JP2502450Y2 - ガスエンジン - Google Patents

ガスエンジン

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JP2502450Y2
JP2502450Y2 JP1992001230U JP123092U JP2502450Y2 JP 2502450 Y2 JP2502450 Y2 JP 2502450Y2 JP 1992001230 U JP1992001230 U JP 1992001230U JP 123092 U JP123092 U JP 123092U JP 2502450 Y2 JP2502450 Y2 JP 2502450Y2
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combustion chamber
cross
check valve
gas
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敏男 上岡
信和 橘
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Kobe Steel Ltd
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、主燃焼室の他に、副燃
焼室を備えたガスエンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガスエンジンのうち、例えば低エミッシ
ョンを達成するために、主燃焼室で空気の混合比率の大
きい、いわゆるエアーリッチな希薄燃料に円滑に燃焼さ
せるべく副燃焼室を設けたガスエンジンでは、シリンダ
の吸気工程において、圧力差によりパイロットガスが燃
料系から逆止弁を通って副燃焼室内に導入されるように
なっている。一方、シリンダ内には燃焼空気とともにガ
ス燃料が流入し、エアーリッチな混合ガスが形成され、
圧縮工程においてエアーリッチな混合ガスが副燃焼室内
のガス燃料を圧縮して副燃焼室内に流入し、副燃焼室内
で燃焼条件の良い混合ガスが形成され、この混合ガスが
点火されて燃焼することにより、その燃焼ガスがトーチ
となって、主燃焼室内のエアーリッチな混合ガスが良好
に燃焼させられる。そしてこの場合、逆止弁は、副燃焼
室内の圧力上昇に伴う燃焼ガス等の燃料系への逆流を防
止する役目を果たしている。
【0003】図8は従来公知のガスエンジンを示し、ピ
ストン21が上下動するシリンダ22内に形成した主燃
焼室23に連通させて副燃焼室24が設けてある。主燃
焼室23には吸気燃料弁25を備えた吸気流路、および
排気弁26を備えた排気流路が接続してある。また、副
燃焼室24には、点火栓27を設けるとともに、逆止弁
28を備えたパイロットガス流路29が接続してある。
そして、シリンダ22での吸気行程時にパイロットガス
流路29よりパイロットガスが圧力差に基づいて副燃焼
室24内に流入するとともに、主燃料室23内にも前記
吸気流路よりエアーリッチな希薄燃料(空気,ガス混合
体)が流入し、圧縮行程時に主燃焼室23の体積減少に
よる圧力上昇に伴って、主燃焼室23内に流入した燃料
が副燃焼室24に流入する。
【0004】ついで、爆発行程時に点火栓27で火花を
発生させることにより副燃焼室24内で混合ガスを燃焼
させ、この燃焼したガスによって主燃焼室23内の希薄
な燃料を着火させるようになっている。このときに重要
な働きをするのが、パイロットガス流路29中の逆止弁
28である。この逆止弁28によって、前記吸気行程時
には、この逆止弁28を通って副燃焼室24内にパイロ
ットガスの流入を許容し、前記圧縮行程時には、主燃焼
室23内の圧力がパイロットガス圧力以上になっても、
確実に副燃焼室24からパイロットガス流路29へのガ
スの逆流を防止するようにしてある。
【0005】この逆止弁28としては、図9に示すよう
に、流入口30と流出口31とを備えたケーシング32
内に収納したボール33を、流出口31側からばね34
によって流入口30に押付けるようにしたボール式のも
の、或は図9と共通する箇所には互いに同一番号を付し
た図10に示すように、前記ボール33に代えてニード
ル35を配置したニードル式のものが用いられている。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】上述したガスエンジン
では、圧縮行程時に主燃焼室23よりパイロットガスが
充満した副燃焼室24内にエアーリッチな希薄燃料が流
入して燃焼条件の良い混合ガスが燃焼することになる
が、副燃焼室24と逆止弁28との間のパイロットガス
流路29の一部である空間部A内は殆ど空気が無い燃料
で満たされ、点火栓27によって副燃焼室24内で燃焼
を起こさせても、空間部A内では、不完全燃焼を起こ
し、この結果カーボンが生成される。
【0007】そして、長時間このような燃焼を起こす運
転を続けると、空間部Aの上流側の逆止弁28にまでカ
ーボンが侵入して、蓄積,硬化し、ひいては逆止弁28
の詰まりや漏れという作動不良が発生し、安定した燃焼
が得られないことになる。即ち、逆止弁28が詰まる
と、パイロットガスが副燃焼室24内に流入せず、逆止
弁28が漏れを生じると、副燃焼室24内の燃焼ガスが
パイロットガス流路29内に逆流して、いずれの場合に
も主燃焼室23内での失火が発生するという問題が生じ
る。斯る不具合を回避するために、異常燃焼が発生した
場合に、その都度外部から振動,衝撃を逆止弁28に与
えることによって逆止弁28の機能を回復させることが
行われているが、異常燃焼の発生を検知すること、およ
びその都度外部から振動,衝撃を与えることは煩わしい
作業を要するという問題がある。
【0008】また、逆止弁28が図9,10に示すよう
に、ボール33,ニードル35を流出口31側からばね
34によって流入口30に押付けるようにした構造のも
のである場合は、逆止弁28が直接副燃焼室24に通じ
ているため、高速で伸縮を繰返すばね34は高温下にさ
らされ、短時間のうちに破損や変形、或はいわゆるへた
りを生じ、この結果逆止弁28の作動不良、ひいては前
記同様に主燃焼室23内での失火が生じるという問題が
ある。本考案は、斯る従来の問題点を課題としてなされ
たもので、逆止弁の作動不良を防止し、主燃焼室内での
失火を防止することを可能としたガスエンジンを提供し
ようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本考案は、主燃焼室と、これと連通する副燃焼室と
を備え、この副燃焼室に逆止弁を介して燃料ガスを供給
するようにしたガスエンジンにおいて、前記逆止弁と前
記副燃焼室との間に前記逆止弁側から順次第一断面積の
第一部分、およびこの第1断面積より大きい第二断面積
の第二部分、およびこの第二断面積より小さい第三断面
積の第三部分を備えた導通部材と、前記第二部分内に気
体の通過方向に移動可能に設けられ、前記第一部分との
当接時、および前記第三部分との当接時に、前記第一部
分,第三部分間の導通状態を保つ通路を備え、この通路
を形成する部分のうちの少なくとも一部が前記第二部分
の断面積よりも小さい縮小断面部となっている往復部材
とからなる加振手段を、前記逆止弁に振動を伝達し得る
位置に設けて形成した。
【0010】
【作用】本考案のように構成することにより、加振手段
を、逆止弁と副燃焼室との間に断面積の大きくなった第
二の部分を有する導通部材と、この第二部材内でガスの
通過方向に移動可能に設けられ突出部を備えたガス通路
を有する往復部材とにより構成しているので、この往復
部材が逆止弁に繰り返し衝撃力を加えることにより、逆
止弁にカーボンが付着しても、カーボンの付着・固形化
がなくなる。
【0011】即ち、シリンダの吸入工程では、燃料供給
系と副燃焼室との間に生ずる圧力差によりガス燃料が逆
止弁を経て副燃焼室へ導入されるが、往復部材の通路
が、第一、または第三部分との当接時に、第一部分,第
三部分間の導通状態を保つとともに、第一部分と第三部
分との間でガスが流れるときに、そのガスが当たるよう
に縮小断面部が設けてあるので、ガス燃料が燃料供給系
から副燃焼室へ流入することができるとともに、縮小断
面部が逆止弁から副燃焼室方向へのガス燃料流入時の抵
抗になり、往復部材の上流側と下流側との間でも圧力の
差が生ずる。その結果、圧力差により生ずる流速でガス
燃料が縮小断面部へ当たるときの縮小断面部が受ける抵
力と、往復部材の両端に生ずる圧力の差による力とによ
り、往復部材は第一部分から第三部分の方向に動く。
【0012】一方、圧縮工程および燃焼工程では、シリ
ンダ頂部と導通している副燃焼室に大きな圧力が生ず
る。この圧力により、副燃焼室から逆止弁方向にガス燃
料を圧縮する急激なガス流れが生ずる。そして、このガ
ス流れが往復部材の通路を通るときに、縮小断面部に当
たるとともに、往復部材の上下間に圧力の差を生じ、吸
入工程の時と同様に往復部材が動く。このような往復部
材の動作は、エンジンの各サイクル毎に生ずる圧力波に
同期して1サイクル毎に行われるので、往復部材が振動
して、逆止弁の部分に繰り返し衝撃力を与えることにな
り、逆止弁へのカーボンの付着,固形化が防止される。
そしてこの場合、このような衝撃がシリンダの吸入,圧
縮の各工程毎に自動的に発生するので、何らの操作や制
御は必要としなくなる。また、加振手段の往復部材が導
通部材の内部に設けられているので、制御系統も含め、
構造が簡素化され、かつ無人運転も可能になる。
【0013】
【実施例】次に、本考案の一実施例を図面にしたがって
説明する。図1は本考案に係るガスエンジンを示し、図
8に示すガスエンジンと共通する部分については、互い
に同一番号を付して説明を省略する。本実施例では、逆
止弁28と副燃焼室24との間に設けられた導通部材と
しての導管3と、往復部材4とからなる加振手段1aを
設けて形成してある。導管3は、逆止弁28側から副燃
焼室24に向かって順次設けられた、第一断面積の第一
部分3a、およびこの第一断面積より大きい第二断面積
の第二部分3b、および第二断面積より小さい第三断面
積の第三部分3cを有している。なお、第一断面積と第
三断面積とは、同じであるか否かは問わない。図2に示
すように、加振手段1aの往復部材4は、第二部分3c
内で矢印Xで示すガスの通過方向に移動可能に設けてあ
り、第一部分3aとの当接時、および第三部分3cとの
当接時に、第一部分3a,第三部分3c間の導通状態を
保つ通路5を備えるとともに、通路5を構成する部分の
うち少なくともその一部は、第二部分の断面積よりも小
さい縮小断面部5aとなっている。なお、本実施例では
通路5の全体にわたって縮小断面部5aが形成してあ
る。
【0014】図3に示すように、往復部材4が図中、下
限の位置にあるときに、シリンダ21内が圧縮工程にな
った場合、シリンダ21の頂部と導通している副燃焼室
24に大きな圧力が生じ、この圧力により、副燃焼室2
4から逆止弁28に向かう方向にガス燃料を圧縮する急
激なガス流が生ずる。そして、このガス流が往復部材4
に形成したの通路5を通るときに、縮小断面部5a、即
ち本実施例では往復部材4の副燃焼室24側の第一端面
に当たるとともに、この第一端面と、これと反対側の往
復部材4の第二端面との間で圧力差が生じ、この圧力差
により生ずる流速でガス燃料が縮小断面部5aに当たる
ときのに縮小断面部5aが受ける抗力と、前記第一,第
二端面間に生ずる圧力差による力とにより、往復部材4
は第三部分3cから第一部分3aに向かう方向に動く。
その結果、逆止弁28に当たって衝撃力が伝達され、そ
の反動により逆止弁28に付着したカーボンが反対方向
(下方)に落とされる。
【0015】ここで、往復部材4の両端面間の圧力差を
ΔPとしたときに、これにより生ずる力をFP、前記第
一端面に作用するガス流速による抗力をFD、往復部材
4の断面積をA、第一端面の面積をA1、ガス流速を
V、ガス密度をρ、抵力係数をCDとすると、次式が成
立する。 FP=ΔP・A FD=CD・A1・ρ・V2/2 一方、シリンダ22の吸入工程では、燃料供給系である
パイロットガス流路29と副燃焼室24との間に生ずる
圧力差により、ガス燃料が逆止弁28を経て副燃焼室2
4内に導入されるが、このとき、前述した作用と同様の
作用により往復部材4が上方から下方に動く。このよう
な往復部材4の動きは、エンジンの各サイクル毎に生ず
る圧力波に同期して1サイクル毎に生ずるので、往復部
材4が振動し、これによって逆止弁28に対して繰返し
衝撃を与えることになり、逆止弁28へのカーボンの付
着,固形化が防止される。さらに本実施例によれば、こ
のような衝撃はシリンダ22の吸入,圧縮の各工程毎に
自動的に発生するので、カーボンの除去のために何ら操
作や制御を必要としなくなる。
【0016】図4〜図7は加振手段1aの変形例を示
し、図4に示す加振手段1aは、図において上部から下
部に向かって連続的に通路5の断面を小さくしたもの
で、図5に示す加振手段1aは、図において下部近傍の
みを通路5の断面積を小さくしたものである。図4,図
5に示すように、通路5の断面積を少なくとも下部近傍
で小さくすれば往復部材4を、図において下方から上方
へ動かす力が大きくなる。図6に示す加振手段1aは通
路5については図4に示す加振手段1aと同様の形状で
あるが、副燃焼室24側の前記第一端面に環状に凹部を
形成にして、往復部材4に対する図において上方に動か
す力を、より一層大きくなるようにしたものである。ま
た、図7に示す加振手段1aは、通路5の中間部に突出
部6を設けるとともに、その他の部分の断面積を大きく
して、突出部6を、図において下方から上方へ向かうガ
ス流に対して、抵抗が大きくなるように形成したもので
ある。以上、加振手段1aの構造を例示したが、その形
状、材質、動作の大きさ(ストローク)等は、振動や衝
撃が適当な大きさになるように、かつ作動性が良くなる
ように考慮して調節すればよい。なお、前記各実施例で
は低エミッション用のガスエンジンについて説明した
が、本考案はこの種のエンジンに限定されるものではな
く、逆止弁を介して副燃焼室に気体燃料を供給する形式
のエンジンであれば、ディーゼルエンジンやガソリンエ
ンジンにも適用可能である。
【0017】
【考案の効果】以上の説明より明らかなように、本考案
によれば、主燃焼室と、これと連通する副燃焼室とを備
え、この副燃焼室に逆止弁を介して燃料ガスを供給する
ようにしたガスエンジンにおいて、前記逆止弁と前記副
燃焼室との間に前記逆止弁側から順次第一断面積の第一
部分、およびこの第1断面積より大きい第二断面積の第
二部分、およびこの第二断面積より小さい第三断面積の
第三部分を備えた導通部材と、前記第二部分内に気体の
通過方向に移動可能に設けられ、前記第一部分との当接
時、および前記第三部分との当接時に、前記第一部分,
第三部分間の導通状態を保つ通路を備え、この通路を形
成する部分のうちの少なくとも一部が前記第二部分の断
面積よりも小さい縮小断面部となっている往復部材とか
らなる加振手段を、前記逆止弁に振動を伝達し得る位置
に設けて形成してある。
【0018】このため、逆止弁にカーボンが付着して
も、逆止弁の振動によってカーボンはふるい落とされる
ようになり、この結果、逆止弁は、付着カーボンによる
詰まりや、漏れがなくなり、作動不良による失火を起こ
すことなく、エンジンの正常な作動を保つことができる
他、制御系統も含め、構造が簡素化され、かつ無人運転
も可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本考案に係るガスエンジンの概略断面図であ
る。
【図2】 図1に示すガスエンジンの加振手段の拡大し
た概略断面図である。
【図3】 図1に示すガスエンジンの加振手段のガス流
による力関係を示す拡大した概略断面図である。
【図4】 往復動体を用いた加振手段の変形例を示す概
略断面図である。
【図5】 往復動体を用いた加振手段の変形例を示す概
略断面図である。
【図6】 往復動体を用いた加振手段の変形例を示す概
略断面図である。
【図7】 往復動体を用いた加振手段の変形例を示す概
略断面図である。
【図8】 従来のガスエンジンの概略断面図である。
【図9】 従来のガスエンジンの逆止弁の概略断面図で
ある。
【図10】 従来のガスエンジンの別の逆止弁の概略断
面図である。
【符号の説明】
1a 加振手段 3 導管 3a 第一部分 3b 第二部分 3c 第三部分 4 往復部材 5 通路 5a 縮小断面部 23 主燃焼室 24 副燃焼室 28 逆止弁 29 パイロットガス流路

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主燃焼室と、これと連通する副燃焼室と
    を備え、この副燃焼室に逆止弁を介して燃料ガスを供給
    するようにしたガスエンジンにおいて、前記逆止弁と前
    記副燃焼室との間に前記逆止弁側から順次第一断面積の
    第一部分、およびこの第1断面積より大きい第二断面積
    の第二部分、およびこの第二断面積より小さい第三断面
    積の第三部分を備えた導通部材と、前記第二部分内に気
    体の通過方向に移動可能に設けられ、前記第一部分との
    当接時、および前記第三部分との当接時に、前記第一部
    分,第三部分間の導通状態を保つ通路を備え、この通路
    を形成する部分のうちの少なくとも一部が前記第二部分
    の断面積よりも小さい縮小断面部となっている往復部材
    とからなる加振手段を、前記逆止弁に振動を伝達し得る
    位置に設けたことを特徴とするガスエンジン。
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