JPH0633784A - 遮熱型ガスエンジン - Google Patents
遮熱型ガスエンジンInfo
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- JPH0633784A JPH0633784A JP4209513A JP20951392A JPH0633784A JP H0633784 A JPH0633784 A JP H0633784A JP 4209513 A JP4209513 A JP 4209513A JP 20951392 A JP20951392 A JP 20951392A JP H0633784 A JPH0633784 A JP H0633784A
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- Japan
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- chamber
- gas
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- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、圧縮比を大きくして自己着火の発
生を防止したナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエ
ンジンを提供する。 【構成】 この遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッド
７に設けた副室２に連絡孔３０と燃料入口２３を設け、
燃料タンク２７からのガス燃料を蓄圧室６に蓄圧し、連
絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で、蓄圧室６のガ
ス燃料を燃料入口２３から副室２に供給する。連絡孔３
０を閉鎖した状態で、吸入空気を吸気ポート２５から主
室１へ吸入して圧縮するので、吸入空気が主室１内で高
圧縮比になっても副室２内には吸入空気が流入しないの
で燃料が自己着火することなく、ノッキングが発生しな
い。連絡孔３０が開放して、主室１から吸入空気が副室
２に流入してガス燃料と吸入空気とが混合して始めて着
火燃焼する。
生を防止したナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエ
ンジンを提供する。 【構成】 この遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッド
７に設けた副室２に連絡孔３０と燃料入口２３を設け、
燃料タンク２７からのガス燃料を蓄圧室６に蓄圧し、連
絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で、蓄圧室６のガ
ス燃料を燃料入口２３から副室２に供給する。連絡孔３
０を閉鎖した状態で、吸入空気を吸気ポート２５から主
室１へ吸入して圧縮するので、吸入空気が主室１内で高
圧縮比になっても副室２内には吸入空気が流入しないの
で燃料が自己着火することなく、ノッキングが発生しな
い。連絡孔３０が開放して、主室１から吸入空気が副室
２に流入してガス燃料と吸入空気とが混合して始めて着
火燃焼する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、蓄圧室で溜められた
ナチュラルガスの燃料を副室に供給し、該副室との連絡
が閉鎖された主室で吸入空気を高圧縮するナチュラルガ
スを燃料とする遮熱型ガスエンジンに関する。
ナチュラルガスの燃料を副室に供給し、該副室との連絡
が閉鎖された主室で吸入空気を高圧縮するナチュラルガ
スを燃料とする遮熱型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、政
府、官公庁研究機関或いは民間会社で開発が進められて
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、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、政
府、官公庁研究機関或いは民間会社で開発が進められて
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、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、特開昭
６３−６３５８号公報、特開平１−２３２１１９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、特開昭
６３−６３５８号公報、特開平１−２３２１１９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】また、特開昭６３−６３５８号公報に開示
されたガスエンジン駆動型ヒートポンプシステムは、可
燃ガスをバッファタンクに貯留し、このバッファタンク
より可燃ガスを複数台のヒートポンプに蓄えられた駆動
用ガスエンジンに分配供給し、ヒートポンプで気液分離
後の温泉水を所要温度に加熱し、加熱後の温泉水を熱負
荷に供給するように構成してあるものであり、バッファ
タンクに圧力センサーを設けると共に、圧力センサーに
よるバッファタンクの検出圧が高圧設定圧から低圧設定
圧に低下する毎に、ガス供給対象ヒートポンプの数順次
減少させる制御手段を有しているものである。
されたガスエンジン駆動型ヒートポンプシステムは、可
燃ガスをバッファタンクに貯留し、このバッファタンク
より可燃ガスを複数台のヒートポンプに蓄えられた駆動
用ガスエンジンに分配供給し、ヒートポンプで気液分離
後の温泉水を所要温度に加熱し、加熱後の温泉水を熱負
荷に供給するように構成してあるものであり、バッファ
タンクに圧力センサーを設けると共に、圧力センサーに
よるバッファタンクの検出圧が高圧設定圧から低圧設定
圧に低下する毎に、ガス供給対象ヒートポンプの数順次
減少させる制御手段を有しているものである。
【０００６】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。
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。
【０００７】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。
【０００８】
【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
から吸入され、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３４〜３
５％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。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。しかも、このようなガス
エンジンは、圧縮比が１８以上であるディーゼルエンジ
ンの理論熱効率５７％とは、大幅に異なるものである。
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、ガソリンと同じように燃料ガスを吸気バルブ
から吸入され、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３４〜３
５％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。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。しかも、このようなガス
エンジンは、圧縮比が１８以上であるディーゼルエンジ
ンの理論熱効率５７％とは、大幅に異なるものである。
【０００９】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。
【００１０】また、遮熱エンジンでは、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
成した場合には、吸気弁から吸入空気と燃料通路からの
燃料ガス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。
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
成した場合には、吸気弁から吸入空気と燃料通路からの
燃料ガス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。
【００１１】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、遮熱化により冷却系を除去すると
共に排気系に集まった熱エネルギーを利用することがで
き、特に、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て圧縮比を２０〜２
２まで高め、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、副室内のナチュラルガスと高圧縮空気とを一気
に混合させることで短期間に着火燃焼させ、しかも副室
内では燃料は過濃状態なのでＮＯX の発生を抑制する状
態で燃焼させ、火炎を副室から主室に一気に吹き出させ
ることで二次燃焼を出来るだけ均一な混合気で短時間で
完結させ、ＮＯX 、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
とができるナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエン
ジンを提供することである。
解決することであり、遮熱化により冷却系を除去すると
共に排気系に集まった熱エネルギーを利用することがで
き、特に、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て圧縮比を２０〜２
２まで高め、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、副室内のナチュラルガスと高圧縮空気とを一気
に混合させることで短期間に着火燃焼させ、しかも副室
内では燃料は過濃状態なのでＮＯX の発生を抑制する状
態で燃焼させ、火炎を副室から主室に一気に吹き出させ
ることで二次燃焼を出来るだけ均一な混合気で短時間で
完結させ、ＮＯX 、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
とができるナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエン
ジンを提供することである。
【００１２】
【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、シリンダヘッド側の遮熱構造の壁体に形成
した副室、該副室とシリンダ側の遮熱構造の壁体に形成
した主室とを連通する連絡孔、燃料タンクからのナチュ
ラルガスを蓄圧する蓄圧室、該蓄圧室のナチュラルガス
を燃料通路を通じて前記副室に供給するため前記副室に
形成した燃料入口、吸入行程から圧縮行程終盤まで前記
連絡孔を閉鎖する連絡孔弁及び前記副室に前記燃料入口
を通じてナチュラルガスを供給するため前記連絡孔の閉
鎖状態で開放する燃料弁を有することを特徴とするナチ
ュラルガスを燃料とする遮熱型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、シリンダヘッド側の遮熱構造の壁体に形成
した副室、該副室とシリンダ側の遮熱構造の壁体に形成
した主室とを連通する連絡孔、燃料タンクからのナチュ
ラルガスを蓄圧する蓄圧室、該蓄圧室のナチュラルガス
を燃料通路を通じて前記副室に供給するため前記副室に
形成した燃料入口、吸入行程から圧縮行程終盤まで前記
連絡孔を閉鎖する連絡孔弁及び前記副室に前記燃料入口
を通じてナチュラルガスを供給するため前記連絡孔の閉
鎖状態で開放する燃料弁を有することを特徴とするナチ
ュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエンジンに関する。
【００１３】また、このナチュラルガスを燃料とする遮
熱型ガスエンジンにおいて、前記主室及び前記副室を形
成する前記壁体、シリンダライナ及びピストンヘッドを
耐熱性に優れたセラミックスで作製したものである。
熱型ガスエンジンにおいて、前記主室及び前記副室を形
成する前記壁体、シリンダライナ及びピストンヘッドを
耐熱性に優れたセラミックスで作製したものである。
【００１４】
【作用】この発明によるナチュラルガスを燃料とする遮
熱型ガスエンジンは、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このナチュラルガスを燃料と
する遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッドに設けた断
熱構造の壁体で形成した副室に連絡孔と燃料入口を設
け、ナチュラルガスを溜めた燃料タンク又は都市ガス等
の燃料供給装置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弁で前記連絡孔
を閉鎖した状態で前記燃料入口から前記副室に供給し、
また吸気ポートから主室へ吸入した吸入空気を前記連絡
孔弁で前記連絡孔を閉鎖した状態で圧縮するので、吸入
空気が主室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。
熱型ガスエンジンは、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このナチュラルガスを燃料と
する遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッドに設けた断
熱構造の壁体で形成した副室に連絡孔と燃料入口を設
け、ナチュラルガスを溜めた燃料タンク又は都市ガス等
の燃料供給装置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弁で前記連絡孔
を閉鎖した状態で前記燃料入口から前記副室に供給し、
また吸気ポートから主室へ吸入した吸入空気を前記連絡
孔弁で前記連絡孔を閉鎖した状態で圧縮するので、吸入
空気が主室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。
【００１５】また、前記連絡孔が開放することで、前記
主室から高圧縮の吸入空気が前記副室に流入してガス燃
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てＮＯX の発生が抑制され
る。更に、燃焼後の排気ガスを含んだ前記副室には、蓄
圧室からのガス燃料が導入され、該ガス燃料は受熱して
活性化する。
主室から高圧縮の吸入空気が前記副室に流入してガス燃
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てＮＯX の発生が抑制され
る。更に、燃焼後の排気ガスを含んだ前記副室には、蓄
圧室からのガス燃料が導入され、該ガス燃料は受熱して
活性化する。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるナチ
ュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエンジンの実施例を
説明する。図１はこの発明によるナチュラルガスを燃料
とする遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面図、及
び図２は図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。図示の
ように、この遮熱型ガスエンジンは、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２０、シリンダヘッ
ド７に形成された排気ポート３１、排気ポート３１に配
置された排気弁３２、シリンダヘッド７に形成した穴部
１９に配置した遮熱構造の壁体３で形成した副室２、シ
リンダブロック１４に形成した孔部２１に嵌合したシリ
ンダライナ２２、該シリンダライナ２２に形成したシリ
ンダ１８内を往復運動するピストン１５、シリンダ１８
側に形成される遮熱構造の主室１、及び主室１と副室２
とを連通する壁体３に形成した連絡孔３０を有してい
る。
ュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエンジンの実施例を
説明する。図１はこの発明によるナチュラルガスを燃料
とする遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面図、及
び図２は図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。図示の
ように、この遮熱型ガスエンジンは、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２０、シリンダヘッ
ド７に形成された排気ポート３１、排気ポート３１に配
置された排気弁３２、シリンダヘッド７に形成した穴部
１９に配置した遮熱構造の壁体３で形成した副室２、シ
リンダブロック１４に形成した孔部２１に嵌合したシリ
ンダライナ２２、該シリンダライナ２２に形成したシリ
ンダ１８内を往復運動するピストン１５、シリンダ１８
側に形成される遮熱構造の主室１、及び主室１と副室２
とを連通する壁体３に形成した連絡孔３０を有してい
る。
【００１７】この遮熱型ガスエンジンにおいて、主室１
はシリンダヘッド７に形成した穴部９に嵌合した壁体で
あるヘッドライナ１０で形成されている。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を構成する壁体３が一体的に形
成されている。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。ヘッド下面部１１には、吸排気弁２０，３２のバ
ルブシート２６と連絡孔弁４のバルブシート２４が形成
されている。
はシリンダヘッド７に形成した穴部９に嵌合した壁体で
あるヘッドライナ１０で形成されている。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を構成する壁体３が一体的に形
成されている。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。ヘッド下面部１１には、吸排気弁２０，３２のバ
ルブシート２６と連絡孔弁４のバルブシート２４が形成
されている。
【００１８】この遮熱型ガスエンジンにおいて、特に、
燃料としてのナチュラルガスを収容した燃料タンク２
７、燃料タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧する蓄
圧室６、蓄圧室６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、主室１と副室２とを連通する連絡孔３０に配置
した連絡孔弁４、及び燃料入口２３に配置して吸入行程
に開放して副室２にナチュラルガスを供給する燃料弁５
を有している。
燃料としてのナチュラルガスを収容した燃料タンク２
７、燃料タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧する蓄
圧室６、蓄圧室６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、主室１と副室２とを連通する連絡孔３０に配置
した連絡孔弁４、及び燃料入口２３に配置して吸入行程
に開放して副室２にナチュラルガスを供給する燃料弁５
を有している。
【００１９】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、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
であるガス燃料が蓄圧室６から必要量だけ副室２に供給
される。
高温になるため、連絡孔３０に配置した連絡孔弁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、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
であるガス燃料が蓄圧室６から必要量だけ副室２に供給
される。
【００２０】また、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。
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。
【００２１】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２２及びピストンヘッ
ド１６は、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ている。従って、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、高効率のエン
ジンを構成できる。
１０、副室２を形成する壁体３を構成する上部壁体１２
と下部壁体１３、シリンダライナ２２及びピストンヘッ
ド１６は、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ている。従って、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、高効率のエン
ジンを構成できる。
【００２２】この遮熱型ガスエンジンは、上記のように
構成されており、次のように作動される。この遮熱型ガ
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つの行程を順次繰り返すことによって作動され
るものであり、まず、吸入行程では、吸気弁２０が吸気
ポート２５を開放して主室１に吸入空気が供給され、連
絡孔弁４によって連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料弁５
を開放して燃料通路８を通じて蓄圧室６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残留しているので、蓄圧室６
からの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。
構成されており、次のように作動される。この遮熱型ガ
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つの行程を順次繰り返すことによって作動され
るものであり、まず、吸入行程では、吸気弁２０が吸気
ポート２５を開放して主室１に吸入空気が供給され、連
絡孔弁４によって連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料弁５
を開放して燃料通路８を通じて蓄圧室６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残留しているので、蓄圧室６
からの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。
【００２３】次に、この遮熱型ガスエンジンにおいて、
圧縮行程では、連絡孔弁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。次いで、圧縮行程終盤で連絡孔弁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し、次いで、副室２の火炎が主室
１へ噴出し、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３０を連絡孔弁４を作動して閉鎖する。
圧縮行程では、連絡孔弁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。次いで、圧縮行程終盤で連絡孔弁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し、次いで、副室２の火炎が主室
１へ噴出し、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３０を連絡孔弁４を作動して閉鎖する。
【００２４】この遮熱型ガスエンジンは、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２７からのナチュラルガス
を蓄圧室６に蓄圧し、該蓄圧室６のナチュラルガスを連
絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料入口２３か
ら副室２内に供給し、また吸気ポート２５から主室１へ
吸入した吸入空気を連絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖して
副室２に吸入空気が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とは連絡孔弁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。
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２７からのナチュラルガス
を蓄圧室６に蓄圧し、該蓄圧室６のナチュラルガスを連
絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料入口２３か
ら副室２内に供給し、また吸気ポート２５から主室１へ
吸入した吸入空気を連絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖して
副室２に吸入空気が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とは連絡孔弁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。
【００２５】また、連絡孔弁４が連絡孔３０を開放する
ことで、主室１から高圧縮比の吸入空気が副室２に流入
して燃料ガス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て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、蓄圧室６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。
ことで、主室１から高圧縮比の吸入空気が副室２に流入
して燃料ガス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て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、蓄圧室６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。
【００２６】
【発明の効果】この発明によるナチュラルガスを燃料と
する遮熱型ガスエンジンは、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、このナチュラルガ
スを燃料とする遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッド
に設けた断熱構造の壁体で形成した副室に連絡孔と燃料
入口を設け、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
ルガスを連絡孔弁で前記連絡孔を閉鎖した状態で前記燃
料入口から前記副室に供給し、また吸気ポートから主室
へ吸入した吸入空気を前記連絡孔弁で前記連絡孔を閉鎖
した状態で主室内で圧縮するので、吸入空気を主室内で
高圧縮することができる。そして、前記副室内には空気
が存在しない状態で圧縮封入され、その質量を大きくさ
れたガス燃料が供給されるので、ガス燃料が自己着火す
ることがない。また、前記副室には燃焼後の排気ガスが
残留しており、前記蓄圧室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。
する遮熱型ガスエンジンは、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、このナチュラルガ
スを燃料とする遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッド
に設けた断熱構造の壁体で形成した副室に連絡孔と燃料
入口を設け、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
ルガスを連絡孔弁で前記連絡孔を閉鎖した状態で前記燃
料入口から前記副室に供給し、また吸気ポートから主室
へ吸入した吸入空気を前記連絡孔弁で前記連絡孔を閉鎖
した状態で主室内で圧縮するので、吸入空気を主室内で
高圧縮することができる。そして、前記副室内には空気
が存在しない状態で圧縮封入され、その質量を大きくさ
れたガス燃料が供給されるので、ガス燃料が自己着火す
ることがない。また、前記副室には燃焼後の排気ガスが
残留しており、前記蓄圧室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。
【００２７】また、前記連絡孔弁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ＮＯX 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、予混合
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、この遮熱型ガスエンジンは、Ｎ
ＯX 、ＨＣ等の発生を大幅に低減でき、高効率のエンジ
ンを提供できる。
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ＮＯX 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、予混合
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、この遮熱型ガスエンジンは、Ｎ
ＯX 、ＨＣ等の発生を大幅に低減でき、高効率のエンジ
ンを提供できる。
【００２８】また、この遮熱型ガスエンジンにおいて、
前記燃料弁は電磁力で駆動され、前記燃料弁はエンジン
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、エンジン負荷に対して適正なガス燃料量が供給さ
れる。
前記燃料弁は電磁力で駆動され、前記燃料弁はエンジン
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、エンジン負荷に対して適正なガス燃料量が供給さ
れる。
【図１】この発明によるナチュラルガスを燃料とする遮
熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面図である。
熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の遮熱型ガスエンジンの線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 壁体 ４ 連絡孔弁 ５ 燃料弁 ６ 蓄圧室 ７ シリンダヘッド ８ 燃料通路 １５ ピストン １６ ピストンヘッド １８ シリンダ ２０ 吸気弁 ２３ 燃料入口 ２５ 吸気ポート ２７ 燃料タンク ３０ 連絡孔 ３１ 排気ポート ３２ 排気弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｌ
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダヘッド側の遮熱構造の壁体に形
成した副室、該副室とシリンダ側の遮熱構造の壁体に形
成した主室とを連通する連絡孔、燃料タンクからのナチ
ュラルガスを蓄圧する蓄圧室、該蓄圧室のナチュラルガ
スを燃料通路を通じて前記副室に供給するため前記副室
に形成した燃料入口、吸入行程から圧縮行程終盤まで前
記連絡孔を閉鎖する連絡孔弁、及び前記副室に前記燃料
入口を通じてナチュラルガスを供給するため前記連絡孔
の閉鎖状態で開放する燃料弁を有することを特徴とする
ナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエンジン。 - 【請求項２】 前記主室及び前記副室を形成する前記壁
体、シリンダライナ及びピストンヘッドを耐熱性に優れ
たセラミックスで作製したことを特徴とする請求項１に
記載のナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエンジ
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4209513A JP2987260B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 遮熱型ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4209513A JP2987260B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 遮熱型ガスエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633784A true JPH0633784A (ja) | 1994-02-08 |
| JP2987260B2 JP2987260B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=16574043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4209513A Expired - Lifetime JP2987260B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 遮熱型ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2987260B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971107A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine |
| JP2014532144A (ja) * | 2011-10-14 | 2014-12-04 | ジェイムス ロックシャウ， | 軌道式の非往復動内燃機関 |
| US8955444B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-02-17 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Energy recovery system for a mobile machine |
| US8960100B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-02-24 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Energy recovery system for a mobile machine |
| CN104454191A (zh) * | 2013-10-23 | 2015-03-25 | 曼柴油机欧洲股份公司曼柴油机德国分公司 | 具有带有先导油喷射的气体燃料供给系统的自点火内燃机 |
| US9073556B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-07-07 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Fuel distribution system for multi-locomotive consist |
| US9193362B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-11-24 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Consist power system having auxiliary load management |
| US9624825B1 (en) | 2015-12-02 | 2017-04-18 | James Lockshaw | Orbital non-reciprocating internal combustion engine |
| JP2017078337A (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | いすゞ自動車株式会社 | 天然ガスエンジン及び天然ガスエンジンの遮熱方法 |
| US9718478B2 (en) | 2012-07-31 | 2017-08-01 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Fuel system for consist having daughter locomotive |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP4209513A patent/JP2987260B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971107A3 (en) * | 1998-07-08 | 2000-08-23 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine |
| EP0971107A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine |
| JP2014532144A (ja) * | 2011-10-14 | 2014-12-04 | ジェイムス ロックシャウ， | 軌道式の非往復動内燃機関 |
| US9193362B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-11-24 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Consist power system having auxiliary load management |
| US8955444B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-02-17 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Energy recovery system for a mobile machine |
| US8960100B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-02-24 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Energy recovery system for a mobile machine |
| US9718478B2 (en) | 2012-07-31 | 2017-08-01 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Fuel system for consist having daughter locomotive |
| US9073556B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-07-07 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Fuel distribution system for multi-locomotive consist |
| JP2015081600A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド | パイロット油噴射を備えたガス燃料供給系を有する自己着火内燃機関 |
| CN104454191A (zh) * | 2013-10-23 | 2015-03-25 | 曼柴油机欧洲股份公司曼柴油机德国分公司 | 具有带有先导油喷射的气体燃料供给系统的自点火内燃机 |
| JP2017078337A (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | いすゞ自動車株式会社 | 天然ガスエンジン及び天然ガスエンジンの遮熱方法 |
| WO2017069120A1 (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | いすゞ自動車株式会社 | 天然ガスエンジン及び天然ガスエンジンの遮熱方法 |
| US9624825B1 (en) | 2015-12-02 | 2017-04-18 | James Lockshaw | Orbital non-reciprocating internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2987260B2 (ja) | 1999-12-06 |
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