JPH06108847A - リフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン - Google Patents
リフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンInfo
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- JPH06108847A JPH06108847A JP4282223A JP28222392A JPH06108847A JP H06108847 A JPH06108847 A JP H06108847A JP 4282223 A JP4282223 A JP 4282223A JP 28222392 A JP28222392 A JP 28222392A JP H06108847 A JPH06108847 A JP H06108847A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の副室式ガスエンジンは、主室と副室
とを連通する連絡孔に設ける連絡孔制御弁等のリフト量
を可変にし、燃焼を良好にするものである。 【構成】 本発明における連絡孔制御弁５は、弁ステム
３７の回りに配置された内側磁路３９と外側磁路３８、
内側磁路３９と外側磁路３８との間に配置されたコイル
４０、弁ステム３７に取り付けた板ばね４２、及び外側
磁路３８に接触し且つ内側磁路３９に対して最大リフト
分のクリアランスを有するように設定した板ばね４２に
固定した磁性体プレート４１から構成され、更に、エン
ジンの作動状態を検出する負荷センサー３４、該センサ
ー３４の検出信号に応答してコイル４０への電流を調節
して磁力を制御し、該磁力によって板ばね４２のばね力
に抗してリフト量を制御するコントローラ３３を有して
いる。
とを連通する連絡孔に設ける連絡孔制御弁等のリフト量
を可変にし、燃焼を良好にするものである。 【構成】 本発明における連絡孔制御弁５は、弁ステム
３７の回りに配置された内側磁路３９と外側磁路３８、
内側磁路３９と外側磁路３８との間に配置されたコイル
４０、弁ステム３７に取り付けた板ばね４２、及び外側
磁路３８に接触し且つ内側磁路３９に対して最大リフト
分のクリアランスを有するように設定した板ばね４２に
固定した磁性体プレート４１から構成され、更に、エン
ジンの作動状態を検出する負荷センサー３４、該センサ
ー３４の検出信号に応答してコイル４０への電流を調節
して磁力を制御し、該磁力によって板ばね４２のばね力
に抗してリフト量を制御するコントローラ３３を有して
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料供給源からのナ
チュラルガスのガス燃料を供給する副室と吸入空気を供
給する主室とを連通する連絡孔に連絡孔制御弁を配置し
たリフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンに関
する。
チュラルガスのガス燃料を供給する副室と吸入空気を供
給する主室とを連通する連絡孔に連絡孔制御弁を配置し
たリフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンに関
する。
【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、このエ
ンジンは、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。
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、このエ
ンジンは、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。
【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、実公平
３−４１０６８号公報に開示されたものがある。
て、例えば、特開昭５４−１５６９１１号公報、実公平
３−４１０６８号公報に開示されたものがある。
【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。
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。
【０００５】更に、実公平３−４１０６８号公報に開示
されたガス焚きディーゼルエンジンは、液体燃料を噴射
する液体燃料噴射弁とガス燃料を噴射するガス燃料噴射
弁をシリンダカバーに設けた二元燃料噴射式であり、ガ
ス燃料噴射弁とガス燃料が貯蔵された液化燃料ガスタン
クとの間を高圧ガス路及び低圧ガス路の２系統のガス路
にて接続し、上記各ガス路中にはガス燃料を異なる圧力
に加圧してガス燃料噴射弁に送給する高圧圧縮機及び低
圧圧縮機がそれぞれ設けられると共に、ガス燃料噴射弁
は高圧ガス路から高圧ガスを噴射する高圧ガス噴口と低
圧ガス路からの低圧ガスを噴射する低圧ガス噴口とを有
するものである。
されたガス焚きディーゼルエンジンは、液体燃料を噴射
する液体燃料噴射弁とガス燃料を噴射するガス燃料噴射
弁をシリンダカバーに設けた二元燃料噴射式であり、ガ
ス燃料噴射弁とガス燃料が貯蔵された液化燃料ガスタン
クとの間を高圧ガス路及び低圧ガス路の２系統のガス路
にて接続し、上記各ガス路中にはガス燃料を異なる圧力
に加圧してガス燃料噴射弁に送給する高圧圧縮機及び低
圧圧縮機がそれぞれ設けられると共に、ガス燃料噴射弁
は高圧ガス路から高圧ガスを噴射する高圧ガス噴口と低
圧ガス路からの低圧ガスを噴射する低圧ガス噴口とを有
するものである。
【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、このガス燃料を用いて高圧縮比で燃焼の優れ
たエンジンを作製できれば、無限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提供できる。ガスエン
ジンは、ガス燃料が燃焼室に吸気バルブを通じて吸入さ
れて圧縮、着火されるので、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１２〜１３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、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６
５〜７０％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十分に
利用できないという現状である。従って、ガスエンジン
から得られる電気エネルギーとしては、コストの高いも
のになる。
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、このガス燃料を用いて高圧縮比で燃焼の優れ
たエンジンを作製できれば、無限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提供できる。ガスエン
ジンは、ガス燃料が燃焼室に吸気バルブを通じて吸入さ
れて圧縮、着火されるので、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１２〜１３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、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６
５〜７０％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十分に
利用できないという現状である。従って、ガスエンジン
から得られる電気エネルギーとしては、コストの高いも
のになる。
【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。そこで、ガスエンジンに遮熱
型ガスエンジンを取り入れ、熱効率を向上させることが
考えられるようになった。ガスエンジンは、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
縮となり温度が高くなり、自己着火の現象即ちノッキン
グが発生する。しかるに、ナチュラルガスのガス燃料は
圧縮比が１２以下でないと、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現象がある。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。
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。そこで、ガスエンジンに遮熱
型ガスエンジンを取り入れ、熱効率を向上させることが
考えられるようになった。ガスエンジンは、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
縮となり温度が高くなり、自己着火の現象即ちノッキン
グが発生する。しかるに、ナチュラルガスのガス燃料は
圧縮比が１２以下でないと、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現象がある。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。
【０００８】また、遮熱型エンジンでは、燃焼室の壁面
温度が上昇するので、該燃焼室に供給された燃料は着火
タイミング前に自己着火するという自己着火性の問題が
増加する。即ち、遮熱型エンジンでは、燃焼室壁面温度
が約６００℃以上に高くなるため、ナチュラルガス、ガ
ソリン等を燃料とした場合には、圧縮比を高くなるよう
に構成すると、吸気弁から燃料ガスと空気とが混合して
高圧縮されると、自己着火が発生し、上死点ＴＤＣのは
るか手前で燃焼を始めることになり、ノッキングを起こ
してエンジンとして成立しないものになる。
温度が上昇するので、該燃焼室に供給された燃料は着火
タイミング前に自己着火するという自己着火性の問題が
増加する。即ち、遮熱型エンジンでは、燃焼室壁面温度
が約６００℃以上に高くなるため、ナチュラルガス、ガ
ソリン等を燃料とした場合には、圧縮比を高くなるよう
に構成すると、吸気弁から燃料ガスと空気とが混合して
高圧縮されると、自己着火が発生し、上死点ＴＤＣのは
るか手前で燃焼を始めることになり、ノッキングを起こ
してエンジンとして成立しないものになる。
【０００９】そこで、ガスエンジンについて、副室と主
室とを設け、副室と主室とを連通する連絡孔に連絡孔制
御弁を配置し、ガス燃料を副室に充填すると共に、主室
に吸入空気を供給し、圧縮上死点ＴＤＣ付近で連絡孔制
御弁を作動して連絡孔を開放して空気とガス燃料とを混
合着火させるように構成することが考えられる。上記の
ようなガスエンジンでは、ガス燃料と空気との混合を如
何に良好に行なわせるかが大きな課題になる。
室とを設け、副室と主室とを連通する連絡孔に連絡孔制
御弁を配置し、ガス燃料を副室に充填すると共に、主室
に吸入空気を供給し、圧縮上死点ＴＤＣ付近で連絡孔制
御弁を作動して連絡孔を開放して空気とガス燃料とを混
合着火させるように構成することが考えられる。上記の
ようなガスエンジンでは、ガス燃料と空気との混合を如
何に良好に行なわせるかが大きな課題になる。
【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、シリンダヘッドに形成した副室と
シリンダ側に形成した主室とを連絡孔で連通し、該連絡
孔に連絡孔制御弁を配置し、ガス燃料を副室に充填する
と共に主室に吸入空気を供給し、圧縮上死点ＴＤＣ付近
で連絡孔制御弁を作動して連絡孔を開放して空気とガス
燃料とを混合着火させる副室式ガスエンジンにおいて、
連絡孔制御弁をエンジンの回転毎に開閉する時に連絡孔
制御弁のリフト量をエンジンの負荷に応じて変化させて
連絡孔制御弁の開度を調節し、空気とガス燃料との混合
を促進し且つ副室から主室への火炎及び混合気の吹き出
しを調節して主室での燃焼を促進することができるリフ
ト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンを提供する
ことである。
解決することであり、シリンダヘッドに形成した副室と
シリンダ側に形成した主室とを連絡孔で連通し、該連絡
孔に連絡孔制御弁を配置し、ガス燃料を副室に充填する
と共に主室に吸入空気を供給し、圧縮上死点ＴＤＣ付近
で連絡孔制御弁を作動して連絡孔を開放して空気とガス
燃料とを混合着火させる副室式ガスエンジンにおいて、
連絡孔制御弁をエンジンの回転毎に開閉する時に連絡孔
制御弁のリフト量をエンジンの負荷に応じて変化させて
連絡孔制御弁の開度を調節し、空気とガス燃料との混合
を促進し且つ副室から主室への火炎及び混合気の吹き出
しを調節して主室での燃焼を促進することができるリフ
ト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンを提供する
ことである。
【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、シリンダヘッドに形成した副室、該副室と
シリンダ側の主室とを連通する副室壁体に形成した連絡
孔、燃料供給源から燃料通路を通じて前記副室にガス燃
料を供給する前記副室壁体に形成した燃料入口、前記燃
料入口を開閉するため前記燃料入口に配置した燃料弁、
及び前記連絡孔の弁座に当たって前記連絡孔を開閉制御
する弁フェースを備えた弁がさと前記弁がさと一体構造
の弁ステムから成る連絡孔制御弁を有する副室式ガスエ
ンジンにおいて、前記連絡孔制御弁は、前記弁ステムの
回りに配置された内側磁路と外側磁路、前記内側磁路と
前記外側磁路との間に配置されたコイル、前記弁ステム
に取り付けた板ばね、及び前記外側磁路に接触し且つ前
記内側磁路に対して最大リフト分のクリアランスを有す
るように設定した前記板ばねに固定した磁性体プレート
から構成したことを特徴とするリフト量可変制御弁を備
えた副室式ガスエンジンに関する。
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、シリンダヘッドに形成した副室、該副室と
シリンダ側の主室とを連通する副室壁体に形成した連絡
孔、燃料供給源から燃料通路を通じて前記副室にガス燃
料を供給する前記副室壁体に形成した燃料入口、前記燃
料入口を開閉するため前記燃料入口に配置した燃料弁、
及び前記連絡孔の弁座に当たって前記連絡孔を開閉制御
する弁フェースを備えた弁がさと前記弁がさと一体構造
の弁ステムから成る連絡孔制御弁を有する副室式ガスエ
ンジンにおいて、前記連絡孔制御弁は、前記弁ステムの
回りに配置された内側磁路と外側磁路、前記内側磁路と
前記外側磁路との間に配置されたコイル、前記弁ステム
に取り付けた板ばね、及び前記外側磁路に接触し且つ前
記内側磁路に対して最大リフト分のクリアランスを有す
るように設定した前記板ばねに固定した磁性体プレート
から構成したことを特徴とするリフト量可変制御弁を備
えた副室式ガスエンジンに関する。
【００１２】また、このリフト量可変制御弁を備えた副
室式ガスエンジンは、エンジンの作動状態を検出するセ
ンサー、該センサーの検出信号に応答して前記コイルへ
の電流を調節して磁力を制御し、該磁力によって前記板
ばねのばね力に抗して前記連絡孔制御弁のリフト量を制
御するコントローラを有するものである。
室式ガスエンジンは、エンジンの作動状態を検出するセ
ンサー、該センサーの検出信号に応答して前記コイルへ
の電流を調節して磁力を制御し、該磁力によって前記板
ばねのばね力に抗して前記連絡孔制御弁のリフト量を制
御するコントローラを有するものである。
【００１３】また、このリフト量可変制御弁を備えた副
室式ガスエンジンにおいて、前記コントローラは前記セ
ンサーによる全負荷信号に応答して前記連絡孔制御弁の
リフト量を最大にし、前記センサーによる部分負荷信号
に応答して前記連絡孔制御弁のリフト量を低減する制御
を行なうものである。
室式ガスエンジンにおいて、前記コントローラは前記セ
ンサーによる全負荷信号に応答して前記連絡孔制御弁の
リフト量を最大にし、前記センサーによる部分負荷信号
に応答して前記連絡孔制御弁のリフト量を低減する制御
を行なうものである。
【００１４】
【作用】この発明によるリフト量可変制御弁を備えた副
室式ガスエンジンは、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このリフト量可変制御弁を備
えた副室式ガスエンジンは、主室と副室とを連通する連
絡孔に連絡孔制御弁を配置し、前記連絡孔制御弁の弁ス
テムの回りに内側磁路と外側磁路を配置し、前記内側磁
路と前記外側磁路との間にコイルを配置し、前記弁ステ
ムに取り付けた板ばねに磁性体プレートを固定し、前記
磁性体プレートを前記外側磁路に接触させ、前記内側磁
路に対して最大リフト分のクリアランスを有するように
設定したので、前記コイルに通電することで前記磁性体
プレートが磁化し、前記磁性体プレートが前記内側磁路
に吸着され、前記連絡孔制御弁が前記板ばねのばね力に
抗して前記クリアランスの範囲内でリフトする。
室式ガスエンジンは、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このリフト量可変制御弁を備
えた副室式ガスエンジンは、主室と副室とを連通する連
絡孔に連絡孔制御弁を配置し、前記連絡孔制御弁の弁ス
テムの回りに内側磁路と外側磁路を配置し、前記内側磁
路と前記外側磁路との間にコイルを配置し、前記弁ステ
ムに取り付けた板ばねに磁性体プレートを固定し、前記
磁性体プレートを前記外側磁路に接触させ、前記内側磁
路に対して最大リフト分のクリアランスを有するように
設定したので、前記コイルに通電することで前記磁性体
プレートが磁化し、前記磁性体プレートが前記内側磁路
に吸着され、前記連絡孔制御弁が前記板ばねのばね力に
抗して前記クリアランスの範囲内でリフトする。
【００１５】エンジンの回転毎に前記連絡孔制御弁を開
閉するが、その開度をエンジンの負荷に応じて変化させ
ることができ、空気とガス燃料との混合を一層促進する
ことができる。そして、副室への燃料通路を開閉する燃
料バルブを設けておくと、連絡孔制御弁が主室と副室と
を遮断した状態で、副室にガス燃料を供給し、主室に吸
入空気を供給して圧縮することで、圧縮比を２０程度に
まで高くすることができ、高熱効率を達成してエンジン
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。
閉するが、その開度をエンジンの負荷に応じて変化させ
ることができ、空気とガス燃料との混合を一層促進する
ことができる。そして、副室への燃料通路を開閉する燃
料バルブを設けておくと、連絡孔制御弁が主室と副室と
を遮断した状態で、副室にガス燃料を供給し、主室に吸
入空気を供給して圧縮することで、圧縮比を２０程度に
まで高くすることができ、高熱効率を達成してエンジン
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。
【００１６】また、コントローラによってエンジンの作
動状態を検出するセンサーの検出信号に応答して前記コ
イルへの電流を調節して磁力を制御し、該磁力によって
前記板ばねのばね力に抗して前記連絡孔制御弁のリフト
量を制御するころができ、例えば、前記センサーによる
全負荷信号に応答して前記連絡孔制御弁のリフト量を最
大にし、前記センサーによる部分負荷信号に応答して前
記連絡孔制御弁のリフト量を低減する制御を行なうこと
ができる。
動状態を検出するセンサーの検出信号に応答して前記コ
イルへの電流を調節して磁力を制御し、該磁力によって
前記板ばねのばね力に抗して前記連絡孔制御弁のリフト
量を制御するころができ、例えば、前記センサーによる
全負荷信号に応答して前記連絡孔制御弁のリフト量を最
大にし、前記センサーによる部分負荷信号に応答して前
記連絡孔制御弁のリフト量を低減する制御を行なうこと
ができる。
【００１７】また、副室式ガスエンジンにおいて、排気
弁が排気ポートを閉じた後、副室の燃料入口に設けた燃
料弁で前記燃料入口を吸入行程の中間付近で開放し且つ
圧縮行程終端付近で閉鎖し、また前記燃料弁の閉鎖後に
前記副室と主室を連通する連絡孔に設けた連絡孔弁で前
記連絡孔を爆発上死点前３０°〜０°の間で開放し且つ
排気行程上死点後３０°までに閉鎖する制御を行うと、
吸入空気が前記主室内で高圧縮されても、前記副室に供
給されているガス燃料は吸入空気が遮断されており、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。
弁が排気ポートを閉じた後、副室の燃料入口に設けた燃
料弁で前記燃料入口を吸入行程の中間付近で開放し且つ
圧縮行程終端付近で閉鎖し、また前記燃料弁の閉鎖後に
前記副室と主室を連通する連絡孔に設けた連絡孔弁で前
記連絡孔を爆発上死点前３０°〜０°の間で開放し且つ
排気行程上死点後３０°までに閉鎖する制御を行うと、
吸入空気が前記主室内で高圧縮されても、前記副室に供
給されているガス燃料は吸入空気が遮断されており、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。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるリフ
ト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンの実施例を
説明する。図１はこの発明によるリフト量可変制御弁を
備えた副室式ガスエンジンを２ストロークタイプに適用
した一実施例を示す断面図である。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２５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１
５、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。
ト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンの実施例を
説明する。図１はこの発明によるリフト量可変制御弁を
備えた副室式ガスエンジンを２ストロークタイプに適用
した一実施例を示す断面図である。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２５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１
５、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。
【００１９】この副室式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２８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。
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２８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。
【００２０】この副室式ガスエンジンは、ガス燃料供給
源からのガス燃料として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、この副室式ガスエ
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に配置された燃料弁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制御弁４
を有している。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に配置した連絡孔制御弁
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。燃料弁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。燃料弁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必要量だけ副室２に供
給される。更に、この副室式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。
源からのガス燃料として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、この副室式ガスエ
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に配置された燃料弁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制御弁４
を有している。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に配置した連絡孔制御弁
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。燃料弁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。燃料弁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必要量だけ副室２に供
給される。更に、この副室式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。
【００２１】この副室式ガスエンジンは、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１
６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弁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
絡孔制御弁４を有している。連絡孔制御弁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３
０に形成した弁座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を形成する
円錐状弁フェース３６（図２）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、連絡孔制御弁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５５に形成されて
いる。
に吸排気ポート２５，３１を形成し、ピストンヘッド１
６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弁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
絡孔制御弁４を有している。連絡孔制御弁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３
０に形成した弁座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を形成する
円錐状弁フェース３６（図２）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、連絡孔制御弁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５５に形成されて
いる。
【００２２】また、この副室式ガスエンジンでは、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。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、副室式ガ
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。
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。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、副室式ガ
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。
【００２３】この副室式ガスエンジンは、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、連絡孔制御弁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。
圧縮行程では、連絡孔制御弁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。
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、連絡孔制御弁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。
圧縮行程では、連絡孔制御弁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。
【００２４】次いで、圧縮行程終盤即ち圧縮上死点ＴＤ
Ｃ付近で連絡孔制御弁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
孔制御弁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ＮＯ
X の発生が抑制される。
Ｃ付近で連絡孔制御弁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
孔制御弁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ＮＯ
X の発生が抑制される。
【００２５】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、連絡孔制御弁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
リング形状の噴出火炎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。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。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制御弁４を作動して連絡孔３０
を閉鎖する。
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、連絡孔制御弁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
リング形状の噴出火炎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。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。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制御弁４を作動して連絡孔３０
を閉鎖する。
【００２６】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。
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。
【００２７】次に、この発明によるリフト量可変制御弁
を備えた副室式ガスエンジンに組み込んで最も好ましい
連絡孔制御弁について説明する。図２はリフト量可変制
御弁の一実施例を示す断面図、図３は図２のリフト量可
変制御弁の平面図、及び図４は図２のリフト量可変制御
弁の最大量リフトした状態を示す断面図である。図に示
されている部品について、図１の部品に相当する部品に
は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
を備えた副室式ガスエンジンに組み込んで最も好ましい
連絡孔制御弁について説明する。図２はリフト量可変制
御弁の一実施例を示す断面図、図３は図２のリフト量可
変制御弁の平面図、及び図４は図２のリフト量可変制御
弁の最大量リフトした状態を示す断面図である。図に示
されている部品について、図１の部品に相当する部品に
は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】この副室式ガスエンジンにおけるリフト量
可変制御弁である連絡孔制御弁４は、上記副室式ガスエ
ンジンに組み込むことができるものであり、連絡孔３０
の弁座に当たって連絡孔３０を開閉制御する弁フェース
３６を備えた弁がさ４７と弁がさ４７と一体構造の弁ス
テム３７から構成されている。この連絡孔制御弁４は、
電磁バルブ駆動装置３５によって駆動されるものであ
り、弁ステム３７の回りに配置された内側磁路３９と該
内側磁路３９の半径方向外側に隔置して配置された外側
磁路３８を有し、内側磁路３９と外側磁路３８との間に
はコイル４０が配置されている。内側磁路３９と外側磁
路３８とは、磁路４６で連通している。更に、連絡孔制
御弁４は、弁ステム３７の上端部にコッタ４５によって
取り付けられた板ばね４２、及び板ばね４２にリベット
４４等で固定した磁性体プレート４１を有している。磁
性体プレート４１は、その両端部が外側磁路３８に接触
し、内側磁路３９に対して最大リフト分のクリアランス
５３を有するように設定されている。
可変制御弁である連絡孔制御弁４は、上記副室式ガスエ
ンジンに組み込むことができるものであり、連絡孔３０
の弁座に当たって連絡孔３０を開閉制御する弁フェース
３６を備えた弁がさ４７と弁がさ４７と一体構造の弁ス
テム３７から構成されている。この連絡孔制御弁４は、
電磁バルブ駆動装置３５によって駆動されるものであ
り、弁ステム３７の回りに配置された内側磁路３９と該
内側磁路３９の半径方向外側に隔置して配置された外側
磁路３８を有し、内側磁路３９と外側磁路３８との間に
はコイル４０が配置されている。内側磁路３９と外側磁
路３８とは、磁路４６で連通している。更に、連絡孔制
御弁４は、弁ステム３７の上端部にコッタ４５によって
取り付けられた板ばね４２、及び板ばね４２にリベット
４４等で固定した磁性体プレート４１を有している。磁
性体プレート４１は、その両端部が外側磁路３８に接触
し、内側磁路３９に対して最大リフト分のクリアランス
５３を有するように設定されている。
【００２９】磁性体プレート４１に対向した内側磁路３
９と外側磁路３８の頂面は、内側磁路３９と外側磁路３
８が磁化して磁性体プレート４１を吸着する時に、互い
に接触するように、磁性体プレート４１の最大傾斜角度
と等しい角度で傾斜した面に形成することが好ましい。
磁性体プレート４１は、板ばね４２のばね力を有してい
るので、内側磁路３９と外側磁路３８の磁力に応じて分
だけ引き付けられて傾斜し、連絡孔制御弁４をリフトさ
せるが、連絡孔制御弁４が最大限リフトしてもクリアラ
ンス５３の範囲内である。また、板ばね４２は、損失の
少ない透磁性材のケイ素鋼板で形成することが好まし
い。
９と外側磁路３８の頂面は、内側磁路３９と外側磁路３
８が磁化して磁性体プレート４１を吸着する時に、互い
に接触するように、磁性体プレート４１の最大傾斜角度
と等しい角度で傾斜した面に形成することが好ましい。
磁性体プレート４１は、板ばね４２のばね力を有してい
るので、内側磁路３９と外側磁路３８の磁力に応じて分
だけ引き付けられて傾斜し、連絡孔制御弁４をリフトさ
せるが、連絡孔制御弁４が最大限リフトしてもクリアラ
ンス５３の範囲内である。また、板ばね４２は、損失の
少ない透磁性材のケイ素鋼板で形成することが好まし
い。
【００３０】また、このリフト量可変制御弁を備えた副
室式ガスエンジンは、エンジンの作動状態を検出するセ
ンサー、該センサーの検出信号に応答してコイル４０へ
の電流を調節して磁力を制御し、該磁力によって板ばね
４２のばね力に抗して連絡孔制御弁４のリフト量を制御
するコントローラ３３を有している。センサーは、エン
ジン回転数を検出する回転センサー４３及びエンジン負
荷を検出する負荷センサー３４を有している。また、コ
ントローラ３３は、負荷センサー３４による全負荷信号
に応答して連絡孔制御弁４のリフト量を最大にし、負荷
センサー３４による部分負荷信号に応答して連絡孔制御
弁４のリフト量を低減する制御を行なうことができる。
従って、この連絡孔制御弁４は、磁石を制御するコイル
４０への通電電流の大小をコントローラ３３で制御する
ことによって、連絡孔制御弁４をリフトさせる磁力が変
化し、調節された磁力と板ばね４２とのばね力との釣り
合う位置にリフト量が変化することになる。
室式ガスエンジンは、エンジンの作動状態を検出するセ
ンサー、該センサーの検出信号に応答してコイル４０へ
の電流を調節して磁力を制御し、該磁力によって板ばね
４２のばね力に抗して連絡孔制御弁４のリフト量を制御
するコントローラ３３を有している。センサーは、エン
ジン回転数を検出する回転センサー４３及びエンジン負
荷を検出する負荷センサー３４を有している。また、コ
ントローラ３３は、負荷センサー３４による全負荷信号
に応答して連絡孔制御弁４のリフト量を最大にし、負荷
センサー３４による部分負荷信号に応答して連絡孔制御
弁４のリフト量を低減する制御を行なうことができる。
従って、この連絡孔制御弁４は、磁石を制御するコイル
４０への通電電流の大小をコントローラ３３で制御する
ことによって、連絡孔制御弁４をリフトさせる磁力が変
化し、調節された磁力と板ばね４２とのばね力との釣り
合う位置にリフト量が変化することになる。
【００３１】この発明によるリフト量可変制御弁を備え
た副室式ガスエンジンは、上記の連絡孔制御弁４を用い
ることが最も好ましく、次のように作用する。このリフ
ト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンにおいて、
連絡孔制御弁４はエンジンの回転毎に連絡孔３０に対し
て開閉作動するが、この連絡孔制御弁４の連絡孔３０の
開度をエンジン負荷によって変化させることができ、そ
れによって空気とガス燃料との混合を一層促進すること
ができる。
た副室式ガスエンジンは、上記の連絡孔制御弁４を用い
ることが最も好ましく、次のように作用する。このリフ
ト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジンにおいて、
連絡孔制御弁４はエンジンの回転毎に連絡孔３０に対し
て開閉作動するが、この連絡孔制御弁４の連絡孔３０の
開度をエンジン負荷によって変化させることができ、そ
れによって空気とガス燃料との混合を一層促進すること
ができる。
【００３２】即ち、負荷センサー３４によるエンジン負
荷の検出信号が小さい時即ち部分負荷の時には、副室２
から主室１への火炎及び混合気の吹き出しエネルギーが
小さいので、コントローラ３３によって連絡孔制御弁４
の開度を小さくして絞る制御を行い、副室２から主室１
への火炎及び混合気の噴出速度をアップし、主室１での
噴出ガスと新気との混合を促進して燃焼期間を短縮し、
ＨＣ、ＮＯX の発生を低減させる。また、負荷センサー
３４によるエンジン負荷の検出信号が大きい時即ち全負
荷の時には、副室２におけるガス燃料の燃焼による膨張
力が大きく、副室２から主室１への火炎及び混合気の吹
き出しエネルギーが大きくなるので、コントローラ３３
によって連絡孔制御弁４の開度を大きくする制御を行
い、火炎と混合気を副室２から連絡孔３０を通じて主室
１へ一気に噴出させ、その噴出ガスを主室１に存在する
新気と一気に混合させて燃焼スピードをアップし、燃焼
期間を短縮し、ＨＣ、ＮＯX の発生を低減させる。
荷の検出信号が小さい時即ち部分負荷の時には、副室２
から主室１への火炎及び混合気の吹き出しエネルギーが
小さいので、コントローラ３３によって連絡孔制御弁４
の開度を小さくして絞る制御を行い、副室２から主室１
への火炎及び混合気の噴出速度をアップし、主室１での
噴出ガスと新気との混合を促進して燃焼期間を短縮し、
ＨＣ、ＮＯX の発生を低減させる。また、負荷センサー
３４によるエンジン負荷の検出信号が大きい時即ち全負
荷の時には、副室２におけるガス燃料の燃焼による膨張
力が大きく、副室２から主室１への火炎及び混合気の吹
き出しエネルギーが大きくなるので、コントローラ３３
によって連絡孔制御弁４の開度を大きくする制御を行
い、火炎と混合気を副室２から連絡孔３０を通じて主室
１へ一気に噴出させ、その噴出ガスを主室１に存在する
新気と一気に混合させて燃焼スピードをアップし、燃焼
期間を短縮し、ＨＣ、ＮＯX の発生を低減させる。
【００３３】更に、図５及び図６を参照して、この発明
によるリフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン
の別の実施例を説明する。図５はこの発明による弁開度
制御装置付き遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面
図、図６は図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。図に
示されている部品について、図１の部品に相当する部品
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
によるリフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン
の別の実施例を説明する。図５はこの発明による弁開度
制御装置付き遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面
図、図６は図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。図に
示されている部品について、図１の部品に相当する部品
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３４】図示のように、この副室式ガスエンジン
は、吸排気ポート２５，３１をシリンダヘッド７に形成
し、それに伴って副室２を周辺側に設けた以外は、図１
に示す副室式ガスエンジンとほぼ同様な構成を有するも
のである。即ち、この副室式ガスエンジンは、シリンダ
ヘッド７に形成された吸気ポート２５、吸気ポート２５
に配置された吸気弁５０、シリンダヘッド７に形成され
た排気ポート３１、及び排気ポート３１に配置された排
気弁５２を有している。そして、ヘッド下面部１１に
は、吸排気弁５０，５２の弁座５４と連絡孔弁４の弁座
２４が形成されている。
は、吸排気ポート２５，３１をシリンダヘッド７に形成
し、それに伴って副室２を周辺側に設けた以外は、図１
に示す副室式ガスエンジンとほぼ同様な構成を有するも
のである。即ち、この副室式ガスエンジンは、シリンダ
ヘッド７に形成された吸気ポート２５、吸気ポート２５
に配置された吸気弁５０、シリンダヘッド７に形成され
た排気ポート３１、及び排気ポート３１に配置された排
気弁５２を有している。そして、ヘッド下面部１１に
は、吸排気弁５０，５２の弁座５４と連絡孔弁４の弁座
２４が形成されている。
【００３５】この副室式ガスエンジンにおいて、燃料と
してのナチュラルガスを収容した燃料タンク４９、燃料
タンク４９からのナチュラルガスを蓄圧する蓄圧室４
８、蓄圧室４８のナチュラルガスを燃料入口２３から副
室２に供給するため副室２と蓄圧室６を連通する燃料通
路８を有している。
してのナチュラルガスを収容した燃料タンク４９、燃料
タンク４９からのナチュラルガスを蓄圧する蓄圧室４
８、蓄圧室４８のナチュラルガスを燃料入口２３から副
室２に供給するため副室２と蓄圧室６を連通する燃料通
路８を有している。
【００３６】この副室式ガスエンジンは、上記のように
構成されており、次のように作動される。この副室式ガ
スエンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気
行程の４つのサイクルを順次繰り返すことによって作動
されるものである。連絡孔制御弁４と燃料弁５とは、電
磁バルブ駆動装置３５と５１によって電磁力によって開
閉駆動される。吸気弁５０と排気弁５２は、従来のよう
なカム駆動による動弁機構で駆動されるように構成され
ているが、場合によっては、電磁力によって開閉駆動さ
れるように構成してもよいものである。
構成されており、次のように作動される。この副室式ガ
スエンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気
行程の４つのサイクルを順次繰り返すことによって作動
されるものである。連絡孔制御弁４と燃料弁５とは、電
磁バルブ駆動装置３５と５１によって電磁力によって開
閉駆動される。吸気弁５０と排気弁５２は、従来のよう
なカム駆動による動弁機構で駆動されるように構成され
ているが、場合によっては、電磁力によって開閉駆動さ
れるように構成してもよいものである。
【００３７】この遮熱型ガスエンジンにおいて、吸入行
程で連絡孔制御弁４による連絡孔３０の閉鎖と同時に、
吸気弁５０が吸気ポート２５を開放し、吸気ポート２５
を通じて主室１に吸入空気が供給される。この時、吸気
弁５０の開放時期は、連絡孔３０が閉鎖した後、上死点
ＴＤＣ後３０°〜４０°で吸気弁５０は吸気ポート２５
を開放即ち開弁する。
程で連絡孔制御弁４による連絡孔３０の閉鎖と同時に、
吸気弁５０が吸気ポート２５を開放し、吸気ポート２５
を通じて主室１に吸入空気が供給される。この時、吸気
弁５０の開放時期は、連絡孔３０が閉鎖した後、上死点
ＴＤＣ後３０°〜４０°で吸気弁５０は吸気ポート２５
を開放即ち開弁する。
【００３８】次いで、吸入行程中途で燃料弁５が燃料入
口２３を開放し、蓄圧室４８から副室２に蓄圧室４８内
のナチュラルガスのガス燃料が燃料通路８を通じて供給
される。蓄圧室４８から副室２にガス燃料が供給される
時には、連絡孔制御弁４によって連絡孔３０が閉鎖され
た状態であり、副室２には燃焼後の排気ガスが残留して
いるので、蓄圧室４８からのガス燃料が副室２に導入さ
れると、ガス燃料は受熱して副室２内で活性化する。
口２３を開放し、蓄圧室４８から副室２に蓄圧室４８内
のナチュラルガスのガス燃料が燃料通路８を通じて供給
される。蓄圧室４８から副室２にガス燃料が供給される
時には、連絡孔制御弁４によって連絡孔３０が閉鎖され
た状態であり、副室２には燃焼後の排気ガスが残留して
いるので、蓄圧室４８からのガス燃料が副室２に導入さ
れると、ガス燃料は受熱して副室２内で活性化する。
【００３９】次に、この副室式ガスエンジンにおいて、
圧縮行程終盤付近までは、連絡孔制御弁４によって連絡
孔３０は閉鎖されており、主室１での吸入空気を圧縮し
て圧縮比を大きくする。次いで、燃料弁５が燃料入口２
３を閉鎖して蓄圧室４８から副室２へのガス燃料の供給
が停止され、圧縮行程終盤付近で連絡孔制御弁４が連絡
孔３０を開放し、連絡孔３０を通じて高圧縮で高温化し
た空気が主室１から副室２へ一気に流入する。この時、
連絡孔制御弁４の連絡孔３０の開放時期は、爆発上死点
ＴＤＣ前３０°〜０°の間に開口するように制御されて
いる。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副室２の火炎が主
室１へ噴出し、膨張行程へ移行する。
圧縮行程終盤付近までは、連絡孔制御弁４によって連絡
孔３０は閉鎖されており、主室１での吸入空気を圧縮し
て圧縮比を大きくする。次いで、燃料弁５が燃料入口２
３を閉鎖して蓄圧室４８から副室２へのガス燃料の供給
が停止され、圧縮行程終盤付近で連絡孔制御弁４が連絡
孔３０を開放し、連絡孔３０を通じて高圧縮で高温化し
た空気が主室１から副室２へ一気に流入する。この時、
連絡孔制御弁４の連絡孔３０の開放時期は、爆発上死点
ＴＤＣ前３０°〜０°の間に開口するように制御されて
いる。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副室２の火炎が主
室１へ噴出し、膨張行程へ移行する。
【００４０】膨張行程では、主室１に存在する新気と火
炎とは混合を促進して短期間に燃焼を完結する。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、排気行程に移
行する。排気弁５２は、膨張行程終盤付近で排気ポート
３１を開放し、排気行程上死点ＴＤＣ前近傍で閉鎖す
る。連絡孔制御弁４は、爆発上死点ＴＤＣ前３０°〜０
°で連絡孔３０を開放し、排気行程上死点ＴＤＣ後３０
°までに連絡孔３０を閉鎖する。吸気弁５０は、連絡孔
３０の閉鎖後で吸気ポート２５を上死点ＴＤＣ後３０°
〜４０°の吸入行程で開放し、引き続く吸入行程での吸
気ポート２５からの吸入空気が主室１から副室２内に流
入するのを遮断する。
炎とは混合を促進して短期間に燃焼を完結する。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、排気行程に移
行する。排気弁５２は、膨張行程終盤付近で排気ポート
３１を開放し、排気行程上死点ＴＤＣ前近傍で閉鎖す
る。連絡孔制御弁４は、爆発上死点ＴＤＣ前３０°〜０
°で連絡孔３０を開放し、排気行程上死点ＴＤＣ後３０
°までに連絡孔３０を閉鎖する。吸気弁５０は、連絡孔
３０の閉鎖後で吸気ポート２５を上死点ＴＤＣ後３０°
〜４０°の吸入行程で開放し、引き続く吸入行程での吸
気ポート２５からの吸入空気が主室１から副室２内に流
入するのを遮断する。
【００４１】
【発明の効果】この発明によるリフト量可変制御弁を備
えた副室式ガスエンジンは、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、この副室式ガスエ
ンジンは、主室と副室とを連通する連絡孔に連絡孔制御
弁を配置し、前記連絡孔制御弁の弁ステムの回りに内側
磁路と外側磁路を配置し、前記内側磁路と前記外側磁路
との間にコイルを配置し、前記弁ステムに取り付けた板
ばねに磁性体プレートを固定し、前記磁性体プレートを
前記外側磁路に接触させ、前記内側磁路に対して最大リ
フト分のクリアランスを有するように設定したので、前
記連絡孔制御弁の開度をエンジンの負荷に応じて変化さ
せることができ、エンジンの作動状態に応じた最も最適
の開度に制御することができ、空気とガス燃料との混合
を一層促進することができる。
えた副室式ガスエンジンは、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、この副室式ガスエ
ンジンは、主室と副室とを連通する連絡孔に連絡孔制御
弁を配置し、前記連絡孔制御弁の弁ステムの回りに内側
磁路と外側磁路を配置し、前記内側磁路と前記外側磁路
との間にコイルを配置し、前記弁ステムに取り付けた板
ばねに磁性体プレートを固定し、前記磁性体プレートを
前記外側磁路に接触させ、前記内側磁路に対して最大リ
フト分のクリアランスを有するように設定したので、前
記連絡孔制御弁の開度をエンジンの負荷に応じて変化さ
せることができ、エンジンの作動状態に応じた最も最適
の開度に制御することができ、空気とガス燃料との混合
を一層促進することができる。
【００４２】また、この副室式ガスエンジンは、排気弁
が排気ポートを閉じた後、副室の燃料入口に設けた燃料
弁で前記燃料入口を吸入行程の中間付近で開放し且つ圧
縮行程終端付近で閉鎖し、また前記燃料弁の閉鎖後に前
記副室と主室を連通する連絡孔に設けた連絡孔制御弁で
前記連絡孔を爆発上死点前３０°〜０°の間で開放し且
つ排気行程上死点後３０°までに閉鎖する制御を行うの
で、吸入空気が前記主室内で高圧縮比になっても前記副
室に供給されている燃料は吸入空気が遮断されており、
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。従って、この遮熱型ガスエンジンでは、圧縮
比を２０以上の高圧縮比に構成することができ、高効率
の予混合給気型エンジンを提供することができる。
が排気ポートを閉じた後、副室の燃料入口に設けた燃料
弁で前記燃料入口を吸入行程の中間付近で開放し且つ圧
縮行程終端付近で閉鎖し、また前記燃料弁の閉鎖後に前
記副室と主室を連通する連絡孔に設けた連絡孔制御弁で
前記連絡孔を爆発上死点前３０°〜０°の間で開放し且
つ排気行程上死点後３０°までに閉鎖する制御を行うの
で、吸入空気が前記主室内で高圧縮比になっても前記副
室に供給されている燃料は吸入空気が遮断されており、
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。従って、この遮熱型ガスエンジンでは、圧縮
比を２０以上の高圧縮比に構成することができ、高効率
の予混合給気型エンジンを提供することができる。
【図１】この発明によるリフト量可変制御弁を備えた副
室式ガスエンジンを２ストロークタイプに適用した一実
施例を示す断面図である。
室式ガスエンジンを２ストロークタイプに適用した一実
施例を示す断面図である。
【図２】この副室式ガスエンジンにおけるリフト量可変
制御弁の一実施例を示す断面図である。
制御弁の一実施例を示す断面図である。
【図３】図２のリフト量可変制御弁の平面図である。
【図４】図２のリフト量可変制御弁の最大量リフトした
状態を示す断面図である。
状態を示す断面図である。
【図５】この発明による副室式ガスエンジンの別の一実
施例を示す断面図である。
施例を示す断面図である。
【図６】図５の副室式ガスエンジンの線Ａ−Ａにおける
断面図である。
断面図である。
１ 主室 ２ 副室 ３ 副室壁体 ４ 連絡孔制御弁 ５ 燃料弁 ７ シリンダヘッド ８ 燃料通路 ２３ 燃料入口 ２４ 弁座 ３０ 連絡孔 ３３ コントローラ ３４ 負荷センサー ３６ 弁フェース ３７ 弁ステム ３８ 外側磁路 ３９ 内側磁路 ４０ コイル ４１ 磁性体プレート ４２ 板ばね ４７ 弁がさ ５３ クリアランス
Claims (3)
- 【請求項１】 シリンダヘッドに形成した副室、該副室
とシリンダ側の主室とを連通する副室壁体に形成した連
絡孔、燃料供給源から燃料通路を通じて前記副室にガス
燃料を供給する前記副室壁体に形成した燃料入口、前記
燃料入口を開閉するため前記燃料入口に配置した燃料
弁、及び前記連絡孔の弁座に当たって前記連絡孔を開閉
制御する弁フェースを備えた弁がさと前記弁がさと一体
構造の弁ステムから成る連絡孔制御弁を有する副室式ガ
スエンジンにおいて、前記連絡孔制御弁は、前記弁ステ
ムの回りに配置された内側磁路と外側磁路、前記内側磁
路と前記外側磁路との間に配置されたコイル、前記弁ス
テムに取り付けた板ばね、及び前記外側磁路に接触し且
つ前記内側磁路に対して最大リフト分のクリアランスを
有するように設定した前記板ばねに固定した磁性体プレ
ートから構成したことを特徴とするリフト量可変制御弁
を備えた副室式ガスエンジン。 - 【請求項２】 エンジンの作動状態を検出するセンサ
ー、該センサーの検出信号に応答して前記コイルへの電
流を調節して磁力を制御し、該磁力によって前記板ばね
のばね力に抗して前記連絡孔制御弁のリフト量を制御す
るコントローラを有することを特徴とする請求項１に記
載のリフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン。 - 【請求項３】 前記コントローラは前記センサーによる
全負荷信号に応答して前記連絡孔制御弁のリフト量を最
大にし、前記センサーによる部分負荷信号に応答して前
記連絡孔制御弁のリフト量を低減する制御を行なうこと
を特徴とする請求項１に記載のリフト量可変制御弁を備
えた副室式ガスエンジン。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4282223A JP3048476B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | リフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン |
| US08/127,884 US5333582A (en) | 1992-09-29 | 1993-09-28 | Pre-combustion chamber gas engine |
| DE69315538T DE69315538T2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-29 | Gasbrennkraftmaschine mit Vorkammer |
| DE0595473T DE595473T1 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-29 | Gasbrennkraftmaschine mit Vorkammer. |
| EP93307702A EP0595473B1 (en) | 1992-09-29 | 1993-09-29 | Pre-combustion chamber gas engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4282223A JP3048476B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | リフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108847A true JPH06108847A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3048476B2 JP3048476B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=17649666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4282223A Expired - Lifetime JP3048476B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | リフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5333582A (ja) |
| EP (1) | EP0595473B1 (ja) |
| JP (1) | JP3048476B2 (ja) |
| DE (2) | DE69315538T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114962097A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-08-30 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种发动机喷射系统和发动机 |
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| CN115217619B (zh) * | 2022-03-17 | 2023-08-08 | 广州汽车集团股份有限公司 | 扫气装置及其控制方法、汽车 |
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| DE1401958A1 (de) * | 1960-12-27 | 1968-12-19 | Reymond Georges | Verbrennungsmotor,insbesondere fuer einen unter konstantem Druck ablaufenden Arbeitsprozess |
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| JPH086587B2 (ja) * | 1988-10-28 | 1996-01-24 | いすゞ自動車株式会社 | 副燃焼室式断熱エンジン |
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1992
- 1992-09-29 JP JP4282223A patent/JP3048476B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-09-28 US US08/127,884 patent/US5333582A/en not_active Expired - Fee Related
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