミストが流入してくる。したがって、上記(9)に記載のエンジンのように、オイルミストが流入してくるタイミングに合わせて少なくとも圧縮行程の一部を含む期間に第1ガス供給路が第1ガスを噴射することにより、オイルミストの流れる方向を変えて、レーザ透過窓の表面へ付着することを効果的に抑制することができる。 In the compression stroke of the engine, oil mist flows from the main chamber into the sub chamber as the piston rises. Therefore, as in the engine described in (9) above, the first gas supply path injects the first gas during a period including at least a part of the compression stroke in accordance with the timing when the oil mist flows in, By changing the direction in which the oil mist flows, it is possible to effectively suppress adhesion to the surface of the laser transmission window.
(10)幾つかの実施形態では、上記(9)に記載のエンジンにおいて、前記ガス供給制御部は、燃焼サイクル内において前記通常モードの実行期間よりも長い期間にわたって前記第1ガス供給路が前記第1ガスを噴射する洗浄モードを実行可能に構成される。 (10) In some embodiments, in the engine according to (9), the gas supply control unit is configured such that the first gas supply path is in a combustion cycle over a period longer than an execution period of the normal mode. The cleaning mode for injecting the first gas is configured to be executable.
上記(10)に記載のエンジンによれば、レーザ透過窓に付着したオイルミストを通常モードよりも効果的に除去することができる。 According to the engine described in (10) above, oil mist adhering to the laser transmission window can be removed more effectively than in the normal mode.
(11)幾つかの実施形態では、上記(10)に記載のエンジンにおいて、前記ガス供給制御部は、前記レーザ点火プラグのレーザの出力状態に関する出力状態情報に基づいて、前記通常モードを実行するか前記洗浄モードを実行するかを決定するよう構成される。 (11) In some embodiments, in the engine according to (10), the gas supply control unit executes the normal mode based on output state information regarding a laser output state of the laser spark plug. Or to execute the cleaning mode.
上記(11)に記載のエンジンによれば、例えば、レーザの出力が所定レベル以上の出力であると推定される場合には通常モードを実行し、レーザの出力が所定レベルを下回っていると推定される場合には洗浄モードを実行することで、洗浄モードの実行を必要最小限に留めることができる。このため、空燃比を最適範囲から必要以上にずらすことなく、上述のオイルミストの除去効果、オイルミストの炭化及び固着の抑制効果を得ることができる。 According to the engine described in (11) above, for example, when it is estimated that the output of the laser is equal to or higher than a predetermined level, the normal mode is executed, and it is estimated that the output of the laser is lower than the predetermined level. In such a case, by executing the cleaning mode, the execution of the cleaning mode can be minimized. For this reason, the above-described oil mist removal effect and oil mist carbonization and sticking suppression effect can be obtained without shifting the air-fuel ratio from the optimum range more than necessary.
(12)幾つかの実施形態では、上記(11)に記載のエンジンにおいて、失火サイクルの発生の有無を判定する失火サイクル判定部を更に備え、前記出力状態情報は、前記失火サイクル判定部の判定結果を含み、前記ガス供給制御部は、失火サイクルが発生していると前記失火サイクル判定部によって判定された場合に、前記洗浄モードを実行するよう構成される。 (12) In some embodiments, the engine according to (11) further includes a misfire cycle determination unit that determines whether or not a misfire cycle has occurred, and the output state information is determined by the misfire cycle determination unit. Including the result, the gas supply control unit is configured to execute the cleaning mode when the misfire cycle determination unit determines that a misfire cycle has occurred.
上記(12)に記載のエンジンによれば、レーザの出力状態が低下している可能性が高い場合に洗浄モードが実行されるため、オイルミストを効果的なタイミングで除去することができる。 According to the engine described in (12) above, the oil mist can be removed at an effective timing because the cleaning mode is executed when there is a high possibility that the laser output state is lowered.
(13)幾つかの実施形態では、上記(11)又は(12)に記載のエンジンにおいて、所定サイクルにおける前記主室の圧力の変動係数を算出する変動係数算出部を更に備え、前記出力状態情報は、前記変動係数算出部の算出結果を含み、前記ガス供給制御部は、前記変動係数算出部によって算出された前記主室の圧力の変動係数が閾値を超えた場合に、前記洗浄モードを実行するよう構成される。 (13) In some embodiments, in the engine according to (11) or (12), the engine further includes a variation coefficient calculation unit that calculates a variation coefficient of the pressure in the main chamber in a predetermined cycle, and the output state information Includes a calculation result of the variation coefficient calculation unit, and the gas supply control unit executes the cleaning mode when the variation coefficient of the pressure of the main chamber calculated by the variation coefficient calculation unit exceeds a threshold value. Configured to do.
上記(13)に記載のエンジンによれば、レーザの出力状態が低下している可能性が高い場合に洗浄モードが実行されるため、オイルミストを効果的なタイミングで除去することができる。 According to the engine described in (13) above, since the cleaning mode is executed when there is a high possibility that the output state of the laser is lowered, the oil mist can be removed at an effective timing.
(14)幾つかの実施形態では、上記(11)乃至(13)に記載のエンジンにおいて、前記ガス供給制御部は、前記出力状態情報に関わらず、前記洗浄モードを複数サイクル連続して行わないよう構成される。 (14) In some embodiments, in the engine according to (11) to (13), the gas supply control unit does not continuously perform the cleaning mode for a plurality of cycles regardless of the output state information. It is configured as follows.
上記(14)に記載のエンジンによれば、失火サイクルの連続発生を抑制することができる。 According to the engine as described in said (14), the continuous generation | occurrence | production of a misfire cycle can be suppressed.
(15)幾つかの実施形態に係るエンジンは、上記(12)に記載のエンジンにおいて、当該エンジンは複数のシリンダを備え、前記ガス供給制御部は、前記複数のシリンダのうち二つ以上のシリンダについて前記失火サイクルが発生していると前記失火サイクル判定部によって判定された場合に、前記失火サイクルが発生していると判定された前記二つ以上のシリンダに対する前記洗浄モードの実行期間が重複しないように前記洗浄モードを実行するよう構成される。 (15) The engine according to some embodiments is the engine according to (12), wherein the engine includes a plurality of cylinders, and the gas supply control unit includes two or more cylinders of the plurality of cylinders. When the misfire cycle determination unit determines that the misfire cycle has occurred, the cleaning mode execution periods for the two or more cylinders determined to have generated the misfire cycle do not overlap. Is configured to perform the cleaning mode.
上記(15)に記載のエンジンによれば、二つ以上のシリンダにおいて失火が同時に発生することを抑制することができる。 According to the engine as described in said (15), it can suppress that misfire occurs simultaneously in two or more cylinders.
(16)幾つかの実施形態に係るエンジンは、上記(13)に記載の副室式ガスエンジンにおいて、当該副室式ガスエンジンは複数のシリンダを備え、前記ガス供給制御部は、前記複数のシリンダのうち二つ以上のシリンダについて前記変動係数算出部によって算出した前記変動係数が閾値を超えた場合に、前記筒内圧の変動係数が閾値を超えた前記二つ以上のシリンダの前記洗浄モードの実行期間が重複しないように前記洗浄モードを実行するよう構成される。 (16) The engine according to some embodiments is the sub-chamber type gas engine according to (13), wherein the sub-chamber type gas engine includes a plurality of cylinders, and the gas supply control unit includes the plurality of cylinders. When the variation coefficient calculated by the variation coefficient calculation unit for two or more cylinders out of the cylinders exceeds a threshold, the in-cylinder pressure variation coefficient exceeds the threshold in the cleaning mode of the two or more cylinders. The cleaning mode is configured to execute so that the execution periods do not overlap.
上記(16)に記載のエンジンによれば、二つ以上のシリンダにおいて失火が同時に発生することを抑制することができる。 According to the engine as described in said (16), it can suppress that misfire generate | occur | produces simultaneously in two or more cylinders.
(17)幾つかの実施形態では、上記(1)又は上記(2)に記載のエンジンにおいて、前記第1ガス供給路は、前記レーザ点火プラグを取り付けた筐体の側面から、前記レーザ透過窓の表面に沿って第1ガスを噴射するよう構成される。 (17) In some embodiments, in the engine according to the above (1) or (2), the first gas supply path is formed from the side surface of the casing to which the laser spark plug is attached, from the laser transmission window. The first gas is configured to be injected along the surface of the first gas.
上記(17)に記載のエンジンによれば、第1ガスの流速が速いので、デポジットを剥離させて除去する効果を高めることができる。また、混合気の濃度が高いので、着火性を高めることができる。また、レーザ透過窓の表面に沿って第1ガスが流れるため、第1ガスによってレーザ透過窓の表面及び該表面に付着したオイルミストを冷却することができる。これにより、副室内での燃焼に伴うオイルミストの炭化を効果的に抑制し、レーザ透過窓の表面へのオイルミストの固着を抑制することができる。したがって、長期にわたってレーザ点火プラグのレーザの出力低下を抑制することができる。 According to the engine described in (17) above, since the flow rate of the first gas is fast, the effect of peeling and removing the deposit can be enhanced. Further, since the concentration of the air-fuel mixture is high, the ignitability can be improved. Further, since the first gas flows along the surface of the laser transmission window, the surface of the laser transmission window and the oil mist adhering to the surface can be cooled by the first gas. Thereby, carbonization of the oil mist accompanying combustion in the sub chamber can be effectively suppressed, and the oil mist can be prevented from sticking to the surface of the laser transmission window. Therefore, it is possible to suppress a decrease in laser output of the laser spark plug over a long period of time.
(18)幾つかの実施形態では、上記(17)に記載のエンジンにおいて、更に、着火用燃料ガスを供給するための着火用燃料ガス供給路と、着火用燃料ガスとは異なる第2ガスを供給するための第2ガス供給路と、を備え、前記第1ガス供給路は、前記着火用燃料ガス供給路及び前記第2ガス供給路に接続され、前記着火用燃料ガスと前記第2ガスの少なくとも一方を前記第1ガスとして噴射するよう構成される。 (18) In some embodiments, in the engine according to (17), an ignition fuel gas supply path for supplying an ignition fuel gas, and a second gas different from the ignition fuel gas are provided. A second gas supply path for supplying, wherein the first gas supply path is connected to the ignition fuel gas supply path and the second gas supply path, and the ignition fuel gas and the second gas Is configured to inject at least one of them as the first gas.
上記(18)に記載のエンジンによれば、配管経路を簡素化することができる。また、ガス同士の干渉を回避することができるため、デポジットの除去効果を高めることができる。 According to the engine as described in said (18), a piping path | route can be simplified. Moreover, since interference between gases can be avoided, the deposit removal effect can be enhanced.
(19)幾つかの実施形態では、上記(1)、(2)、(17)の何れか1項に記載のエンジンにおいて、前記副室を形成する副室口金は、内径r1を有する小径筒部と、前記内径r1よりも大きな内径r2を有し前記小径筒部に対して前記噴孔と反対側に設けられた大径筒部とを含み、前記レーザ点火プラグの前記レーザ透過窓は、前記大径筒部に設けられ、前記第1ガス供給路は、前記レーザ透過窓の表面に沿って前記大径筒部の軸方向に前記第1ガスを噴射するよう構成される。 (19) In some embodiments, in the engine according to any one of (1), (2), and (17), the sub-chamber base forming the sub-chamber has a small diameter having an inner diameter r 1. It includes a cylindrical portion, and said large-diameter portion to the small-diameter cylindrical portion has an inner diameter larger r 2 than the inner diameter r 1 is provided opposite the injection hole, the laser transmission of the laser spark plug A window is provided in the large-diameter cylindrical portion, and the first gas supply path is configured to inject the first gas in the axial direction of the large-diameter cylindrical portion along the surface of the laser transmission window.
上記(19)に記載のエンジンによれば、第1ガスの流速が速いので、デポジットを剥離させて除去する効果を高めることができる。また、混合気の濃度が高いので、着火性を高めることができる。また、レーザ透過窓の表面に沿って第1ガスが流れるため、第1ガスによってレーザ透過窓の表面及び該表面に付着したオイルミストを冷却することができる。これにより、副室内での燃焼に伴うオイルミストの炭化を効果的に抑制し、レーザ透過窓の表面へのオイルミストの固着を抑制することができる。したがって、長期にわたってレーザ点火プラグのレーザの出力低下を抑制することができる。 According to the engine as described in said (19), since the flow rate of 1st gas is quick, the effect of peeling and removing a deposit can be heightened. Further, since the concentration of the air-fuel mixture is high, the ignitability can be improved. Further, since the first gas flows along the surface of the laser transmission window, the surface of the laser transmission window and the oil mist adhering to the surface can be cooled by the first gas. Thereby, carbonization of the oil mist accompanying combustion in the sub chamber can be effectively suppressed, and the oil mist can be prevented from sticking to the surface of the laser transmission window. Therefore, it is possible to suppress a decrease in laser output of the laser spark plug over a long period of time.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、副室に供給される着火用燃料ガスにレーザ点火プラグを用いて着火するエンジンにおいて、長期にわたってレーザの出力低下を抑制することが可能となる。 According to at least one embodiment of the present invention, in an engine that uses a laser spark plug to ignite an ignition fuel gas supplied to a sub chamber, it is possible to suppress a decrease in laser output over a long period of time.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」「一致」等の相対的な配置関係を表す表現は、厳密にそのような相対的配置関係を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative positional relationships such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric”, “coaxial”, “coincidence”, etc. Not only such a relative arrangement relationship is strictly expressed, but also a state of relative displacement with a tolerance or an angle or a distance at which the same function can be obtained is also expressed.
The expression “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element is not an exclusive expression for excluding the presence of the other constituent elements.
図1は、本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの概略構成を示す模式図ある。
副室式ガスエンジン100は、シリンダ2と、シリンダ2内に収納され往復運動するピストン11と、シリンダ2のシリンダヘッド2aの周囲に接続された吸気ポート5及び排気ポート6と、吸気ポート5を開閉する吸気弁8と、排気ポート6を開閉する排気弁10とを備えている。副室式ガスエンジン100には、シリンダヘッド2aとピストン11との間に画定される主室12(主燃焼室)が設けられている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a sub-chamber gas engine according to an embodiment of the present invention.
The
シリンダヘッド2aには副室14(副燃焼室)が設けられており、主室12と副室14とは、少なくとも一つの噴孔9により連通されている。副室14には、副室14に着火用燃料ガスを導入するための着火用燃料ガス供給路16が接続されている。また、副室14には、副室14に導入された着火用燃料ガスを含む混合気に着火するためレーザ点火プラグ18が設けられている。レーザ点火プラグ18は、レーザを透過するレーザ透過窓20を副室14に面する位置に備え、副室14に供給された着火用燃料ガスにレーザ透過窓20を介してレーザを照射するよう構成されている。
副室内で発生した燃焼ガスは、図1の噴孔9近傍に破線で示すように、副室14の噴孔9から火種(トーチ)として噴出し、主室12内の混合ガスを燃焼させる。これにより、主室12内の混合ガスが希薄混合ガスであっても燃焼可能とし、低燃費を実現している。また、主室12での希薄混合ガスの燃焼は、比較的低温の燃焼であるため、NOX等の発生量を低減し、低公害を実現できる。
The
The combustion gas generated in the sub chamber is ejected as a fire type (torch) from the
次に、図1に示した副室式ガスエンジン100の副室14近傍の具体的構成例について、図2〜図7を用いて幾つかの実施形態を説明する。
Next, several embodiments will be described with reference to FIGS. 2 to 7 for specific configuration examples in the vicinity of the
図2は、一実施形態に係る副室式ガスエンジン100の副室14近傍の構成を示す模式図である。図3は、一実施形態に係る副室式ガスエンジン100の副室14近傍の構成を示す模式図である。図4は、一実施形態に係る副室式ガスエンジン100の副室14近傍の構成を示す模式図である。図5は、一実施形態に係る副室式ガスエンジン100の副室14近傍の構成を示す模式図である。図6は、一実施形態に係る副室式ガスエンジン100の副室14近傍の構成を示す模式図である。図7は、一実施形態に係る副室式ガスエンジン100の副室14近傍の構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration in the vicinity of the
幾つかの実施形態では、例えば図2〜図7に示すように、副室式ガスエンジン100は、レーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に向けて第1ガスg1を噴射するよう構成された第1ガス供給路22(16,28)を備えている。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 2-7, the
これにより、レーザ透過窓20の表面20aに付着したオイルミストに第1ガスg1が衝突し、該オイルミストを除去することができる。また、レーザ透過窓20の表面20a及び該表面20aに付着したオイルミストを冷却することができるため、副室14内での燃焼に伴うオイルミストの炭化を抑制し、レーザ透過窓20の表面20aへのオイルミストの固着を抑制することができる。
Thus, it is possible to first gas g 1 to the oil mist attached to the
幾つかの実施形態では、例えば図2〜5に示すように第1ガス供給路22は着火用燃料ガス供給路16である。この場合、第1ガスg1は着火用燃料ガスである。すなわち、図2〜5に示す副室式ガスエンジン100では、副室14に着火用燃料ガスを導入するための着火用燃料ガス供給路16が、レーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に向けて着火用燃料ガスを噴射するよう構成されている。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 2 to 5, the first
このように、副室式ガスエンジン100が本来的に備えている着火用燃料ガス供給路16がレーザ透過窓20に向けて着火用燃料ガスを噴射するよう構成されることで、特段の付加的構成を設けることなく、上述のオイルミストの除去効果、オイルミストの炭化及び固着の抑制効果を得ることができる。
As described above, the ignition fuel
幾つかの実施形態では、例えば図2に示すように、第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)は、副室14を形成する副室口金24の側周面24aから副室14へ貫通して設けられている。また、図2に示した実施形態では、第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)は、副室口金24の側周面24aを直線状に貫通して設けられており、その直線上にレーザ透過窓20が設けられている。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 2, the first gas supply path 22 (ignition fuel gas supply path 16) extends from the side
幾つかの実施形態では、例えば図3又は図4に示すように、第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)は、湾曲部16a又は屈曲部16bを有する。
図3に示した実施形態では、第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)は、後述する副室口金24の大径筒部28の上面24bから大径筒部28の内部へ延びる第1直線部16cと、第1直線部16cに接続し副室へ連通する湾曲部16aとを有する。図4に示した実施形態では、第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)は、後述する副室口金24の大径筒部28の上面24bから大径筒部28の内部へ延びる第1直線部16cと、第1直線部16cに接続し副室へ連通する第2直線部16dとを有する。第2直線部16dの延長線上にレーザ透過窓20が設けられている。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the first gas supply path 22 (ignition fuel gas supply path 16) has a
In the embodiment shown in FIG. 3, the first gas supply path 22 (ignition fuel gas supply path 16) extends from the
このように、第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)に湾曲部16a又は屈曲部16bを設けることにより、第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)のレイアウトの自由度を高めることができる。例えば、図3及び図4に示すようにレーザ点火プラグ18を副室14の上面14aに配置した場合において、副室14を形成する副室口金24の側周面24aから副室14へ第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)を貫通させることが困難であっても、副室14を形成する副室口金24の上面24bから導いた第1ガスをレーザ透過窓20へ向けて噴射するよう第1ガス供給路22を構成することができる。また、図3を用いて説明したように第1直線部16cと第2直線部16dによって第1ガス供給路22(着火用燃料ガス供給路16)を構成する場合、副室口金24の上面24b側及び内周24c側から容易に穿孔することができるため、加工性の点でメリットがある。
As described above, by providing the
幾つかの実施形態では、例えば図5及び図13に示すように、副室14を形成する副室口金24は、内径r1を有する小径筒部26と、内径r1よりも大きな内径r2を有し小径筒部26に対して副室14の延設方向d1(上下方向)において噴孔9と反対側に位置する大径筒部28とを含み、レーザ透過窓20は大径筒部28に設けられている。また、小径筒部26と大径筒部28とは同心円状に配置されており、小径筒部26と大径筒部28との間には、小径筒部26から大径筒部28に向かって内径がr1からr2まで一様に拡大する遷移区間37が設けられている。そしてレーザ透過窓20は、小径筒部26の内周面26aよりも外周側に位置するように、大径筒部28の内周面28aに設けられている。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 5 and 13, the
幾つかの実施形態では、例えば図6及び図7に示すように、第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)は、着火用燃料ガスとは異なるガス(以下、洗浄ガスと記載する場合がある)を第1ガスg1としてレーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に向けて噴射するよう構成されている。この場合、副室式ガスエンジン100は、第2ガスg2としての着火用燃料ガスを副室14に供給するための第2ガス供給路30(着火用燃料ガス供給路16)を備えている。すなわち、図6及び図7に示す副室式ガスエンジン100は、該エンジン100が本来的に備えている着火用燃料ガス供給路16とは別に、レーザ透過窓20を洗浄するための洗浄ガスを第1ガスとしてレーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に向けて噴射するよう構成された第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)を備えている。なお洗浄ガスとしては、例えば空気や窒素を用いてもよい。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 6 and 7, the first gas supply path 22 (cleaning gas supply path 28) is different from the ignition fuel gas (hereinafter referred to as cleaning gas). The first gas g 1 is injected toward the
これにより、着火用燃料ガスの供給タイミングに関係なく任意のタイミングで、第1ガスg1(洗浄ガス)を噴射してレーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に付着したオイルミストを除去することができる。
Thus, the oil mist adhering to the
幾つかの実施形態では、例えば図7に示すように、第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)は、着火用燃料ガスとは異なる第1ガス(洗浄ガス)をレーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に向けて噴射するよう構成されており、第2ガス供給路30(着火用燃料ガス供給路16)は、レーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に向けて第2ガスg2(着火用燃料ガス)を噴射するよう構成されている。
図7に示した実施形態では、第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)と第2ガス供給路30(着火用燃料ガス供給路16)とは、互いに周方向に対向する位置に設けられている。図示した実施形態では、第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)および第2ガス供給路30(着火用燃料ガス供給路16)は、ともに副室口金24の側周面24aから副室14へ直線状に貫通して設けられているが、図3および図4に示したように、湾曲部16a又は屈曲部16bを有するように構成することも出来る。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 7, the first gas supply path 22 (cleaning gas supply path 28) supplies a first gas (cleaning gas) different from the ignition fuel gas to the
In the embodiment shown in FIG. 7, the first gas supply path 22 (cleaning gas supply path 28) and the second gas supply path 30 (ignition fuel gas supply path 16) are provided at positions facing each other in the circumferential direction. It has been. In the illustrated embodiment, both the first gas supply path 22 (cleaning gas supply path 28) and the second gas supply path 30 (ignition fuel gas supply path 16) are connected to the sub chamber from the side
これにより、副室式ガスエンジン100が本来的に備えている着火用燃料ガス供給路16から噴射される着火用燃料ガスと、洗浄ガスの両方を利用して、上述のオイルミストの除去効果、オイルミストの炭化及び固着の抑制効果を得ることができる。この場合も、任意のタイミングで洗浄ガスを噴射してレーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に付着したオイルミストを除去することができる。
Thereby, using both the ignition fuel gas injected from the ignition fuel
ここで、図6及び図7に示す幾つかの実施形態における第1ガス(洗浄ガス)の噴射制御について説明する。図6及び図7に示す幾つかの実施形態では、副室式ガスエンジン100は、ガス供給制御部32及び筒内圧センサ34を備えている。ガス供給制御部は32、中央処理装置(CPU)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、およびI/Oインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータとして構成されている。
Here, the injection control of the first gas (cleaning gas) in some embodiments shown in FIGS. 6 and 7 will be described. In some embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the
ガス供給制御部32は、第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)による第1ガスg1の噴射と第2ガス供給路30(着火用燃料ガス供給路16)による第2ガスg2の噴射とを制御するよう構成されている。ガス供給制御部32は、例えば第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)に設けられたバルブ29と第2ガス供給路30(着火用燃料ガス供給路16)に設けられたバルブ31の開閉をバルブ制御部33により制御することにより、第1ガスg1の噴射と第2ガスg2の噴射とを制御してもよい。
Gas
図6及び図7に示す幾つかの実施形態では、ガス供給制御部32は、第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)が第1ガス(洗浄ガス)をレーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20に向けて噴射するモードとして、通常モード及び洗浄モードを実行可能に構成されている。ガス供給制御部32は、副室式ガスエンジン100の通常運転時には通常モードを実行し、レーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20の洗浄の必要性が高い場合に洗浄モードを実行するよう構成されている。通常モードと洗浄モードは副室式ガスエンジン100の燃焼サイクル内における実行期間(第1ガスの噴射期間)が異なる。
In some embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the gas
ここで、図6及び図7に示す副室式ガスエンジン100の燃焼サイクル内における通常モードと洗浄モードの実行期間について、4ストローク/1サイクルエンジンの場合を例として図8にて説明する。
Here, the execution period of the normal mode and the cleaning mode in the combustion cycle of the
図8に示すように、通常モードは、副室式ガスエンジン100の燃焼サイクル内における少なくとも圧縮行程の一部を含む期間に実行される。図8に例示する通常モードの実行期間は吸入工程〜圧縮行程である。なお、通常モード時には、第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)及び第2ガス供給路30(着火用燃料ガス供給路16)から第1ガス(洗浄ガス)及び第2ガス(着火用燃料ガス)を同時に噴射してもよい。
As shown in FIG. 8, the normal mode is executed in a period including at least a part of the compression stroke in the combustion cycle of the
図8に示すように、洗浄モードは、副室式ガスエンジン100の燃焼サイクル内において通常モードの実行期間よりも長い期間に亘って実行される。これにより、上述のオイルミストの除去効果、オイルミストの炭化及び固着の抑制効果を高めることができる。図8に例示する洗浄モードの実行期間は排気工程〜圧縮行程(点火時期まで)であり、副室式ガスエンジン100の燃焼サイクル内における少なくとも圧縮行程の一部を含んでいる。
As shown in FIG. 8, the cleaning mode is executed over a period longer than the execution period of the normal mode in the combustion cycle of the
図6及び図7に示す実施形態では、通常モードとして、副室式ガスエンジン100の燃焼サイクル内における少なくとも圧縮行程の一部を含む期間に第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)が第1ガスg1(洗浄ガス)を噴射することにより、図9を用いて以下に説明する効果を得ることができる。図9に示すように、圧縮行程では、ピストン11(図1参照)の上昇に伴って主室12から副室14へオイルミストが流入してくる。したがって、オイルミストが流入してくるタイミングに合わせて圧縮行程の少なくとも一部を含む期間に第1ガス供給路22(洗浄ガス供給路28)が第1ガスg1を噴射することにより、オイルミストの流れる方向を変えて、レーザ透過窓20の表面20aへ付着することを効果的に抑制することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, as the normal mode, the first gas supply path 22 (cleaning gas supply path 28) is in a period including at least a part of the compression stroke in the combustion cycle of the
ガス供給制御部32は、レーザ点火プラグのレーザの出力状態に関する出力状態情報に基づいて、通常モードを実行するか洗浄モードを実行するかをモード決定部35により決定するよう構成されている。ガス供給制御部32は、通常運転時には通常モードを実行し、レーザの出力が低下していることを示す出力状態情報が得られた場合にのみ洗浄モードを実行してもよい。ここで、レーザの出力状態に関する出力状態情報は、エンジンの運転時間が長い程レーザ透過窓20に付着したオイルミストのデポジット化が進行することに鑑み、単純にレーザ透過窓20の前回の洗浄からの運転時間として設定することも可能である。また、以下に詳述するように、筒内圧センサ34によって計測された筒内圧に基づいて、レーザの出力状態を推定したものであっても良い。
The gas
ガス供給制御部32は、レーザの出力状態を推定するために、失火サイクル判定部36及び変動係数算出部38を備えている。失火サイクル判定部36は、筒内圧センサ34によって計測された主室12の圧力(筒内圧)に基づいて失火サイクルの発生の有無を判定するよう構成されている。変動係数算出部38は、筒内圧センサ34によって計測された所定サイクルにおける主室12の圧力の変動係数(COV, Coefficient of variation)を算出するよう構成されている。この場合、レーザの出力状態に関する出力状態情報は、失火サイクル判定部36の判定結果と変動係数算出部38の算出結果を含み、ガス供給制御部32のモード決定部35が出力状態情報に基づいて通常モードを実行するか洗浄モードを実行するかを以下のように決定する。
The gas
ガス供給制御部32のモード決定部35は、図10に示すフローにしたがって、通常モードを実行するか洗浄モードを実行するかを決定する。図10に示すフローにおいて、まずS11で、筒内圧センサ34が主室12の筒内圧を計測する。次に、S11で筒内圧センサ34により計測した筒内圧に基づいて、S12で失火サイクル判定部36が失火サイクルの発生の有無を判定する。失火サイクルの発生の有無は、例えば、筒内圧センサ34で計測した1燃焼サイクルにおける最大筒内圧と閾値とを比較し、計測した最大筒内圧が閾値を下回った場合に、当該燃焼サイクルにおいて失火が発生したものと判定することができる。S12で失火サイクルが発生していると失火サイクル判定部36が判定した場合、レーザの出力状態が低下している可能性が高いため、S13でガス供給制御部32が洗浄モードを実行する。S12で失火サイクルが発生していないと失火サイクル判定部36が判定した場合、S14で、変動係数算出部38によって算出された主室12の最大筒内圧の所定サイクルにおける変動係数が閾値を超えているか否かを判定する。最大筒内圧の所定サイクルにおける変動係数が大きいということは、最大筒内圧の変化が大きいことを意味する。S14で変動係数が閾値を超えていると判定した場合、レーザの出力状態が低下している可能性が高いため、S13でガス供給制御部32が洗浄モードを実行する。S14で変動係数が閾値を超えていないと判定した場合、S15でガス供給制御部32が通常モードを実行する。
The
なお、洗浄モードを実行すると、副室14内に燃料ガスとは異なる洗浄ガスが導入されるため、副室14内における空燃比が最適値からずれてしまう可能性がある。例えば洗浄ガスが窒素である場合、副室14内に窒素を導入することにより、副室14内におけるO2の濃度や空気過剰率が低下して失火が生じるリスクがある。したがって、図6及び図7に示すガス供給制御部32は、洗浄モードの実行に対して以下に記載するような制約条件を課してもよい。
When the cleaning mode is executed, a cleaning gas different from the fuel gas is introduced into the
幾つかの実施形態では、図6及び図7に示すガス供給制御部32は、レーザの出力状態に関する出力状態情報(失火サイクル判定部36の判定結果及び変動係数算出部38の算出結果)に関わらず、洗浄モードを複数サイクル連続して行わないよう構成されてもよい。例えば図6及び図7に示す副室式ガスエンジン100が複数のシリンダ2(気筒)を備えている場合、各シリンダ2について、上記出力状態情報に関わらず、洗浄モードの実行間隔を数サイクル以上空けてもよい(表1参照)。これにより、失火サイクルが連続して発生するリスクを抑制することができる。
なお、表1は、図6及び図7に示す副室式ガスエンジン100が複数のシリンダ2を備えている場合における、洗浄モードの実行タイミングの例を示している。表1では、複数のシリンダ2(シリンダA〜シリンダD)のうちシリンダCとシリンダDにおいてレーザの出力が許容レベルを下回った場合(失火サイクル判定部36によって失火サイクルが発生していると判定された場合、又は変動係数算出部38によって算出した変動係数が閾値を超えた場合)について、その後の燃焼サイクルのうち洗浄モードを実行するサイクルに「e」を記し、洗浄モードを実行しないサイクルに「*」を記している。
Table 1 shows an example of the execution timing of the cleaning mode when the
幾つかの実施形態では、図6及び図7に示す副室式ガスエンジン100が複数のシリンダ2を備えている場合において、ガス供給制御部32は、複数のシリンダ2のうち二つ以上のシリンダ2について失火サイクルが発生していると失火サイクル判定部36によって判定された場合に、失火サイクルが発生していると判定された二つ以上のシリンダ2に対する洗浄モードの実行期間が重複しないように洗浄モードを実行するよう構成されてもよい(表1参照)。これにより、二つ以上のシリンダ2において失火が同時に発生するリスクを抑制することができる。
In some embodiments, when the
幾つかの実施形態では、図6及び図7に示す副室式ガスエンジン100が複数のシリンダ2を備えている場合において、ガス供給制御部32は、複数のシリンダ2のうち二つ以上のシリンダ2について変動係数算出部38によって算出した変動係数が閾値を超えた場合に、筒内圧の変動係数が閾値を超えた二つ以上のシリンダ2の洗浄モードの実行期間が重複しないように洗浄モードを実行するよう構成されてもよい(表1参照)。これにより、二つ以上のシリンダ2において失火が同時に発生することを抑制することができる。
In some embodiments, when the
幾つかの実施形態では、例えば図11〜図13に示すように、第1ガス供給路22は、レーザ点火プラグ18を取り付けたホルダ50(筐体)の側面50aから、レーザ透過窓20の表面20aに沿って第1ガスg1を噴射するよう構成される。この場合、第1ガス供給路22の開口部22aは、レーザ透過窓20の表面20aの側方に設けられ、第1ガス供給路22は、レーザ透過窓20の表面20aに略平行に第1ガスを噴射する。
図11及び図13に示す実施形態では、第1ガス供給路22は、着火用燃料ガスを第1ガスとして噴射するよう構成された着火用燃料ガス供給路16として構成してもよい。
また、図13に示すようにレーザ透過窓20が大径筒部28の内周面28aに設けられる場合には、第1ガス供給路22は、大径筒部27の軸方向に第1ガスを噴射するよう構成してもよい。この場合、第1ガス供給路22の開口部が大径筒部27の軸と平行に取り付けられ、第1ガス供給路22の開口部のガス流れ方向に対してほぼ平行にレーザ点火プラグ18のレーザ透過窓20が設けてもよい。
In some embodiments, for example, as shown in FIGS. 11 to 13, the first
In the embodiment shown in FIGS. 11 and 13, the first
As shown in FIG. 13, when the
図11〜図13に示される上記構成によれば、第1ガスの流速が速いので、デポジットを剥離させて除去する効果を高めることができる。また、混合気の濃度が高いので、着火性を高めることができる。また、レーザ透過窓20の表面20aに沿って第1ガスが流れるため、第1ガスによってレーザ透過窓20の表面20a及び該表面20aに付着したオイルミストを冷却することができる。これにより、副室14内での燃焼に伴うオイルミストの炭化を効果的に抑制し、レーザ透過窓20の表面20aへのオイルミストの固着を抑制することができる。したがって、長期にわたってレーザ点火プラグ18のレーザの出力低下を抑制することができる。
According to the above configuration shown in FIGS. 11 to 13, since the flow rate of the first gas is fast, the effect of peeling and removing the deposit can be enhanced. Further, since the concentration of the air-fuel mixture is high, the ignitability can be improved. Further, since the first gas flows along the
幾つかの実施形態では、例えば図12に示すように、着火用燃料ガスを供給するための着火用燃料ガス供給路16と、着火用燃料ガスとは異なる洗浄ガス(第2ガス)を供給するための洗浄ガス供給路28(第2ガス供給路30)と、を更に備えていてもよい。この場合、第1ガス供給路22は、着火用燃料ガス供給路16及び洗浄ガス供給路28に接続され、着火用燃料ガスと洗浄ガスの少なくとも一方を第1ガスとして噴射するよう構成される。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 12, an ignition fuel
図12に示す実施形態では、着火用燃料ガス供給路16に設けられたバルブ31及び洗浄ガス供給路28に設けられたバルブ29を調節することにより、第1ガス供給路22が着火用燃料ガスと洗浄ガスの少なくとも一方を第1ガスとして噴射する。また、着火用燃料ガス供給路16と洗浄ガス供給路28とは集合配管51(連結部材)に接続され、集合配管51はホルダ50にねじ込まれて固定されている。第1ガス供給路22は、集合配管51を介して着火用燃料ガス供給路16及び第2ガス供給路30に接続されている。
In the embodiment shown in FIG. 12, the first
図12に示す上記構成によれば、配管経路を簡素化することができる。また、ガス同士の干渉を回避することができるため、図6に示した構成と比較して、デポジットの剥離効果を高めることができる。 According to the above configuration shown in FIG. 12, the piping path can be simplified. Moreover, since interference between gases can be avoided, the deposit peeling effect can be enhanced as compared with the configuration shown in FIG.
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。なお、本発明はガスエンジンを例に説明したが、他のエンジン(ジェットエンジンのような外燃機関や、ロケットエンジン等を含む)にも適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by modifying the above-described embodiments and forms obtained by appropriately combining these forms. Although the present invention has been described by taking a gas engine as an example, it can also be applied to other engines (including external combustion engines such as jet engines, rocket engines, and the like).
2 シリンダ
2a シリンダヘッド
5 吸気ポート
6 排気ポート
8 吸気弁
9 噴孔
10 排気弁
11 ピストン
12 主室
14 副室
14a 副室の上面
16 着火用燃料ガス供給路
16a 屈曲部
16b 湾曲部
16c 第1直線部
16d 第2直線部
18 レーザ点火プラグ
20 レーザ透過窓
20a レーザ透過窓の表面
22 第1ガス供給路
22a 第1ガス供給路の開口部
24 副室口金
24a 副室口金の側周面
24b 副室口金の上面
26 小径筒部
27 大径筒部
28 洗浄ガス供給路
29 バルブ
30 第2ガス供給路
31 バルブ
32 ガス供給制御部
33 バルブ制御部
34 筒内圧センサ
35 モード決定部
36 失火サイクル判定部
38 変動係数算出部
50 ホルダ
51 集合配管
100 副室式ガスエンジン
2
Claims (19)
レーザを透過するレーザ透過窓を前記副室に面する位置に備え、前記副室に供給された着火用燃料ガスに前記レーザ透過窓を介してレーザを照射するよう構成されたレーザ点火プラグと、
前記レーザ点火プラグの前記レーザ透過窓に向けて第1ガスを噴射するよう構成された第1ガス供給路と、
を更に備えるエンジン。 An engine comprising a main chamber defined between a piston and a cylinder head, and a sub chamber communicating with the main chamber via a nozzle hole,
A laser ignition plug configured to irradiate the ignition fuel gas supplied to the sub chamber through the laser transmission window with a laser transmission window that transmits a laser at a position facing the sub chamber;
A first gas supply path configured to inject a first gas toward the laser transmission window of the laser spark plug;
Further equipped with an engine.
前記レーザ点火プラグの前記レーザ透過窓は、前記大径筒部に設けられている請求項1又は2に記載のエンジン。 The sub chamber base forming the sub chamber has a small diameter cylindrical portion having an inner diameter r 1 and an inner diameter r 2 larger than the inner diameter r 1 and is provided on the opposite side to the injection hole with respect to the small diameter cylindrical portion. A large-diameter cylindrical portion,
The engine according to claim 1 or 2, wherein the laser transmission window of the laser spark plug is provided in the large-diameter cylindrical portion.
第2ガスとしての前記着火用燃料ガスを前記副室に供給するための第2ガス供給路を更に備える請求項1に記載のエンジン。 The first gas is a gas different from the ignition fuel gas,
The engine according to claim 1, further comprising a second gas supply path for supplying the ignition fuel gas as the second gas to the sub chamber.
前記ガス供給制御部は、燃焼サイクル内における少なくとも圧縮行程の一部を含む期間において前記第1ガス供給路が前記第1ガスを噴射する通常モードを実行可能に構成される請求項6又は7に記載のエンジン。 A gas supply control unit configured to control injection of the first gas through the first gas supply path;
The gas supply control unit according to claim 6 or 7, wherein the gas supply control unit is configured to be able to execute a normal mode in which the first gas supply path injects the first gas in a period including at least a part of a compression stroke in a combustion cycle. The listed engine.
前記出力状態情報は、前記失火サイクル判定部の判定結果を含み、
前記ガス供給制御部は、失火サイクルが発生していると前記失火サイクル判定部によって判定された場合に、前記洗浄モードを実行するよう構成される請求項11に記載のエンジン。 A misfire cycle determination unit for determining whether or not a misfire cycle has occurred,
The output state information includes a determination result of the misfire cycle determination unit,
The engine according to claim 11, wherein the gas supply control unit is configured to execute the cleaning mode when the misfire cycle determination unit determines that a misfire cycle has occurred.
前記出力状態情報は、前記変動係数算出部の算出結果を含み、
前記ガス供給制御部は、前記変動係数算出部によって算出された前記主室の圧力の変動係数が閾値を超えた場合に、前記洗浄モードを実行するよう構成される請求項11又は12に記載のエンジン。 A fluctuation coefficient calculating unit for calculating a fluctuation coefficient of the pressure in the main chamber at a predetermined number of cycles;
The output state information includes a calculation result of the coefficient of variation calculation unit,
The gas supply control unit is configured to execute the cleaning mode when a variation coefficient of the pressure of the main chamber calculated by the variation coefficient calculation unit exceeds a threshold value. engine.
前記ガス供給制御部は、前記複数のシリンダのうち二つ以上のシリンダについて前記失火サイクルが発生していると前記失火サイクル判定部によって判定された場合に、前記失火サイクルが発生していると判定された前記二つ以上のシリンダに対する前記洗浄モードの実行期間が重複しないように前記洗浄モードを実行するよう構成される請求項12に記載のエンジン。 The engine includes a plurality of cylinders,
The gas supply control unit determines that the misfire cycle has occurred when the misfire cycle determination unit determines that the misfire cycle has occurred for two or more cylinders of the plurality of cylinders. The engine according to claim 12, wherein the engine is configured to execute the cleaning mode such that execution periods of the cleaning mode for the two or more cylinders are not overlapped.
前記ガス供給制御部は、前記複数のシリンダのうち二つ以上のシリンダについて前記変動係数算出部によって算出した前記変動係数が閾値を超えた場合に、前記筒内圧の変動係数が閾値を超えた前記二つ以上のシリンダの前記洗浄モードの実行期間が重複しないように前記洗浄モードを実行するよう構成される請求項13に記載のエンジン。 The engine includes a plurality of cylinders,
The gas supply control unit, when the variation coefficient calculated by the variation coefficient calculation unit for two or more cylinders of the plurality of cylinders exceeds a threshold, the variation coefficient of the in-cylinder pressure exceeds the threshold The engine according to claim 13, wherein the engine is configured to execute the cleaning mode such that execution periods of the cleaning mode of two or more cylinders do not overlap.
前記第1ガス供給路は、前記着火用燃料ガス供給路及び前記第2ガス供給路に接続され、前記着火用燃料ガスと前記第2ガスの少なくとも一方を前記第1ガスとして噴射するよう構成される請求項17に記載のエンジン。 Furthermore, an ignition fuel gas supply path for supplying an ignition fuel gas, and a second gas supply path for supplying a second gas different from the ignition fuel gas,
The first gas supply path is connected to the ignition fuel gas supply path and the second gas supply path, and is configured to inject at least one of the ignition fuel gas and the second gas as the first gas. The engine according to claim 17.
前記レーザ点火プラグの前記レーザ透過窓は、前記大径筒部に設けられ、
前記第1ガス供給路は、前記レーザ透過窓の表面に沿って前記大径筒部の軸方向に前記第1ガスを噴射するよう構成される請求項1、2又は17のいずれか一項に記載のエンジン。 The sub chamber base forming the sub chamber has a small diameter cylindrical portion having an inner diameter r 1 and an inner diameter r 2 larger than the inner diameter r 1 and is provided on the opposite side to the injection hole with respect to the small diameter cylindrical portion. A large-diameter cylindrical portion,
The laser transmission window of the laser spark plug is provided in the large-diameter cylindrical portion,
The said 1st gas supply path is comprised so that the said 1st gas may be injected in the axial direction of the said large diameter cylinder part along the surface of the said laser transmission window. The listed engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014155709A JP6457759B2 (en) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Engine with laser spark plug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014155709A JP6457759B2 (en) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Engine with laser spark plug |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016033334A true JP2016033334A (en) | 2016-03-10 |
JP6457759B2 JP6457759B2 (en) | 2019-01-23 |
Family
ID=55452338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014155709A Active JP6457759B2 (en) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Engine with laser spark plug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6457759B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018096250A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 | Auxiliary chamber type gas engine |
WO2020196579A1 (en) | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 株式会社Ihi | Laser ignition device, space engine, and aircraft engine |
JP2021025944A (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | ナブテスコ株式会社 | Adaptor for mounting pressure sensor, and sensor |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5572662A (en) * | 1978-11-27 | 1980-05-31 | Nissan Motor Co Ltd | Igniter for internal combustion engine |
JPH06249123A (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser ignition device |
JPH08165978A (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser ignition method |
JPH09250438A (en) * | 1996-03-14 | 1997-09-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Engine ignition device |
JP2006329116A (en) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel reformed engine |
US20090159031A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Friedrich Gruber | Laser ignition apparatus |
JP2009203952A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Sub-chamber type gas engine and power generating facility |
WO2013007439A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Robert Bosch Gmbh | Laser spark plug and cleaning method for same |
-
2014
- 2014-07-31 JP JP2014155709A patent/JP6457759B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5572662A (en) * | 1978-11-27 | 1980-05-31 | Nissan Motor Co Ltd | Igniter for internal combustion engine |
JPH06249123A (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser ignition device |
JPH08165978A (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser ignition method |
JPH09250438A (en) * | 1996-03-14 | 1997-09-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Engine ignition device |
JP2006329116A (en) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel reformed engine |
US20090159031A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Friedrich Gruber | Laser ignition apparatus |
JP2009203952A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Sub-chamber type gas engine and power generating facility |
WO2013007439A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Robert Bosch Gmbh | Laser spark plug and cleaning method for same |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018096250A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 | Auxiliary chamber type gas engine |
WO2018110326A1 (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 | Sub-chamber gas engine |
US11085361B2 (en) | 2016-12-12 | 2021-08-10 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Precombustion chamber gas engine |
WO2020196579A1 (en) | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 株式会社Ihi | Laser ignition device, space engine, and aircraft engine |
JP2021025944A (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | ナブテスコ株式会社 | Adaptor for mounting pressure sensor, and sensor |
JP7261689B2 (en) | 2019-08-07 | 2023-04-20 | ナブテスコ株式会社 | Pressure sensor mounting adapters and sensors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6457759B2 (en) | 2019-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6329926B2 (en) | Turbulent jet ignition precombustion chamber combustion system for spark ignition engines | |
US20200240321A1 (en) | Internal Combustion Engine for a Motor Vehicle | |
CN104508276A (en) | Prechamber gas engine | |
JP6206364B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2016070270A5 (en) | ||
PE20070307A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING ENGINE NOISE | |
JP6457759B2 (en) | Engine with laser spark plug | |
US20180306135A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2006144648A (en) | Precombustion chamber spark ignition internal combustion engine | |
JP2016089747A (en) | Control device of internal combustion engine | |
CN109253008B (en) | Method and control system for operating an internal combustion engine | |
US20190195120A1 (en) | Internal combustion engine | |
JP4586765B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine | |
RU2011104120A (en) | METHOD FOR FIRING A COMBUSTION CHAMBER OF AIRCRAFT GAS TURBINE ENGINES | |
JP5969564B2 (en) | Fuel injection valve | |
JP2018003752A (en) | Internal combustion engine | |
JP4548363B2 (en) | Combustion engine | |
RU2006141462A (en) | IGNITION DEVICE FOR IGNITION OF COMBUSTION CHAMBERS OF GAS-TURBINE ENGINES | |
US20170101967A1 (en) | Prechamber internal reformer catalyst | |
JP2023533483A (en) | Precombustion chamber spark plug with optimized cap and internal combustion engine | |
WO2009041085A1 (en) | Direct injection internal combustion engine | |
JP2007247625A (en) | Cylinder direct injection internal-combustion engine | |
JP2016070248A (en) | In-cylinder injection type internal combustion engine | |
JP2009270542A (en) | Engine and spark plug for engine | |
JP6795985B2 (en) | Sub-chamber gas engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170707 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20180515 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180713 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180720 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180914 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20181030 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20181030 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6457759 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |