JP5200115B2 - ガスエンジン - Google Patents

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Description

本発明は、点火プラグを備えたガスエンジンに適用され、燃料ガス入口通路を通った燃料ガスを副室内に導き、点火プラグ取付け金物に取付けシート面を介して装着された点火プラグで該副室内に火花放電して該燃料ガスを着火燃焼させるガスエンジンに関する。
図４は、従来の点火プラグを備えたガスエンジンの副室周りの副室中心線に沿う断面図である。
図４において、シリンダヘッド１の上部に水室１ａに囲まれて副室口金２が固定され、該副室口金２の内部に副室４が形成されている。
該副室口金２は、その上部の副室上面４ｂを点火プラグ取付け金物１３により押圧されて、該シリンダヘッド１に固定されている。
点火プラグ１０（点火プラグ中心を１０ａで示す）は、該点火プラグ取付け金物１３内に取付けシート面５０及びガスケット１０ｆを介して固定されている。
燃料ガスは、ガス流量を制御する電磁弁２３及び燃料入口通路１４を通って、燃料の流量移動方向側にのみ燃料ガスの流れを可能にした逆止弁５１を通って導入される。該逆止弁５１が開かれると、燃焼ガスは燃料噴出孔５から副室４（副室中心を４ａで示す）内に噴出され、前記点火プラグ１０により該副室４内の燃料ガスに火花放電して該燃料ガスを着火燃焼させる。
そして、この着火火炎を副室４の下部に複数個設けられた副室噴口３から燃焼室６０内に噴出し、該燃焼室６０内に給気通路（図示省略）を通して供給された希薄混合気を燃焼させる。
前記点火プラグ１０の周辺は、点火プラグ取付け金物１３の外周に形成された冷却室５５に冷却水を循環させることにより冷却し、点火プラグ１０による温度上昇を抑えている。
かかる構成からなる点火プラグ１０を備えたガスエンジンは、燃料の流量移動方向側にのみ燃料ガスの流れを可能にした逆止弁５１を設けており、かかる逆止弁５１は高温状態で副室４の圧力が作用し、燃焼ガスが燃え切れないこと等により煤が発生し易く、またこの煤の堆積等により、該逆止弁５１の固着や弁のシート不良等の問題を引き起こす事が多い。
特許文献１（特開２０００−８９６０号公報）には、改質装置（出口に電磁弁を備えている）から燃料入口通路を通った燃料ガスを、副室の直上部に配置され燃料の流量移動方向側にのみ燃料ガスの流れを可能にした逆止弁を経て、副室内に導入するようにした副室ガス供給装置が示されている。
また、特許文献２（特開平８−２４０１５２号公報）には、燃料入口通路にボール型逆止弁とニードル型逆止弁を直列に２重に設置し、カーボンによる逆止弁の固着を防止した副室ガス供給装置が示されている。
図４に示されるような点火プラグ１０を備えたガスエンジンにおいては、逆止弁５１が副室４の直上部に設けられているため、前記のように、該逆止弁５１には高温状態で副室４の圧力が作用し、燃焼ガスが燃え切れないこと等により煤が発生し易く、またこの煤の堆積等により、該逆止弁５１及び該逆止弁上流側の設置される電磁弁の固着やこれらの弁のシート不良等の問題を引き起こす事が多いため、該逆止弁５１及びその周囲の温度降下が必須となる。
また、ガス流量を制御する前記電磁弁２３及び燃料入口通路１４を通って燃料ガスが前記逆止弁５１に供給されるが、前記のように逆止弁５１に煤の発生等による不具合が発生した場合には、特許文献１（特開２０００−８９６０号公報）にも示されるように、かかる不具合から前記電磁弁２３を保護できない。
さらに、燃料入口通路の無駄な損失を回避することを、考慮する必要がある。
また、特許文献２（特開平８−２４０１５２号公報）には、燃料入口通路にボール型逆止弁とニードル型逆止弁を直列に２重に設置している、ことが示されているのみである。
特開２０００−８９６０号公報 特開平８−２４０１５２号公報
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、点火プラグを備えたガスエンジンにおいて、逆止弁を副室に近接して配置した場合の、煤の堆積よる、逆止弁上流側の設置される電磁弁の固着や、燃料入口通路の無駄な損失を回避できるガスエンジンを提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、シリンダヘッドに設けた点火プラグ取付け金物に燃料入口コネクタを取り付け、該燃料入口コネクタより前記点火プラグ取付け金物内に設けた燃料ガス通路を介して副室内に燃料ガスを導き、前記点火プラグ取付け金物に取付けシート面を介して装着された点火プラグで該副室内に火花放電して該燃料ガスを着火燃焼させるガスエンジンにおいて、
燃料入口コネクタの燃料入口通路に導入される燃料ガスを開閉制御する電磁弁と、該電磁弁の出口直後の前記燃料入口通路に前記副室側からの燃焼ガスの逆流を防止する第１の逆止弁を設けたことを要旨とする。
かかる発明の要旨に加えて請求項１記載の発明は、前記第１の逆止弁と、前記副室の直上部の点火プラグ取付け金物内の燃料ガス通路に、該副室側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第２の逆止弁とを夫々設け、
前記第２の逆止弁の中心軸線と点火プラグの中心軸線が平行になるように、前記点火プラグ取付け金物内に前記第２の逆止弁と点火プラグとを配置するとともに、
前記点火プラグ取付け金物に溝状若しくはボア状の冷却水通路を設け、該冷却水通路と前記燃料入口コネクタ出口端とが対面するように、前記燃料入口コネクタを前記点火プラグ取付け金物の側壁部に取り付けたことを特徴とする。
また、かかる発明において、好ましくは、前記第１の逆止弁と第２の逆止弁とは、ばね力により開閉制御される弁体を備える。
また、かかる発明の要旨に加えて請求項２記載の発明は、前記第１の逆止弁は、前記電磁弁に接続される上流側ガス通路と、該上流側ガス通路に接続される複数の通路孔と、該複数の通路孔が開口するガス溜めと、該ガス溜めを弁ばねのばね力に抗して開閉することにより前記上流側ガス通路と前記ガス溜めの下流側ガス通路とを連通あるいは遮断する弁体とにより形成される。
本発明の要旨によれば、燃焼ガス入口通路を通った燃料ガスを副室内に導き、点火プラグ取付け金物に取付けシート面を介して装着された点火プラグで該副室内に火花放電して該燃料ガスを着火燃焼させるガスエンジンにおいて、前記燃料ガスを開閉制御する電磁弁と、該電磁弁の出口側直後に前記副室側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第１の逆止弁とを併せて設けたので、
燃料ガスを開閉制御する電磁弁の、出口側直後に、副室側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第１の逆止弁を前記電磁弁と併せて設けたことにより、下流の副室側からの燃焼ガスが燃え切れないこと等により発生する煤のスリップを前記第１の逆止弁で防止して、煤が前記電磁弁に作用するのを完全に防止でき、該電磁弁を煤から保護できる。
また、請求項１記載の本発明において、前記副室の直上部の点火プラグ取付け金物内の燃料ガス通路に、該副室側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第２の逆止弁を設け、前記燃料入口コネクタ内の燃料入口通路上に前記第１の逆止弁を設けるように構成すれば、
燃料ガスを開閉制御する電磁弁について、第２の逆止弁で高温のガスが作用する副室側からの燃焼ガスの煤のスリップを最初の防止をし、次いで電磁弁の出口側直後に設けた低温のガスが作用する第１の逆止弁で２度目の防止をするという、第１、第２の２つの逆止弁により煤のスリップを完全に防止でき、電磁弁を煤からの保護効果をより確実にできる。
燃料入口コネクタを点火プラグ取付け金物の側壁部に取付ける等により、第１の逆止弁と第２の逆止弁の間の長さを短縮できるとともに前記長さを調整することが容易になり、無駄容積（無駄容積とは、燃焼室内の燃焼に寄与しない領域を言う。）を短縮でき、また該無駄容積を調整制御し易くなって燃料圧力の脈動等を考慮した無駄容積の適正値を容易に設定できる。
また、請求項１記載の本発明において、点火プラグ取付け金物に、前記点火プラグの軸心と前記第２の逆止弁が挿入される逆止弁挿入孔中心とを平行に配置して、前記燃料入口通路が内設され前記第１の逆止弁が設けられた燃料入口コネクタを、前記点火プラグ取付け金物の側壁部に取り付けて溝状若しくはボア状に周方向に配列した冷却水通路と対面または近接する位置に固定するように配置すれば、燃料入口コネクタの冷却効果を得ることができ、該燃料入口コネクタに設けられた第１の逆止弁の温度上昇を抑制できる。また、前記したように、燃料入口コネクタを点火プラグ取付け金物の側壁部に取付けることにより、第１の逆止弁と第２の逆止弁の間の長さを調整することが容易になり、無駄容積を調整制御し易く、燃料圧力の脈動等を考慮した無駄容積の適正値を容易に設定できる。
請求項２記載の本発明において、前記第１の逆止弁は、前記電磁弁に接続される上流側ガス通路と、該上流側ガス通路に接続される複数の通路孔と、該複数の通路孔が開口するガス溜めと、該ガス溜めを弁ばねのばね力に抗して開閉することにより前記上流側ガス通路と前記ガス溜めの下流側ガス通路とを連通あるいは遮断する弁体とにより形成すれば、
第１の逆止弁は、複数の通路孔が開口するガス溜めと下流側ガス通路とを弁体により連通あるいは遮断するので、弁体による連通あるいは遮断作用を確実に行うことができる。
また、請求項３記載の本発明において、前記第１の逆止弁と第２の逆止弁とは、ばね力により開閉制御される弁体を備えるように構成すれば、同一構造で第１の逆止弁と第２の逆止弁を形成できるので、低コストで逆止弁を構成できる。
本発明の実施例に係る点火プラグを備えたガスエンジンの副室周りの副室中心線に沿う断面図である。 前記実施例における図１のＡ−Ａ断面図である 前記実施例における図１のＹ部拡大図である。 従来技術を示す図１対応図である。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の実施例に係る点火プラグを備えたガスエンジンの副室周りの副室中心線に沿う断面図、図２は図１のＹ部拡大図（第１の逆止弁の詳細図）である。
図１において、シリンダヘッド１の上部に水室１ａに囲まれて副室口金２が固定され、該副室口金２の内部に副室４（副室４中心を４ａで示す）が形成されている。該副室口金２は、その上部の副室上面４ｂを点火プラグ取付け金物１３及び押え金具１２により押圧されて、該シリンダヘッド１に固定されている。
点火プラグ１０（点火プラグ中心を１０ａで示す）は、該点火プラグ取付け金物１３内に、取付けシート面５０及びガスケット１０ｆを介して固定されている。該点火プラグ取付け金物１３の外周には、Ｏリング７，８が嵌挿されている。
前記点火プラグ１０は、通常の中心電極と接地電極とを有するフラット型点火プラグが好適であるが、いわゆるＪ型点火プラグを用いてもよい。
また、前記点火プラグ１０の周囲には、下側のボアクール横孔１１ａ（入口孔）から、点火プラグ１０の軸心線１０ａに平行な複数のボアクール縦孔（縦方向冷却孔）１１を通して、上方のボアクール横孔１１ｂ（出口孔）に通ずるように構成された、複数のボアクール冷却孔１１ｓを備え、前記複数のボアクール冷却孔１１ｓで点火プラグ１０の高温部を挿むことにより、該点火プラグ１０を冷却している。
以上の構成は、図３に示すような従来技術と同様である。本発明はかかるガスエンジンにおける副室ガス供給装置の改良に関するものである。
図１において、燃料が流入する燃料入口通路１４を具えた燃料入口コネクタ１４ａ入口端側はガス流量を制御する電磁弁２３が設けられ、該電磁弁２３からは燃料入口コネクタ１４ａ内に穿孔された燃料入口通路１４を通って燃料ガスが供給される。
該燃料入口コネクタ１４ａは、前記点火プラグ取付け金物１３とは別個に形成され、該燃料入口コネクタ１４ａは、前記点火プラグ取付け金物１３にねじ込み等によって、燃焼ガス入口１４ｓ部において固定されている。
また、逆止弁挿入孔６ｓは、その中心６ａが、前記点火プラグ１０の中心１０ａと平行に設けられており、該逆止弁挿入孔６ｓの下部には、逆止弁ホルダ９に支持された燃料ガスの流量移動方向側にのみ燃料ガスの流れを可能にした第２の逆止弁６が、前記副室４の上面４ｂに接近して設けられている。
また、前記燃料入口コネクタ１４ａ内に形成された燃料入口通路１４においては、前記ガス流量を制御する電磁弁２３と前記燃料入口コネクタ１４ａ出口端の（点火プラグ取付け金物１３側）燃焼ガス入口１４ｓとの間の、好ましくは該電磁弁２３の直下流部位にガスの流量移動方向側にのみ燃料ガスの流れを可能にした第１の逆止弁２２が設けられている。
詳細には、前記点火プラグ取付け金物１３に、点火プラグ１０の軸心１０ａと第２の逆止弁６が副室４の直上部に挿入される逆止弁挿入孔６ｓの中心６ａとを平行に配置して、燃料入口通路１４が形成される燃料入口コネクタ１４ａを逆止弁挿入孔６ｓに直交して設け、かかる燃料入口コネクタ１４ａ内に前記第１の逆止弁２２が挿入されることとなる。
即ち、前記のように、燃料入口コネクタ１４ａを点火プラグ取付け金物１３に直交するように取付けることにより、第１の逆止弁２２と第２の逆止弁６の間の長さを調整することが容易になり、無駄容積を調整制御し易く、燃料圧力の脈動等を考慮した無駄容積の適正値を用意に設定できる。
図３に前記第１の逆止弁２２の断面図の１例を示す。
第１の逆止弁２２は、前記燃料入口コネクタ１４ａ内に、電磁弁２３に接続される上流側ガス通路２２ｆと、該上流側ガス通路２２ｆに接続される複数の通路孔２２ｄとを備え、該通路孔２２は、弁本体２２ｇに螺合されたケース２２ｂ内に複数穿孔されている。
該複数の通路孔２２ｄは、前記ケース２２ｂ内に形成されたガス溜め２２ｋに開口している。該ガス溜め２２ｋは下流のガス通路２２ｃに連通している。
かかる第１の逆止弁２２においては、前記ケース２２ｂと支持ピン２２ｊの支持部材２２ｉとの間に架設された弁ばね２２ｈのばね力に抗して弁体２２ａを開閉し、弁体２２ａが前記弁ばね２２ｈのばね力に打ち勝つことにより該弁体２２ａが開く。
これにより、前記電磁弁２３側からの燃焼ガスが、該第１の逆止弁２２及び燃料入口通路１４を通って前記第２の逆止弁６に流れ込むようになっている。
これにより、複数の通路孔２２ｄが開口するガス溜め２２ｋと下流側ガス通路２２ｃとを弁体２２ａにより連通あるいは遮断することにより、弁体２２ａによる連通あるいは遮断作用を確実に行うことができる。
また、前記第１の逆止弁２２と第２の逆止弁６とは、基本的には、同一構成つまり弁ばね２２ｈのばね力により開閉制御される弁体２２ａを備えるように構成すれば、同一構造で第１逆止弁２２と第２の逆止弁６を形成できるので、低コストで逆止弁を構成できる
前記高温になる第２の逆止弁６については、前記ボアクール冷却孔１１ｓを用いて冷却する。
即ち、ボアクール冷却孔１１ｓは、下側のボアクール横孔１１ａ（入口孔）と上方のボアクール横孔１１ｂ（出口孔）が、前記点火プラグ１０の取付けシート部５０を挟んで配置され、複数のボアクール縦孔（縦方向冷却孔）１１が前記取付けシート面５０に対応して上下に貫通している。
図２は、前記ボアクール冷却孔１１ｓの円周方向の配置を示す。図のように、複数のボアクール縦孔（縦方向冷却孔）１１が前記点火プラグ１０及び前記第２の逆止弁６を挟むようにして、円周方向に複数配置されている。
前記点火プラグ１０とボアクール縦孔（縦方向冷却孔）１１との距離ｄ１、及び前記逆止弁６とボアクール縦孔（縦方向冷却孔）１１との距離ｄ２は、それぞれ最小限に小さく取って、ボアクール縦孔（縦方向冷却孔）１１による冷却効果を大きくしている。
以上のように、かかる実施例によれば、燃料ガス入口通路１４を通った燃料ガスを副室４内に導き、点火プラグ取付け金物１３に取付けシート面５０を介して装着された点火プラグ１０で該副室４内に火花放電して該燃料ガスを着火燃焼させるガスエンジンであって、前記燃料ガスを開閉制御する電磁弁２３と、該電磁弁２３の出口側直後に前記副室４側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第１の逆止弁２２とを併せて設けたので、
前記のように、燃料ガスを開閉制御する電磁弁２３の、出口側直後に、副室４側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第１の逆止弁２２を前記電磁弁２３と併せて設けることにより、下流の副室４側からの燃焼ガスが燃え切れないこと等により発生する煤のスリップを前記第１の逆止弁２２で防止して、煤が前記電磁弁２３に作用するのを完全に防止でき、該電磁弁２３を煤から保護できる。
また、かかる実施例において、副室４の直上部に、該副室４側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第２の逆止弁６を設けて、前記第１の逆止弁２２と第２の逆止弁６とを燃料入口コネクタ１４ａで接続するように構成したので、燃料ガスを開閉制御する電磁弁２３について、第２の逆止弁６で高温のガスが作用する副室４側からの燃焼ガスの煤のスリップを最初の防止をし、次いで電磁弁２３の出口側直後に設けた低温のガスが作用する第１の逆止弁２２で２度目の防止をするという、第１、第２の２つの逆止弁６，２２により煤のスリップを完全に防止でき、電磁弁２３を煤からの保護効果をより確実にできる。
燃料入口コネクタ１４ａを点火プラグ取付け金物に直交するように取付ける等により、第１の逆止弁２２と第２の逆止弁６の間の長さを短縮できるとともに前記長さを調整することが容易になり、これにより無駄容積を短縮でき、また該無駄容積を調整制御し易くなって燃料圧力の脈動等を考慮した無駄容積の適正値を容易に設定できる。
すなわち、燃料入口コネクタ１４ａの長さを調整することによって、第１の逆止弁２２と第２の逆止弁６の間の長さの調整が容易になり、燃料圧力の脈動等を考慮した第１の逆止弁２２と第２の逆止弁６の間の容積の適正化を容易に行うことができる。
一方、第１の逆止弁２２については、該第１の逆止弁２２が設けられた燃料入口コネクタ１４ａを前記点火プラグ取付け金物１３に固定した（固定部１４ｓ）ので、該第１の逆止弁２２は低温となり温度上昇の懸念はない。すなわち、燃料入口コネクタ１４ａを、点火プラグ取付け金物１３の側壁部に取り付けて溝状若しくはボア状に周方向に配列した冷却水通路と対面または近接する位置に固定するように配置されるため、燃料入口コネクタ１４ａの冷却効果を得ることができ、該燃料入口コネクタ１４ａに設けられた第１の逆止弁の温度上昇を抑制できる
そして、前記第２の逆止弁６が作動不良を生じた場合も、前記第１の逆止弁２２が燃焼ガスの流れを遮断できて、前記第２の逆止弁６の作動不良の発生を第１の逆止弁２２でフェールセーフして、逆流する燃焼ガスを遮断してガスが電磁弁２３に侵入するのを防止し、該電磁弁２３を保護することができる。
本発明によれば、点火プラグを備えたガスエンジンにおいて、逆止弁を副室に近接して配置した場合の、煤の堆積よる、逆止弁上流側の設置される電磁弁の固着や、燃料入口通路の無駄な損失を回避できるガスエンジンを提供できる。

Claims (3)

  1. シリンダヘッドに設けた点火プラグ取付け金物に燃料入口コネクタを取り付け、該燃料入口コネクタより前記点火プラグ取付け金物内に設けた燃料ガス通路を介して副室内に燃料ガスを導き、前記点火プラグ取付け金物に取付けシート面を介して装着された点火プラグで該副室内に火花放電して該燃料ガスを着火燃焼させるガスエンジンにおいて、
    燃料入口コネクタの燃料入口通路に導入される燃料ガスを開閉制御する電磁弁と、該電磁弁の出口直後の前記燃料入口通路に前記副室側からの燃焼ガスの逆流を防止する第１の逆止弁を、又、前記副室の直上部の点火プラグ取付け金物内の燃料ガス通路に、該副室側よりの燃焼ガスの逆流を防止する第２の逆止弁を夫々設け、
    前記第２の逆止弁の中心軸線と点火プラグの中心軸線が平行になるように、前記点火プラグ取付け金物内に前記第２の逆止弁と点火プラグとを配置するとともに、
    前記点火プラグ取付け金物に溝状若しくはボア状の冷却水通路を設け、該冷却水通路と前記燃料入口コネクタ出口端とが対面するように、前記燃料入口コネクタを前記点火プラグ取付け金物の側壁部に取り付けたことを特徴とするガスエンジン。
  2. シリンダヘッドに設けた点火プラグ取付け金物に燃料入口コネクタを取り付け、該燃料入口コネクタより前記点火プラグ取付け金物内に設けた燃料ガス通路を介して副室内に燃料ガスを導き、前記点火プラグ取付け金物に取付けシート面を介して装着された点火プラグで該副室内に火花放電して該燃料ガスを着火燃焼させるガスエンジンにおいて、
    燃料入口コネクタの燃料入口通路に導入される燃料ガスを開閉制御する電磁弁と、該電磁弁の出口直後の前記燃料入口通路に前記副室側からの燃焼ガスの逆流を防止する第１の逆止弁を設けるとともに、前記第１の逆止弁は、前記電磁弁に接続される上流側ガス通路と、該上流側ガス通路に接続される複数の通路孔と、該複数の通路孔が開口するガス溜めと、該ガス溜めを弁ばねのばね力に抗して開閉することにより前記上流側ガス通路と前記ガス溜めの下流側ガス通路とを連通あるいは遮断する弁体とにより形成されることを特徴とするガスエンジン。
  3. 前記第１の逆止弁と第２の逆止弁とは、ばね力により開閉制御される弁体を備えたことを特徴とする請求項１記載のガスエンジン。
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