JPH06101479A - Two-stroke gas engine - Google Patents

Two-stroke gas engine

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JPH06101479A
JPH06101479A JP4277716A JP27771692A JPH06101479A JP H06101479 A JPH06101479 A JP H06101479A JP 4277716 A JP4277716 A JP 4277716A JP 27771692 A JP27771692 A JP 27771692A JP H06101479 A JPH06101479 A JP H06101479A
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fuel
cylinder
gas
communication hole
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide by two-stroke gas engine which is designed to use natural gas, served to promote mixture of flame injected from an auxiliary chamber to a main chamber and air in the main chamber, as fuel. CONSTITUTION:A communicating hole 30 and a fuel inlet 23 are formed in an auxiliary chamber 2 arranged to a cylinder head 7 and gas fuel is fed to the auxiliary chamber 2 in a state to close the communicating hole 30 by a communicating hole valve 4. Further, in a state to close the communicating hole 30, intake air is fed through an intake air port 25 to a cylinder 18 to effect high compression thereof. Since gas fuel is not present in a main chamber 1 even when intake air is forced into a high compression state in the main chamber 1, gas fuel is prevented from self-ignition and knocking is prevented from occurring. The communicating hole 30 is released, compressed air is caused to flow in the auxiliary chamber 2 for ignition combustion and thereafter, an injection flame enlarged in an annular conical shape crosses a squish flow in the main chamber 1 to promote mixture and a combustion period is shortened to complete secondary combustion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ガス燃料供給源から
のナチュラルガスを副室に且つ該副室との連絡が閉鎖状
態の主室に吸入空気を供給し、副室で高圧縮空気とガス
燃料を混合燃焼させる2ストロークガスエンジンに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention supplies natural gas from a gas fuel supply source to a sub-chamber and supplies intake air to the main chamber in a state where communication with the sub-chamber is closed. The present invention relates to a two-stroke gas engine that mixes and burns gas fuel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ナチュラルガスを主燃料とするエ
ンジンは、コジェネレーション型エンジンとして開発が
進められている。このコジェネレーション型エンジン
は、動力を発電機で電気エネルギーとして取り出し、排
気ガスエネルギーが有する熱を熱交換器で水を加熱して
温水にして給湯用として利用している。そして、このコ
ジェネレーション型エンジンは、将来都市内電気供給シ
ステムとして利用されることが期待されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an engine using natural gas as a main fuel has been developed as a cogeneration engine. In this cogeneration engine, power is taken out as electric energy by a generator, and heat of exhaust gas energy is heated by a heat exchanger to make hot water, which is used for hot water supply. It is expected that this cogeneration engine will be used as an urban electricity supply system in the future.

【0003】ナチュラルガスを燃料とするエンジンとし
て、例えば、特開昭54−156911号公報、特開平
1−232119号公報に開示されたものがある。
Examples of engines using natural gas as fuel include those disclosed in JP-A-54-156911 and JP-A-1-232119.

【0004】特開昭54−156911号公報に開示さ
れた内燃機関は、吸入空気を圧縮して主燃焼室に供給
し、吸入空気の一部をジェットセル点火室中に供給し、
パラフィン系の炭化水素燃料を上記ジェットセル点火室
中に噴射して濃厚な混合物を生成し、吸入空気と混合物
を更に圧縮し、パラフィン系の炭化水素燃料を主燃焼室
中に噴射し、一方で吸入空気と混合物を更に圧縮して希
薄な混合物を主燃焼室内に生成させ、ジェットセル点火
室中の混合物を両混合物の完全圧縮が達成される前に点
火して熱いガスの流れを生成し、該熱いガスの流れを主
燃焼室内の上記混合物中に投入してこの主燃焼室内の混
合物を点火し、NOX の生成を低減するものである。
The internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 54-156911 compresses intake air and supplies it to the main combustion chamber, and a part of the intake air is supplied into the jet cell ignition chamber.
The paraffinic hydrocarbon fuel is injected into the jet cell ignition chamber to produce a rich mixture, the intake air and the mixture are further compressed, and the paraffinic hydrocarbon fuel is injected into the main combustion chamber, while Further compressing the intake air and mixture to produce a lean mixture in the main combustion chamber, igniting the mixture in the jet cell ignition chamber before full compression of both mixtures is achieved producing a hot gas stream, the flow of the heat had gas was charged to the mixture in the main combustion chamber to ignite the mixture of the main combustion chamber, thereby reducing the production of NO X.

【0005】また、特開平1−232119号公報に開
示された水素・液化天然ガス用エンジンは、エンジンの
低負荷運転状態においては燃料たる水素と液化天然ガス
との何れか一方を供給すると共に、エンジンの高負荷運
転状態においては燃料たる液化天然ガスを供給すべき制
御手段を設けたものである。
Further, the engine for hydrogen / liquefied natural gas disclosed in JP-A-1-232119 supplies either one of hydrogen and liquefied natural gas as fuel in a low load operation state of the engine. A control means for supplying liquefied natural gas as fuel is provided in a high load operation state of the engine.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ナチュ
ラルガスを燃料とするガスエンジンは、燃料がガス体で
あるので、ガソリンと同じように燃料ガスを吸気バルブ
の開閉で吸気ポートから吸入し、圧縮、着火させるの
で、圧縮比を大きくすることができず、理論熱効率(η
=仕事の熱換算/燃料の熱量)は必ずしも高くない。通
常使用されているガスエンジンは、圧縮比が9〜13程
度であり、理論熱効率は48%に過ぎないものであり、
ガスエンジンの動力を電気エネルギーにした場合には、
正味熱効率は34〜35%で、場合によっては30%を
割るような効率である。従って、冷却水損失及び排気ガ
スエネルギーとしては、燃料の65〜70%のものが放
出されることになり、この熱エネルギーを熱交換器によ
って温水を作り、給湯用にしても該温水が余りに多量と
なり、一般の利用設備ではを十分に利用できないという
現状である。
However, in a gas engine that uses natural gas as fuel, since the fuel is a gas body, the fuel gas is sucked from the intake port by opening and closing the intake valve, and compressed, as with gasoline. Since it is ignited, the compression ratio cannot be increased and the theoretical thermal efficiency (η
= Work heat conversion / fuel heat quantity) is not necessarily high. The gas engine that is normally used has a compression ratio of about 9 to 13 and a theoretical thermal efficiency of only 48%.
When the gas engine is powered by electrical energy,
The net thermal efficiency is 34-35%, in some cases less than 30%. Therefore, as cooling water loss and exhaust gas energy, 65 to 70% of the fuel is released, and this heat energy is used for hot water supply by using a heat exchanger, and the hot water is too much. The current situation is that general equipment cannot be fully used.

【0007】そこで、ガスエンジンから電気エネルギー
として取り出す場合に、熱効率を向上させることが望ま
れているのが現状である。ガスエンジンは、一般には、
ナチュラルガスを燃料とするものであり、燃料が気体で
ある。そこで、吸入行程でガスを吸入し、次いで圧縮す
ると、高圧縮された状態では温度が高くなり、自己着火
の現象即ちノッキングが発生する。従って、ナチュラル
ガスの燃料は圧縮比が12以下のエンジンでなければ、
自己着火するものである。また、エンジンの熱効率につ
いては、圧縮比が小さいと熱効率が小さくなるというこ
とが理論的、実験的に確認されている。従って、ガスエ
ンジンでは、ガス燃料の自己着火を避けて、圧縮比を如
何に高くするかの課題がある。
Therefore, in the present situation, it is desired to improve the thermal efficiency when the electric energy is taken out from the gas engine. Gas engines are generally
It uses natural gas as fuel, and the fuel is gas. Therefore, when the gas is sucked in the suction stroke and then compressed, the temperature becomes high in the highly compressed state, and the phenomenon of self-ignition, that is, knocking occurs. Therefore, if the compression ratio of natural gas fuel is 12 or less,
It self-ignites. Also, regarding the thermal efficiency of the engine, it has been theoretically and experimentally confirmed that the thermal efficiency decreases as the compression ratio decreases. Therefore, the gas engine has a problem of how to increase the compression ratio while avoiding self-ignition of the gas fuel.

【0008】また、ガスエンジンの燃料は主としてナチ
ュラルガスが燃料であるので、このナチュラルガスを用
いて高圧縮比で燃焼させることができる優れたエンジン
を作製できれば、無限に存在すると言われるナチュラル
ガスを燃料とするガスエンジンが完成できる。
Further, since the natural gas is mainly used as the fuel for the gas engine, if an excellent engine capable of burning at a high compression ratio can be produced by using this natural gas, the natural gas which is said to exist infinitely exists. A gas engine for fuel can be completed.

【0009】そこで、ガスエンジンにおいて、圧縮比を
高めるため、ガス燃料を副室に充填して圧縮上死点TD
C付近で連絡孔を開閉するバルブを開弁して副室と主室
とを連通し、主室の高圧縮空気と副室のガス燃料とを混
合着火させることが考えられる。このようなタイプのガ
スエンジンでは、ガス燃料と空気との混合を良好に行な
うことが最大の問題になる。
Therefore, in the gas engine, in order to increase the compression ratio, the sub-chamber is filled with gas fuel and the compression top dead center TD is reached.
It is conceivable that a valve for opening and closing the communication hole is opened near C to communicate the sub chamber and the main chamber, and the highly compressed air in the main chamber and the gas fuel in the sub chamber are mixed and ignited. In this type of gas engine, good mixing of the gas fuel and air is a major problem.

【0010】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、連絡孔により主室と副室との連通
を遮断し、その副室にナチュラルガスを導入し、主室で
吸入空気のみを圧縮して圧縮比を高くし、主室内の空気
を高温に上昇させた状態で連絡孔の連絡孔弁を開放して
主室の高圧縮空気を副室に流入させ、この時、連絡孔バ
ルブと連絡孔との隙間から流入する空気流速により副室
内で空気とガス燃料とを速やかに混合するが、この状態
では燃料当量比が大きく、過濃混合気状態であり、次い
で、混合の終了した燃料は膨張火炎となって連絡孔から
主室へ噴出し、膨張火炎は主室内の空気と混合するの
で、副室から主室への火炎の噴出状態を主室内の空気と
良好に混合を達成できるように主室の形状を構成し、火
炎を副室から主室に一気に吹き出させると共に、該火炎
と前記主室へのスキッシュ流との混合を促進して二次燃
焼をできるだけ均一な混合気で短時間で完結させ、NO
X 、HC等の発生を低減し、特に熱効率を高め、ガス燃
料の自己着火を防止してノッキングの発生を防止し、電
気エネルギーとしての熱効率を高めることができるガス
燃料を燃料とする2ストロークガスエンジンを提供する
ことである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and communication between the main chamber and the sub chamber is cut off by a communication hole, natural gas is introduced into the sub chamber, and the main chamber is inhaled. Only the air is compressed to increase the compression ratio, the communication hole valve of the communication hole is opened while the air in the main chamber is raised to a high temperature, and the highly compressed air in the main chamber flows into the sub chamber. Air and gas fuel are rapidly mixed in the sub-chamber due to the flow velocity of the air flowing in from the gap between the communication hole valve and the communication hole, but in this state the fuel equivalence ratio is large and the mixture is in a rich mixture state. The finished fuel becomes an expansion flame and is ejected from the communication hole into the main chamber, and the expansion flame mixes with the air in the main chamber, so the state of ejection of the flame from the sub-chamber to the air in the main chamber is improved. The shape of the main chamber is configured to achieve mixing and the flame is transferred from the sub chamber to the main chamber. Causes blown out air, to complete in a short time as much as possible uniform mixture was in secondary combustion promoting mixing of the squish flow to the main chamber and the flame, NO
2-stroke gas fueled with gas fuel that can reduce the generation of X , HC, etc., especially improve thermal efficiency, prevent self-ignition of gas fuel to prevent knocking, and improve thermal efficiency as electric energy. To provide the engine.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、シリンダを形成したシリンダブロック、該
シリンダブロックに固定したシリンダヘッド、前記シリ
ンダの下部に設けた吸排気ポート、前記シリンダ内を往
復動するピストン、前記シリンダヘッドに形成した副
室、該副室にガス燃料供給源からのガス燃料を供給する
前記シリンダヘッドに形成した燃料通路、該燃料通路と
前記副室との連通状態を開閉する燃料バルブ、前記シリ
ンダヘッドのヘッド下面部中央に開口した前記副室と前
記シリンダ内とを連通する連絡孔、該連絡孔に設けたバ
ルブシートに配置され且つ前記副室側から前記シリンダ
側へ噴出する火炎が拡開状リング形状を形成する円錐状
バルブフェースを有する連絡孔バルブ、及び前記副室か
らの噴出火炎の流線パターンに沿って中央部から周辺部
へ深くなる形状に前記ピストンの頂面に形成した主室、
を有する2ストロークガスエンジンに関する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is,
The present invention relates to a cylinder block having a cylinder, a cylinder head fixed to the cylinder block, an intake / exhaust port provided in the lower portion of the cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, a sub chamber formed in the cylinder head, A fuel passage formed in the cylinder head for supplying gas fuel from a gas fuel supply source to the sub chamber, a fuel valve for opening and closing a communication state between the fuel passage and the sub chamber, and an opening at the center of the lower surface of the head of the cylinder head. A communication hole that communicates between the sub chamber and the inside of the cylinder, a conical shape that is arranged in a valve seat provided in the communication hole, and a flame that is ejected from the sub chamber side to the cylinder side forms an expanded ring shape. A connecting hole valve having a valve face, and a shape that deepens from the central portion to the peripheral portion along the streamline pattern of the flame ejected from the sub chamber. Main chamber formed in the top surface of the piston,
A two-stroke gas engine having

【0012】また、この2ストロークガスエンジンにお
いて、前記連絡孔バルブは圧縮上死点付近で開弁して前
記シリンダ側から前記副室内へ圧縮空気を流入させ、前
記副室内で圧縮空気とガス燃料とを混合着火させるもの
である。
Further, in this two-stroke gas engine, the communication hole valve opens near the compression top dead center to allow compressed air to flow into the sub chamber from the cylinder side, and the compressed air and the gas fuel inside the sub chamber. It is to ignite mixed with.

【0013】また、この2ストロークガスエンジンにお
いて、前記主室の前記環状開口の外周先端部は、圧縮行
程終端近傍で前記主室へのスキッシュ流を促進するため
半径方向内向きに先尖りのリップに形成されているもの
である。
Further, in this two-stroke gas engine, the outer peripheral tip of the annular opening of the main chamber has a lip which is pointed radially inward in order to promote the squish flow to the main chamber near the end of the compression stroke. It is formed in.

【0014】[0014]

【作用】この発明による2ストロークガスエンジンは、
上記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、この2ストロークガスエンジンは、副室への燃料通
路を開閉する燃料バルブと、シリンダヘッドのヘッド下
面部中央に開口した副室とシリンダ内とを連通する連絡
孔を開閉する連絡孔バルブとを設け、シリンダ下部に吸
排気ポートを形成しているので、圧縮比εを18程度に
まで高くすることができ、エンジン性能を向上でき、濃
混合気で副室で燃焼させることができてNOX の発生を
抑制できる。しかるに、ナチュラルガスを燃料とする場
合には、燃焼室への気体噴射になり、拡散燃焼となる
が、圧縮比が18になる前に自己着火してノッキングの
原因になりと共に、燃料リーンで燃焼してNOX の発生
が多くなる。
The two-stroke gas engine according to the present invention,
It is configured as described above and operates as follows. That is, this two-stroke gas engine includes a fuel valve that opens and closes a fuel passage to the sub chamber, and a communication hole valve that opens and closes a communication hole that communicates with the sub chamber that opens in the center of the lower surface of the cylinder head. Since the intake and exhaust ports are formed in the lower part of the cylinder, the compression ratio ε can be increased to about 18, the engine performance can be improved, and the rich air-fuel mixture can be combusted in the sub-chamber. The generation of X can be suppressed. However, when using natural gas as the fuel, the gas is injected into the combustion chamber, resulting in diffusion combustion, but it causes self-ignition before the compression ratio reaches 18 and causes knocking, and burns with lean fuel. the occurrence of NO X increases with.

【0015】また、シリンダヘッドに吸排気ポートを形
成する必要がなく、シリンダヘッドに形成する燃焼室の
設計の自由度が大きくなり、副室をシリンダ中央に配置
することができ、ピストンヘッドに形成する主室の形状
を副室からの噴出火炎に合わせた形状に形成できる。連
絡孔をヘッド下面部中央に形成し、該連絡孔に連絡孔バ
ルブを配置すると、シリンダ中央領域は連絡孔バルブの
シャドーになり、該シリンダ中央領域に相当するピスト
ンヘッドに燃焼室を形成しても有効でない。そこで、ピ
ストンヘッドに形成する主室の形状は、連絡孔バルブを
円錐状バルブフェースに形成した時に、前記副室側から
前記シリンダ側へ噴出する火炎が拡開状リング形状を形
成するので、ピストンヘッドに形成する主室を前記副室
からの噴出火炎の流線パターンに沿って中央部から周辺
部へ深くなる形状に形成したものである。
Further, it is not necessary to form an intake / exhaust port in the cylinder head, the degree of freedom in designing the combustion chamber formed in the cylinder head is increased, and the sub chamber can be arranged in the center of the cylinder and formed in the piston head. The shape of the main chamber can be formed to match the flame emitted from the sub chamber. When the connecting hole is formed in the center of the lower surface of the head and the connecting hole valve is arranged in the connecting hole, the cylinder central region becomes a shadow of the connecting hole valve, and the combustion chamber is formed in the piston head corresponding to the cylinder central region. Is not valid either. Therefore, the shape of the main chamber formed in the piston head is such that, when the communication hole valve is formed in the conical valve face, the flame ejected from the sub chamber side to the cylinder side forms an expanded ring shape. The main chamber formed in the head is formed in a shape that becomes deeper from the central portion to the peripheral portion along the streamline pattern of the flame ejected from the sub chamber.

【0016】従って、この2ストロークガスエンジン
は、連絡孔バルブを閉鎖した状態で副室にガス燃料を所
定のガス質量だけ供給し、他方、吸入空気を主室に導入
して吸入空気を主室内で単独に圧縮する。主室内では吸
入空気が高圧縮比になってもガス燃料が存在しないの
で、ガス燃料が自己着火することなく、ノッキングが発
生することがない。また、前記連絡孔が開放すること
で、前記連絡孔と前記連絡孔バルブとの隙間から流入す
る空気流速により前記主室から高圧縮の吸入空気が前記
副室に流入し、ガス燃料と圧縮空気とが速やかに混合し
て着火し、この状態では燃料当量比が大きく、燃料リッ
チな状態で着火燃焼してNOX の発生が抑制される。
Therefore, in this two-stroke gas engine, gas fuel is supplied to the sub-chamber by a predetermined gas mass with the communication hole valve closed, while the intake air is introduced into the main chamber and the intake air is introduced into the main chamber. To compress independently. Since the gas fuel does not exist in the main chamber even if the intake air has a high compression ratio, the gas fuel does not self-ignite and knocking does not occur. Further, when the communication hole is opened, highly compressed intake air flows into the sub chamber from the main chamber due to the flow velocity of the air flowing in from the gap between the communication hole and the communication hole valve, so that the gas fuel and the compressed air are discharged. And are rapidly mixed and ignited. In this state, the fuel equivalent ratio is large, and the fuel-rich state is ignited and burned to suppress the generation of NO X.

【0017】次いで、副室で混合が終了したガス燃料は
膨張火炎となって副室から連絡孔を通って主室へ噴出
し、主室内に存在する新気と混合する。この時、連絡孔
バルブと連絡孔との隙間は、断面円形隙間、言い換えれ
ば、環状円錐隙間であり、該環状円錐隙間を通って副室
から主室へ噴出する火炎は、拡開状リング形状に拡大す
る方向に吹き出し、しかも、ピストンの頂面に形成した
主室は、副室からの噴出火炎の流線パターンに沿って中
央部から周辺部へ深くなる形状に形成されているので、
ピストン頂面とヘッド下面部との間の隙間の減少に伴っ
て主室内へ流入するスキッシュ流が拡開状リング形状の
噴出火炎に交差して流れ込み、空気と火炎との混合を促
進することができる。
Next, the gas fuel, which has been mixed in the sub chamber, becomes an expansion flame and is ejected from the sub chamber through the communication hole into the main chamber and mixed with the fresh air existing in the main chamber. At this time, the clearance between the communication hole valve and the communication hole is a circular cross-section clearance, in other words, an annular conical clearance, and the flame ejected from the sub chamber to the main chamber through the annular conical clearance has an expanded ring shape. In addition, the main chamber formed on the top surface of the piston is formed in a shape that becomes deeper from the central portion to the peripheral portion along the streamline pattern of the flame ejected from the sub chamber,
As the clearance between the top surface of the piston and the lower surface of the head decreases, the squish flow that flows into the main chamber intersects with the expanding ring-shaped jet flame, and promotes mixing of air and flame. it can.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による2ス
トロークガスエンジンの実施例を説明する。図1はこの
発明による2ストロークガスエンジンの一実施例を示す
断面図、及び図2は図1の2ストロークガスエンジンの
連絡孔バルブの開放状態を示す断面図である。
Embodiments of the two-stroke gas engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a two-stroke gas engine according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing an open state of a communication hole valve of the two-stroke gas engine of FIG.

【0019】この2ストロークガスエンジンは、掃気ポ
ート即ち吸気ポート25と排気ポート31を備えたシリ
ンダブロック14、シリンダブロック14に固定された
シリンダヘッド7、シリンダブロック14に形成した孔
部21に嵌合し且つシリンダ18を形成するシリンダラ
イナ6、シリンダブロック14に形成した吸気ポート2
5に連通するシリンダライナ6に形成した掃気口即ち吸
気口20、排気ポート31に連通するシリンダライナ6
に形成した排気口32、シリンダヘッド7に形成した穴
部19に配置した副室2を形成するセラミックスで作製
した副室壁体3、シリンダライナ6に形成したシリンダ
18内を往復運動するピストン15、ピストン15のピ
ストンヘッド16に形成した主室1、及び主室1と副室
2とを連通する連絡孔30を有している。
This two-stroke gas engine is fitted into a cylinder block 14 having a scavenging port, that is, an intake port 25 and an exhaust port 31, a cylinder head 7 fixed to the cylinder block 14, and a hole 21 formed in the cylinder block 14. And the intake port 2 formed in the cylinder block 14 and the cylinder liner 6 that form the cylinder 18.
The cylinder liner 6 communicating with the scavenging port, that is, the intake port 20 and the exhaust port 31 formed in the cylinder liner 6 communicating with
A sub chamber wall 3 made of ceramics forming the sub chamber 2 arranged in the hole 19 formed in the cylinder head 7, a piston 15 reciprocating in the cylinder 18 formed in the cylinder liner 6. It has a main chamber 1 formed in the piston head 16 of the piston 15 and a communication hole 30 that connects the main chamber 1 and the sub chamber 2 to each other.

【0020】この2ストロークガスエンジンにおいて、
シリンダヘッド7に形成した穴部9にはセラミックスで
製作したヘッドライナ10が嵌合している。ヘッドライ
ナ10は、シリンダ18の一部を構成するライナ上部2
8とヘッド下面部11から構成されている。ヘッド下面
部11の上面には、副室2を構成する副室壁体3が一体
的に形成されている。副室壁体3は、シリンダヘッド7
の穴部19に嵌合した上部壁体12と下部壁体13から
構成されている。連絡孔30は、ヘッド下面部11のシ
リンダ中央部に形成されている。ピストン15は、耐熱
性に優れた窒化ケイ素等のセラミックスから成るピスト
ンヘッド16と、ピストンヘッド16に結合リング29
でメタルフローによって固定したピストンスカート17
から構成されている。
In this two-stroke gas engine,
A head liner 10 made of ceramics is fitted in the hole 9 formed in the cylinder head 7. The headliner 10 includes a liner upper portion 2 which constitutes a part of the cylinder 18.
8 and a head lower surface portion 11. A sub-chamber wall body 3 forming the sub-chamber 2 is integrally formed on the upper surface of the head lower surface portion 11. The sub chamber wall body 3 includes the cylinder head 7
It is composed of an upper wall body 12 and a lower wall body 13 fitted in the hole portion 19 of the above. The communication hole 30 is formed in the central portion of the cylinder of the head lower surface portion 11. The piston 15 includes a piston head 16 made of ceramics such as silicon nitride having excellent heat resistance, and a coupling ring 29 on the piston head 16.
Piston skirt 17 fixed by metal flow with
It consists of

【0021】この2ストロークガスエンジンは、ガス燃
料としてのナチュラルガスを燃料通路8を通じて副室2
に供給するガス燃料供給源を有している。該ガス燃料供
給源は、図示していないが、例えば、ガス燃料としての
ナチュラルガスを収容する燃料タンク及び燃料タンクか
らのナチュラルガスを蓄圧する蓄圧室を有し、蓄圧室の
ナチュラルガスを燃料通路8を通ってシリンダヘッド7
に形成した燃料入口23から副室2に供給するものであ
る。更に、この2ストロークガスエンジンは、副室2へ
のガス燃料供給を調節するため燃料入口23に配置され
た燃料バルブ5、及び主室1と副室2とを連通する連絡
孔30に配置されている連絡孔バルブ4を有している。
In this two-stroke gas engine, natural gas as a gas fuel is passed through the fuel passage 8 to the sub chamber 2
It has a gas fuel supply source for supplying to. Although not shown, the gas fuel supply source has, for example, a fuel tank containing natural gas as a gas fuel and a pressure accumulating chamber for accumulating the natural gas from the fuel tank. Cylinder head 7 through 8
The fuel is supplied to the sub chamber 2 from the fuel inlet 23 formed in the above. Further, the two-stroke gas engine is arranged in the fuel valve 5 arranged at the fuel inlet 23 for adjusting the gas fuel supply to the sub chamber 2 and the communication hole 30 connecting the main chamber 1 and the sub chamber 2 with each other. It has a communication hole valve 4.

【0022】また、連絡孔30の領域では、燃焼ガスで
高温になるため、連絡孔30に配置した連絡孔バルブ4
は高温強度を有する耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケ
イ素等のセラミックスから製作されている。燃料バルブ
5は、例えば、電磁力で開閉される電磁弁駆動装置を有
しており、エンジン負荷に応じて開弁期間が決定されて
いる。燃料バルブ5が燃料入口23を開放することによ
って、ナチュラルガスであるガス燃料が蓄圧室から必要
量だけ副室2に供給される。更に、この2ストロークガ
スエンジンにはターボチャージャ22が設けられてお
り、排気ポート31から排出される排気ガスはターボチ
ャージャ22のタービンへ送り込まれる。排気ガスエネ
ルギーによって駆動されるタービンは、コンプレッサを
作動し、コンプレッサによって圧縮された空気は吸気ポ
ート25からシリンダ18内に供給される。
Further, in the area of the communication hole 30, the temperature of the combustion gas becomes high, and therefore the communication hole valve 4 arranged in the communication hole 30.
Is manufactured from ceramics such as silicon nitride and silicon carbide that have high temperature strength and excellent heat resistance. The fuel valve 5 has, for example, an electromagnetic valve drive device that is opened and closed by an electromagnetic force, and the valve opening period is determined according to the engine load. When the fuel valve 5 opens the fuel inlet 23, the gas fuel, which is a natural gas, is supplied from the pressure accumulating chamber to the sub chamber 2 in a required amount. Further, the two-stroke gas engine is provided with a turbocharger 22, and the exhaust gas discharged from the exhaust port 31 is sent to the turbine of the turbocharger 22. The turbine driven by the exhaust gas energy operates the compressor, and the air compressed by the compressor is supplied from the intake port 25 into the cylinder 18.

【0023】特に、この2ストロークガスエンジンは、
シリンダ下部に吸排気ポート25,31を形成し、ピス
トンヘッド16に形成する主室の形状に自由度を持たせ
て、ピストンヘッド16に理想的な形状の主室1を形成
し、燃料通路8と副室2との連通状態を開閉する燃料バ
ルブ5及び副室2とシリンダ18内とを連通する連絡孔
30に配置した連絡孔バルブ4を有していることを特徴
としている。連絡孔バルブ4は、シリンダヘッド7のヘ
ッド下面部11中央に開口した連絡孔30に形成したバ
ルブシート24に配置され、副室2側からシリンダ18
側へ噴出する火炎が拡開状リング形状33を形成する円
錐状バルブフェースを有している。そして、ピストンヘ
ッド16に形成した主室1は、副室2側から連絡孔30
を通ってシリンダ18側へ噴出する拡開状リング状の噴
出火炎の流線パターンに沿って中央部から周辺部へ深く
なる形状に形成されている。また、ピストンヘッド16
の中央部には、連絡孔バルブ4の開放時の逃げとなり無
駄容積を低減するように平らな面27に形成されてい
る。そして、主室1は、平らな面27の周縁からピスト
ンヘッド16の周辺側に向かって深くなる形状に形成さ
れている。主室1の外周縁は隙間26から主室1への空
気流入によって発生するスキッシュ流Sが良好に形成さ
れるように、先尖りのリップ34に形成されている。
In particular, this two-stroke gas engine
The intake / exhaust ports 25, 31 are formed in the lower portion of the cylinder, and the main chamber formed in the piston head 16 has a degree of freedom to form the main chamber 1 having an ideal shape in the piston head 16 and the fuel passage 8 It is characterized in that it has a fuel valve 5 for opening and closing a communication state between the sub chamber 2 and the sub chamber 2, and a communication hole valve 4 arranged in a communication hole 30 for communicating the sub chamber 2 and the inside of the cylinder 18. The communication hole valve 4 is arranged in a valve seat 24 formed in a communication hole 30 opened in the center of the head lower surface portion 11 of the cylinder head 7, and is connected to the cylinder 18 from the sub chamber 2 side.
The flame ejecting to the side has a conical valve face which forms a flared ring shape 33. The main chamber 1 formed in the piston head 16 has a communication hole 30 from the sub chamber 2 side.
It is formed in a shape that becomes deeper from the central portion to the peripheral portion along the streamline pattern of the expanding ring-shaped jet flame that is ejected toward the cylinder 18 side through. Also, the piston head 16
A flat surface 27 is formed at the center of the contact hole 4 so as to serve as a relief when the communication hole valve 4 is opened and reduce a waste volume. The main chamber 1 is formed in a shape that becomes deeper from the peripheral edge of the flat surface 27 toward the peripheral side of the piston head 16. The outer peripheral edge of the main chamber 1 is formed with a pointed lip 34 so that the squish flow S generated by the air flow into the main chamber 1 through the gap 26 is favorably formed.

【0024】また、この2ストロークガスエンジンで
は、連絡孔バルブ4は圧縮上死点付近で開弁してシリン
ダ18側から副室2内へ圧縮空気を流入させ、副室2内
で圧縮空気とガス燃料とを混合着火させるものである。
Further, in this two-stroke gas engine, the communication hole valve 4 is opened near the compression top dead center to allow compressed air to flow into the sub chamber 2 from the cylinder 18 side. It is for ignition by mixing with gas fuel.

【0025】この2ストロークガスエンジンにおいて、
主室1を形成する壁体であるヘッドライナ10、副室2
を形成する副室壁体3を構成する上部壁体12と下部壁
体13、シリンダライナ6及びピストンヘッド16は、
例えば、耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセ
ラミックスで作製されることが好ましい。それによっ
て、燃焼後期のガス温度が高くなっても十分な耐熱性、
高温強度を有し、未燃炭化水素HC等の排出が少なくな
り、副室2及び主室1で発生する熱エネルギーをターボ
チャージャ22に送り込むことができる。ターボチャー
ジャ22に発電・電動機を設けたり、或いはターボチャ
ージャ22の下流にエネルギー回収装置を設けておけ
ば、この2ストロークガスエンジンで発生する熱エネル
ギーを確実に回収でき、高熱効率のガスエンジンを提供
することができる。
In this two-stroke gas engine,
Headliner 10, which is a wall forming main chamber 1, sub-chamber 2
The upper wall body 12 and the lower wall body 13, the cylinder liner 6 and the piston head 16 which form the sub chamber wall body 3 forming the
For example, it is preferably made of ceramics such as silicon nitride and silicon carbide having excellent heat resistance. As a result, even if the gas temperature in the latter half of combustion becomes high, sufficient heat resistance,
It has high-temperature strength, emits less unburned hydrocarbons HC, etc., and can send the thermal energy generated in the sub chamber 2 and the main chamber 1 to the turbocharger 22. If the turbocharger 22 is provided with a generator / motor or an energy recovery device is provided downstream of the turbocharger 22, the thermal energy generated by this two-stroke gas engine can be reliably recovered and a gas engine with high thermal efficiency is provided. can do.

【0026】この2ストロークガスエンジンは、上記の
ように構成されており、次のように作動される。この2
ストロークガスエンジンは、掃気・吸入行程、圧縮行
程、膨張行程及び排気行程の4つの行程をクランクシャ
フトの1回転で即ちピストン15の2ストロークで行
い、これを順次繰り返すことによって作動されるもので
ある。まず、吸入行程では、シリンダ下部に形成した吸
気ポート25からシリンダ18内に吸入空気が供給さ
れ、また、連絡孔バルブ4によって連絡孔30を閉鎖し
た状態で燃料バルブ5を開放して燃料通路8を通じてガ
ス燃料供給源から副室2にナチュラルガスのガス燃料が
供給される。この時、副室2には、燃焼後の排気ガスが
若干残留しているので、副室2にガス燃料が導入される
と、ガス燃料は受熱して副室2内で活性化する。
This two-stroke gas engine is constructed as described above and is operated as follows. This 2
The stroke gas engine is operated by performing four strokes of a scavenging / intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke with one rotation of the crankshaft, that is, two strokes of the piston 15, and sequentially repeating this. . First, in the intake stroke, intake air is supplied into the cylinder 18 from the intake port 25 formed in the lower portion of the cylinder, and the fuel valve 5 is opened with the communication hole 30 closed by the communication hole valve 4. Through the gas fuel supply source, the natural gas fuel gas is supplied to the sub chamber 2. At this time, since a small amount of exhaust gas remains after combustion in the sub chamber 2, when the gas fuel is introduced into the sub chamber 2, the gas fuel receives heat and is activated in the sub chamber 2.

【0027】この2ストロークガスエンジンは、圧縮行
程では、連絡孔バルブ4によって連絡孔30を閉鎖して
おき、主室1で吸入空気を高圧縮して圧縮比を大きくす
る。次いで、圧縮行程終盤即ち圧縮上死点TDC付近で
連絡孔バルブ4が連絡孔30を開放し、連絡孔30を通
じて高圧縮で高温(例えば、650℃)化した圧縮空気
を主室1から副室2へ流入させ、該吸入空気は活性化し
たガス燃料と混合を促進して着火燃焼し、燃焼が急速に
進展して燃料リッチでNOX を低減した状態で燃焼す
る。従って、吸入空気が主室1内で高圧縮比になって
も、ガス燃料を含んでいないのでガス燃料が自己着火す
ることなく、ノッキングが発生することがない。しか
も、連絡孔30が開放することで、連絡孔30と連絡孔
バルブ4との隙間から流入する空気流速により主室1か
ら高圧縮の吸入空気が副室2に流入し、ガス燃料と圧縮
空気とが速やかに混合して着火し、この状態では燃料当
量比が大きく、燃料リッチな状態で着火燃焼してNOX
の発生が抑制される。
In this two-stroke gas engine, in the compression stroke, the communication hole 30 is closed by the communication hole valve 4, and the intake air is highly compressed in the main chamber 1 to increase the compression ratio. Next, at the end of the compression stroke, that is, near the compression top dead center TDC, the communication hole valve 4 opens the communication hole 30, and through the communication hole 30, compressed air that has been compressed to a high temperature (for example, 650 ° C.) is passed from the main chamber 1 to the sub chamber. 2, the intake air is promoted to be mixed with the activated gas fuel to be ignited and burned, and the combustion proceeds rapidly to burn in a fuel rich state with reduced NO X. Therefore, even if the intake air has a high compression ratio in the main chamber 1, since the gas fuel does not contain the gas fuel, the gas fuel does not self-ignite and knocking does not occur. Moreover, since the communication hole 30 is opened, highly compressed intake air flows into the sub chamber 2 from the main chamber 1 due to the flow velocity of the air flowing in from the gap between the communication hole 30 and the communication hole valve 4, and the gas fuel and the compressed air are compressed. And are rapidly mixed and ignited. In this state, the fuel equivalent ratio is large, and the fuel is rich in combustion and NO x
Is suppressed.

【0028】次いで、副室で混合が終了したガス燃料は
着火燃焼して膨張火炎となって副室2から連絡孔30を
通って主室1へ噴出し、主室1内に存在する新気と混合
する。この時、連絡孔バルブ4と連絡孔30との隙間
は、断面円形通路、言い換えれば、環状円錐通路であ
り、該環状円錐通路は主室1側に向かって拡大する通路
であり、該通路を通って副室2から主室1へ噴出する火
炎は、拡開状リング形状に拡大する方向に吹き出し、し
かも、ピストンヘッド16に形成した主室1は、副室2
からの噴出火炎の流線パターンに沿って中央部から周辺
部へ深くなる形状に形成されているので、ピストンヘッ
ド16の頂面とヘッド下面部11との間の隙間26の減
少に伴って主室1内へ流入するスキッシュ流Sが拡開状
リング形状33の噴出火炎Fに交差して流れ込み、主室
1内で空気と噴出火炎との混合が促進する。
Next, the gas fuel, which has been mixed in the sub chamber, is ignited and burned to form an expansion flame, which is ejected from the sub chamber 2 to the main chamber 1 through the communication hole 30 and the fresh air existing in the main chamber 1 is discharged. Mix with. At this time, the gap between the communication hole valve 4 and the communication hole 30 is a circular passage having a circular cross section, in other words, an annular conical passage, and the annular conical passage is a passage that expands toward the main chamber 1 side. The flame ejected from the sub-chamber 2 to the main chamber 1 through the sub-chamber 2 is blown in the expanding ring-like shape, and the main chamber 1 formed on the piston head 16 is
Since it is formed in a shape that becomes deeper from the central portion to the peripheral portion along the streamline pattern of the flame ejected from No. 6, it is mainly caused by a decrease in the gap 26 between the top surface of the piston head 16 and the head lower surface portion 11. The squish flow S flowing into the chamber 1 flows into the jet flame F having the expanding ring shape 33 so as to intersect with the jet flame F, and the mixing of the air and the jet flame in the main chamber 1 is promoted.

【0029】副室2の火炎が主室1へ噴出し、燃焼行程
即ち膨張行程へ移行し、主室1に存在する新気と混合を
促進して短期間に二次燃焼を完結する。この膨張行程で
は、連絡孔30の開放状態を維持して副室2から主室1
へ火炎を噴出させて仕事をさせ、排気行程終了付近で連
絡孔バルブ4を作動して連絡孔30を閉鎖する。
The flame in the sub chamber 2 is ejected to the main chamber 1 and shifts to the combustion process, that is, the expansion process, promotes mixing with the fresh air existing in the main chamber 1 and completes the secondary combustion in a short period of time. In this expansion process, the communication hole 30 is maintained in the open state and the sub chamber 2 to the main chamber 1
A flame is ejected to perform work, and the communication hole valve 4 is operated near the end of the exhaust stroke to close the communication hole 30.

【0030】この2ストロークガスエンジンは、上記の
ように、副室2に連絡孔30と燃料入口23を設け、ナ
チュラルガスを溜めた燃料タンクからのナチュラルガス
を蓄圧室に蓄圧し、該蓄圧室のナチュラルガスを連絡孔
バルブ4で連絡孔30を閉鎖した状態で、蓄圧室と燃料
通路8間に設けた制御バルブを開放してガス燃料を燃料
通路8を通じて燃料入口23から副室2内に供給し、ま
たシリンダ下部の吸気ポート25から主室1へ吸入した
吸入空気が連絡孔バルブ4で連絡孔30を閉鎖して副室
2に供給されない状態で、ピストン15の上昇の圧縮行
程で圧縮されるので、吸入空気が主室1内で高圧縮され
ても、副室2内に供給されたガス燃料は主室1とは連絡
孔バルブ4で遮断されているので自己着火することがな
く、ノッキングが発生することがない。
As described above, this two-stroke gas engine is provided with the communication hole 30 and the fuel inlet 23 in the sub chamber 2 and stores the natural gas from the fuel tank in which the natural gas is stored in the pressure accumulating chamber. With the communication hole valve 4 closing the communication hole 30 of the natural gas, the control valve provided between the pressure accumulating chamber and the fuel passage 8 is opened to allow the gas fuel to flow from the fuel inlet 23 into the sub chamber 2 through the fuel passage 8. The intake air that is supplied and sucked into the main chamber 1 from the intake port 25 at the lower part of the cylinder is compressed in the upward compression stroke of the piston 15 while the communication hole 30 closes the communication hole 30 and is not supplied to the sub chamber 2. Therefore, even if the intake air is highly compressed in the main chamber 1, the gas fuel supplied into the sub chamber 2 is cut off from the main chamber 1 by the communication hole valve 4, so that it does not self-ignite. , Knocking There is no possibility to live.

【0031】また、連絡孔バルブ4が連絡孔30を開放
することで、主室1から高圧縮の吸入空気が副室2に流
入してガス燃料と吸入空気とが混合して着火し、当量比
の大きい燃料リッチな状態で高速燃焼し、NOX の発生
が抑制される。更に、燃焼後に排気ガスを含んだ副室2
には、ガス燃料供給源からのガス燃料が導入され、該ガ
ス燃料は副室2内で受熱して活性化する。また、この2
ストロークガスエンジンでは、燃料バルブ5を電磁力で
駆動される電磁駆動バルブで構成しておけば、燃料バル
ブ5はエンジン負荷の作動状態に応答して開弁期間を決
めるように設定でき、例えば、エンジン負荷に応じて適
正なガス燃料量を副室2に供給することができる。
Further, when the communication hole valve 4 opens the communication hole 30, highly compressed intake air flows into the sub chamber 2 from the main chamber 1 and the gas fuel and the intake air are mixed and ignited. High-speed combustion is performed in a fuel-rich state with a large ratio, and the generation of NO X is suppressed. Furthermore, the sub-chamber 2 containing exhaust gas after combustion
Is introduced with a gas fuel from a gas fuel supply source, and the gas fuel receives heat in the sub chamber 2 and is activated. Also, this 2
In the stroke gas engine, if the fuel valve 5 is composed of an electromagnetically driven valve that is driven by electromagnetic force, the fuel valve 5 can be set to determine the valve opening period in response to the operating state of the engine load. An appropriate amount of gas fuel can be supplied to the sub chamber 2 according to the engine load.

【0032】[0032]

【発明の効果】この発明による2ストロークガスエンジ
ンは、上記のように構成されており、次のような効果を
有する。即ち、この2ストロークガスエンジンは、副室
への燃料通路を開閉する燃料バルブと、シリンダヘッド
のヘッド下面部中央に開口した副室とシリンダ内とを連
通する連絡孔を開閉する連絡孔バルブとを設け、吸排気
ポートをシリンダ下部に形成し、シリンダヘッドに形成
する必要がないので、シリンダヘッドの設計の自由度が
大きくなり、理想的な形状の副室をシリンダヘッド中央
に配置することができ、ピストンヘッドに形成する主室
の形状を副室からの噴出火炎に合わせた形状に形成でき
る。即ち、ピストンヘッドに形成した主室を前記副室か
らの噴出火炎の流線パターンに沿って中央部から周辺部
へ深くなる形状に形成することができる。
The two-stroke gas engine according to the present invention is constructed as described above and has the following effects. That is, this two-stroke gas engine includes a fuel valve that opens and closes a fuel passage to the sub chamber, and a communication hole valve that opens and closes a communication hole that communicates with the sub chamber that opens in the center of the lower surface of the cylinder head. Since the intake and exhaust ports are formed in the lower part of the cylinder and it is not necessary to form them in the cylinder head, the degree of freedom in designing the cylinder head is increased and it is possible to arrange an ideally shaped sub chamber in the center of the cylinder head. Therefore, the shape of the main chamber formed in the piston head can be formed to match the flame ejected from the sub chamber. That is, the main chamber formed in the piston head can be formed in a shape that becomes deeper from the central portion to the peripheral portion along the streamline pattern of the flame ejected from the sub chamber.

【0033】従って、連絡孔バルブを円錐状バルブフェ
ースに形成して前記副室側から前記シリンダ側へ噴出す
る火炎が拡開状リング形状になるように形成できる。そ
して、該拡開状リング形状即ち環状円錐状に拡大する噴
出火炎と、圧縮行程でのピストンヘッドの頂面とヘッド
下面部との距離の減少に伴って発生する主室へのスキッ
シュ流とが交差して空気と噴出火炎との混合を促進する
ことができる。
Therefore, the communication hole valve can be formed in the conical valve face so that the flame ejected from the sub chamber side to the cylinder side has an expanded ring shape. Then, the jet flame that expands into the expanded ring shape, that is, the annular cone shape, and the squish flow to the main chamber that occurs as the distance between the top surface of the piston head and the lower surface of the head in the compression stroke decreases. They can intersect to promote mixing of the air with the jet flame.

【0034】しかも、連絡孔バルブが連絡孔を閉鎖した
状態で、主室に吸入空気を供給し且つ副室にガス燃料を
供給できるので、主室内で吸入空気を高圧縮しても自己
着火することがなく、ノッキングが発生することがな
い。また、前記副室内には空気が存在しない状態で圧縮
封入され、ガス燃料の質量は大きくされて副室に供給さ
れるので、適正な燃料当量比に制御することができ、熱
効率を向上させることができる。また、前記副室には燃
焼後の排気ガスが若干残留しており、ガス燃料供給源か
らのガス燃料が導入されると、ガス燃料は受熱して前記
副室内で活性化する。更に、吸入空気が前記主室内で高
圧縮圧力になっても前記副室は前記連絡孔弁で閉鎖して
前記主室とは遮断されており、前記副室内の活性化した
ガス燃料が自己着火することなく、ノッキングが発生す
ることがない。
Moreover, since the intake air can be supplied to the main chamber and the gas fuel can be supplied to the sub-chamber while the communication hole valve closes the communication hole, self-ignition occurs even if the intake air is highly compressed in the main chamber. And no knocking occurs. Further, since the sub-chamber is compression-sealed in the absence of air and the mass of the gas fuel is increased and supplied to the sub-chamber, it is possible to control the fuel equivalence ratio to an appropriate value and improve the thermal efficiency. You can Further, a small amount of exhaust gas after combustion remains in the sub chamber, and when the gas fuel from the gas fuel supply source is introduced, the gas fuel receives heat and is activated in the sub chamber. Further, even if the intake air reaches a high compression pressure in the main chamber, the sub chamber is closed by the communication hole valve to shut off from the main chamber, and the activated gas fuel in the sub chamber self-ignites. Without, knocking does not occur.

【0035】また、前記連絡孔バルブが作動して前記連
絡孔が開放することで、前記主室から高圧縮されて高温
化した空気が前記副室に一気に流入し、ガス燃料と吸入
空気との混合が一気に促進して着火し、前記副室では当
量比の大きい燃料リッチな状態で高速燃焼するのでNO
X の発生が抑制される。そして、前記副室内は燃焼によ
り一気に圧力が上昇し、燃焼が促進され、それと同時
に、前記連絡孔を通じて前記副室から前記主室へその火
炎が一気に噴出し、該火炎は前記主室で新気と混合し、
燃焼を促進して燃焼スピードを上昇して理想的な二次燃
焼を完結する。従って、この2ストロークガスエンジン
は、NOX 、HC等の発生を大幅に低減でき、主室及び
副室の燃焼室をセラミックスで作製しておけば、熱エネ
ルギーをターボチャージャ、エネルギー回収装置で十分
に回収でき、高熱効率のガスエンジンを提供できる。
Further, when the communication hole valve is actuated to open the communication hole, the air highly compressed and heated to a high temperature from the main chamber flows into the sub chamber all at once, and the gas fuel and the intake air are separated from each other. Mixing is accelerated at once and ignited, and in the sub-chamber, high-speed combustion is performed in a fuel-rich state with a large equivalence ratio.
The generation of X is suppressed. Then, the pressure in the sub chamber rapidly rises due to the combustion, and the combustion is promoted, and at the same time, the flame blows from the sub chamber to the main chamber all at once through the communication hole, and the flame is fresh in the main chamber. Mixed with
The combustion is promoted to increase the combustion speed and complete the ideal secondary combustion. Therefore, this 2-stroke gas engine can greatly reduce the generation of NO x , HC, etc., and if the combustion chambers of the main chamber and the sub chamber are made of ceramics, thermal energy is sufficient for the turbocharger and the energy recovery device. Therefore, a gas engine with high thermal efficiency can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明による2ストロークガスエンジンの一
実施例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a two-stroke gas engine according to the present invention.

【図2】図1の2ストロークガスエンジンの連絡孔バル
ブの開放時の状態を説明する断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state when a communication hole valve of the two-stroke gas engine of FIG. 1 is opened.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主室 2 副室 4 連絡孔バルブ 5 燃料バルブ 7 シリンダヘッド 8 燃料通路 11 ヘッド下面部 14 シリンダブロック 15 ピストン 18 シリンダ 23 燃料入口 24 バルブシート 25 吸気ポート 30 連絡孔 31 排気ポート 1 Main chamber 2 Sub chamber 4 Communication hole valve 5 Fuel valve 7 Cylinder head 8 Fuel passage 11 Head lower surface part 14 Cylinder block 15 Piston 18 Cylinder 23 Fuel inlet 24 Valve seat 25 Intake port 30 Communication hole 31 Exhaust port

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダを形成したシリンダブロック、
該シリンダブロックに固定したシリンダヘッド、前記シ
リンダの下部に設けた吸排気ポート、前記シリンダ内を
往復動するピストン、前記シリンダヘッドに形成した副
室、該副室にガス燃料供給源からのガス燃料を供給する
前記シリンダヘッドに形成した燃料通路、該燃料通路と
前記副室との連通状態を開閉する燃料バルブ、前記シリ
ンダヘッドのヘッド下面部中央に開口した前記副室と前
記シリンダ内とを連通する連絡孔、該連絡孔に設けたバ
ルブシートに配置され且つ前記副室側から前記シリンダ
側へ噴出する火炎が拡開状リング形状を形成する円錐状
バルブフェースを有する連絡孔バルブ、及び前記ピスト
ンの頂面に環状開口を有し且つ前記副室からの噴出火炎
の流線パターンに沿って中央側から周辺側へ深くなる形
状に前記ピストンに形成した主室、を有する2ストロー
クガスエンジン。
1. A cylinder block in which a cylinder is formed,
A cylinder head fixed to the cylinder block, an intake / exhaust port provided in the lower portion of the cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, a subchamber formed in the cylinder head, and a gas fuel from a gas fuel supply source in the subchamber. A fuel passage formed in the cylinder head, a fuel valve for opening and closing a communication state between the fuel passage and the sub chamber, and a communication between the sub chamber opened at the center of the lower surface of the head of the cylinder head and the inside of the cylinder. Communication hole, a communication hole valve having a conical valve face arranged in a valve seat provided in the communication hole and in which a flame ejected from the sub chamber side to the cylinder side forms an expanded ring shape, and the piston The piston has an annular opening on the top surface of the piston and has a shape that becomes deeper from the central side to the peripheral side along the streamline pattern of the flame ejected from the sub chamber. The formed main chamber, two-stroke gas engine having.
【請求項2】 前記連絡孔バルブは圧縮上死点付近で開
弁して前記シリンダ側から前記副室内へ圧縮空気を流入
させ、前記副室内で圧縮空気とガス燃料とを混合着火さ
せる請求項1に記載の2ストロークガスエンジン。
2. The communication hole valve opens near the compression top dead center to allow compressed air to flow into the sub chamber from the cylinder side, and to ignite the compressed air and gas fuel in the sub chamber. The two-stroke gas engine according to 1.
【請求項3】 前記主室の前記環状開口の外周先端部
は、圧縮行程終端近傍で前記主室へのスキッシュ流を促
進するため半径方向内向きに先尖りのリップに形成され
ている請求項1に記載の2ストロークガスエンジン。
3. The outer peripheral tip of the annular opening of the main chamber is formed into a lip that is pointed radially inward in order to promote a squish flow to the main chamber near the end of the compression stroke. The two-stroke gas engine according to 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7011070B2 (en) 2002-10-02 2006-03-14 Westport Research Inc. Method of reducing particulates and enhancing burning rate within a combustion chamber
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RU2682777C1 (en) * 2018-03-23 2019-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" Method for operation of piston internal combustion engine and device for its realization

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