JP6795985B2 - 副室式ガスエンジン - Google Patents
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Description
主燃焼室を形成する主室形成部と、
前記主燃焼室と少なくとも一つの噴孔を介して連通される副室を形成する副室形成部と、
前記副室に設けられた着火装置と、を備え、
前記副室において副室用燃料を燃焼して形成したトーチジェットを前記少なくとも一つの噴孔を介して前記主燃焼室に噴射する副室式ガスエンジンであって、
前記主室形成部は、ピストンと、シリンダヘッドとを含み、
前記ピストン、又は、前記シリンダヘッドの少なくともいずれか一方は、
前記少なくとも一つの噴孔から噴射される前記トーチジェットのポテンシャルコアの先端を含む領域である第1火炎伝播領域に面する第1内面と、
前記第1火炎伝播領域の周囲に形成される領域である第2火炎伝播領域に面する第2内面と、を含み、
前記第1内面は、前記第2内面よりも高い断熱性能を有する。
前記第1内面には、前記第2内面に形成される遮熱膜よりも高い断熱性能を有する遮熱膜が形成される。
上記(2)の構成によれば、第1内面と第2内面のそれぞれに形成された遮熱膜により第1内面と第2内面は断熱性能を有し、かつ、各々の遮熱膜の断熱性能の違いにより第1内面の断熱性能を第2内面よりも高くすることができ、主燃焼室における火炎伝播の局所的な停滞を防止することができる。
前記少なくとも一つの噴孔は、第1噴孔と、前記第1噴孔と隣接する第2噴孔とを含み、
前記第1噴孔から噴射されたトーチジェットによる火炎伝播領域と、前記第2噴孔から噴射されたトーチジェットによる火炎伝播領域とが重複する領域に面する前記主室形成部の内面は、前記第1噴孔を基準とした断熱性能、及び前記第2噴孔を基準とした断熱性能のいずれか高い方の断熱性能を有する。
上記(3)の構成によれば、第1噴孔から噴射されたトーチジェットによる火炎伝播領域と、第1噴孔と隣接する第2噴孔から噴射されたトーチジェットによる火炎伝播領域とが重複する領域に面する主室形成部の内面は、第1噴孔と第2噴孔のそれぞれを基準とした断熱性能の内、高い方の断熱性能を有する。これによって、第1噴孔と第2噴孔それぞれから噴射されたトーチジェットから伝播される火炎の内、重複する領域に面する主室形成部の内面に、先に到達する火炎に対応した断熱性能を有するので、重複する領域に面する主室形成部の内面の近傍における火炎伝播の局所的な停滞を防止することができる。
前記第1内面には、前記第2内面に形成される遮熱膜よりも膜の厚さが厚い遮熱膜が形成される。
上記(4)の構成によれば、遮熱膜の厚さを厚くすると断熱性能は高くなる。このため、第1内面の遮熱膜を第2内面の遮熱膜よりも膜の厚さを厚くすることで、第1内面の断熱性能を第2内面よりも高くすることができ、主燃焼室における火炎伝播の局所的な停滞を防止することができる。
前記第1内面には、前記第2内面に形成される遮熱膜よりも表面粗さが小さい遮熱膜が形成される。
上記(5)の構成によれば、遮熱膜の表面粗さを小さくすると、その伝熱面積が小さくなり放熱性能が低下することから断熱性能は高くなる。このため、第1内面の遮熱膜を第2内面の遮熱膜よりも膜の表面粗さを小さくすることで、第1内面の断熱性能を第2内面よりも高くすることができ、主燃焼室における火炎伝播の局所的な停滞を防止することができる。
前記第1内面には、前記第2内面に形成される遮熱膜よりも気孔率が高い遮熱膜が形成される。
上記(6)の構成によれば、遮熱膜の気孔率が高いと、放熱性能が低下することから断熱性能は高くなる。このため、第1内面の遮熱膜を第2内面の遮熱膜よりも気孔率の高いものにすることで、第1内面の断熱性能を第2内面よりも高くすることができ、主燃焼室における火炎伝播の局所的な停滞を防止することができる。
前記第1火炎伝播領域に面する前記シリンダヘッドの内面であるシリンダヘッド側第1内面は、前記第1火炎伝播領域に面する前記ピストンの内面であるピストン側第1内面よりも高い断熱性能を有する。
上記(7)の構成によれば、シリンダヘッド側第1内面はピストン側第1内面よりも高い断熱性能を有する。ここで、同じ第1火炎伝播領域に面するシリンダヘッド側第1内面とピストン側第1内面であっても、シリンダヘッド側第1内面の方がトーチジェットから伝播される火炎が先に到達する部分が多いので、シリンダヘッド側第1内面の断熱性能をピストン側第1内面よりも高くすることで、主燃焼室における火炎伝播の局所的な停滞を防止することができる。
前記第2火炎伝播領域に面する前記シリンダヘッドの内面であるシリンダヘッド側第2内面は、前記第2火炎伝播領域に面する前記ピストンの内面であるピストン側第2内面よりも高い断熱性能を有する。
上記(8)の構成によれば、シリンダヘッド側第2内面はピストン側第2内面よりも高い断熱性能を有する。ここで、同じ第2火炎伝播領域に面するシリンダヘッド側第2内面とピストン側第2内面であっても、シリンダヘッド側第2内面の方がトーチジェットから伝播される火炎が先に到達する部分が多いので、シリンダヘッド側第2内面の断熱性能をピストン側第2内面よりも高くすることで、主燃焼室における火炎伝播の局所的な停滞を防止することができる。
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」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、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。
図1〜図5に示されるように、副室式ガスエンジン1は、エンジンの主燃焼室2rを形成する主室形成部2と、副室3rを形成する副室形成部3と、副室3rの内部に設けられた着火装置5と、を備える。
以下、副室式ガスエンジン1が備える上記の各々の構成について、それぞれ説明する。
シリンダヘッド12の底面12bとピストン14の頂面14tのそれぞれは、第1内面b1、第2内面b2、第1内面t1、第3内面b3、第2内面t2、第4内面b4と第3内面t3の順に高い断熱性能を有している。
例えば、上述した実施形態においては、図3に示されるような、主燃焼室2rの内部は、第1火炎伝播領域F1、第2火炎伝播領域F2、第3火炎伝播領域F3、第4火炎伝播領域F4の4つにより区分されるようになっていたが、第1火炎伝播領域F1、第2火炎伝播領域F2、第3火炎伝播領域F3の少なくとも一つ以上が存在しないような構成にしてもよい。
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
12b 底面
13 シリンダ
14 ピストン
14t 頂面
15 吸気ポート
16 排気ポート
17 吸気弁
18 排気弁
19 副室口金
2 主室形成部
2r 主燃焼室
3 副室形成部
3r 副室
31 小径筒形成部
31r 小径筒室
33 大径筒形成部
33r 大径筒室
33c 定径筒部
33d 拡径筒部
4 噴孔
41 第1噴孔
42 第2噴孔
5 着火装置
51 着火部
6 副室ガス供給装置
61 副室燃料ガス供給弁
b1 第1内面
b2 第2内面
b21 主室径方向内側の第2内面
b22 主室径方向外側の第2内面
b3 第3内面
b4 第4内面
bf1 第1遮熱膜
bf2 第2遮熱膜
bf3 第3遮熱膜
bf4 第4遮熱膜
Cm 主室中心軸線
Cs 副室中心軸線
Cp 噴孔の中心線
d 噴孔径
F1 第1火炎伝播領域
F2 第2火炎伝播領域
F3 第3火炎伝播領域
F4 第4火炎伝播領域
hf 遮熱膜
jt 噴流先端
L ポテンシャルコア長さ
pc ポテンシャルコア
t1 第1内面
t2 第2内面
t21 主室径方向内側の第3内面
t22 主室径方向外側の第3内面
t3 第3内面
tf1 第1遮熱膜
tf2 第2遮熱膜
tf3 第3遮熱膜
tj トーチジェット
Claims (5)
- 主燃焼室を形成する主室形成部と、
前記主燃焼室と少なくとも一つの噴孔を介して連通される副室を形成する副室形成部と、
前記副室に設けられた着火装置と、を備え、
前記副室において副室用燃料を燃焼して形成したトーチジェットを前記少なくとも一つの噴孔を介して前記主燃焼室に噴射する副室式ガスエンジンであって、
前記主室形成部は、ピストンと、シリンダヘッドとを含み、
前記ピストン及び前記シリンダヘッドは、
前記少なくとも一つの噴孔から噴射される前記トーチジェットのポテンシャルコアの先端を基点とする第1円球からなる領域である第1火炎伝播領域に含まれる第1内面と、
前記第1火炎伝播領域の周囲に形成される領域である第2火炎伝播領域であって、前記ポテンシャルコアの先端を基点とする第2円球からなる第2火炎伝播領域に含まれる第2内面と、を含み、
前記ピストン及び前記シリンダヘッドの各々の前記第1内面および前記第2内面には、それぞれ遮熱膜が形成され、
前記ピストン及び前記シリンダヘッドの各々において、前記第1内面に形成される前記遮熱膜は、前記第2内面に形成される前記遮熱膜よりも高い断熱性能を有し、
前記シリンダヘッドの前記第2内面に形成される前記遮熱膜は、前記ピストンの前記第2内面に形成される前記遮熱膜よりも高い断熱性能を有することを特徴とする副室式ガスエンジン。 - 前記少なくとも一つの噴孔は、第1噴孔と、前記第1噴孔と隣接する第2噴孔とを含み、
前記第1噴孔から噴射されたトーチジェットによる火炎伝播領域と、前記第2噴孔から噴射されたトーチジェットによる火炎伝播領域とが重複する領域に面する前記主室形成部の内面は、前記第1噴孔を基準とした断熱性能、及び前記第2噴孔を基準とした断熱性能のいずれか高い方の断熱性能を有することを特徴とする請求項1に記載の副室式ガスエンジン。 - 前記ピストン及び前記シリンダヘッドの各々において、前記第1内面には、前記第2内面に形成される遮熱膜よりも膜の厚さが厚い遮熱膜が形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の副室式ガスエンジン。
- 前記ピストン及び前記シリンダヘッドの各々において、前記第1内面には、前記第2内面に形成される遮熱膜よりも表面粗さが小さい遮熱膜が形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の副室式ガスエンジン。
- 前記ピストン及び前記シリンダヘッドの各々において、前記第1内面には、前記第2内面に形成される遮熱膜よりも気孔率が高い遮熱膜が形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の副室式ガスエンジン。
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JP2017004172A Active JP6795985B2 (ja) | 2017-01-13 | 2017-01-13 | 副室式ガスエンジン |
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JP6076662B2 (ja) * | 2012-09-20 | 2017-02-08 | 三菱重工業株式会社 | 副室式ガスエンジン |
JP6038339B2 (ja) * | 2013-10-09 | 2016-12-07 | 三菱重工業株式会社 | 副室式ガスエンジン用のピストンおよび副室式ガスエンジン |
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2017
- 2017-01-13 JP JP2017004172A patent/JP6795985B2/ja active Active
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