JPH0422033Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は二元燃料エンジン、例えば圧縮自己
着火し得る液体燃料と、着火しにくいガス燃料と
を使用するエンジンに関するものであつて、特に
上記のうち着火性の悪い燃料の着火性を改善する
ための熱面栓を備えた二元燃料エンジンに関する
ものである。

（従来の技術） 上記のように液体燃料とガス燃料とを使用する
二元燃料エンジンは、例えば「内燃機関第20巻No.
250，1981，６、第23〜24頁」に「二元燃料機関
と下水汚泥消化ガス発電システム」として記載さ
れているように公知である。このエンジンにおい
ては、ガス燃料の着火性が悪いことから、ガス燃
料での運転時には、パイロツト用の液体燃料を用
い、液体燃料を介してガス燃料の着火を行うとい
う方式が採用されている。しかしながら、このよ
うにガス燃料による運転のすべての機関中にわた
つてパイロツト用の液体燃料を使用することは不
経済なことから、上記二元燃料エンジンにおいて
は、上記パイロツト用液体燃料の使用を省略する
ことが望まれている。また上記のようにパイロツ
ト用液体燃料とガス燃料とを併用する場合でも、
パイロツト用燃料に着火不良が生じたときには、
ガス燃料がミス着火し、未燃ガスがシリンダ外
に、例えば排気管内に流入して爆発するという危
険性があるために、ガス燃料のより一層確実な着
火が要望されている。

そこで上記のような二元燃料エンジンにおい
て、ガス燃料の着火用にグロープラグを使用する
ことが考えられる訳である。

デイーゼルエンジンにおけるグロープラグの使
用例としては、例えば実開昭58−132177号がある
が、このグロープラグは、耐熱合金製のチユーブ
の中に発熱コイルを収納すると共に、該コイルと
チユーブとの間に電気絶縁性の粉末を充填して成
るものであつて、別電源からリード線を介してコ
イルに通電し、この際の抵抗発熱によつて該プラ
グを昇温させ、この熱によつて燃料の着火を行う
ようにしたものである。

（考案が解決しようとする問題点） ところで上記グロープラグは、比較的大形であ
ることから、燃焼室内での設置個数及び設置場所
に制限を受け、狭い燃焼室内に複数個を散在させ
ることは不可能であり、また電源と上記プラグと
を連結するためのリード線を必要とすることか
ら、ピストンのような運動部品に装着することも
不可能である。

この考案は上記した従来の欠点を解決するため
になされたものであつて、その目的は、上記のよ
うなパイロツト用液体燃料の使用を省略したり、
あるいはガス燃料等の着火性の悪い燃料の着火性
を改善し得ると共に、燃焼室内のシリンダヘツド
やピストンに散在させて装着することができるた
め着火性をよくして燃焼期間を短縮することが可
能となり、したがつて機関の熱効率を向上するこ
とのできる熱面栓を有する二元燃料エンジンを提
供すること、及びピストンやシリンダヘツドへの
熱面栓の取付作業生の改善された熱面栓を有する
二元燃料エンジンを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの考案は、二元燃料エンジン、例えば
圧縮自己着火し得る液体燃料と、それよりも着火
性の悪いガス燃料とを使用するエンジンにおい
て、このエンジンの燃焼室内にセラミツクス製等
の熱面栓を配置してある。この熱面栓は、実施例
に対応する第１図に示すように、燃焼室７内のピ
ストン６又はシリンダヘツド１５の壁面に嵌着さ
れる基部２と、この基部２に連接されると共に燃
焼室７内に配置される球面状の頭部４とを有して
いる。さらに上記基部２には周方向に延びる溝部
８を形成すると共に、この溝部８内には、複数個
に分割構成された雄ねじ部材９，９を、その外周
部を基部外周部よりも径方向に突出させた状態で
嵌入し、また上記基部２の溝部８における横断面
形状を非円形として上記雄ねじ部材９，９の内壁
を係合させることにより上記雄ねじ部材９，９を
上記基部２と連動回転可能にする。一方、上記ピ
ストン６又はシリンダヘツド１５における熱面栓
の取付部においては、有底の取付孔１０を穿設す
ると共に、この取付孔１０の開口部周縁を径方向
内方へと突出させてその内周部に雌ねじ部１１を
形成する。そして上記基部２の溝部８に上記雄ね
じ部材９，９を嵌入した状態で上記雄ねじ部材
９，９を上記雌ねじ部１１に螺合し、さらに上記
雄ねじ部材９，９を螺進して上記雄ねじ部材９，
９が上記雌ねじ部１１を越えて取付孔１０内部に
位置した際に上記雄ねじ部材９，９の外方への自
由拡開によつて上記熱面栓の取付孔１０からの抜
脱を防止すべく構成している。なお二元燃料エン
ジンとしては、上記のように液体燃料とガス燃料
とを使用する場合もあるし、あるいは圧縮自己着
火し得る液体燃料と、これより粗悪な液体燃料や
石炭液化油等のような着火性の劣る燃料とを使用
する場合もある。

（作用） 上記のような二元燃料エンジンの運転は、最初
は圧縮自己着火し得る燃料によつて行われる訳で
あるが、このときの燃焼温度は、例えば最大1200
〜1500℃に達し、平均温度でも900℃程度となる。
このため燃焼室７内に位置する熱面栓１の頭部４
の表面は、1000〜1200℃に維持されることにな
る。一方、通例の着火温度が高く着火性の悪い燃
料においても、着火温度は550〜650℃の範囲内で
あるので、熱面栓１の頭部４の表面が上記のよう
に高温に維持される結果、運転を開始して所定の
時間が経過した後に、燃料が着火性の悪い燃料に
切換られても、噴射された燃料は上記熱面栓１に
よつて着火し得ることになる。しかも上記熱面栓
１には、電源やリード線を必要とせず、またその
構成がコンパクトであることから、燃焼室７内の
ピストン６やシリンダヘツド１５に複数個を散在
させて装着することが可能となるので、ムラのな
い着火を行うことができると共に、ミス着火の発
生を防止することができ、燃焼状態は安定したも
のとなる。

しかも上記エンジンにおいては、雄ねじ部材
９，９を装着した熱面栓を、ピストン６やシリン
ダヘツド１５に設けた取付孔１０に螺着するだけ
の簡単な作業でもつて、熱面栓の抜脱防止状態で
の取付が可能となる。

（実施例） 次ぎにこの考案の熱面栓を有する二元燃料エン
ジンの具体的な実施例について、図面を参照しつ
つ詳細に説明する。

第１図において、１は熱面栓の全体を示してい
るが、この熱面栓１は、基部２と、この基部２の
上端部に連設された座部３と、座部３の上部に連
設された頭部４とを有するものであつて、セラミ
ツクス、好ましくは窒化珪素（Si₃N₄）や炭化珪
素（SiC）等によつて一体的に形成されている。
上記頭部４は、図のように球面状に形成されてい
るが、これは表面積をできるだけ増加して高温熱
面を形成し易くするためである。また上記座部３
の外周部の相対向する位置には、一対の平面部
５，５が形成されているが、これはこの熱面栓１
を壁面に装着する際の締付用として使用するもの
である。上記基部２は、ピストン６の燃焼室７内
に位置する壁面に装着される部分であつて、概略
円柱状の形状を有し、その中途部には、溝部８が
形成されている。この溝部８は、耐熱鋼製の雄ね
じ部材９，９を嵌入する部分であるが、この雄ね
じ部材９，９は、第３図のように、略リング状の
ねじ部材を２つに分割することによつて構成した
ものである。この溝部８においては、上記基部２
の断面は、第３図に示すように、略四角形に形成
されており、また上記雄ねじ部材９，９の内周部
も上記四角形部分に嵌合し得る形状となされてい
る。一方、上記ピストン６の壁面には、断面円形
の取付穴１０が穿設され、その開口部周縁はフラ
ンジ状にやや径方向内方へと突出し、該突出部の
内周部に雌ねじ部１１が形成されている。

上記熱面栓１をピストン６に装着する場合に
は、第２図に示すように、上記溝部８内に雄ねじ
部材９，９を嵌入した状態において、この雄ねじ
部材９，９を上記ピストン６側の雌ねじ１１に螺
合する。そして上記雄ねじ部材９，９を充分にね
じ込むと、雄ねじ部材９，９は、上記雌ねじ部１
１を通過して、第１図に示すように、取付穴１０
内に嵌入されることになる。この状態において
は、雄ねじ部材９，９は、径方向外方へと自由に
動いて拡開するが、このように雄ねじ部材９，９
が拡開する結果、これら雄ねじ部材９，９が、上
記取付穴１０の開口部に設けた突出部に係合し、
熱面栓１の抜出しが防止されることになる。なお
上記熱面栓１の座部３とピストン６の表面との間
には、例えばステンレス鋼製ワイヤを固めた座金
１２が介設されているが、この座金１２は熱面栓
１の熱膨張や衝撃力を緩和するためのものであ
る。また上記熱面栓１における基部２の下面１３
は、該熱面栓１を取付けたときに取付穴１０の底
面１４と密接し得るよう、図のように、平面状に
形成しておくのが好ましい。

第４図には上記熱面栓１の使用状態例を示す
が、この使用状態においては、パイロツト燃料弁
１６から噴出されるパイロツト燃料油で熱面栓１
に熱面を形成し、その後ガス噴射弁１７から噴出
された着火性の悪いガス燃料を上記熱面栓１に直
接的に噴霧することよつて着火するようにしてあ
る訳であるが、このようにした場合には、一度熱
面が得られると、それ以後はパイロツト油を使用
しなくても運転することができることになるので
経済的である。この場合、圧縮比は従来のままで
よいので、シリンダ内圧が異常に上昇することに
はならず、機関の信頼性を損なうことはない。

またパイロツト燃料を併用する場合、従来はパ
イロツト燃料の着火不良によつて、ガス燃料がミ
ス着火し、未燃ガスがシリンダ外に、例えば排気
管内に流入して爆発するという危険性があつた
が、上記のような熱面栓１を用いる場合には、こ
の熱面栓１によつても着火が行われることにな
り、そのためガス燃料のより一層確実な着火が行
えることとなつて、上記のような爆発の危険性を
防止し得ることになる。さらにこのようにガス燃
料の確実な着火が行える結果、ガス噴射弁１７の
不良によつて、燃料ガスが流れ放しになつた場合
でも、該燃料ガスが未燃のまま排気管等に流出す
るという危険性を防止し得る。

また上記において留意する点は、上記熱面栓１
は、従来のクロープラグのように電源やリード線
が必要とされないので、図のようにピストン６の
ような運動部分に装着することが可能であるとい
うことであり、また図示しないが、シリンダヘツ
ド１５に装着することも可能であるし、さらにそ
の全体がコンパクトであることから、ピストン６
とシリンダヘツド１５との両者に、複数個を散在
させた状態で装着することもできるということで
ある。このため燃焼室７内に噴出された燃料の着
火性をよくし、燃焼期間を短くすることが可能と
なり、期間の熱効率を向上することが可能とな
る。

なお上記においては、着火性の悪い燃料として
ガス燃料を用いた例を示しているが、通例のデイ
ーゼル機関において、圧縮自己着火し得る燃料と
粗悪な燃料や石炭液化油等のように着火性の劣る
燃料とを使用するときやメタノール燃料を使用す
る場合にも、上記と同様に着火性を改善すること
ができることになるので、通例のデイーゼルエン
ジンにおいても上記同様に実施することが可能で
ある。

（考案の効果） この考案においては、二元燃料エンジンの燃焼
室内にセラミツクス製の熱面栓を配置し、圧縮自
己着火し得る燃料による運転時に上記熱面栓を加
熱しておき、その後着火性の悪い燃料に切換られ
たときには、上記加熱された熱面栓によつて上記
着火性の悪い燃料の着火を行うようにしてあるの
で、例えば液体燃料とガス燃料とを使用するよう
なエンジンにおいては、ガス燃料の着火に必要な
パイロツト用液体燃料の使用を省略することが可
能となる。また従来と同様にガス燃料の着火用に
パイロツト用液体燃料を使用する場合にでも、上
記熱面栓によつてガス燃料の着火がより一層確実
なものとなるので、未燃ガスが排気管内等で爆発
する危険性を防止することができる。またこの熱
面栓は、上記のように、壁面に装着される基部
と、球面状の頭部を有し、その全体がセラミツク
スによつて形成されたものであつて、従来のグロ
ープラグのように、電源やリード線を必要とせ
ず、またその構成がコンパクトであることから、
燃焼室内のピストンやシリンダヘツドに複数個を
散在させて装着することが可能となる。したがつ
て燃焼室内に噴射された燃料の着火性をよくし、
燃焼機関を短縮することが可能となり、そのため
機関の熱効率を向上することが可能となる。

しかも上記エンジンにおいては、雄ねじ部材を
装着した熱面栓を、ピストンやシリンダヘツドに
設けた取付孔に螺着するだけの簡単な作業でもつ
て、熱面栓の抜脱防止状態での取付が可能となる
ことから、熱面栓の取付作業が容易に行えるとい
う利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の二元燃料エンジンにおいて
使用する熱面栓の一実施例を示す縦断面図、第２
図は上記熱面栓をピストン等の壁面に装着する過
程を示す縦断面図、第３図は前図−線に沿う
横断面図、第４図はその使用状態を示す縦断面図
である。 １……熱面栓、２……基部、４……頭部、６…
…ピストン、７……燃焼室、８……溝部、９……
雄ねじ部材、１０……取付孔、１１……雌ねじ
部、１５……シリンダヘツド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮自己着火し得る燃料と、それよりも着火性
   の悪い燃料とを使用する二元燃料エンジンにおい
   て、上記エンジンの燃焼室内にはセラミツクス製
   の熱面栓が配置され、この熱面栓が、ピストン又
   はシリンダヘツドに取着される基部と、この基部
   に連結されると共に燃焼室内に配置される球面状
   の頭部とを有して成り、上記基部には周方向に延
   びる溝部を形成すると共に、この溝部内には、複
   数個に分割構成された雄ねじ部材を、この外周部
   を基部外周部よりも径方向に突出させた状態で嵌
   入し、また上記基部の溝部における横断面形状を
   非円形として上記雄ねじ部材の内壁を係合させる
   ことにより上記雄ねじ部材を上記基部と連動回転
   可能にする一方、上記ピストン又はシリンダヘツ
   ドにおける熱面栓の取付部においては、有底の取
   付孔を穿設すると共に、この取付孔の開口部周縁
   を径方向内方へと突出させてその内周部に雌ねじ
   部を形成し、これにより上記基部の溝部に上記雄
   ねじ部材を嵌入した状態で上記雄ねじ部材を上記
   雌ねじ部に螺合し、さらに上記雄ねじ部材を螺進
   して上記雄ねじ部材が上記雌ねじ部を越えて取付
   孔内部に位置した際の上記雄ねじ部材の外方への
   自由拡開によつて上記熱面栓の取付孔からの抜脱
   を防止すべく構成したことを特徴とする熱面栓を
   有する二元燃料エンジン。