JPH07133722A - ガス・ファイヤー・ディーゼルエンジン - Google Patents

ガス・ファイヤー・ディーゼルエンジン

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JPH07133722A
JPH07133722A JP31574293A JP31574293A JPH07133722A JP H07133722 A JPH07133722 A JP H07133722A JP 31574293 A JP31574293 A JP 31574293A JP 31574293 A JP31574293 A JP 31574293A JP H07133722 A JPH07133722 A JP H07133722A
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JP
Japan
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ignition
combustion chamber
gasoline
injection
combustion
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JP31574293A
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English (en)
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Minoru Nakagawa
稔 中川
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Original Assignee
Individual
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】つねに変化する燃焼状態による有毒排出ガスの
CO,HC,NOx,黒煙等の排出による大気汚染を抑
えて,短期間での実用を可能とした,着火誘導による最
適な爆発燃焼によつて低公害を得るディーゼルエンジン
であり,また,自己着火温度が高いので自己着火性が劣
るガス燃料(天然ガスや石油ガス或いは水素ガス)を用
い,電気着火による着火時期の制御ができる低公害のガ
ス・ファイヤー・ディーゼルエンジンの提供. 【構成】1つのシリンダー10或いはシリンダーヘッド
9内に主と副との2つの燃焼室2,3を設けて,軽油と
ガソリンのような性質の異なる2種類の燃料を使用し
て,副燃焼室3でガソリンを点火プラグ5によって最適
な時期に着火させ,その火炎を火種として主燃焼室2の
噴射初期の軽油の着火補助をして燃焼させ,爆発燃焼と
なってピストン1を押し下げてコンロッド11,クラン
クシャフト12等によって回転運動を得るものである.

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガス・ファイヤー・ディ
ーゼルエンジンに係り,内燃機関であるディーゼルエン
ジンの特性である自己着火による燃焼を,着火補助する
ことによって燃焼状態の制御を図り,CO,HCやNO
xの排出量の減少を得る,低公害燃焼ディーゼルエンジ
ンに関するものである.
【0002】
【従来の技術】従来のディーゼルエンジンの燃焼に於て
は,圧縮工程にて空気を高圧縮し高温にして燃料を噴射
し,その圧縮熱を利用して燃料を自己着火させ燃焼させ
る内燃機関であり,吸気系統における十分な空気の確保
による過流や,燃料系統での噴射時期,量,圧力,霧
化,燃焼室の形状変更,電子制御によるタイマやガバナ
の採用等による改良により,排出ガス中の有害物質の減
少を図っているが,ディーゼルエンジンの特性である自
己着火をもって燃焼させるため,最適で安定した着火時
期による燃焼状態の制御がむづかしく,黒煙の排出限界
値などの制約も加わりCO,HC,NOxを同時に減少
させることは,困難である.
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし,かかるディー
ゼルエンジンは,圧縮熱を利用し燃料の自己着火によっ
て燃焼させる内燃機関であるため,ガソリンエンジンの
ような安定した着火時期が得にくく,着火時期の制御に
よる最適な燃焼がむづかしい.
【0004】従ってかかる着火時期の制御による最適な
燃焼状態となるように,ディーゼルエンジンの定説を覆
し,主燃料である軽油の着火時期が一定となるように火
種を用いて着火誘導させる,例えばガソリンエンジンの
スパークプラグのような爆発工程ごとに着火誘導を繰返
すような方法で,強制的に着火補助を行い安定した着火
時期による最も最適な燃焼状態を得ようとした,新しい
考えで新しい構成による内燃機関を本発明では提案しょ
うとするものである.
【0005】
【課題を解決するための手段】このような点を考慮して
本発明では,従来から容易に使用且つ購入できるガソリ
ンと軽油の圧縮着火機関での燃焼性質を応用した方法
で,ガソリンは軽油に比べ自己着火温度が高くなり着火
性は劣るが引火性は良い,この圧縮着火機関での双方の
燃焼性質を利用して着火性が劣る引火性の良いガソリン
を点火プラグにより電気着火させ,その火炎を用いて噴
射される燃料の燃焼工程初期の自己着火遅れや自己着火
途中の軽油に与え最適な着火時期となるように強制的に
着火補助を行い,安定した火種による着火補助を得て爆
発工程を繰返すことで低負荷時やアイドリング時等の燃
焼工程の初期の自己着火遅れや失火となる時などによ
る,後からの噴射される燃料の爆発的燃焼によるノッキ
ング状態をさけ,高温によるNOxの増大や不完全燃焼
によるCOやHCの排出を減少させ,高負荷時の燃料急
増などの不燃燃料の増大による黒煙の排出をおさえ,又
燃料の霧化促進を図る上で燃料と空気の過度の渦流によ
る失火状態となる時などにも着火補助を行うことで,強
制的な着火補助による最適な燃焼状態を得て低公害のデ
ィーゼルエンジンを得ようとするものである.
【0006】
【作用】かくて本発明では,従来のディーゼルエンジン
の1個のシリンダー或いはシリンダーヘッド内で,軽油
やガソリンのような性質の異なった2種類の燃料を2つ
の各々の燃焼室で燃焼させるもので,副燃焼室3で少量
のガソリンを噴射して点点火プラグ5により電気着火さ
せてその火炎を主燃室2に噴射初期の自己着火遅れや自
己着火途中の軽油に与え,強制的な着火誘導によ.最適
な爆発工程となってピストン1を動かし,コンロッド1
1,クランクシャフト12で回転運動を行って4サイク
ル工程を繰返すディーゼルエンジンンである.
【0007】
【実施例】図1は本発明のガス・ファイヤー・ディーゼ
ルエンジンの説明便宜上の要約図で,1個のシリンダー
或いはシリンダーヘッド内(一気筒)に主燃焼室2と副
燃焼室3とを備えて,主燃焼室2には噴射ノズル6を,
副燃焼室3にはガソリン・インジェクション4と点火プ
ラグ5を備えて,インテーク・バルブ7,エキゾースト
・バルブ8によりピストン1を動かし,コンロッド1
1,クランクシャフト12で回転運動を行う4サイクル
式エンジン装置であり,10はシリンダー,9はシリン
ダーヘッドである.図における各部分の取り付け位置,
型及び大きさ等は説明便宜上のものである.
【0008】次に図1を用いて,ガス・ファイヤー・デ
ィーゼルエンジンの燃焼方法につい説明すると,吸入工
程でインテーク・バルブ7よりシリンダー内に取り入れ
た空気を圧縮工程時ピストン1の上昇運動により圧縮し
(圧縮比15〜23:1.圧縮熱500〜600℃),
ピストン1の上死点(前20〜30゜)の頃に噴射ノズ
ルン6より軽油を,又ガソリン・インジェクション4か
ら少量のガソリンを各燃焼室に同時に或いはどちらか先
に噴射させて,副燃焼室に取り入れたガソリン(着火点
272℃.噴射ポンプの焼き付き防止のため潤滑油の混
合も有り得る)を点火プラグ5により最も最適な点火時
期に電気着火させ火種として,その火炎を主燃焼室2の
噴射ノズル6より噴射した軽油(着火点254℃,)の
燃焼工程の初期(噴射初期)の自己着火途中や自己着火
遅れの軽油に与えて着火補助し,着火時期の制御を行っ
て最適な燃焼を得るもので,着火した軽油は急速に燃広
がり圧力が急上昇して爆発工程となりピストン1を押し
下げる.続いて排気工程となってエキゾースト・バルブ
8が開いてピストン1の上昇運動により主燃焼室2と副
燃焼室3の燃焼ガスを排出し,再び吸入工程となり,4
サイクル式エンジン工程を行いコンロッド11とクラン
クシャフト12により回転運動を続ける,ガス・ファイ
ヤー・ディーゼルエンジン.
【0009】次に副燃焼室3についで説明すると,目的
が着火補助専用であるため燃焼室の表面積を極力小さく
して放熱量増大によって熱効率の低下による出力低下を
避け噴射されるガソリン消費量も抑えて経済性を高め,
シリンダー内の温度上昇による副燃焼室内の温度上昇等
によってガソリン噴射と同時に着火することも考慮し,
ガソリン噴射と同時に点火プラグ5による点火が十分可
能な状態となって安定した着火補助のできるように副燃
焼室を構成するブロック13はセラミックス材質を使用
することが最適である.又エンジンの大きさにもよるが
副燃焼室の容積は主燃焼室の20%未満,大型エンジン
では10%未満の容積を最適とし極力熱効率の低下を避
ける.
【0010】次にガソリン・インジェクション4につい
て説明すると,高圧型のホール型ノズル(噴射ノズル)
等を使用して細かな霧状態で噴射できるように噴孔を小
さくし,点火プラグ5の電気着火による燃焼を容易な状
態にして安定した軽油への着火補助を行えるようにす
る.尚使用するガソリンは噴射ポンプの焼き付き防止の
ため潤滑油の混合も有り得る.
【0011】次に点火プラグ5について説明すると,副
燃焼室において圧縮比が15〜23:1であり圧縮熱も
500〜600℃と主燃焼室における条件と同じなた
め,点火プラグにおいても耐久性と熱伝導性がよくしか
も高い爆発圧力に耐える強度をもった長期間の耐久性を
考慮した,最適で安定した点火時期が得られる点火プラ
グを使用する.
【0012】次に2種類の燃料の使用について説明する
と,圧縮着火機関では軽油の着火温度は254℃でガソ
リンの着火温度272℃の引火し易い性質に比べて着火
温度が低く引火性は悪い,この各燃料を高圧縮による高
温の各燃焼室に噴射したとき,軽油は着火遅れの短いノ
ルマルチタンと着火遅れの長いアルファメチル・ナフタ
レンの混合物等によりその燃焼粒の表面から自己着火し
てゆっくり燃焼する性質であり,圧縮着火機関でのガソ
リンは軽油より自己着火温度が高いので先には着火しな
いが引火し易い性質のため点火プラグによる電気着火が
容易である,よって副燃焼室3で少量のガソリンを微妙
な着火時期の選択によって電気着火させて火種とし,そ
の火炎を主燃焼室2に噴射する軽油の噴射初期の自己着
火遅れ或いは失火とならないように与えて安定した着火
補助による着火時期を得ようとした,双方の燃料の性質
を利用した燃焼方法を特微とするものである.又主燃料
がガス燃料(天然ガス或いは石油ガスや水素ガス)とし
たときは,本文中の軽油を,或いは軽油とガソリンをガ
ス燃料と読み返れば,各種類のガス燃料によるガス・フ
ァイヤー・ディーゼルエンジンのガス駆動となる.
【0013】以上に述べたように,本発明では図1のシ
リンダー或いはシリンダーヘッド内でガソリンと軽油の
ように性質のことなる2種類の燃料を使用して,2つの
燃焼室つまり主燃焼室2へ軽油を噴射し,副燃焼室3で
は少量のガソリンを電気着火させて安定した火種として
副燃焼室3から主燃焼室2へ着火補助を行って爆発燃焼
を行わせるものであり,フューエル・インジェクション
6,ガソリン・インジェクション4,点火プラグ5,イ
ンテーク・バルブ7,エキゾースト・バルブ6,ピスト
ン1,コンロッド11,クランクシャフト12等による
構成で4サイクル工程によるエンジン装置としたもので
ある.
【0014】
【発明の効果】本発明では,1つのシリンダー或いはシ
リンダーヘッド内に2つの燃焼室を設けることによっ
て,軽油とガソリンのような性質の異なる燃料の燃焼を
容易に行わせ,電気着火によるガソリンの爆発を火種と
して噴射初期の軽油に与え,最適着火時期となるように
着火補助をおこなって,CO,HC,NOxや黒煙の排
出の減少を得ようとするもので,従来のガス・ステーシ
ョンによる給油方法が得られ短期間での実用を可能と
し,将来のガス燃料(天然ガス,液化ガス,水素ガス)
によるガス駆動エンジンにおいても最適な着火時期によ
る着火補助によって安定した燃焼が得られる,多種多様
な燃料で駆動できる大気汚染を抑えた低公害のガス・フ
ァイヤー・ディーゼルエンジン.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関するガス・ファイヤー・ディーゼル
エンジン.の説明便宜上の要約図である.
【符号の説明】
1 ピストン 2 主燃焼室 3 副燃焼室 4 ガソリン・インジェクション 5 点火プラグ 6 フューエル・インジェクション 7 インテーク・バルブ 8 エキゾースト・バルブ 9 シリンダーヘッド 10 シリンダー 11 コンロッド 12 クランクシャフト 13 副燃焼室を構成するブロック

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1個のシリンダー或いはシリンダーヘッド
    内に軽油を燃焼させる主燃焼室とガソリンを燃焼させる
    副燃焼室の2つの燃焼室を備え,副燃焼室で少量のガソ
    リンを点火プラグにより電気着火させその火炎を主燃料
    である軽油の噴射初期に与え,ディーゼルエンジン特有
    の燃料自然着火による自己着火遅れ或いは失火とならな
    いように着火補助を行い,最適な着火時期による燃焼状
    態の制御を行って有害なCO,HC,NOxや黒煙の排
    出をおさえる燃焼方法を特微とする,ガス・ファイヤー
    ・ディーゼルエンジン.
JP31574293A 1993-11-10 1993-11-10 ガス・ファイヤー・ディーゼルエンジン Pending JPH07133722A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001082148A (ja) * 1999-09-14 2001-03-27 Osaka Gas Co Ltd エンジン及びその運転方法
JP2009057958A (ja) * 2007-08-06 2009-03-19 Nissan Motor Co Ltd エンジン
EP2998537A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-23 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Pre-chamber of internal combustion engine
WO2017064355A1 (en) * 2015-10-13 2017-04-20 Wärtsilä Finland Oy Prechamber arrangement

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WO2017064355A1 (en) * 2015-10-13 2017-04-20 Wärtsilä Finland Oy Prechamber arrangement

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