JP5916372B2 - 副室式エンジン - Google Patents
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Description
一方、ガスエンジンの一形態として、副室式エンジンが知られている(特許文献2を参照)。当該副室式エンジンは、ピストンに面する主室と当該主室に連通路を介して連通する副室とを有し、弁室に供給された燃料ガスを、弁部を通じて副室に供給する副室燃料供給弁が設けられている。そして、副室への燃料供給量を安定させるべく、副室燃料供給弁の弁室からクランク室へ燃料ガスをリークさせるリーク流路を設けている(特許文献2を参照)。
また、当該失火により未燃焼ガスが生じ、当該未燃焼ガスが、排気路に導かれる場合がった。このような状況において、特許文献1に開示の技術の如く、排気路に酸化触媒を設けている場合、当該酸化触媒にて未燃焼ガスが燃焼され、酸化触媒の過度の温度上昇を招く虞があった。
ピストンに面する主室と当該主室に噴孔を介して連通する副室とを備え、
弁室に供給された燃料ガスを弁部を通じて前記副室に供給する副室燃料供給弁を備え、
前記副室燃料供給弁のバルブステムと、前記バルブステムを内挿させてガイドするバルブステムガイドとの間隙から、クランク室へ燃料ガスをリークさせるリーク流路を備えた副室式エンジンであって、その特徴構成は、
前記主室とそれに連通する前記副室とが、一のクランク軸に対して複数併設され、
前記リーク流路が、複数の前記副室に対して設けられた前記副室燃料供給弁の前記間隙から前記クランク室へ、燃料ガスをリークするように複数設けられ、
複数の前記リーク流路の夫々に、前記リーク流路にてリークされる燃料ガスのリーク流量を揃える流量揃え手段が設けられている点にある。
結果、失火により排気路に未燃焼ガスが導かれることを防止でき、排気路に酸化触媒を設けている場合にも、当該酸化触媒にて未燃焼ガスが燃焼され、酸化触媒が過度に温度上昇することを防止できる。
前記流量揃え手段は、複数の前記リーク流路の夫々の流量を調節し均一化する流量調整機構から構成されている点にある。
前記主室にて混合気を燃焼した後の排ガスを大気へ導く排気路に、酸化触媒を設ける点にある。
また、当該酸化触媒によって、排ガスの臭気成分を除去することができる。
複数の前記リーク流路を通流する燃料ガスを合流させて前記クランク室へ導く共通流路を備え、当該共通流路に前記クランク室から前記副室燃料供給弁の前記弁室への燃料ガスの逆流を防止する逆止弁が設けられている点にある。
上記特徴構成によれば、リーク流路を通流する燃料ガスを合流させてクランク室へ導く共通流路に、クランク室から副室燃料供給弁の弁室への燃料ガスの逆流を防止する逆止弁を設けているので、当該逆止弁により、クランク室から副室燃料供給弁の弁室への燃料ガスの逆流を良好に防止することができる。
尚、当該特徴構成では、複数のリーク流路の夫々に逆止弁を設けるのではなく、共通流路に逆止弁を設ける構成としているので、逆止弁は1つのみ設ければよく、構成の簡素化を図ることができる。
本発明に係る副室式エンジン100は、図1に示すように、副室20に燃料ガスを供給する副室燃料供給弁22の弁室24とクランク室19とを接続する複数のリーク流路25を備えた多気筒型(図2に図示)のものにおいて、当該複数のリーク流路25間において、燃料ガスのリーク流量を揃える流量調整機構26(流量揃え手段の一例)を備えている点を、特徴とする。
以下、まず、副室式エンジン100の基本構成について説明した後、その特徴について説明する。
尚、この副室式エンジン100は、通常、エンジン回転数が一定の定格回転数となるように定格運転されるように構成されている。
当該ミキサ46は、吸気路35を縮径させたベンチュリ構造を有し、吸気路35を通流する空気Aが上記ベンチュリ構造を高速で通過することで圧力低下を発生させ、この圧力低下を利用して、燃料供給路43から供給された燃料ガスを、吸気路35を通流する空気に吸引して、吸気路35に希薄混合気を形成するように構成されている。尚、ミキサ46にて形成された希薄混合気は、過給機33にて加圧され、インタークーラー34にて冷却される。
ここで、燃料ガスは、流量調整弁44により燃料ガスの供給量を調整されると共に、ガバナ45によりその供給圧を一定に維持された状態で、ミキサ46に供給されるようになっている。
点火プラグ30は、エンジンの1サイクル毎に火花を発生させることにより、副室20に形成された混合気を火花点火するように構成されている。
一方、副室燃料供給弁22は、副室燃料供給路40を介してポンプ41により、例えば0.2MPa(ゲージ圧)程度で圧送されると共に、流量調整弁42にて流量調整された燃料ガスが流入可能な弁室24と、当該弁室24を副室20に対して開放・閉止する弁部23とを有して構成されている。弁部23は、エンジンの1サイクル毎に開閉することにより、副室燃料供給路40から弁室24に供給された燃料ガスを、副室20に断続的に供給するように構成されている。
副室式エンジン100は、まず、吸気バルブ12が開状態となり、ピストン17のTDC(上死点)からの下降により、吸気ポート11から主室13に新気が吸引される吸気工程が行われる。
このとき副室20に設置された副室燃料供給弁22は、吸気バルブ12の開時期に対して略同時期に、弁部23を閉状態から開状態に変化させ、弁室24に供給された燃料ガスの副室20への供給を開始する。
尚、圧縮工程初期で副室20がまだ低圧のときに、副室燃料供給弁22の弁部23を開状態として燃料ガスを副室20に供給してもよい。
当該圧縮工程では、ピストン17の上昇により、主室13の容積減少によって、主室13の新気が噴孔21を介して副室20に流入し、副室20には、その新気の流入によりガス流動が発生することで、その新気と燃料ガスとが混合されて、火花点火可能範囲内の当量比(例えば1程度)の混合気が形成される。
即ち、上記圧縮工程終了時において、副室20には、当量比が比較的高い混合気が存在するのに対して、主室13には、当量比が比較的低い新気が存在することになる。
すると、副室20では、燃焼が進み、副室20にて燃焼しなかった燃料ガスと共に、火炎ジェットが噴孔21を介して主室13へ噴出される。
尚、副室20と主室13とを連通する複数の噴孔21は、主室13の中心軸を中心として、周方向に等間隔で分散配置され、放射状に開口される開口部として形成されており、火炎ジェットが夫々の噴孔21から主室13に放射状に噴射されるように構成されている。
このような主室13における燃焼状態は、通常のSIエンジンに近い状態であるが、圧縮比を高く設定した場合においても、ノッキングが発生しないため、熱効率を向上することができる。
尚、図1では、副室20に係る構成を認識し易くするために、全体に対する副室20の大きさの割合を大きめに描いている。
これにより、副室燃料供給弁22の弁室24に供給された燃料ガスは、弁室24の圧力が高圧となった場合に、当該リーク部29及びリーク流路25を介して、クランク室19に導かれ、外部に漏出することが抑制されるようになっている。
尚、燃料供給路43の上流側には、クランク室19から排出されたブローバイガスを通流するブローバイガス路37が接続されている。当該ブローバイガス路37には、ブローバイガスに含まれるミスト状のエンジンオイルを分離するオイルセパレータ38が設けられると共に、エアクリーナ39が設けられている。
リーク流路25は、複数の副室燃料供給弁22の弁室24の夫々から各別に、副室燃料供給弁22のリーク部29を介する状態で、クランク室19に向けて燃料ガスをリークするように設けられている。
そして、従来、当該リーク部29の流路径が、複数の副室燃料供給弁22の間で精度良く揃えられていない等の理由により、複数の副室燃料供給弁22の間で、燃料ガスのリーク流量にばらつきが生じることがあった。特に、有負荷運転から無負荷運転への移行時等で、副室20及び副室燃料供給弁22の弁室24の圧力が変動する場合には、リーク流量のばらつきが顕著になる虞があった。
当該流量調整機構26にて、複数のリーク流路25の夫々における流量は、適切に調節され均一化される。これにより、複数のリーク流路25の夫々において、流量調整機構26の下流側に導かれる燃料ガスのリーク量が、略同一に揃えられるようになっている。結果、複数の副室燃料供給弁22の弁室24間において、燃料ガス量のばらつきを良好に抑制することができ、副室20及び主室13における失火を防ぐことができる。
そして、当該共通流路51には、クランク室19か副室燃料供給弁22の弁室24の側への燃料ガス(ブローバイガスを含む)の逆流を防止するリード弁52(逆止弁の一例)が設けられている。
これにより、特に、無負荷運転状態を実行して、副室20及び副室燃料供給弁22の弁室24の圧力が、クランク室19の圧力(大気圧)よりも小さくなった場合であっても、副室燃料供給弁22の弁室24への燃料ガス(ブローバイガスを含む)が逆流することを良好に防止して、より一層、失火を防止することができる。
尚、本発明にあっては、リード弁52は、リーク流路25の夫々を接続した共通流路51に設けられているので、当該単一のリード弁52を適切に働かせることのみにより、複数の副室燃料供給弁22の弁室24のすべてへの燃料ガスの逆流を防止できる。
16気筒の副室式エンジンにおいて、従来のもの(図3で、比較例1〜3)と、本発明の流量調整機構26(流量揃い手段の一例)を設けたもの(図3で、実施例)において、副室燃料供給弁22に、燃料ガスを0.2Mpa(ゲージ圧)程度で供給した場合の、各気筒50におけるリーク流量を示したものである。
図3を参酌すれば、従来のもの(図3で、比較例1〜3)では、各気筒50間において、そのリーク流量に、ばらつきがあることがわかる。
一方、本発明(図3で、実施例)では、各気筒50間のリーク流量のばらつきを抑制できていることがわかる。
そして、図3から、リーク流量のばらつきは、従来のもの(図3で、比較例1〜3)に対し本発明(図3で、実施例)は、1/8程度に抑えられていることがわかる。
(1)上述の実施形態にあっては、リーク流路25におけるリーク流量の流量揃い手段として、流量調整機構26を備えた例を示したが、当該流量揃い手段は、複数のリーク流路25の間において、燃料ガスのリーク流量を揃えることができるものであればよく、例えば、流量調整弁及びそれを制御する制御装置等により、構成することができる。
19 :クランク室
20 :副室
22 :副室燃料供給弁
23 :弁部
24 :弁室
25 :リーク流路
26 :流量調整機構
32 :酸化触媒
35 :吸気路
36 :排気路
51 :共通流路
52 :リード弁(逆止弁の一例)
100 :副室式エンジン
Claims (4)
- ピストンに面する主室と当該主室に噴孔を介して連通する副室とを備え、
弁室に供給された燃料ガスを弁部を通じて前記副室に供給する副室燃料供給弁を備え、
前記副室燃料供給弁のバルブステムと、前記バルブステムを内挿させてガイドするバルブステムガイドとの間隙から、クランク室へ燃料ガスをリークさせるリーク流路を備えた副室式エンジンであって、
前記主室とそれに連通する前記副室とが、一のクランク軸に対して複数併設され、
前記リーク流路が、複数の前記副室に対して設けられた前記副室燃料供給弁の前記間隙から前記クランク室へ、燃料ガスをリークするように複数設けられ、
複数の前記リーク流路の夫々に、前記リーク流路にてリークされる燃料ガスのリーク流量を揃える流量揃え手段が設けられている副室式エンジン。 - 前記流量揃え手段は、複数の前記リーク流路の夫々の流量を調節し均一化する流量調整機構から構成されている請求項1に記載の副室式エンジン。
- 前記主室にて混合気を燃焼した後の排ガスを大気へ導く排気路に、酸化触媒を設ける請求項1又は2に記載の副室式エンジン。
- 複数の前記リーク流路を通流する燃料ガスを合流させて前記クランク室へ導く共通流路を備え、当該共通流路に前記クランク室から前記副室燃料供給弁の前記弁室への燃料ガスの逆流を防止する逆止弁が設けられている請求項1乃至3の何れか一項に記載の副室式エンジン。
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