JPH07158448A

JPH07158448A - 天然ガスエンジンの燃焼室

Info

Publication number: JPH07158448A
Application number: JP5339203A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、天然ガスが燃料とし、圧縮比を大
きく、自己着火の発生を防止し、火炎伝播をスムースに
できる天然ガスエンジンの燃焼室を提供する。【構成】本発明は、シリンダヘッド７に形成した副室
２とシリンダ側に形成した主燃焼室１とを連絡孔２１に
連通し、連絡孔２１に制御弁４を配置する。また、ガス
室６と副室２とをそのヘッド部に絞り部２０を通じて連
通し、天然ガスをガス通路８を通じて副室２に供給する
ため、ガス室６にガス導入口２３を形成し、圧縮行程終
端近傍で連絡孔２１を開放する制御弁４を設け、連絡孔
２１の閉鎖状態で開放するガス導入弁５をガス室６に形
成されたガス導入口２３に設けている。ガス導入弁５の
開放で、天然ガスがガス室６に供給され、天然ガスはガ
ス室６と絞り部２０の近傍に滞留できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、天然ガス燃料を副室
に供給し、該副室との連絡が閉鎖された主室に吸入空気
を供給して高圧縮する天然ガスエンジンの燃焼室に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ナチュラルガス即ち天然ガスを主
燃料とするガスエンジンは、コジェネレーション型エン
ジン或いは自動車用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、ホテル、病院、事務所等での電気供給
システムとして利用されることが期待されている。ま
た、自動車用エンジンに天然ガスエンジンを用いた場合
には、低公害車として期待されている。

【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。

【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、ＮＯ_X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。

【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。

【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。

【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従来の一般的なガスエンジンは、
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。

【０００９】そこで、ガスエンジンの熱効率を向上させ
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。天然ガスエンジ
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、天然ガスエンジンでは、吸入行程
でガスと空気の混合気を吸入し、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。

【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。

【００１１】そこで、天然ガスエンジンについて、燃焼
室を遮熱形に構成し、主燃焼室と副室とを設け、主燃焼
室と副室とを連通する連絡孔に制御弁を配置し、ピスト
ン圧縮行程終端近傍で制御弁を開弁し、副室へ高圧縮空
気を供給して副室内の天然ガスと混合させ、着火燃焼さ
せることが考えられる。天然ガスの副室への供給は、副
室のヘッド部に設けられたガス導入口に設けられたガス
導入弁の開放によって行われるが、エンジンの負荷が大
きい時には天然ガスの副室への導入は、副室に十分に加
圧して供給されるので、ガス導入弁の形状には設計の自
由度がある。

【００１２】しかしながら、天然ガスエンジンでは、そ
の部分負荷時には、副室へのガス量が減少させられるの
で、副室に供給された天然ガスが副室内に分散される
と、副室内が余りに希薄なガス燃料と空気の混合気にな
り、着火し難くなって着火ミスが発生することになる。
また、連絡孔に設けた制御弁をポペット弁に形成した場
合には、空気流が薄膜状に導入されるので、副室に分散
して着火しても火炎が伝播されない現象が発生する。

【００１３】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、副室のヘッド部にガス室を設け、
ガス室と副室とを絞り部を通じて連通し、該ガス室にガ
ス導入弁を配置すると共にガス導入弁の開放でガス室に
供給された天然ガスがガス室に滞留できる領域を形成
し、その領域に濃混合気を形成させ、部分負荷時でも着
火ミスが発生しないようにし、また、主燃焼室と副室と
を連通する連絡孔に制御弁を配置し、主燃焼室で吸入空
気のみを圧縮して圧縮比を高くして圧縮比を２０〜２２
まで高め、主燃焼室内の空気を高温に上昇させた状態で
連絡孔の制御弁を開放して主燃焼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としてＮＯ_Xの発生を抑制す
る状態で燃焼させ、火炎を副室から主燃焼室に一気に吹
き出させることで均一な混合気を生成して燃焼を短時間
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
発生を防止できる天然ガスエンジンの燃焼室を提供する
ことである。

【００１４】

【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、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されている副室、該副
室に連絡孔を通じて連通するシリンダ側に形成されてい
る主燃焼室、前記副室のヘッド部に絞り部を通じて連通
し且つ前記シリンダヘッドに形成されているガス室、天
然ガスをガス通路を通じて前記副室に供給するため前記
ガス室に形成したガス導入口、前記連絡孔に設けられた
圧縮行程終端近傍で前記連絡孔を開放する制御弁、及び
前記ガス室に形成された前記ガス導入口に設けられ且つ
前記連絡孔の閉鎖状態で開放するガス導入弁、を有する
ことを特徴とする天然ガスエンジンの燃焼室に関する。

【００１５】また、この天然ガスエンジンの燃焼室にお
いて、前記ガス室に空気を導入するため前記ガス室と前
記副室とを連通するように前記絞り部に隣接して前記シ
リンダヘッドに空気導入孔が形成され、且つ前記ガス室
には始動補助用グロープラグが設けられているものであ
る。

【００１６】また、この天然ガスエンジンの燃焼室にお
いて、前記主燃焼室及び前記副室は、耐熱性に優れたセ
ラミックスから成る壁体及び該壁体と前記シリンダヘッ
ドとの間に形成される遮熱層によって遮熱構造として形
成されているものである。

【００１７】また、この天然ガスエンジンの燃焼室にお
いて、前記主燃焼室は、前記制御弁から燃焼火炎が噴き
出されるピストン部分にキャビティとして構成され、該
ピストン部分は耐熱性に優れたセラミックスで構成され
ているものである。

【００１８】また、この天然ガスエンジンの燃焼室にお
いて、前記制御弁は前記副室内にリフトして前記連絡孔
を開放するものである。

【００１９】

【作用】この発明による天然ガスエンジンの燃焼室は、
上記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、この天然ガスエンジンの燃焼室は、シリンダヘッド
に副室を形成し、該副室に連絡孔を通じて連通する主燃
焼室をシリンダ側に形成し、前記副室のヘッド部に絞り
部を通じて連通するガス室を前記シリンダヘッドに形成
し、天然ガスをガス通路を通じて前記副室に供給するた
め前記ガス室にガス導入口を形成し、圧縮行程終端近傍
で前記連絡孔を開放する制御弁を設け、前記連絡孔の閉
鎖状態で開放するガス導入弁を前記ガス室に形成された
前記ガス導入口に設けたので、前記ガス室に配置した前
記ガス導入弁を開放することによって天然ガスが前記ガ
ス室に供給され、天然ガスは前記ガス室及び前記絞り部
近傍に滞留できる。従って、前記ガス室及び前記絞り部
近傍の領域では濃混合気が形成され、この状態において
加圧された高温空気が前記主燃焼室から前記連絡孔を通
じて前記副室に導入されると、前記ガス室及び前記絞り
部近傍の領域で確実に着火燃焼が発生し、火炎伝播が良
好に行われ、着火ミスは発生しない。この現象は、特
に、部分負荷時には、天然ガスのガス室出口近傍での滞
留効果が発揮され、着火燃焼がスムースに進行する。

【００２０】また、前記ガス室に空気を導入するため前
記絞り部に隣接して前記シリンダヘッドに形成され且つ
前記ガス室と前記副室とを連通する空気導入孔を有する
ので、前記主燃焼室から前記副室に導入された圧縮空気
は、前記副室から前記空気導入孔を通じて前記ガス室に
供給され、前記絞り部近傍に滞留している天然ガスの濃
混合気の背面に噴き込まれ、該天然ガスを前記副室の中
央へと押し出すように火炎が伝播されると共に、天然ガ
スと混合を促進して濃混合気の状態で良好な着火燃焼が
スムースに進行する。

【００２１】更に、前記連絡孔には前記制御弁が設けら
れ、前記制御弁が閉鎖した状態で、前記副室には天然ガ
スが供給されると共に、前記主燃焼室には吸入空気が供
給される。それ故、吸入空気が前記主燃焼室内で高圧縮
されても、前記連絡孔が開放しない限り、前記副室には
導入されることがなく、従って前記副室に供給されたガ
ス燃料は空気を含んでいないので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。次いで、前記制
御弁が前記連絡孔を開放することで、前記主燃焼室から
高圧縮の吸入空気が前記副室に流入し、前記副室内でガ
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ＮＯ_Xの発生が抑制さ
れる。また、前記副室で燃焼した混合気は前記制御弁を
通って前記主燃焼室に噴き出され、その火炎がピストン
ヘッドにキャビティとして形成された前記主燃焼室で速
やかに空気と混合し、燃焼を促進する。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による天然
ガスエンジンの燃焼室の実施例を説明する。図１はこの
発明による天然ガスエンジンの燃焼室の一実施例を示す
断面図である。図示のように、この天然ガスエンジンの
燃焼室は、コジェネレーション型エンジン或いは自動車
用エンジンとして適用できるものである。

【００２３】この天然ガスエンジンの燃焼室は、シリン
ダブロック１４、シリンダブロック１４にガスケット２
８を介して固定されたシリンダヘッド７、シリンダヘッ
ド７に形成された吸排気ポート（図示せず）、該吸排気
ポートに配置された吸排気バルブ（図示せず）、シリン
ダヘッド７に形成したキャビティ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２４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
造の主燃焼室１、及び主燃焼室１と副室２とを連通する
壁体３に形成した連絡孔２１を有している。更に、主燃
焼室１は、ピストンヘッド１６に形成されたキャビティ
３０で構成されると共に、シリンダヘッド７に形成した
キャビティ９に嵌合した壁体であるヘッドライナ１０で
構成されている。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２５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のキャビティ１９に嵌合した上部
壁体１２と下部壁体３１から構成されている。

【００２４】この天然ガスエンジンの燃焼室において、
特に、副室２のヘッド部に絞り部２０を通じて連通する
ガス室６がシリンダヘッド７に形成されている。ガス室
６にはガス導入口２３が形成されており、ガス導入口２
３にはガス導入弁５が配置されている。天然ガスは、ガ
ス導入弁５がガス導入口２３を開放すると、ガス通路８
からガス導入口２３を通じてガス室６に供給されるよう
に構成されている。主燃焼室１と副室２とを連通する連
絡孔２１には、制御弁４が設けされている。制御弁４
は、圧縮行程終端近傍で連絡孔２１を開放するように設
定されている。また、ガス導入弁５は、連絡孔２１が制
御弁４で閉鎖されている状態でガス導入口２３を開放す
るように設定されている。

【００２５】更に、この天然ガスエンジンの燃焼室にお
いて、ガス室６に空気を導入するため、絞り部２０に隣
接して空気導入孔１３がシリンダヘッド７に形成され、
空気導入孔１３を通じてガス室６と副室２とが連通され
ている。空気導入孔１３は、絞り部２０に比較して小径
に形成されたものである。また、制御弁４は、副室２内
にリフトして連絡孔２１を開放するように構成されてい
る。主燃焼室１及び副室２は、耐熱性に優れたＳｉ₃Ｎ
₄等のセラミックスから成るヘッドライナ１０及び壁体
３で構成され、壁体３とシリンダヘッド７のキャビティ
９，１９との間には遮熱空気層２６，遮熱ガスケット２
９等の遮熱層によって遮熱構造に形成されている。更
に、低温時には始動を確実に行わせるため、ガス室６に
は始動補助用グロープラグ３２が設けられている。

【００２６】また、燃料としてのナチュラルガス即ち天
然ガスは、ガス燃料タンク或いは天然ガスを蓄圧するガ
ス燃料蓄圧室（図示せず）等の天然ガス供給源に収容さ
れている。連絡孔２１の領域では、燃焼ガスで高温にな
るため、連絡孔２１に配置した制御弁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ることが好ましい。ガス導入弁５
は、通常の動弁機構で作動されてもよいが、電磁力で開
閉される電磁弁駆動装置で作動されるように構成し、エ
ンジン負荷に応じてガス導入弁５の開弁期間を制御する
ように構成してもよいものである。ガス導入弁５は、ガ
ス導入口２３を開放することによって、天然ガスを天然
ガス供給源から必要量だけガス室６に導入するように構
成されている。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１
６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。

【００２７】この発明による燃焼室を有する天然ガスエ
ンジンは、上記のように構成されており、次のように機
能する。この天然ガスエンジンは、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、吸気弁が吸気ポートを開放して主燃焼室１に吸入空
気が供給され、制御弁４によって連絡孔２１を閉鎖した
状態でガス導入弁５でガス導入口２３を開放してガス通
路８を通じて天然ガス供給源からガス室６、次いでガス
室６から絞り部２０を通じて副室２に天然ガスが供給さ
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、天然ガスが副室２に導入されると、ガ
ス燃料は受熱して副室２内で活性化するが、ガス室６及
び絞り部２０の近傍領域では天然ガスが濃混合気として
滞留している。

【００２８】次に、この天然ガスエンジンの燃焼室にお
いて、圧縮行程では、制御弁４によって連絡孔２１を閉
鎖しておき、主燃焼室１で吸入空気を高圧縮して圧縮比
を大きくする。次いで、圧縮行程終端近傍で制御弁４が
連絡孔２１を開放し、連絡孔２１を通じて高圧縮で高温
（例えば、６５０℃）化した圧縮空気を主燃焼室１から
副室２へ流入させる。副室２に導入された空気は、次い
で空気導入孔１３を通ってガス室６に導入され、ガス室
６及び絞り部２０の近傍領域で滞留している濃混合気を
副室２へ押し出すと共に、確実に着火燃焼が進行する。
しかも、副室２内での着火燃焼は火炎伝播して副室２内
での活性化した混合気の燃焼がスムースに進行し、副室
２での燃焼が急速に進展して燃料リッチでＮＯ_Xを低減
した状態で燃焼する。次いで、副室２の火炎、未燃混合
気等のガスは、主燃焼室１へ噴出し、膨張行程へ移行
し、主燃焼室１に存在する新気と混合を促進して燃焼ス
ピードをアップし、短期間に燃焼を完結する。膨張行程
では、連絡孔２１の開放状態を維持して副室２から主燃
焼室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２１を制御弁４で閉鎖する。

【００２９】この天然ガスエンジンの燃焼室は、上記の
ように、副室２に連絡孔２１とガス導入口２３を設け、
天然ガス供給源からの天然ガスを制御弁４で連絡孔２１
を閉鎖した状態でガス導入口２３からガス室６及び副室
２に供給すると共に、また、吸気ポートから主燃焼室１
へ吸入した吸入空気を制御弁４で連絡孔２１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、吸入空気が主燃焼
室１内で高圧縮されても、副室２内に供給された天然ガ
スは主燃焼室１とは制御弁４で遮断されているので、天
然ガスが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、制御弁４が連絡孔２１を開放する
ことで、主燃焼室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、ＮＯ_X、
ＨＣ等の発生が抑制される。

【００３０】

【発明の効果】この発明による天然ガスエンジンの燃焼
室は、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、この天然ガスエンジンの燃焼室は、シリ
ンダヘッドに副室を形成し、該副室に連絡孔を通じて連
通する主燃焼室をシリンダ側に形成し、前記副室に絞り
部を通じて連通するガス室を前記シリンダヘッドに形成
し、前記ガス室にガス導入口を形成して天然ガスをガス
通路を通じて前記副室に供給し、前記連絡孔に設けた制
御弁によって前記連絡孔を圧縮行程終端近傍で開放し、
前記ガス室に形成された前記ガス導入口にガス導入弁を
設け、該ガス導入弁を前記連絡孔の閉鎖状態で開放する
ので、前記ガス室と前記副室とには前記連絡孔が閉鎖し
た状態で天然ガスを導入でき、また、前記主燃焼室には
天然ガスが存在しない状態で吸入空気を導入し、該吸入
空気を高圧縮することができる。従って、前記主燃焼室
で空気を高圧縮しても、天然ガスが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。そして、前記
制御弁によって前記連絡孔が開放されることによって、
前記主燃焼室から前記副室へ高温の圧縮空気が導入さ
れ、前記副室と前記ガス室に存在するガス燃料と迅速に
混合し、着火燃焼する。特に、前記絞り部付近には濃混
合気が存在するので、良好に着火燃焼し、スムースな火
炎伝播で燃焼が進行し、熱効率を向上させることができ
る。

【００３１】また、この天然ガスエンジンの燃焼室は、
前記ガス室に空気を導入するため前記絞り部に隣接して
前記シリンダヘッドに形成され且つ前記ガス室と前記副
室とを連通する空気導入孔を有するので、前記主燃焼室
から前記副室に導入された圧縮空気は、引き続いて前記
副室から前記空気導入孔を通じて前記ガス室に供給さ
れ、前記絞り部近傍に滞留している天然ガスの濃混合気
の背面に噴き込まれ、該天然ガスをその背面から前記副
室の中央へと押し出すように濃混合気を前記副室の中央
へ押し出し、火炎が伝播されると共に、天然ガスと混合
を促進して濃混合気の状態で良好な着火燃焼がスムース
に進行する。

【００３２】また、この天然ガスエンジンの燃焼室にお
いて、前記主燃焼室及び前記副室は、耐熱性に優れたセ
ラミックスから成る壁体及び該壁体と前記シリンダヘッ
ドとの間に形成される遮熱層によって遮熱構造に形成さ
れているので、熱効率を向上させることができる。ま
た、前記主燃焼室は、耐熱性に優れたセラミックスで作
製されているピストンヘッドに形成されているキャビテ
ィによって構成され、熱効率を向上させることができ
る。更に、前記制御弁は、前記副室内にリフトして前記
連絡孔を開放するので、前記制御弁の作動に対して僅か
なリフト力で圧縮空気力の助けで開放させることもでき
る。

【００３３】この天然ガスエンジンの燃焼室では、吸入
空気を前記主燃焼室内で高圧縮することができると共
に、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く、適正なガス燃
料を前記副室に供給できる。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、前記ガス室及び前記副
室へ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、吸入空気が前記主燃焼室内
で高圧縮圧力になっても前記副室は前記制御弁で閉鎖し
て前記主燃焼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。

【００３４】また、前記制御弁が作動して前記連絡孔が
開放することで、前記主燃焼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燃焼室へそ
の火炎が一気に噴出し、該火炎は前記主燃焼室で新気と
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短期に完結する。従って、この天然
ガスエンジンの燃焼室は、ＮＯ_X、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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【符号の説明】

１主燃焼室２副室３壁体４制御弁５ガス燃料弁６ガス室７シリンダヘッド８ガス通路９，１９キャビティ１０ヘッドライナ１５ピストン１６ピストンヘッド１８シリンダ２０絞り部２１連絡孔２３ガス燃料口２６遮熱空気層３０キャビティ３２始動補助用グロープラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに形成されている副室、
該副室に連絡孔を通じて連通するシリンダ側に形成され
ている主燃焼室、前記副室のヘッド部に絞り部を通じて
連通し且つ前記シリンダヘッドに形成されているガス
室、天然ガスをガス通路を通じて前記副室に供給するた
め前記ガス室に形成したガス導入口、前記連絡孔に設け
られた圧縮行程終端近傍で前記連絡孔を開放する制御
弁、及び前記ガス室に形成された前記ガス導入口に設け
られ且つ前記連絡孔の閉鎖状態で開放するガス導入弁、
を有することを特徴とする天然ガスエンジンの燃焼室。
【請求項２】前記ガス室に空気を導入するため前記ガ
ス室と前記副室とを連通するように前記絞り部に隣接し
て前記シリンダヘッドに空気導入孔が形成され、且つ前
記ガス室には始動補助用グロープラグが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の天然ガスエンジンの
燃焼室。
【請求項３】前記主燃焼室及び前記副室は、耐熱性に
優れたセラミックスから成る壁体及び該壁体と前記シリ
ンダヘッドとの間に形成される遮熱層によって遮熱構造
として形成されていることを特徴とする請求項１に記載
の天然ガスエンジンの燃焼室。
【請求項４】前記主燃焼室は、前記制御弁から燃焼火
炎が噴き出されるピストン部分にキャビティとして構成
され、該ピストン部分は耐熱性に優れたセラミックスで
構成されていることを特徴とする請求項１に記載の天然
ガスエンジンの燃焼室。
【請求項５】前記制御弁は前記副室内にリフトして前
記連絡孔を開放することを特徴とする請求項１に記載の
天然ガスエンジンの燃焼室。