JP7465422B1

JP7465422B1 - Gas engine

Info

Publication number: JP7465422B1
Application number: JP2023122055A
Authority: JP
Inventors: 貴弘山崎
Original assignee: Rise Pit Co Co Ltd
Current assignee: Rise Pit Co Co Ltd
Priority date: 2023-02-28
Filing date: 2023-07-26
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2043-02-28
Also published as: JP7325878B1

Abstract

【目的】食物残滓，動物の糞尿等の無酸素状態で加熱された有機物の燃料にて稼働し、燃料の可燃性物質を有効に燃焼させて稼働させる作動効率の極めて高いガスエンジンを提供すること。【構成】吸気バルブシート１４を有する吸気ポート１３と排気バルブシート１６を有する排気ポート１５が設けられた燃焼室壁面１２ａを有するシリンダーヘッド１２と、吸気バルブ３１と排気バルブ３２と、２個の点火プラグ２１，２２と備える。シリンダヘッド１２に第１の点火プラグ２１，吸気バルブ３１，第２の点火プラグ２２及び排気バルブ３２が周回りに配置され、吸気ポート１３から吸気したガス燃料の噴射の中心線上に第１の点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａが配置され、第１の前記点火プラグ２１と第２の点火プラグ２２との間隔ｄは、前記シリンダ部１１の内径Ｄの１／２以下とし、食物残滓，動物の糞尿等の水分を含む有機物による気体を燃料とするガスエンジンとする。【選択図】図３[Purpose] To provide a gas engine with extremely high operating efficiency that runs on organic fuel such as food residue and animal manure heated in an oxygen-free state and effectively burns the combustible substances in the fuel. [Configuration] The gas engine is equipped with a cylinder head 12 having a combustion chamber wall surface 12a with an intake port 13 having an intake valve seat 14 and an exhaust port 15 having an exhaust valve seat 16, an intake valve 31, an exhaust valve 32, and two spark plugs 21, 22. A first spark plug 21, an intake valve 31, a second spark plug 22, and an exhaust valve 32 are circumferentially arranged on the cylinder head 12, the ignition gap 21a of the first spark plug 21 is arranged on the center line of injection of the gas fuel taken in from the intake port 13, the distance d between the first spark plug 21 and the second spark plug 22 is 1/2 or less of the inner diameter D of the cylinder portion 11, and the gas engine runs on gas made of organic matter containing moisture such as food residue and animal manure. [Selected figure] Figure 3

Description

本発明は、食物残滓，動物の糞尿などの無酸素状態で加熱された有機物から生成される燃料によって稼働し、且つ燃料の可燃性物質を有効に燃焼させて稼働させることができる作動効率の極めて高いガスエンジンに関する。 The present invention relates to a gas engine with extremely high operating efficiency that runs on fuel produced from organic matter such as food waste and animal manure heated in an oxygen-free environment, and that can operate by effectively burning the combustible substances in the fuel.

近年、食物の生ゴミ，残滓或いは家畜等の動物の糞尿による有機物から生成されるガスを燃料(バイオ系ガス燃料とも呼ばれる)として稼働するエンジンが発電用或いは通常の動力用として使用されるようになってきた。生ゴミ，残滓，家畜動物の糞尿は、無酸素状態で蒸し焼きにして固化して埋め立てるというゴミ処理が一般的に行われており、その過程で発生するガスが大気に放出されると環境汚染になる。そこで、この燃え難いガスを燃焼させて発電のエネルギとして使えれば再生資源の有効活用となり、環境保全に大いに寄与することになる。 In recent years, engines that run on gas generated from organic matter such as food waste, food scraps, and animal waste such as livestock (also called biogas fuel) have come to be used for power generation or normal power. Food waste, food scraps, and livestock waste are generally treated by steaming in an oxygen-free environment, solidifying, and then dumping in a landfill, and the gas generated during this process pollutes the environment if released into the atmosphere. If this difficult-to-burn gas could be burned and used as energy for power generation, it would be an effective use of recycled resources and would contribute greatly to environmental conservation.

特開２００９－１７４３９２号公報JP 2009-174392 A

このような再生資源を活用したガスエンジンについては、多く存在するものであり、その一例として特許文献１を上げてみる。これらの従来技術は、より一層、発電効率を向上させるものであり、優れた効果を生み出している。しかし、ガスエンジンの燃料の再生資源として、生ゴミ，残滓，家畜動物の糞尿から生成したガスつまりバイオ系ガス燃料を使用する場合には、以下の問題点が存在する。 There are many gas engines that utilize such renewable resources, and Patent Document 1 is one example. These conventional technologies further improve power generation efficiency and produce excellent results. However, when using gas generated from food waste, residues, and livestock manure as a renewable resource for fuel for a gas engine, that is, biogas fuel, the following problems arise.

生ゴミ，残滓，家畜動物の糞尿から生成したガスの燃料には、種々の物質が含まれており、粗悪な燃料となり、したがって、これをそのまま、ガスエンジンの燃料として使用した場合には、ガスエンジンは、その動作を十分に発揮することができないものである。そのために、再生資源を利用したガスエンジンの燃料は、有効に使用可能にするための精製装置等の種々の装置が必要となり、これらを使用すると、極めて大掛かりな装置及び設備となり、その結果、このような装置及び設備は高価且つ大型の施設となってしまう。 Gas fuel produced from food waste, residues, and livestock manure contains various substances and is of poor quality, so if it is used as fuel for a gas engine as is, the gas engine will not be able to perform to its full potential. For this reason, gas engine fuel made from recycled resources requires various devices such as refining equipment to make it usable effectively, and using these devices and facilities results in extremely large-scale equipment and facilities, which in turn become expensive and large facilities.

そのため、中小の発電所等で使用するガスエンジンにおいて、再生資源を燃料とすることは、不可能又は極めて困難であった。そこで、本発明が解決しようとする課題(技術的
課題又は目的等)は、上記のように大掛かりな精製装置等の種々の装置を使用することな
く、バイオ系ガス燃料を略そのままガスエンジンの燃料として使用することができるガスエンジンを極めて簡単な構成で且つ低価格に提供することにある。 For this reason, it has been impossible or extremely difficult to use renewable resources as fuel in gas engines used in small and medium-sized power plants, etc. Therefore, the problem (technical problem or objective, etc.) that the present invention aims to solve is to provide a gas engine with an extremely simple configuration and at a low price that can use biogas fuel almost as it is as fuel for the gas engine, without using various devices such as the large-scale refining device as described above.

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、吸気バルブシートを有する吸気ポートと排気バルブシートを有する排気ポートが設けられた球殻状の燃焼室壁面を有するシリンダーヘッドと、シリンダ部と、吸気バルブと排気バルブと、２個の点火プラグと備え、前記シリンダヘッドを平面的に見て、該シリンダヘッドに第１の前記点火プラグ，前記吸気バルブ，第２の前記点火プラグ及び前記排気バルブが周回りに配置されると共に前記吸気ポートから吸気したガス燃料による混合気の噴射の中心線は前記シリンダヘッド内に飛び出した部分は、平面より見て、第１の前記点火プラグの点火ギャップの位置まで直線に延びると共に前記中心線上に第１の前記点火プラグの点火ギャップが配置され、第１の前記点火プラグの前記点火ギャップには、前記吸気ポートから噴射されるガス燃料を直接受けるようにし、第１の前記点火プラグと第２の前記前記点火プラグとの間隔は、前記シリンダ部の内径の１／２以下にすると共に、該シリンダ部内の中央部分に吸入行程の前記シリンダ部内におけるスワールにより可燃性ガスの分子が集中するようにし、排気マニホールドの排気側後流にＯ２センサが装着され、該Ｏ２センサの後流側に三元触媒が装着され、前記Ｏ２センサはＥＣＵにフィードバック制御が行われて、理論空燃比となるように制御され、食物残滓，動物の糞尿等の水分を含む有機物が無酸素状態で加熱されて熱分解されることによって発生する気体を燃料とすることを特徴としたガスエンジンとしたことにより、上記課題を解決した。 As a result of intensive research by the inventors to solve the above problems, the inventors have found that the invention of claim 1 comprises a cylinder head having a spherical combustion chamber wall surface with an intake port having an intake valve seat and an exhaust port having an exhaust valve seat, a cylinder portion, an intake valve, an exhaust valve, and two ignition plugs, wherein, when the cylinder head is viewed in a plan view, a first spark plug, the intake valve, the second spark plug, and the exhaust valve are circumferentially arranged on the cylinder head, and a center line of injection of a mixture of gas fuel taken in from the intake port extends in a straight line to the position of the ignition gap of the first spark plug, when viewed in a plan view, and the ignition gap of the first spark plug is located on the center line , The above problem was solved by providing a gas engine characterized in that the ignition gap of the ignition plug directly receives the gas fuel injected from the intake port, the distance between the first and second ignition plugs is less than half the inner diameter of the cylinder portion, and combustible gas molecules are concentrated in the central part of the cylinder portion due to a swirl within the cylinder portion during the intake stroke, an O2 sensor is attached downstream of the exhaust side of the exhaust manifold, a three-way catalyst is attached downstream of the O2 sensor, and the O2 sensor is feedback controlled by an ECU to control the theoretical air-fuel ratio, and the gas generated by heating and pyrolyzing organic matter containing moisture such as food residues and animal manure in an oxygen-free state is used as fuel.

請求項２の発明を、請求項１に記載のガスエンジンにおいて、ガス発生炉から直接燃料ガスを導き、該燃料ガスの圧力が２.８kPa～４kPaの場合は、そのまま燃料圧力２．８ｋPa付近の圧力に調整する燃料圧力調整器に導きそこからエンジンのミキサに供給し、前記ガス発生炉出口のガス圧力が前記圧力の最低値より低い場合は、圧縮機で２.８kPa～４kPaになるようにして加圧して燃料圧力調整器に供給してなることを特徴とするガスエンジンとしたことにより、上記課題を解決した。 The above problem was solved by the invention of claim 2, which is a gas engine as described in claim 1, characterized in that fuel gas is led directly from the gas generator, and when the pressure of the fuel gas is between 2.8 kPa and 4 kPa, it is led directly to a fuel pressure regulator that adjusts the fuel pressure to around 2.8 kPa and is supplied from there to the engine mixer, and when the gas pressure at the outlet of the gas generator is lower than the minimum pressure, the gas is pressurized to between 2.8 kPa and 4 kPa by a compressor and supplied to the fuel pressure regulator.

請求項３の発明を、請求項１又は２に記載のガスエンジンにおいて、ガス発生炉からのガスを圧力容器などに加圧して充填した場合は減圧弁で５０kPa以下になるように減圧し
て燃料圧力調整器に供給してなることを特徴とするガスエンジンとしたことにより、上記課題を解決した。 The above problem was solved by providing the gas engine of claim 3, characterized in that when the gas from the gas generator is pressurized and filled into a pressure vessel or the like, the gas is reduced in pressure to 50 kPa or less by a pressure reducing valve and supplied to the fuel pressure regulator.

請求項４の発明を、請求項１又は２に記載のガスエンジンにおいて、前記点火ギャップにおける水素の体積割合が混合ガスである燃料と空気の混合気の体積に対して５％にしてなることを特徴とするガスエンジンとしたことにより、上記課題を解決した。 The invention of claim 4 solves the above problem by providing a gas engine as described in claim 1 or 2, characterized in that the volume ratio of hydrogen in the ignition gap is 5% of the volume of the mixture of fuel and air, which is the mixed gas.

請求項１の発明では、食物残滓，動物の糞尿等の水分を含む有機物が無酸素状態で加熱されて熱分解されることによって発生する気体を燃料とするエンジンにおいて、燃料効率に優れたものにできる。また、このような、効果を有するものでありながら、極めて簡易な構成で且つ低価格に提供することができる。つまり、生ゴミ，残滓，家畜動物の糞尿から生成したガスの燃料は、一般的に粗悪なものである。したがって、これをそのまま、ガスエンジンの燃料として使用した場合には、ガスエンジンは、その動作を十分に発揮することができないものであった。 The invention of claim 1 provides an engine with excellent fuel efficiency that uses gas generated by heating and pyrolyzing organic matter containing moisture, such as food waste and animal manure, in an oxygen-free environment. Furthermore, while providing such effects, it can be provided with an extremely simple configuration and at a low price. In other words, gas fuel generated from food waste, scraps, and livestock manure is generally of poor quality. Therefore, if this fuel is used as it is in a gas engine, the gas engine cannot perform to its full potential.

本発明におけるガスエンジンでは吸気バルブシートを有する吸気ポートと排気バルブシートを有する排気ポートが設けられた球殻状の燃焼室壁面を有するシリンダーヘッドと、吸気バルブと排気バルブと、２個の点火プラグと備え、前記シリンダヘッドを平面的に見て、該シリンダヘッドに第１の前記点火プラグ，吸気バルブ，第２の前記点火プラグ及び排気バルブが周回りに配置されると共に前記吸気ポートから吸気したガス燃料の噴射の中心線上に第１の前記点火プラグの点火ギャップが配置される構成としたものである。 The gas engine of the present invention is equipped with a cylinder head having a spherical combustion chamber wall with an intake port having an intake valve seat and an exhaust port having an exhaust valve seat, an intake valve, an exhaust valve, and two spark plugs. When the cylinder head is viewed in plan, the first spark plug, the intake valve, the second spark plug, and the exhaust valve are arranged circumferentially on the cylinder head, and the ignition gap of the first spark plug is arranged on the center line of the injection of the gas fuel taken in from the intake port.

これによって、吸入行程時に吸気ポートから吸気バルブシートを介してシリンダヘッド内に流入するガス燃料と吸入空気との混合気は速度が付勢されて強いスワールを発生し、且つスワールが圧縮行程から膨脹行程初期まで持続することができ、前述したように燃料効率に優れたガスエンジンにすることができる。そして、上記のように大掛かりな精製装置等の種々の装置を使用することなく、バイオ系ガス燃料を略そのままガスエンジンの燃料として使用することができる。 As a result, the mixture of gas fuel and intake air that flows into the cylinder head from the intake port through the intake valve seat during the intake stroke is accelerated, generating a strong swirl, and the swirl can be sustained from the compression stroke to the beginning of the expansion stroke, resulting in a gas engine with excellent fuel efficiency as described above. And, as described above, biogas fuel can be used almost as it is as fuel for the gas engine without using various devices such as large-scale refining equipment.

また、請求項１の発明において、第１の点火プラグ２１と第２の２２との間隔ｄを、シリンダ部１１の内径Ｄの略(１／２)以下とすることで、点火と着火、火炎伝播に影響を与えるものである。請求項２乃至請求項４の発明では、より一層効率の良いガスエンジンを提供することができる。 In addition, in the invention of claim 1, the distance d between the first spark plug 21 and the second spark plug 22 is set to approximately 1/2 or less of the inner diameter D of the cylinder section 11, which affects ignition, light-off, and flame propagation. The inventions of claims 2 to 4 can provide a gas engine with even higher efficiency.

本発明のガスエンジンで発電システム全体を構成した全体図である。1 is an overall diagram of a power generation system configured using a gas engine of the present invention. （Ａ）は吸気バルブと排気バルブを含む部分のシリンダーヘッドの断面図、（Ｂ）は点火プラグを含むシリンダヘッドの要部断面図、（Ｃ）はスワールの状態を模式的に示す図である。1A is a cross-sectional view of a cylinder head including an intake valve and an exhaust valve, FIG. 1B is a cross-sectional view of a main portion of the cylinder head including an ignition plug, and FIG. 1C is a schematic diagram showing the state of swirl. （Ａ）は吸気ポートから点火プラグに燃料噴射している状態を示す平面略示図、（Ｂ）は吸気ポートから吸気バルブシートを介して第１の点火プラグに燃料噴射している状態を示す要部縦断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の（β）部拡大図である。(A) is a schematic plan view showing the state in which fuel is injected from the intake port to the spark plug, (B) is a longitudinal cross-sectional view of the essential parts showing the state in which fuel is injected from the intake port through the intake valve seat to the first ignition plug, and (C) is an enlarged view of portion (β) of (B). (Ａ)は吸気バルブシートのスロート側から見た平面図、（Ｂ）は吸気バルブシートのバルブ当たり面側から見た平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＸ1－Ｘ1矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＸ2－Ｘ2矢視断面図、（Ｅ）の（Ｂ）のＸ3－Ｘ3矢視断面図。1A is a plan view of the intake valve seat as viewed from the throat side, (B) is a plan view of the intake valve seat as viewed from the valve contact surface side, (C) is a cross-sectional view taken along the X1-X1 arrow of (B), (D) is a cross-sectional view taken along the X2-X2 arrow of (B), and (E) is a cross-sectional view taken along the X3-X3 arrow of (B). （Ａ）は第１の点火プラグに対応する吸気バルブシートの斜視図、（Ｂ）は図４（Ｂ）のＸ1－Ｘ1矢視部分で断面とした斜視図、（Ｃ）はは図４（Ｂ）のＸ3－Ｘ3矢視部分で断面とした斜視図である。4A is a perspective view of an intake valve seat corresponding to a first ignition plug, FIG. 4B is a perspective view of a cross section taken along the line X1-X1 of FIG. 4B, and FIG. 4C is a perspective view of a cross section taken along the line X3-X3 of FIG. 4B. 点火にける燃料ガスの分布状態を模式的に示すグラフである。4 is a graph showing a schematic distribution state of fuel gas upon ignition. （Ａ）乃至（Ｅ）は点火にける燃料ガスの分布状態を模式的に示す図。4A to 4E are diagrams showing a schematic diagram of the distribution state of fuel gas upon ignition. ガス燃料の分子量と不燃ガス／可燃ガスの割合の算出を示す表である。1 is a table showing the molecular weight of gas fuel and the calculation of the ratio of non-combustible gas/combustible gas.

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明におけるガスエンジンＡは、直列４シリンダの構成としたエンジンとして説明する。基本的な構造としては、シリンダ部１１とシリンダヘッド１２とから構成されるシリンダブロック１とを備えている〔図２(Ａ)参照〕。シリンダブロック１は、複数のシリンダ部１１，１１，…が直列に配置された構造を有するものである。本発明では、発電機用ガスエンジンを４気筒として説明する。つまり、シリンダ部１１の数を４として説明する(図１参照)。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The gas engine A of the present invention will be described as an engine with an in-line four-cylinder configuration. Its basic structure includes a cylinder block 1 made up of a cylinder section 11 and a cylinder head 12 (see FIG. 2(A)). The cylinder block 1 has a structure in which multiple cylinder sections 11, 11, ... are arranged in line. In the present invention, the generator gas engine will be described as having four cylinders. In other words, the number of cylinder sections 11 will be described as four (see FIG. 1).

ピストンが上下運動可能に収納されたシリンダ部１１の上部にはシリンダヘッド１２が設けられ、該シリンダヘッド１２の下面が燃焼室壁面１２ａとして形成されている〔図３(Ｂ)，（Ｃ）参照〕。該燃焼室壁面１２ａは、略球面形状さらに具体的には扁平球面状凹面をなしている。前記シリンダヘッド１２（又は前記シリンダ部１１）の上面側から平面的に見て、２個の点火プラグ２１，２２〔図２(Ｂ)参照〕と、吸気バルブ３１及び排気バルブ３２〔図２(Ａ)参照〕が設けられている。 A cylinder head 12 is provided on the top of the cylinder section 11 in which the piston is housed so that it can move up and down, and the bottom surface of the cylinder head 12 is formed as the combustion chamber wall surface 12a (see Figures 3(B) and (C)). The combustion chamber wall surface 12a is substantially spherical, more specifically, a flattened spherical concave surface. When viewed from above the cylinder head 12 (or the cylinder section 11), there are two spark plugs 21, 22 (see Figure 2(B)), an intake valve 31, and an exhaust valve 32 (see Figure 2(A)).

具体的には、前記吸気バルブ３１，点火プラグ２１，前記排気バルブ３２及び点火プラグ２２が４等分で周回りに配されている〔図３(Ａ)参照〕。２個の点火プラグ２１，２２は、同一物であるが、燃焼室壁面１２ａに設置される位置が異なり、点火プラグ２１は、吸気ポート１３からシリンダヘッド１２内に流入するガス燃料による混合気(混合気体又
は混合ガスと称することもある)の噴射を最初に受けるものである。したがって、点火プ
ラグ２１は、混合気を最初に受けるので、第１の点火プラグ２１と称する。また、点火プラグ２２は、ガス燃料による混合気を第１の点火プラグ２１の次(つまり２番目)に受けるので、第２の点火プラグ２２と称する。 Specifically, the intake valve 31, the spark plug 21, the exhaust valve 32, and the spark plug 22 are arranged in four equal parts around the circumference (see FIG. 3(A)). The two spark plugs 21, 22 are identical, but are installed at different positions on the combustion chamber wall surface 12a, and the spark plug 21 is the first to receive the injection of the gas-fuel mixture (also called mixed gas or mixed gas) flowing into the cylinder head 12 from the intake port 13. Therefore, the spark plug 21 is called the first spark plug 21 because it is the first to receive the mixture. Also, the spark plug 22 is called the second spark plug 22 because it receives the gas-fuel mixture next to the first spark plug 21 (i.e., second).

第１の点火プラグ２１は、吸気ポート１３からの燃料吸気による混合気を吸気バルブシート１４からの噴射方向の線上に位置している。換言すると、吸気ポート１３の燃焼室壁面１２ａの開口箇所から該開口箇所に装着された吸気バルブシート１４を介してシリンダヘッド１２内に噴射されるガス燃料の噴射方向の中心線の延長上に第１の点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａが配置されるように第１の点火プラグ２１が配置されている。 The first spark plug 21 is located on the line of the injection direction from the intake valve seat 14 of the mixture of fuel intake from the intake port 13. In other words, the first spark plug 21 is positioned so that the ignition gap 21a of the first spark plug 21 is located on the extension of the center line of the injection direction of the gas fuel injected into the cylinder head 12 from the opening of the combustion chamber wall surface 12a of the intake port 13 through the intake valve seat 14 attached to the opening.

このような構成としているので、第１の点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａには、吸気ポート１３から噴射されるガス燃料を直接受けることになる。そして、ガス燃料による吸気の速度を付勢して強いスワール（渦流とも言う）Ｓを発生させ、且つ該スワール（渦流）Ｓが圧縮行程から膨脹行程初期まで持続するようにしている。 With this configuration, the ignition gap 21a of the first spark plug 21 directly receives the gas fuel injected from the intake port 13. The gas fuel accelerates the intake air speed, generating a strong swirl (also called a whirlpool) S, which continues from the compression stroke to the beginning of the expansion stroke.

強いスワール（渦流）Ｓを発生させることにより、シリンダヘッド１２内に流入した混合気に大きな遠心力を与え、混合気内の質量の小さい成分と、質量の大きい成分とを分離することができる。強いスワールＳを発生させるために、燃焼室壁面１２ａにおける吸気ポート１３の開口に装着された吸気バルブシート１４は、シリンダヘッド１２内に流入する混合気のほとんどが点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａに集中して向うかうようにするための形状構造を有している。この構造については、後述する。 By generating a strong swirl (vortex flow) S, a large centrifugal force is applied to the air-fuel mixture that flows into the cylinder head 12, and it is possible to separate the components with a small mass from the components with a large mass in the air-fuel mixture. In order to generate a strong swirl S, the intake valve seat 14 attached to the opening of the intake port 13 in the combustion chamber wall surface 12a has a shape and structure that causes most of the air-fuel mixture that flows into the cylinder head 12 to concentrate and head toward the ignition gap 21a of the spark plug 21. This structure will be described later.

前記燃焼室壁面１２ａの曲率半径Ｒは、前記シリンダ部１１の中心軸ｎ上の任意の点Ｐに位置している。さらに、２個の前記点火プラグ２１及び点火プラグ２２のそれぞれの中心軸ｍ，ｍ及び、前記吸気バルブ３１及び排気バルブ３２のそれぞれの中心軸ｎ，ｎは、前記点Ｐ上を通過するように構成されている。つまり、中心軸ｍ，ｍ及び中心軸ｎ，ｎは、前記点Ｐで交わる構成となっている。前述したように、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１３及び排気ポート１５が設けられており、燃焼室壁面１２ａには吸気ポート１３の開口及び排気ポート１５の開口が形成されている。 The radius of curvature R of the combustion chamber wall surface 12a is located at an arbitrary point P on the central axis n of the cylinder section 11. Furthermore, the central axes m, m of the two spark plugs 21 and 22 and the central axes n, n of the intake valve 31 and exhaust valve 32 are configured to pass through the point P. In other words, the central axes m, m and the central axes n, n intersect at the point P. As described above, the cylinder head 12 is provided with the intake port 13 and the exhaust port 15, and the openings of the intake port 13 and the exhaust port 15 are formed in the combustion chamber wall surface 12a.

そして、シリンダヘッド１２の燃焼室壁面１２ａにおいて、吸気ポート１３の開口に吸気バルブシート１４が設けられ、排気ポート１５の開口には排気バルブシート１６が設けられている〔図２(Ａ)，図３（Ａ）参照〕。吸気バルブシート１４及び排気バルブシート１６は、リング状の肩部が一致するように、また点火プラグ２１の先端の縁も一致するように取り付けられている。これらの中心線は、燃焼室壁面１２ａの半径Ｒの中心点Ｐを通る放射状の線分である。排気バルブシート１６は、吸気バルブシート１４とは異なり、通常のバルブシートが使用されても構わない。 The intake valve seat 14 is provided at the opening of the intake port 13 on the combustion chamber wall surface 12a of the cylinder head 12, and the exhaust valve seat 16 is provided at the opening of the exhaust port 15 (see Figures 2(A) and 3(A)). The intake valve seat 14 and the exhaust valve seat 16 are attached so that their ring-shaped shoulders coincide and so do the edges of the tips of the spark plugs 21. Their centerlines are radial line segments that pass through the center point P of the radius R of the combustion chamber wall surface 12a. Unlike the intake valve seat 14, a normal valve seat may be used as the exhaust valve seat 16.

第１の点火プラグ２１と第２の２２との間隔ｄは、シリンダ部１１の内径Ｄの略(１／２)以下であり、数式で示すとｄ≦(１／２)Ｄとなる。このような構成は、点火と着火、火炎伝播に影響を与えるものである。第１，第２の両点火プラグ２１，２２の点火ギャップ２１ａ，２２ａは，燃焼室壁面１２ａより僅かに(具体的には、６mm以下)突き出た方がスワールＳに厚みがあることにより、点火時のスワールＳの厚さ方向の中央にした方が着火性に有利である。 The distance d between the first spark plug 21 and the second spark plug 22 is approximately 1/2 or less of the inner diameter D of the cylinder section 11, and expressed mathematically as d≦(1/2)D. This configuration affects ignition, flame propagation, and the like. The ignition gaps 21a, 22a of the first and second spark plugs 21, 22 protrude slightly (specifically, 6 mm or less) from the combustion chamber wall surface 12a, which increases the thickness of the swirl S, and therefore it is advantageous for ignition to be located in the center of the thickness direction of the swirl S at the time of ignition.

本発明のガスエンジンＡにおいて、後述するバイオマス系のガス燃料を有効に活用し、スワールＳを強めるための構成を有するものである。つまり、吸気ポート１３からシリンダヘッド１２及びシリンダ部１１内に流入するガス燃料の混合気の噴射によって、最初にスワールＳが高速で第１の点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａに向かいつつ、スワールＳに強い遠心力が発生するようにしたものである。そのために、吸気バルブシート１４を以下のような構成としている。その構成としては、吸気バルブシート１４を非対称の形状としている(図４，図５参照)。 The gas engine A of the present invention has a configuration for effectively utilizing biomass-based gas fuel, which will be described later, and strengthening the swirl S. In other words, when the gas fuel mixture is injected from the intake port 13 into the cylinder head 12 and the cylinder section 11, the swirl S first travels toward the ignition gap 21a of the first spark plug 21 at high speed, generating a strong centrifugal force on the swirl S. To achieve this, the intake valve seat 14 is configured as follows. As for the configuration, the intake valve seat 14 has an asymmetric shape (see Figures 4 and 5).

シリンダヘッド１２の燃焼室壁面１２ａにおける吸気ポート１３のガス燃料の流入開口に吸気バルブシート１４が設けられている。該吸気バルブシート１４は、バルブ当たり面１４１，スロート部１４２及び内周側面部１４３を有している。バルブ当たり面１４１には、吸気バルブ３１の円錐状側面を有する傘形状部３１ａが密着状に当接する部位である。したがって、バルブ当たり面１４１は、吸気バルブ３１の樹傘形状部３１ａの円錐側面に対応する円錐状凹み面をなしている。 An intake valve seat 14 is provided at the gas fuel inlet opening of the intake port 13 on the combustion chamber wall surface 12a of the cylinder head 12. The intake valve seat 14 has a valve contact surface 141, a throat portion 142, and an inner peripheral side surface portion 143. The valve contact surface 141 is the portion where the umbrella-shaped portion 31a having a conical side surface of the intake valve 31 comes into close contact with. Therefore, the valve contact surface 141 forms a conical recessed surface that corresponds to the conical side surface of the umbrella-shaped portion 31a of the intake valve 31.

バルブ当たり面１４１の円錐状凹み面を構成する開口部分は吸気バルブシート１４の外周側面１４４と同心円である。また、吸気バルブシート１４の裏側、つまり吸気ポート１３につながる部分の開口部分断面積は最も小さく、この箇所がスロート部１４２である。吸気バルブシート１４のスロート部１４２は、外周側面１４４と同心円ではなく、また真円又は略真円でもない〔図４(Ａ)参照〕。そして、吸気バルブシート１４における吸気バルブ３１とのバルブ当たり面１４１は円形である。シリンダヘッド１２の母材はアルミ合金の鋳物であるが、吸気バルブシート１４，排気バルブシート，バルブガイドは、熱伝導のよい耐磨耗性の合金や金属である。 The opening portion constituting the conical recessed surface of the valve contact surface 141 is concentric with the outer peripheral side surface 144 of the intake valve seat 14. The cross-sectional area of the opening portion on the back side of the intake valve seat 14, that is, the part connected to the intake port 13, is the smallest, and this part is the throat portion 142. The throat portion 142 of the intake valve seat 14 is not concentric with the outer peripheral side surface 144, nor is it a perfect circle or an almost perfect circle (see Figure 4(A)). The valve contact surface 141 of the intake valve seat 14 with the intake valve 31 is circular. The base material of the cylinder head 12 is an aluminum alloy casting, but the intake valve seat 14, exhaust valve seat, and valve guide are made of wear-resistant alloys or metals with good thermal conductivity.

一般の吸気バルブシートでは、吸気バルブシートの外周、スロート部、吸気バルブの当たり面は全て同心円となるように構成されている。これに対し本発明では、シリンダヘッド１２の上方から見て〔図３(Ａ)参照〕、吸気ポート１３の中心線ｇ上に第１の点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａが配置された構成としている。換言すると、吸気ポート１３に設けられた吸気バルブシート１４を介してシリンダヘッド１２内に中心線ｇに沿って噴射される混合気の流れの先に点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａが配置された構成としている(図３参照)。 In a typical intake valve seat, the outer circumference of the intake valve seat, the throat, and the contact surface of the intake valve are all configured to be concentric circles. In contrast, in the present invention, when viewed from above the cylinder head 12 (see FIG. 3(A)), the ignition gap 21a of the first ignition plug 21 is located on the center line g of the intake port 13. In other words, the ignition gap 21a of the spark plug 21 is located at the end of the flow of the mixture injected along the center line g into the cylinder head 12 through the intake valve seat 14 provided in the intake port 13 (see FIG. 3).

吸気ポート１３の前記中心線ｇとは、吸気ポート１３の長手方向に直交する断面における径方向の中心が集合して構成されてなる、混合気の流れを代表する仮想線である〔図３(Ａ)参照〕。つまり、吸気ポート１３を流れる混合気の流線を一本にまとめた代表の線である。中心線ｇは、吸気ポート１３からシリンダヘッド１２内に飛び出した部分は、平面(上面)より見て、第１の点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａに位置まで直線に延びている〔図３(Ａ)参照〕。 The center line g of the intake port 13 is an imaginary line representing the flow of the mixture, which is formed by gathering together the radial centers in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the intake port 13 (see FIG. 3(A)). In other words, it is a representative line that brings together the flow lines of the mixture flowing through the intake port 13. When viewed from the top, the part of the center line g that protrudes from the intake port 13 into the cylinder head 12 extends in a straight line to the position of the ignition gap 21a of the first ignition plug 21 (see FIG. 3(A)).

また、吸気バルブシート１４の外周側面１４４及びバルブ当たり面１４１の直径中心は、平面(上面)より見て、吸気ポート１３の中心線ｇ上に位置している〔図３(Ａ)参照〕。そして、シリンダヘッド１２及びシリンダ部１１に流入する混合気の主流が点火ギャップ２１ａの位置に向いてスワールＳを発生させるようになっている〔図２(Ｃ)参照〕。また、前述の結果、吸気バルブシート１４のスロート部１４２の中心は吸気バルブシート１４の外周側面１４４の中心から偏心している。 In addition, the diameter center of the outer peripheral side surface 144 and the valve contact surface 141 of the intake valve seat 14 is located on the center line g of the intake port 13 when viewed from the top (planar surface) (see FIG. 3(A)). The main flow of the mixture flowing into the cylinder head 12 and the cylinder portion 11 is directed toward the position of the ignition gap 21a, generating a swirl S (see FIG. 2(C)). As a result of the above, the center of the throat portion 142 of the intake valve seat 14 is eccentric from the center of the outer peripheral side surface 144 of the intake valve seat 14.

ここで、吸気バルブシート１４は、平面より見て環状であり、シリンダヘッド１２の吸気ポート１３に適正に装着された状態で、吸気バルブシート１４の外周側面１４４の直径中心と、第１の点火プラグ２１とを結ぶ方向に対して直交する径方向線で二つに分けた領域を設定する。円周方向において、二つに分けた領域は、第１の点火プラグ２１に近い半周部分を前方側半周領域１４ｆとし、該前方側半周領域１４ｆとは反対側で、第１の点火プラグ２１から遠い半周部分を後方側半周領域１４ｒとする。 Here, the intake valve seat 14 is annular when viewed from above, and when properly attached to the intake port 13 of the cylinder head 12, the intake valve seat 14 is divided into two regions by a radial line perpendicular to the direction connecting the center of the diameter of the outer peripheral side surface 144 of the intake valve seat 14 and the first ignition plug 21. In the circumferential direction, the half-circumferential portion close to the first ignition plug 21 is the front half-circumferential region 14f, and the half-circumferential portion on the opposite side of the front half-circumferential region 14f and far from the first ignition plug 21 is the rear half-circumferential region 14r.

吸気バルブシート１４の内周の一部で且つ第１の点火プラグ２１側の周壁面の断面は直線状とすると共に吸気バルブシート１４の内周の一部で且つ第１の点火プラグ２１側と反対側の周壁面の断面は弧状として構成されている。具体的には、内周側面部１４３の前方側半周領域１４ｆには、直線状内周面１４３ａが形成され、後方側半周領域１４ｒには後述する凸円弧状内周面１４３ｂが形成されている。図４（Ａ），（Ｂ）は、吸気バルブシート１４のバルブ当たり面１４１とスロート部１４２とから見た形状を示すものであり、図４（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）において、各部分の断面形状を示している。 The cross section of the peripheral wall surface on the side of the first spark plug 21 of the intake valve seat 14 is linear, and the cross section of the peripheral wall surface on the side opposite the first spark plug 21 of the intake valve seat 14 is arc-shaped. Specifically, the front half region 14f of the inner peripheral side surface portion 143 is formed with a linear inner peripheral surface 143a, and the rear half region 14r is formed with a convex arc-shaped inner peripheral surface 143b, which will be described later. Figures 4(A) and (B) show the shape of the intake valve seat 14 as viewed from the valve contact surface 141 and the throat portion 142, and Figures 4(C), (D), and (E) show the cross-sectional shapes of each portion.

内周側面部１４３における第１の点火プラグ２１側寄りの部分、つまり前方側半周領域１４ｆにおける周方向に直交する断面形状は傾斜直線状であり、直線状内周面１４３ａが形成されている。また前方側半周領域１４ｆと反対側の後方側半周領域１４ｒ部分は略円弧状ｒからなる断面凸円弧状に膨出する凸円弧状内周面１４３ｂが形成されている。 The cross-sectional shape of the inner peripheral side surface 143 near the first spark plug 21, i.e., the front half region 14f, perpendicular to the circumferential direction, is an inclined straight line, forming a straight inner peripheral surface 143a. In addition, the rear half region 14r, which is opposite the front half region 14f, forms a convex arc-shaped inner peripheral surface 143b that bulges out in a convex arc-shaped cross section having a substantially arc-shaped r.

そして、第１の点火プラグ２１に近い側となる一方の内周側面部１４３の前方側半周領域１４ｆの周方向に直交する断面形状は傾斜直線状に形成され、バルブ当たり面１４１側に向かうに従い内径が拡がるように形成されている〔図４(Ｃ),（Ｄ）,（Ｅ），図５参照〕。この直線状断面部分が傾斜直線状内周面１４３ａである。該傾斜直線状内周面１４３ａは前方側半周領域１４ｆ全体に亘って形成されており、周方向に直交する断面形状は同一又は略同一である。 The cross-sectional shape perpendicular to the circumferential direction of the front half region 14f of one of the inner side surfaces 143, which is closer to the first spark plug 21, is formed in an inclined straight line, and the inner diameter is formed so that it widens toward the valve contact surface 141 (see Figures 4C, 4D, 4E, and 5). This straight line cross-sectional portion is the inclined straight inner circumferential surface 143a. The inclined straight inner circumferential surface 143a is formed over the entire front half region 14f, and the cross-sectional shape perpendicular to the circumferential direction is the same or approximately the same.

また、吸気バルブシート１４の内周側面部１４３において、第１の点火プラグ２１に近い側とは反対側となる後方側半周領域１４ｒでは、周方向に直交する断面形状は、内周側面部１４３の内方側に向かって凸形弧状に膨出する形状となっている〔図４(Ｃ),（Ｄ）,（Ｅ）参照〕。具体的には、吸気バルブシート１４のスロート部１４２の開口周縁から内周側面部１４３に向かって一旦内方に食い込むように膨出しつつ、そのままバルブ当たり面１４１側に向かうに従い膨出量が少なくなり凹むように形成されている。 In the inner peripheral side surface portion 143 of the intake valve seat 14, the rear half region 14r opposite the side closer to the first spark plug 21 has a cross-sectional shape perpendicular to the circumferential direction that bulges inwardly in a convex arc shape (see Figs. 4C, 4D, and 4E). Specifically, the shape bulges inwardly from the opening periphery of the throat portion 142 of the intake valve seat 14 toward the inner peripheral side surface portion 143, and then the amount of bulging decreases as it moves toward the valve contact surface 141, causing it to become concave.

凸円弧状内周面１４３ｂは、周方向に直交する径上は小さい円弧ｒで滑らかに連続する弧状面としている。凸円弧状内周面１４３ｂの断面は、略円弧状であるが、必ずしも真円ではなく、略円弧状であるということである。後方側半周領域１４ｒにおいて、周方向における第１の点火プラグ２１から最も離れた位置で凸円弧状内周面１４３ｂの膨出量は最大となり、前方側半周領域１４ｆに近づくに従い、凸円弧状内周面１４３ｂの膨出量は小さくなる。 The convex arc-shaped inner circumferential surface 143b is an arc-shaped surface that continues smoothly with a small arc r on a diameter perpendicular to the circumferential direction. The cross section of the convex arc-shaped inner circumferential surface 143b is approximately arc-shaped, but is not necessarily a perfect circle, and is approximately arc-shaped. In the rear half region 14r, the amount of expansion of the convex arc-shaped inner circumferential surface 143b is maximum at the position farthest from the first spark plug 21 in the circumferential direction, and the amount of expansion of the convex arc-shaped inner circumferential surface 143b decreases as it approaches the front half region 14f.

そして、前方側半周領域１４ｆと後方側半周領域１４ｒとの境界では、凸円弧状内周面１４３ｂは、円弧状の膨出部分が消滅し、略傾斜直線状内周面１４３ａの断面形状と等しく又は略等しい形状となる。また、弧状内周面１４３ｂにおいて、凸円弧状内周面１４３ｂは、周方向において、前方側半周領域１４ｆに近づくにつれて、緩やかに膨出量が減少するように形成されており、凸円弧状内周面１４３ｂから直線状内周面１４３ａへの形状の変形は極めて緩やかに行われる。 At the boundary between the front semi-circumferential region 14f and the rear semi-circumferential region 14r, the convex arc-shaped inner circumferential surface 143b loses its arc-shaped bulge and assumes a shape that is equal or nearly equal to the cross-sectional shape of the substantially inclined linear inner circumferential surface 143a. The convex arc-shaped inner circumferential surface 143b is formed such that the amount of bulging gradually decreases as it approaches the front semi-circumferential region 14f in the circumferential direction, and the shape of the convex arc-shaped inner circumferential surface 143b changes to the linear inner circumferential surface 143a very gradually.

このような形状とすることにより、吸気ポート１３から流入するガス燃料の流れにおいて、吸気バルブシート１４における前方側半周領域１４ｆでは、内周側面部１４３は直線状内周面１４３ａとして形成されているので、混合気が流れる流路は直線状であり、抵抗が小さく噴射(流入)速度を速くすることができる。また、後方側半周領域１４ｒにおいて、第１の点火プラグ２１から離れた位置にある凸円弧状内周面１４３ｂ側では、凸円弧状内周面１４３ｂの膨出により、混合気の流れに対して抵抗となり、後方側半周領域１４ｒからシリンダヘッド１２内に流入する混合気の量は少なくなる。 By adopting such a shape, in the flow of gas fuel flowing in from the intake port 13, the inner peripheral side portion 143 is formed as a straight inner peripheral surface 143a in the front half region 14f of the intake valve seat 14, so the flow path through which the mixture flows is straight, which reduces resistance and allows the injection (inflow) speed to be increased. Also, in the rear half region 14r, on the side of the convex arc-shaped inner peripheral surface 143b located away from the first ignition plug 21, the bulge of the convex arc-shaped inner peripheral surface 143b creates resistance to the flow of the mixture, and the amount of the mixture flowing into the cylinder head 12 from the rear half region 14r is reduced.

これによって、吸気バルブシート１４の前方側半周領域１４ｆ側、つまり、第１の点火プラグ２１に近い側からの混合気のシリンダヘッド１２内への噴射流入量が後方側半周領域１４ｒよりも多く、また混合気の噴射の勢いも前方側半周領域１４ｆが後方側半周領域１４ｒよりも強いものである。これよって、吸気バルブシート１４の前方側半周領域１４ｆからの混合気の噴射によってスワールＳの勢いを増し、該スワールＳの速度を速くすると共に遠心力を大きくし、ガス燃料の可燃性成分と、不燃性成分を分離し、可燃性成分を中央に集中させ、不燃性成分を外周に集中させ、燃焼効率を向上させることができる(図
７参照)。 As a result, the amount of the mixture injected into the cylinder head 12 from the front semi-circumferential region 14f of the intake valve seat 14, i.e., the side closer to the first spark plug 21, is greater than that from the rear semi-circumferential region 14r, and the momentum of the mixture injection is also stronger in the front semi-circumferential region 14f than in the rear semi-circumferential region 14r. As a result, the injection of the mixture from the front semi-circumferential region 14f of the intake valve seat 14 increases the momentum of the swirl S, increasing the speed of the swirl S and increasing the centrifugal force, separating the combustible and non-combustible components of the gas fuel, concentrating the combustible components at the center and the non-combustible components at the periphery, thereby improving combustion efficiency (see FIG. 7).

前述したように、吸気バルブシート１４における吸気バルブ３１の傘形状部３１ａが当接，離間するバルブ当たり面１４１と外周側面１４４とは同心円になるが、吸気バルブシート１４のスロート部１４２は同心とはならず、また円形でもない。吸気バルブシート１４の内周１４ｃ，吸気バルブ３１とのバルブ当たり面１４１はすべて円形である。シリンダヘッド１２の母材はアルミ合金の鋳物であるが、吸気バルブシート１４，排気バルブシート１５，バルブガイドは、熱伝導のよい耐磨耗性の合金や金属である。 As mentioned above, the valve contact surface 141 and the outer peripheral side surface 144 where the umbrella-shaped portion 31a of the intake valve 31 of the intake valve seat 14 contacts and separates are concentric, but the throat portion 142 of the intake valve seat 14 is not concentric, nor is it circular. The inner periphery 14c of the intake valve seat 14 and the valve contact surface 141 with the intake valve 31 are all circular. The base material of the cylinder head 12 is an aluminum alloy casting, but the intake valve seat 14, exhaust valve seat 15, and valve guide are made of wear-resistant alloys or metals with good thermal conductivity.

吸気バルブ３１が開きピストン時では、上死点が下方向に動くと吸気ポート１３内よりシリンダ内の圧力が低くなるので吸気ポート１３から混合気がシリンダに流入しはじめる。ピストンの下降する速さは一様ではなく、上死点付近では遅く、クランク角が８０度位でもっとも速くなり、それから減速し、下死点でゼロになるが、それでも吸気ポート１３はまだ開いている。これは混合気には慣性があるのでその勢いでピストンが下死点を過ぎて、再び上昇しだしてもまだ混合気のシリンダへの流入が続くからである。 When the intake valve 31 is open and the piston is moving downward at top dead center, the pressure inside the cylinder becomes lower than that inside the intake port 13, so the air-fuel mixture begins to flow into the cylinder from the intake port 13. The speed at which the piston descends is not uniform; it is slow near top dead center, is fastest when the crank angle is around 80 degrees, then decelerates and becomes zero at bottom dead center, but the intake port 13 is still open. This is because the air-fuel mixture has inertia, so even if the piston passes bottom dead center and starts to rise again due to its momentum, the air-fuel mixture continues to flow into the cylinder.

図３では、吸気バルブシート１４の吸気バルブ３１とのバルブ当たり面１４１と吸気バルブ３１の傘形状部３１ａの隙間を通ってシリンダ部１１に流入する混合気の運動量(ガ
スの分子の質量×流速)がスワールＳの元となる。前記吸気バルブ３１によって吸気させ
る吸気ポート１３は、前記吸気バルブ３１からの吸気が前記シリンダ部１１を平面的に見て、接線方向乃至接線に近似する方向から該シリンダ部１１内に流入して渦流になるように構成されている。該シリンダ部１１内のピストンが下降時において、このスワールＳが発生する。 3, the momentum (mass of gas molecules x flow rate) of the mixture that flows into the cylinder section 11 through the gap between the valve contact surface 141 of the intake valve seat 14 with the intake valve 31 and the umbrella-shaped portion 31a of the intake valve 31 becomes the source of the swirl S. The intake port 13 that draws air through the intake valve 31 is configured so that the intake air from the intake valve 31 flows into the cylinder section 11 from a tangential direction or a direction close to a tangential direction when the cylinder section 11 is viewed in a plan view, forming a vortex. This swirl S occurs when the piston in the cylinder section 11 descends.

エンジンの中心線を挟んで吸気側／排気側に分かれる。それぞれに吸気マニホールド５１、ブランチ５１ａ、吸気バルブシート１４のスロート部１４２，排気マニホールド５２、排気バルブシートのスロート部があり、吸気系／排気系を形成する。シリンダヘッド１２のクランク軸後端に取り付けられたカップリング５３から該カップリング５３を介して発電機５４が駆動される。 The engine is divided into an intake side and an exhaust side, separated by the center line. Each side has an intake manifold 51, a branch 51a, a throat portion 142 of the intake valve seat 14, an exhaust manifold 52, and a throat portion of the exhaust valve seat, forming an intake system and an exhaust system. A generator 54 is driven by a coupling 53 attached to the rear end of the crankshaft of the cylinder head 12 via the coupling 53.

排気マニホールド５２の後流に装着された三元触媒５５で排気中のＨＣ／ＣＯ／ＮＯｘを無害化するが、そのためにはシリンダ部１１内で燃焼後には、酸素も可燃性の物質(燃
料)も余らないように、エンジンを理論空燃比で作動させなければならない。そのために
空燃比センサ又はＯ２センサ５６で排気中のＯ_２濃度を検出して空燃比を理論空燃比になるようにＥＣＵ(エンジンコントロールユニット)５７でフィードバック制御を行う。即ち、燃料圧力調整器５８でミキサ５９に供給する燃料の圧力を制御する。Ｏ_２があれば理論空燃比より薄いので燃料圧力調整器５８の出口の燃料の圧力を基準値(例えば、２.８kPa)より高く、Ｏ_２が無ければ基準値より低くなるようにフィードバック制御する。 A three-way catalyst 55 installed downstream of the exhaust manifold 52 neutralizes HC/CO/NOx in the exhaust, but in order to do so, the engine must be operated at the theoretical air-fuel ratio so that neither oxygen nor combustible substances (fuel) remain after combustion in the cylinder section 11. For this purpose, an air-fuel ratio sensor or an O2 sensor 56 detects the _O2 concentration in the exhaust, and an ECU (engine control unit) 57 performs feedback control so that the air-fuel ratio becomes the theoretical air-fuel ratio. That is, a fuel pressure regulator 58 controls the pressure of the fuel supplied to a mixer 59. If _O2 is present, the fuel is leaner than the theoretical air-fuel ratio, so the fuel pressure at the outlet of the fuel pressure regulator 58 is feedback controlled to be higher than a reference value (e.g., 2.8 kPa), and if there is no _O2 , it is feedback controlled to be lower than the reference value.

燃料圧力調整器５８でミキサ５９に供給する燃料の圧力を±２kPaの範囲程度で制御す
る。ここでＳガスを圧力容器に充填する場合は１０MPa(１００気圧)以上と高いため、そ
のまま燃料圧力調整器５８に導くと該燃料圧力調整器５８が破損するのでボンベと燃料圧力調整器５８との間に減圧弁（減圧バルブ）６６を介在させて５０kPa程度に減圧するこ
ともある(図１参照)。 The pressure of the fuel supplied to the mixer 59 is controlled within a range of about ±2 kPa by the fuel pressure regulator 58. When filling the pressure container with S gas, the pressure is as high as 10 MPa (100 atmospheres) or more, and if the pressure is introduced directly into the fuel pressure regulator 58, the fuel pressure regulator 58 will be damaged. Therefore, a pressure reducing valve 66 is sometimes inserted between the cylinder and the fuel pressure regulator 58 to reduce the pressure to about 50 kPa (see FIG. 1).

発生するガスには水分(水蒸気)や固形物などを除去する。また、エアクリーナ６１で吸入空気を濾過して、ミキサ５９で流量を制御しながらシリンダヘッド１２に供給する。図１において、符号６７はモータ付きのタービンであり、符号６８はバッテリであり、符号６９はフライホイールである。タービン６７のモータはＥＣＵ５７によって制御される。 Moisture (water vapor) and solids are removed from the gas generated. The intake air is filtered by an air cleaner 61 and supplied to the cylinder head 12 while the flow rate is controlled by a mixer 59. In FIG. 1, reference numeral 67 denotes a turbine with a motor, reference numeral 68 denotes a battery, and reference numeral 69 denotes a flywheel. The motor of the turbine 67 is controlled by the ECU 57.

エンジン回転数とクランク角度をクランクセンサ６２で検出して、点火時期をＥＣＵ５７で調整したり、エンジン回転数を調整する。所定の回転数(例えば、２０００rpm)より高ければスロットルモータ６３でミキサ５９のスロットル開度を小さくなるように、また低くければ大きくなるようにスロットル開度を大きくなるようにフィードバック制御を行う。 The engine speed and crank angle are detected by the crank sensor 62, and the ECU 57 adjusts the ignition timing and adjusts the engine speed. If the speed is higher than a specified speed (e.g., 2000 rpm), the throttle motor 63 performs feedback control to reduce the throttle opening of the mixer 59, and if the speed is lower, the throttle motor 63 performs feedback control to increase the throttle opening.

ガス発生炉６４で発生する燃え難い分子や燃えない二酸化炭素ＣＯ_２などを含んでいるためにシリンダ部１１内で間欠燃焼させるのは困難である。そして、燃えにくい分子、重質の炭化水素などを十分に燃焼させるためには、各シリンダ部１１に最低でも二つの点火プラグ２１を最適な位置に配設し、その点火ギャップ２１ａの間に水素Ｈ_２が後述する濃度以上になるように集める構成とする。ガス発生炉６４には燃料フィルタ兼水分除去器６５が繋がっている。 Since the fuel contains difficult-to-burn molecules and unburnable carbon dioxide _CO2 generated in the gas generator 64, it is difficult to perform intermittent combustion in the cylinder section 11. In order to sufficiently burn the difficult-to-burn molecules and heavy hydrocarbons, at least two ignition plugs 21 are disposed in optimal positions in each cylinder section 11, and hydrogen _H2 is collected between the ignition gaps 21a to a concentration equal to or higher than that described below. A fuel filter/moisture remover 65 is connected to the gas generator 64.

その水素(分子量は２)と分子量の大きな二酸化炭素(分子量４４)や重質の炭化水素を、遠心力を使って分離するのにシリンダ内のスワールＳを利用するものである。そのために、シリンダヘッド１２内の吸気ポート１３を滑らかに歪曲させて該吸気ポート１３の中心線ｇの延長が点火プラグ２１の先端の方向に向くように設定する。また、第１の点火プラグ２１と第２の点火プラグ２２の位置は吸気バルブ３１と排気バルブ３２とを結ぶ線と直交する線上で且つ、シリンダ径Ｄの１／２かそれより若干小さい直径ｄのシリンダ１１と同芯円となる円周上に配置される〔図３(Ａ)参照〕。 The swirl S in the cylinder is used to separate the hydrogen (molecular weight 2) from the carbon dioxide (molecular weight 44) and heavy hydrocarbons, which have a larger molecular weight, using centrifugal force. For this purpose, the intake port 13 in the cylinder head 12 is smoothly curved so that the extension of the center line g of the intake port 13 faces the tip of the ignition plug 21. The first and second spark plugs 21 and 22 are positioned on a line perpendicular to the line connecting the intake valve 31 and the exhaust valve 32, and on a circumference that is concentric with the cylinder 11, which has a diameter d that is 1/2 or slightly smaller than the cylinder diameter D [see Figure 3(A)].

以上の構成を述べると、シリンダ列あるいは単シリンダエンジンにおいてはクランク軸中心線上に、シリンダ毎に２個の点火プラグ、つまり第１の点火プラグ２１及び第２の点火プラグ２２をシリンダ１１の直径の１／２或いはこれより若干狭い間隔をあけて配設し、シリンダ１１の直径中心で前記クランク軸中心線上と直交する線分上に対称に吸気バルブ３１と排気バルブ３２とを１個ずつ配設すると共に、上(又は平面)から見て吸気ポート１３の中心線ｇ、つまり該吸気ポート１３からシリンダヘッド１２内に流入する混合気の噴射方向を示す中心線ｇの直線部分の延長が第１の点火プラグ２１の点火ギャップ２１ａに向かうようにしたものである。 In the above configuration, in a cylinder bank or single cylinder engine, two spark plugs per cylinder, that is, a first spark plug 21 and a second spark plug 22, are arranged on the center line of the crankshaft at a distance equal to or slightly smaller than half the diameter of the cylinder 11, and one intake valve 31 and one exhaust valve 32 are arranged symmetrically on a line segment perpendicular to the center line of the crankshaft at the center of the diameter of the cylinder 11, and the center line g of the intake port 13, that is, the straight line portion of the center line g indicating the injection direction of the mixture flowing from the intake port 13 into the cylinder head 12, is extended toward the ignition gap 21a of the first spark plug 21 when viewed from above (or from a plane).

強いスワールにより空気と混合された複数の成分で構成される気体燃料を大まかに分離する原理を次の手順で算出し説明する。
(1)燃料の成分を仮定し理論空燃比を求める
(2)理論空燃比における燃料と空気の密度を求める
(3)吸入負圧によるスワールの速度を求める
(4)スワールによる各分子に働く遠心力を求める。 The principle of roughly separating gaseous fuel, which is made up of multiple components and mixed with air by a strong swirl, is calculated and explained in the following procedure.
(1) Calculate the theoretical air-fuel ratio by assuming the fuel composition
(2) Calculate the density of fuel and air at the theoretical air-fuel ratio
(3) Calculate the swirl velocity due to the suction negative pressure
(4) Calculate the centrifugal force acting on each molecule due to the swirl.

〔仮定した組成の燃料の理論空燃比〕
ガス発生炉６４で蒸し焼きにされて発生する燃料の組成を体積割合でＣＯ_２を３０％、ＣＯを２１％、Ｈ_２を２０％、ＣＨ_４を１０％、Ｃ_２Ｈ_６を８％、Ｃ_３Ｈ_８を６％、
Ｃ_４Ｈ_１０を５％として計算する。質量割合で可燃性ガスの質量５４.５％、不燃性ガス
の質量４５．５％となる。これらのことは、図８に体積割合及び質量割合等をまとめた表に開示されている。 [Theoretical air-fuel ratio of fuel with assumed composition]
The composition of the fuel generated by the steaming in the gas generator 64 is, by volume _, 30% _CO2 , 21% CO, 20% _H2 , 10% _CH4 , 8% _C2H6 , ₆ % _C3H8 ,
The calculation is done with _C4H10 at 5%. In terms of mass percentage _, the mass of combustible gas is 54.5% and the mass of non-combustible gas is 45.5%. These are disclosed in the table in Figure 8 which summarizes the volume percentages and mass percentages.

炉で発生する燃料ガスの１モル(２２.４、分子数で約６×１０^２３個)の質量は２９．
０２ｇであり、これを燃焼させるのに必要な空気(Ｏ_２は空気の体積の２１％、空気１モ
ル中のＯ_２の質量は６.７ｇ)の質量は１８０.９(６.２３モル)、従って理論空気燃比＝１８０.９ｇ／２９.０２ｇ＝６.２３となる。ちなみにＣ_３Ｈ_８は１５.６である。 The mass of 1 mole (22.4, approximately 6 x ¹⁰²³ molecules) of fuel gas generated in the furnace is 29.
The mass of air required to burn this is 180.9 (6.23 moles) ( _O2 is 21% of the volume of air, the mass of _O2 in 1 mole of air is 6.7g), so the theoretical air-fuel ratio is 180.9g/29.02g=6.23. Incidentally, the theoretical air-fuel ratio _for _C3H8 is 15.6.

〔理論空気燃比における燃料と空気の混合ガス(１気圧，０℃)の密度〕
燃料１モルと空気６.２３モルの混合気の体積は
Ｖ＝(１＋６.２３)×２２.４リットル＝１６２リットルである。
一方その質量はＭ＝２９.０２ｇ＋２９×６.２３ｇ＝２０９.７ｇ
従って、混合気の密度は
ρ＝２０９.７ｇ／１６２.８リットル＝１.２９４kg/ｍ^２となる。 [Density of fuel and air mixture at theoretical air-fuel ratio (1 atmosphere, 0°C)]
The volume of a mixture of 1 mole of fuel and 6.23 moles of air is V = (1 + 6.23) x 22.4 liters = 162 liters.
On the other hand, its mass is M = 29.02g + 29 x 6.23g = 209.7g
Therefore, the density of the mixture is ρ = 209.7 g/162.8 liters = 1.294 kg/ ^m2 .

〔吸入負圧によるスワール速度と遠心方向の加速度〕
吸気ポート１３とシリンダ部１１内との圧力差を４kPa、流速をｖm/sとすると、
４×１０^３Pa＝(１／２)×１.２９４kg／ｍ^３×ｖ^２、
ｖ＝７８.６ｍ／ｓとなる。
もし、この速度でシリンダ部１１の内周部(１００mm＝０.１m)を回るとすれば、旋回数はＮ＝７８.６(m/s)／０.１π＝２５０回／ｓ
角速度はω＝２π×２５＝１５７rad／sとなる。
シリンダ部１１中心から０.０２ｍ離れた点火プラグ付近での(遠心力の元となる遠心方向(半径方向の)の加速度は
α＝０.０２×ω^２＝４９２ｍ／ｓ^２＝５０Ｇ
これに質量を掛けたら遠心力になる。 [Swirl velocity and centrifugal acceleration due to suction negative pressure]
If the pressure difference between the intake port 13 and the inside of the cylinder portion 11 is 4 kPa and the flow velocity is v m/s,
4× ¹⁰³ Pa=(1/2)×1.294 kg/ ^m3 × ^v2 ,
v = 78.6 m/s.
If it rotates around the inner circumference (100 mm = 0.1 m) of the cylinder 11 at this speed, the number of revolutions is N = 78.6 (m/s) / 0.1π = 250 revolutions/s.
The angular velocity is ω = 2π x 25 = 157 rad/s.
The acceleration in the centrifugal direction (radial direction) that is the source of the centrifugal force near the spark plug 0.02 m away from the center of the cylinder section 11 is α = 0.02 × ω ² = 492 m/s ² = 50 G.
Multiply this by mass and you get centrifugal force.

５０Ｇとは、地上で１kgのものが５０kgの力を発生させることになる。１Ｇでも地表から深い穴や古井戸の底に分子量の大きい、すなわち重いガスＣＯ_２が溜まるように、スワールにより重いＣＯ_２や重質の炭化水素がシリンダの周辺部に集まり、軽いＨ_２がシリンダの中央部分に集まり易くなる。 50G means that 1 kg generates 50 kg of force on the ground. Just as heavy gas _CO2 with a large molecular weight accumulates at the bottom of deep holes or old wells, even at 1G, heavy _CO2 and heavy hydrocarbons tend to gather on the periphery of the cylinder due to the swirl, and light _H2 tends to gather in the center of the cylinder.

吸気バルブ３１と排気バルブ３２はシリンダ部１１の中心線に対して対称である。ただし、吸気バルブ３１につながる吸気ポート１３は滑らかに歪曲してその中心線の延長は点火プラグ２１，２２の中心の方向に向いている。半径Ｒの球殻状の燃焼室壁面１２ａに、吸気バルブシート１４や排気バルブシート１６におけるリング状の肩部が一致するように設けられ、また第１及び第２の点火プラグ２１，２２の先端の縁も一致するように取り付けられている。 The intake valve 31 and exhaust valve 32 are symmetrical with respect to the center line of the cylinder section 11. However, the intake port 13 connected to the intake valve 31 is smoothly curved, and the extension of its center line faces the center of the spark plugs 21, 22. The ring-shaped shoulders of the intake valve seat 14 and exhaust valve seat 16 are aligned with the spherical combustion chamber wall surface 12a of radius R, and the edges of the tips of the first and second spark plugs 21, 22 are also aligned.

しかも、これらの中心線は前記の半径Ｒの中心点Ｐを通る放射状の線分である。こうすることにより、燃焼室壁面内に吸気バルブ３１、排気バルブ３２や点火プラグ２１，２２の先端部が燃焼室壁面１２ａの表面となだらかにつながり、該燃焼室壁面１２ａに凹凸ができるのを最小限にしている。 Moreover, these center lines are radial line segments that pass through the center point P of the radius R. This allows the tips of the intake valve 31, exhaust valve 32, and spark plugs 21, 22 to smoothly connect to the surface of the combustion chamber wall 12a, minimizing the unevenness of the combustion chamber wall 12a.

これにより後述のスワールを発生させ易くすと同時に、該スワールが減衰するのを防ぐことができる。さらに燃焼室壁面の対称性を得るため、4本の放射状の線分とシリンダ部
１１の中心線となす角はすべてθである。このθは、約２０度程度以下が望ましい。吸気バルブ３１は、吸気カムシャフト３３がバルブリフタ３１ａを押し下げることによりリフト動作を行い、バルブスプリング３５により戻されて着座する。排気バルブ３２についても、吸気バルブ３１と同様に、排気カムシャフト３４がバルブリフタ３２ａを押し下げることによりリフト動作を行い、バルブスプリング３５により戻されて着座する。排気カムシャフト３４により開閉される〔図２(Ａ)参照〕。 This facilitates the generation of a swirl, which will be described later, and at the same time prevents the swirl from attenuating. Furthermore, in order to obtain symmetry of the combustion chamber wall surface, all angles between the four radial lines and the center line of the cylinder section 11 are θ. This θ is preferably about 20 degrees or less. The intake valve 31 performs a lift operation by the intake camshaft 33 pushing down the valve lifter 31a, and is returned to a seat by the valve spring 35. Similarly to the intake valve 31, the exhaust valve 32 also performs a lift operation by the exhaust camshaft 34 pushing down the valve lifter 32a, and is returned to a seat by the valve spring 35. It is opened and closed by the exhaust camshaft 34 (see FIG. 2(A)).

吸気バルブシート１４の吸気バルブのバルブ当たり面１４１と吸気バルブ３１の傘形状部３１ａの隙間を通ってシリンダヘッド１２内に流入する混合気の運動量(ガスの分子の
質量×流速)がスワールＳの元となる。そこでピストンの位置に対するスワールＳの接線
方向の速さをスワールＳの強さとして模式的に図６に示す。横軸は各行程でありのＴＤＣ(Top Dead Center)はピストンの上死点、ＢＤＣ(Bottom Dead Center)は下死点を示す。 The momentum (mass of gas molecules x flow velocity) of the mixture that flows into the cylinder head 12 through the gap between the valve contact surface 141 of the intake valve seat 14 and the umbrella-shaped portion 31a of the intake valve 31 is the source of the swirl S. The tangential speed of the swirl S relative to the position of the piston is shown diagrammatically in Figure 6 as the strength of the swirl S. The horizontal axis represents each stroke, with TDC (Top Dead Center) representing the top dead center of the piston and BDC (Bottom Dead Center) representing the bottom dead center.

吸入行程でスワールＳは発生し、吸気バルブ３１が閉じた後の圧縮行程で押しつぶされながら減衰しながらも、まだ持続している。圧縮行程が終了する一瞬手前で２箇所の点火ギャップ２１ａ，２２ａから火花が飛ぶ。ところがこのときにも、まだスワールＳが持続していて、Ｈ_２などの燃え易い分子が点火ギャップ２１ａ，２２ａのギャップ間に多く存在するようにする。ここで燃えやすいＨ_２などの燃え易い分子が先ず着火し、周囲のガスの燃焼の起爆剤のような役目を果たす。 The swirl S is generated during the intake stroke, and although it is crushed and attenuated during the compression stroke after the intake valve 31 is closed, it still continues to exist. A moment before the end of the compression stroke, sparks fly from the two ignition gaps 21a and 22a. However, even at this time, the swirl S still continues, causing many flammable molecules such as _H2 to exist between the gaps of the ignition gaps 21a and 22a. Here, the flammable molecules such as _H2 that are flammable are ignited first, and act as a detonator for the combustion of the surrounding gas.

スワールＳによりＨ2などの燃え易い分子が中央付近に、絶対に燃えない二酸化炭素Ｃ
Ｏ_２や燃えにくい重質の炭化水素が外側の外周ゾーン１２ｄに集まる。その中間ゾーン部１２ｂが高い温度になると何とか燃えだすガスの部分である。この中間ゾーン１２ｂが燃焼すると二酸化炭素や重質の炭化水素などの可燃性ガスの分子が集まる中心ゾーン１２ｃにある重質の炭化水素の大部分も燃やすことができる(図７参照)。 The swirl S causes flammable molecules such as H2 to move to the center, and carbon dioxide C, which cannot be burned at all, moves to the center.
_O2 and heavy hydrocarbons that are difficult to burn gather in the outer peripheral zone 12d. The intermediate zone 12b is the part of the gas that can start to burn when the temperature becomes high. When this intermediate zone 12b burns, most of the heavy hydrocarbons in the central zone 12c where flammable gas molecules such as carbon dioxide and heavy hydrocarbons gather can also be burned (see Figure 7).

ここで、初期の火炎が伝播しながら広がってゆくようにするため、初期における既燃領域の拡大が必須である。そのために点火プラグ２１を適度に離す方が、二箇所からの既燃領域が重なるまでは、既燃領域が２倍となる。そこで既述のように二つの第１の点火プラグ２１と第２の点火プラグ２２との間隔は図３（Ａ）に示すようにシリンダ１１の直径の１／２かこれよりより若干狭くすることが好適である。 Here, in order for the initial flame to propagate and spread, it is essential to expand the burnt area in the initial stage. For this reason, it is better to place the spark plugs 21 at an appropriate distance, as this will double the burnt area until the burnt areas from the two locations overlap. Therefore, as mentioned above, it is preferable that the distance between the first spark plug 21 and the second spark plug 22 be 1/2 the diameter of the cylinder 11 or slightly narrower, as shown in Figure 3 (A).

次に、本発明におけるガスエンジンのガス燃料による混合気の吸入行程から膨張行程に亘る状態を図６に基づいて説明する。エンジンのシリンダーヘッド１２で、吸気ポート１３からガス燃料による混合気が入り込む。このガス燃料は、食物残滓，動物の糞尿等の水分を含む有機物が無酸素状態で加熱されて熱分解されることによって発生するガス(気体)燃料を元にしたものである。このガス燃料はバイオ系ガス燃料とも称される。 Next, the state of the gas fuel mixture in the gas engine of the present invention from the intake stroke to the expansion stroke will be explained with reference to Figure 6. The gas fuel mixture enters the cylinder head 12 of the engine through the intake port 13. This gas fuel is based on gas (gaseous) fuel that is generated when organic matter containing moisture, such as food waste and animal manure, is heated in an oxygen-free state and pyrolyzed. This gas fuel is also called bio-based gas fuel.

このガス燃料は、残滓等を無酸素状態で蒸し焼き酸にして製造するものであっても、加熱による熱で有機物中の炭素原子Ｃと、酸素Ｏが反応して、二酸化炭素ＣＯ２が生成され、二酸化炭素ＣＯ２がガス全体において体積割合で約３０％含まれることになる。ガス燃料としては粗悪なものである。また、ガス燃料に二酸化炭素ＣＯ２が多く含まれることで、燃焼し難くなるという特性を有することになる。本発明のガスエンジンは、上記の粗悪なガス燃料を有効に活用することができるものである。吸入行程の初期では、吸気ポート１３からガス燃料が流入する。ガス燃料は、吸気ポート１３からシリンダヘッド１２及びシリンダ部１１に流入する前行程でミキサ５９により成分が均一となるように混ぜられた状態である〔図７(Ａ)参照〕。 Even if this gas fuel is produced by turning residues into acid in an oxygen-free state, the carbon atoms C in the organic matter react with oxygen O due to the heat generated by heating to produce carbon dioxide CO2, and carbon dioxide CO2 accounts for approximately 30% of the total gas volume. This is a poor quality gas fuel. In addition, the gas fuel contains a large amount of carbon dioxide CO2, which makes it difficult to burn. The gas engine of the present invention can effectively utilize the above-mentioned poor quality gas fuel. At the beginning of the intake stroke, gas fuel flows in from the intake port 13. The gas fuel is in a state where the components are mixed uniformly by the mixer 59 in the pre-stroke before flowing from the intake port 13 into the cylinder head 12 and the cylinder section 11 [see Figure 7 (A)].

次に、吸入行程の中期ではシリンダヘッド１２及びシリンダ部１１内への流入時におけるスワールＳによりガス燃料は各成分に分離され、シリンダヘッド１２及びシリンダ部１１内で中央部分にＨ２をはじめ、ＣＨ４のように軽い分子が集まり、外周にはＣ４Ｈ１０やＣＯ２のように重い分子が集まる〔図７(Ｂ)参照〕。つまり、スワールＳによって燃焼し易い分子と、燃焼し難い分子が分離される〔図７(Ｃ)参照〕。 Next, in the middle of the intake stroke, the gas fuel is separated into its components by the swirl S as it flows into the cylinder head 12 and cylinder section 11, and light molecules such as H2 and CH4 gather in the center of the cylinder head 12 and cylinder section 11, while heavy molecules such as C4H10 and CO2 gather on the periphery (see Figure 7(B)). In other words, the swirl S separates molecules that are easy to burn from molecules that are difficult to burn (see Figure 7(C)).

そして、中央部分に集中した成分は燃焼し易いＨ２，ＣＨ４のみとなり燃焼効率が向上し、点火プラグ２１により点火されることによって、良好な燃焼が行われる〔図７(Ｄ)参照〕。そして、水素は燃焼して水蒸気となり、その熱で一酸化炭素は二酸化炭素となり、同様に炭化水素は水蒸気と二酸化炭素となる。したがって、燃焼後は全て二酸化炭素と水蒸気だけになる〔図７(Ｅ)参照〕。 Then, the only components concentrated in the center are the easily combustible H2 and CH4, improving combustion efficiency, and good combustion occurs when the fuel is ignited by the spark plug 21 (see Figure 7(D)). The hydrogen then burns and becomes water vapor, and the heat from that turns the carbon monoxide into carbon dioxide, and similarly the hydrocarbons become water vapor and carbon dioxide. Therefore, after combustion, all that remains is carbon dioxide and water vapor (see Figure 7(E)).

１…シリンダブロック、１２…シリンダーヘッド、１２ａ…燃焼室壁面、
１３…吸気ポート、１４…吸気バルブシート、１５…排気ポート、
１６…排気バルブシート、２１…(第１の)点火プラグ、２１ａ…点火ギャップ、
２２…(第２の)点火プラグ、３１…吸気バルブ、３２…排気バルブ、５９…ミキサ、
５８…燃料圧力調整器、６４…ガス発生炉。 1... cylinder block, 12... cylinder head, 12a... combustion chamber wall surface,
13...intake port, 14...intake valve seat, 15...exhaust port,
16... exhaust valve seat, 21... (first) spark plug, 21a... spark gap,
22...(second) spark plug, 31...intake valve, 32...exhaust valve, 59...mixer,
58...fuel pressure regulator, 64...gas generator.

Claims

The present invention relates to a cylinder head having a spherical combustion chamber wall surface in which an intake port having an intake valve seat and an exhaust port having an exhaust valve seat are provided, a cylinder portion, an intake valve, an exhaust valve, and two spark plugs.
When the cylinder head is viewed in plan, the first ignition plug, the intake valve, the second ignition plug and the exhaust valve are arranged circumferentially on the cylinder head, and a center line of an injection of a mixture of gas fuel taken in from the intake port projects into the cylinder head in a straight line when viewed in plan, and the ignition gap of the first ignition plug is arranged on the center line , and the ignition gap of the first ignition plug directly receives the gas fuel injected from the intake port,
a distance between the first spark plug and the second spark plug being equal to or less than half the inner diameter of the cylinder portion, and combustible gas molecules being concentrated in a central portion of the cylinder portion by a swirl in the cylinder portion during an intake stroke;
An O2 sensor is installed downstream of the exhaust side of the exhaust manifold, a three-way catalyst is installed downstream of the O2 sensor, and the O2 sensor is feedback-controlled by an ECU to be controlled to achieve a theoretical air-fuel ratio.
A gas engine that uses gas produced by the pyrolysis of organic matter containing moisture, such as food waste and animal manure, when heated in an oxygen-free environment.

A gas engine as described in claim 1, characterized in that the fuel gas is led directly from the gas generator, and when the pressure of the fuel gas is between 2.8 kPa and 4 kPa, it is led directly to a fuel pressure regulator that adjusts the fuel pressure to around 2.8 kPa and is supplied from there to the engine mixer, and when the gas pressure at the gas generator outlet is lower than the minimum pressure, the gas is compressed to between 2.8 kPa and 4 kPa by a compressor and supplied to the fuel pressure regulator.

The gas engine according to claim 1, characterized in that when gas from a gas generator is pressurized and filled into a pressure vessel or the like, the gas is reduced in pressure to 50 kPa or less by a pressure reducing valve before being supplied to a fuel pressure regulator.

2. The gas engine according to claim 1, wherein the volume ratio of hydrogen in said ignition gap is 5% of the volume of the mixture of fuel and air which is the mixed gas.