JPH01104930A - 多種燃料機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、気体燃料による運転と液体燃料による運転と
を切換可能な多種燃料機関に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 一般に、ガス機関は、常用で運転されることが多く、停
電時にはガスの供給が停止してしまう。

このため、停電時等の非常用として、ディーゼル機関を
別に設置していた。したがって、２台の機関が必要にな
り、コストが高価になるという不都合があった。

そこで、ガス燃料による運転とＡ重油あるいは軽油等の
液体燃料による運転とを切換可能な多種燃料機関がすで
に提案されている。

しかしながら、このような従来の多種燃料機関は、触媒
方式を採用しているため、ガス燃料による運転時に希薄
燃焼させることができず、したがって圧縮比を液体燃料
に適した値にまで大きくすることができなかった。この
ため、液体燃料による運転時に、圧縮着火が良好に行わ
れず、吐煙の量が極めて多く、シかも出力が低いという
不都合があった。

また、従来の多種燃料機関は、例えば特公昭６゜−３７
２９３号公報に示されているように、点火プラグと液体
燃料噴射弁とをシリンダヘッドに取付けていたので、液
体燃料噴射弁のノズルチップがガス燃料による運転時の
火炎の発生源に近く、したがってノズルチップが高温に
曝されて焼付きを生じるという不都合もあった。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明の多種燃料機関は、
空気あるいは空気と気体燃料との混合ガスが吸気弁を介
して供給される燃焼室と、空気と気体燃料との混合ガス
に着火するための点火プラグと、前記燃焼室に液体燃料
を噴射する液体燃料噴射弁とを備え、気体燃料による運
転と液体燃料による運転とを切換可能に構成した多種燃
料機関において、前記点火プラグをシリンダヘッドの中
心部に配置し、前記液体燃料噴射弁をシリンダ側部に配
置して、気体燃料を希薄燃焼させることにより機関の圧
縮比を液体燃料に適した値に設定したものである。

（作用） 気体燃料による運転時に、希薄燃焼を採用したので、機
関の圧縮比を液体燃料に適した値まで大きくできる。し
たがって、液体燃料による運転時に、圧縮着火が良好に
行われ、吐煙が減少すると共に、出力が増大する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の一実施例における多種燃料機関の概略
構成図で、１はシリンダであり、このシリンダ１の内部
にはピストン２が配置されている。

シリンダ１の上端に取付けられたシリンダヘッド３の中
心部には副室４が設置されており、この副室４には点火
プラグ５が配置されている。副室４には始端が図外のガ
ス供給源に接続された副室用ガス供給管６の終端が接続
されており、この副室用ガス供給管６の終端部には逆流
防止弁７が設置されている。

前記シリンダヘッド３には、始端が後述のミキサーに接
続された吸気管９の終端と、終端が消音器を介して大気
に開放された排気管１０の始端とが接続されており、シ
リンダヘッド３と吸気管９との接続部には吸気弁１１が
設置され、シリンダヘッド３と排気管１０との接続部に
は排気弁１２が設置されている。吸気管９の内部にはス
ロットル１３が設置されており、吸気管９の始端はミキ
サー１４の吐出口に接続されている。

前記ミキサー１４の一方の吸入口には、始端が図外の空
気供給源に接続された空気供給管１６の終端が接続され
ており、ミキサー１４の他方の吸入口には始端が図外の
ガス供給源に接続された主燃焼室用ガス供給管１７の終
端が接続されている。

この主燃焼室用ガス供給管１７の終端部にはレギュレー
タ１８が設置されていると共に、レギュレータ１８より
も上流側に遮断弁１９が設置されている。

前記シリンダ１の内部には、前記ピストン２と前記シリ
ンダヘッド３との間に主燃焼室２１が形成されており、
前記シリンダ１の側壁上端部には２個の液体燃料噴射弁
２２．２３が設置されている。これら液体燃料噴射弁２
２．２３の噴射口２４．２５は、シリンダ１の軸芯と直
交する直線上すなわちシリンダ１の直径上に位置し、か
つ相対向している。液体燃料噴射弁２２．２３は各々通
路２７．２８を介して液体燃料噴射ポンプ２９の吐出口
に連通しており、この液体燃料噴射ポンプ２９の吸入口
は通路３０を介して燃料タンク３１の底部に連通してい
る。この液体燃料噴射ポンプ２９は、前記ピストン２の
往復直線運動により軸芯回りに回動するカム軸３２の外
周に嵌合固定されたカム３３により非常時に駆動される
。

前記液体燃料噴射弁２２．２３は、各々通路３５．３６
を介してフィードポンプ３７の吐出口にも連通しており
、このフィードポンプ３７の吸入口は通路３８を介して
前記燃料タンク３１の底部に連通している。このフィー
ドポンプ３７は常時駆動される。さらに前記液体燃料噴
射弁２２，２３は、各々通路３９．４０を介して前記燃
料タンク３１の上部に連通している。

４２は前記カム軸３２の回動を検出するピックアップで
、その出力端はイグナイタ４３の入力端に接続されてお
り、イグナイタ４３の出力端は点火コイル４４の入力端
に接続されている。この点火コイル４４には電源が接続
されており、その出力端は前記点火プラグ５に接続され
ている。

前記ピストン２はバスタブ形式であり、上死点の位置に
おいても、前記液体燃料噴射弁２２，２３の噴射口２４
．２５は前記主燃焼室２１に臨んでいる。

第２図は前記液体燃料噴射弁２２の取付部分の拡大断面
図で、第１図の一部を裏面側から見た状態である。前記
シリンダ１は、シリンダブロック５１と、このシリンダ
ブロック５１の内周側に位置する円筒状のシリンダライ
ナー５２とにより構成されている。前記液体燃料噴射弁
２２の液体燃料噴射弁本体５４は、先端に継手５５を介
してノズルチップ５６が接続されており、液体燃料噴射
弁本体５４の前半部と継手５５とノズルチップ５６とは
外周をスリーブ５７．５８．５９により覆われている。

スリーブ５７，５８．５９の継手５５およびノズルチッ
プ５６を覆う部分は前記シリンダライナー５２の上端部
を貫通しており、ノズルチップ５６の前記噴射口２４は
前記主燃焼室２１に臨んでいる。

前記液体燃料噴射弁本体５４の中間部には、部材６１，
６２．６３により構成された高圧導入管６４が接続され
ており、部材６１には前記通路２７を構成する配管（図
示せず）が接続され、部材６３には前記通路３つを構成
する配管（図示せず）が接続されている。また前記液体
燃料噴射弁本体５４の頭部には冷却油導入管６６が接続
されていると共に、部材６８．６９により構成された漏
油排出管７０が接続されている。冷却油導入管６６には
前記通路３５を構成する配管（図示せず）が接続されて
おり、漏油排出管７０の部材６９には後述の通路を構成
する配管（図示せず）が接続されている。

前記液体燃料噴射弁本体５４および前記漏油排出管７０
の軸芯上に形成された孔には、センサーパー７２が設置
されていると共に、このセンサーパー７２の先端および
液体燃料噴射弁本体５４の先端部にばね受け７３．７４
が設置され、これらばね受け７３とばね受け７４との間
にはコイルばね７５が介装されている。前記継手５５お
よび前記ノズルチップ５６の軸芯上に形成された孔には
ノズルバルブ７６が設置されており、このノズルバルブ
７６はコイルばね７５により前記液体燃料噴射弁２２の
先端側に付勢されている。液体燃料噴射弁本体５４の頭
部には押え板７７の一部が当接しており、この押え板７
７はボルト７８により前記シリンダブロック５１に固定
されている。このボルト７８の外周には、一端がシリン
ダブロック５１に当接し、他端が押え板７７に当接する
円筒状のカラー７９が遊嵌している。

前記高圧導入管６４の軸芯上には前記通路２７の一部を
構成する孔が形成されており、この通路２７は液体燃料
噴射弁本体５４から前記継手５５を通って前記ノズルチ
ップ５６の前記噴射口２４に至っており、前記ノズルバ
ルブ７６により開閉される。前記冷却油導入管６６の軸
芯上には前記通路３５の一部を構成する孔が形成されて
おり、この通路３５は前記液体燃料噴射弁本体５４と前
記継手５５とを通って前記ノズルチップ５６の内部に至
っている。なお第２図には、図面をわかり易くするため
に、通路３５の一部しか示していない。前記高圧導入管
６４の前記部材６３には、前記通路３９の一部を構成す
る複数の孔が形成され、これらの孔は互いに連通してお
り、この通路３９は前記液体燃料噴射弁本体５４と前記
継手５５とを通って前記ノズルチップ５６の内部に至っ
ており、前記通路３５に連通している。すなわち通路３
５は冷却油の供給流路を、また通路３９は冷却油の戻り
流路を各々構成しており、前記通路３８と共に冷却油の
循環流路を形成している。また前記液体燃料噴射弁本体
５４および前記漏油排出管７０の軸芯上に形成された孔
は通路８０の一部を構成しており、この通路８０は前記
通路２７を通って前記噴射口２４から噴射された液体燃
料の残りを前記燃料タンク３１に戻す戻し流路を構成し
ている。なおこの通路８０は、図面をわかり易くするた
めに、第１図には示していない。

前記シリンダブロック５１と前記シリンダライナー５２
との間には筒状の冷却水通路８２が形成されており、こ
の冷却水通路８２は、前記スリーブ５８の先端部外周と
前記シリンダライナー５２の孔の内周との間に形成され
た環状空間８３に連通していると共に、前記シリンダラ
イナー５２内の上端部に螺旋状に埋設された蛇管８４に
連通しており、この蛇管８４は接続用ピース８５を介し
て前記シリンダヘッド３の内部に連通している。

前記ピストン２の外周には周方向全長にわたる複数の溝
が形成されており、谷溝には各々ピストンリング８６が
装着されている。なお、前記液体燃料噴射弁２３の取付
構造も液体燃料噴射弁２２と同様である。

第３図は前記液体燃料噴射弁２２．２３からの液体燃料
の噴射状態の説明図で、前記シリンダ１の軸芯に対して
対称に配置されて相対向する前記噴射口２４．２５から
前記主燃焼室２１の内部に液体燃料が噴射される。

第４図は前記副室４からの火炎の噴出状態の説明図で、
副室４の下端部に形成された４個の噴射口８８から前記
主燃焼室２１の内部に放射状に火炎８９が噴出する。な
お、４個の噴射口８８は、前記噴射口２４と噴射口２５
とを通る直線に対して各々４５度の角度をなしている。

次に作用を説明する。常時は、空気供給管１６を介して
供給される空気と主燃焼室用ガス供給管１７を介して供
給される気体燃料とがミキサー１４により混合され、こ
の混合ガスが吸気弁１１の開弁時に吸気管９を介して主
燃焼室２１に供給される。一方、副室４には、副室用ガ
ス供給管６を介して気体燃料のみ、あるいは空気と気体
燃料との濃い混合ガスが供給され、点火プラグ５により
副室４内で着火される。この副室４内の燃焼による火炎
８９は、噴射口８８から主燃焼室２１内に噴出し、これ
により主燃焼室２１内の混合ガスに着火され、混合ガス
が燃焼してピストン２が駆動される。このとき、主燃焼
室２１には吸気管９から希薄な混合ガスが供給されてお
り、主燃焼室２１内の気体燃料は希薄燃焼する。したが
って、機関の圧縮比は、従来の触媒方式の多種燃料機関
の圧縮比と比較して大きく設定することができ、液体燃
料による運転に適した圧縮比になっている。

なお、冷却水通路８２の冷却水は、蛇管８４および環状
空間８３に供給され、接続用ピース８５を通ってシリン
ダヘッド３に至る。そして蛇管８４を通過する間にシリ
ンダライナー５２の上端部と液体燃料噴射弁２２．２３
のノズルチップ５６とを冷却し、環状空間８３を通過す
る間に液体燃料噴射弁２２．２３のノズルチップ５６を
冷却する。

また、フィードポンプ３７の作動により、燃料タンク３
１の液体燃料が通路３８と通路３５．３６とを通って液
体燃料噴射弁２２．２３に供給され、この液体燃料によ
り液体燃料噴射弁２２．２３のノズルチップ５６が冷却
される。ノズルチップ５６を冷却した液体燃料は、通路
３９．４０を通って燃料タンク３１に戻る。すなわち液
体燃料噴射弁２２．２３のノズルチップ５６は、冷却水
と冷却油との双方によって冷却される。

ここで、停電等の非常時には、気体燃料の供給が停止さ
れる。そこで、液体燃料噴射ポンプ２９がカム３３によ
り駆動され、燃料タンク３１内の液体燃料が通路３８と
通路２７．２８とを介して液体燃料噴射弁２２．２３に
供給されて、噴射口２４．２５から主燃焼室２１内に噴
射される。この主燃焼室２１内に噴射された液体燃料は
、ピストン２の上昇により圧縮着火されて燃焼し、ピス
トン２を駆動する。

このように、主燃焼室２１内で気体燃料を希薄燃焼させ
ることにより、機関の圧縮比を液体燃料による運転に適
した値に設定したので、常時の気体燃料による運転を良
好に行なえるのは勿論のこと、非常時の液体燃料による
運転時にも、圧縮着火を良好に行なえることから、始動
性が良好であり、また高出力を得られ、さらには吐煙を
大幅に低減できる。また、液体燃料噴射弁２２．２３を
シリンダ１の側部に取付け、点火プラグ５をシリンダヘ
ッド３の中心部に取付けたので、従来のように液体燃料
噴射弁と点火プラグとをシリンダヘッドに取付けたもの
と比較して、常時の気体燃料による運転時に、液体燃料
噴射弁２２．２３の噴射口２４．２５が火炎の発生源か
ら離れており、したがってホーソン効果により液体燃料
噴射弁２２．２３のノズルチップ５６の温度上昇を低く
抑えることができ、ノズルチップ５６が加熱して焼付く
という事態を回避できる。また、液体燃料噴射弁２２．
２３をシリンダ１の側部に取付けたので、シリンダ１の
冷却水を利用して容易に液体燃料噴射弁２２．２３を冷
却することができ、このことからも液体燃料噴射弁２２
．２３のノズルチップ５６の焼付きを良好に防止できる
。さらに本実施例のように、第４図の如く、副室４の噴
射口８８と液体燃料噴射弁２２．２３の噴射口２４゜２
５とが相対向しないようにし、かつ噴射口２４゜２５が
隣接する火炎８９同士の中央に位置するように構成すれ
ば、噴射口２４．２５が火炎８９から最も遠くなるので
、ホーソン効果によって液体燃料噴射弁２２．２３のノ
ズルチップ５６の温度上昇を最小限に抑えることができ
、極めて好ましい。また本実施例のように、液体燃料を
利用して液体燃料噴射弁２２．２３を冷却するように構
成すればミ液体燃料噴射弁２２．２３のノズルチップ５
６の温度上昇をさらに確実に防止でき、ノズルチップ５
６の焼付きを確実に防止できるので好ましい。また本実
施例のように、副室４を設ければ、液体燃料による運転
時に発生する煤が点火プラグ５に付着し難く、点火プラ
グ５の寿命を延長できるので好ましい。また本実施例の
ように、２個の液体燃料噴射弁２２．２３を対向配置す
れば、液体燃料による運転時に第３図のように主燃焼室
２１全体に均一に液体燃料が噴射され、燃焼状態が良好
になって、出力が向上し、かつ吐煙が減少し、さらには
燃費が良くなるので好ましい。

（別の実施例） 上記実施例においては、シリンダヘッド３の中心部に副
室４を設け、この副室４に点火プラグ５を配置したが、
本発明はこのような構成に限定されるものではなく、副
室４を設けずに、シリンダヘッド３の中心部に直接点火
プラグ５を配置してもよい。

また上記実施例においては、副室４の噴射口８８を４個
設けたが、本発明はこのような構成に限定されるもので
はなく、噴射口８８の設置数は各種設計条件に応じて任
意に設定すればよい。

また上記実施例においては、２個の液体燃料噴射弁２２
．２３を設け、これらの噴射口２４，２５を相対向させ
たが、本発明はこのような構成に限定されるものではな
く、液体燃料噴射弁２２゜２３はいずれか一方のみを設
けるようにしてもよい。また場合によっては液体燃料噴
射弁２２，２３以外に別の液体燃料噴射弁を設けてもよ
い。

また上記実施例においては、液体燃料噴射弁２２．２３
を、シリンダ１の冷却のための水と液体燃料との双方で
冷却するようにしたが、本発明はこのような構成に限定
されるものではなく、いずれか一方の冷却手段のみを採
用してもよく、また場合によっては双方の冷却手段を省
略してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、空気と気体燃料
または空気と液体燃料が供給される燃焼室と、空気と気
体燃料との混合ガスに着火するための点火プラグと、前
記燃焼室に前記液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁とを
備え、気体燃料による運転と液体燃料による運転とを切
換可能に構成した多種燃料機関において、前記点火プラ
グをシリンダヘッドの中心部に配置し、前記液体燃料噴
射弁をシリンダ側部に配置して、気体燃料を希薄燃焼さ
せることにより機関の圧縮比を液体燃料に適した値に設
定したので、常時の気体燃料による運転を良好に行なえ
るのは勿論のこと、非常時の液体燃料による運転時にも
、圧縮着火を良好に行なえることから、始動性が良好で
あり、また高出力を得られ、さらには吐煙を大幅に低減
できる。

また、液体燃料噴射弁をシリンダの側部に取付け、点火
プラグをシリンダヘッドの中心部に取付けたので、従来
のように液体燃料噴射弁と点火プラグとをシリンダヘッ
ドに取付けたものと比較して、常時の気体燃料による運
転時に、液体燃料噴射弁の噴射口が火炎の発生源から離
れており、したがってホーソン効果により液体燃料噴射
弁のノズルチップの温度上昇を低く抑えることができ、
ノズルチップが加熱して焼付くという事態を回避できる
。また、液体燃料噴射弁をシリンダの側部に取付けたの
で、シリンダの冷却水を利用して容易に液体燃料噴射弁
を冷却することができ、このことからも液体燃料噴射弁
のノズルチップの焼付きを良好に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における多種燃料機関の概略
構成図、第２図は液体燃料噴射弁の取付部分の拡大断面
図、第３図は液体燃料噴射弁からの液体燃料の噴射状態
の説明図、第４図は副室からの火炎の噴出状態の説明図
である。 １・・・シリンダ、３・・・シリンダヘッド、４・・・
副室、５・・・点火プラグ、２１・・・主燃焼室、２２
．２３・・・液体燃料噴射弁、２４．２５・・・噴射口
特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代理人　弁理
士　大森忠孝　　　１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気と気体燃料または空気と液体燃料が供給され
   る燃焼室と、空気と気体燃料との混合ガスに着火するた
   めの点火プラグと、前記燃焼室に前記液体燃料を噴射す
   る液体燃料噴射弁とを備え、気体燃料による運転と液体
   燃料による運転とを切換可能に構成した多種燃料機関に
   おいて、前記点火プラグをシリンダヘッドの中心部に配
   置し、前記液体燃料噴射弁をシリンダ側部に配置して、
   気体燃料を希薄燃焼させることにより機関の圧縮比を液
   体燃料に適した値に設定したことを特徴とする多種燃料
   機関。
2. （２）シリンダヘッドは、燃焼室に連通する副室が中心
   部に配置され、点火プラグは前記副室に配置されている
   構成とした特許請求の範囲第１項に記載の多種燃料機関
   。
3. （３）液体燃料噴射弁は、噴射口がシリンダ軸芯と直交
   する直線上にて相対向する状態でシリンダ側部に２個配
   置されている構成とした特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載の多種燃料機関。