JPH07310551A

JPH07310551A - ガスエンジン

Info

Publication number: JPH07310551A
Application number: JP6127132A
Authority: JP
Inventors: Hikari Ito; 光伊東
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ガスエンジンにおいて、シリンダヘッドに形
成した副室のシール性を向上し、副室構造体に複数の連
絡孔を形成し、燃費及び熱効率をアップする。【構成】このガスエンジンは、シリンダヘッド７に配
置された副室構造体３とその中で摺動する副室可動体４
とで囲まれる副室２を構成し、副室可動体４を電磁力で
往復動させる。副室可動体４に通孔１７と燃料供給口２
０を形成し、副室構造体３に連絡孔９と燃料供給ポート
２１を形成する。副室可動体４の遮蔽部５Ｓが連絡孔９
を遮断した状態で燃料供給ポート２１と燃料供給口２０
とが連通し、遮蔽部５Ｓが燃料供給ポート２１を遮断し
た状態で連絡孔９と通孔１７とが連通する。従って、副
室２へのガス燃料の供給をコントロールできると共に、
主室１内の吸入空気を高圧縮でき、自己着火が発生しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主室と副室との連絡
が遮断された状態でガス燃料を副室に供給し、該副室と
の連絡が遮断された主室内で吸入空気を高圧縮するガス
エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスエンジンとして、ＮＯ_Xを低
減し、高効率を実現するため、希薄燃焼方式のエンジン
が開発されている。このようなエンジンとしては、ガス
ミキサーを吸気管に設置してオットサイクルで燃焼させ
る方式、或いは副室を設けて副室内にガス燃料を供給し
て燃焼させる方式がある。ガスミキサーを吸気管に設置
する方式は、エンジン本体をほとんど設計変更すること
なく作製できるので、輸送機械等に使用されている。

【０００３】ガスエンジンとして、例えば、特開昭６４
−２４１５５号公報、特開平４−８６３６２号公報に開
示されたものがある。

【０００４】特開昭６４−２４１５５号公報に開示され
たガス機関の副室ガス圧制御方法は、副室式ガス機関の
副室に供給するガスあるいは混合気の供給圧を制御する
に際して、供給圧をＰｇ、吸気負圧をＰａ、ブースト圧
をＰｃとし、Ａ，Ｂ，Ｃを正の定数としたときに、Ｐｇ
＝ＡＰａ＋ＢＰｃ＋Ｃなる関係式が成立するように供給
圧をＰｇを制御するものである。負荷の変化は吸気負圧
Ｐａの変化に対応し、回転数の変化はブースト圧Ｐｃの
変化に対応するので、供給圧Ｐｇをガス機関の負荷や回
転数に応じた上記式により制御するものである。

【０００５】また、特開平４−８６３６２号公報に開示
された気体燃料の圧力調整装置は、正圧の気体燃料を送
入する導入路と、一定圧力の気体燃料を目的機器へ供給
する送出路とが接続された調圧室と、導入路を開閉する
計量弁とを有するものであり、計量弁を開閉動作させる
ための電磁気力で作動するアクチュエータと、調圧室の
圧力を検出する圧力センサーと、圧力センサーの圧力信
号に基づいてアクチュエータに駆動信号を送る電子式制
御器とを備えたものである。該気体燃料の圧力調整装置
は、調圧室の圧力が変動すると圧力センサーの圧力信号
に基づいて電子式制御器がアクチュエータに駆動信号を
送って計量弁を開閉動作させ、調圧室へ送入される正圧
の気体燃料を制御することによって調圧室を一定圧力に
維持するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、副室及び副
室制御バルブを要するガスエンジンは、筒内空気と燃焼
ガスのシールを制御バルブとバルブステム部で行う必要
があるため、ステムシール等のシール部材が必要とな
る。しかしながら、副室制御バルブは、副室内で高温の
燃焼ガスと１００ｋｇ／ｃｍ²の筒内圧を受けるため、
既存のステムシール及びＯリング等では耐久性に問題が
あり、副室から外部へガス漏れ等が予想される。また、
ガス燃料は気体であるため、エンジン駆動中の負荷及び
回転数に対して適正な燃料流量を供給できないという問
題がある。

【０００７】また、ガスミキサーを吸気管に設置する予
混合タイプのガスエンジンでは、天然ガスの吸入量分だ
け空気量が減少するため、空気利用率が減少し、ガソリ
ンエンジンに比較して出力が低下する。このような欠点
を克服するには、筒内にガス燃料を直接噴射して混合気
を形成させることが燃費等を考慮した場合に有利である
と考えられる。更に、エンジンに関してＮＯ_Xの発生を
抑制する点から考慮すると、希薄燃焼が好ましいもので
あり、ガス燃料を用いて希薄燃焼させるためには、確実
な着火と希薄混合気の急速な燃焼が不可欠である。

【０００８】上記のことを実現するため、シリンダヘッ
ドに副室を設け、副室内を燃料リッチな状態にし、希薄
領域における着火性を確実なものにし、燃焼の安定方法
が考えられる。ところが、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。

【０００９】そこで、副室式ガスエンジンにおいて、希
薄燃焼を更に安定させるために、副室と主室とを連通す
る連絡孔にバルブを設置し、エンジン吸入行程時には該
バルブを閉じておき、主室に空気のみを吸入し、副室に
は数ｋｇ／ｃｍ²に加圧された天然ガスを導入する。そ
して、上記バルブを上死点手前で開き、主室と副室との
圧力差により瞬間的に副室内に空気を流入させ、天然ガ
スと空気は極めて短時間に均一混合気を作り、同時に燃
焼を始め、副室から連絡孔を通じて主室に流出しながら
短時間に希薄燃焼を完了させることができる。しかしな
がら、ディーゼルエンジンを考慮した場合には、燃料ガ
スの燃焼室への供給は、インゼクションノズル等を用い
る必要があるが、ガスエンジンでは通常のディーゼルエ
ンジンのようにインゼクションポンプを備えていないた
め、タイミング制御等の最適化が重要になる。

【００１０】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、シリンダヘッドに設けた副室とシリンダ側
に設けた主室とを連絡孔によって連通し、該連絡孔を開
閉する連絡孔弁を設け、連絡孔弁で連絡孔を閉鎖した状
態で副室内に天然ガスの適正な流量を供給すると共に主
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
高め、副室のシール性を向上させるため連絡孔弁のバル
ブステムからの漏洩を防止し、副室をシリンダ中央に配
置して連絡孔を副室からシリンダ周辺へ向けて複数個形
成し、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、副室内のガス燃料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、ＮＯ_X、ＨＣ等の発生を低減し、特に熱
効率を高める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、次のように構成されている。即ち、こ
の発明は、シリンダヘッドに配置した副室構造体、前記
副室構造体内に形成した副室とシリンダ側に形成した主
室とを連通する前記副室構造体に形成した連絡孔、ガス
燃料供給路に連通する前記副室構造体に形成された燃料
供給ポート、前記連絡孔に連通する通孔と前記燃料供給
ポートに連通する燃料供給口を形成し且つ前記連絡孔と
前記燃料供給ポートを遮断する遮蔽部を有する環状弁部
を備えた副室可動体、前記ガス燃料供給路に設けた開閉
弁及び前記副室可動体を前記副室構造体内で電磁力で移
動させる電磁駆動装置を具備し、前記副室可動体の前記
遮蔽部が前記連絡孔を遮断した状態で前記燃料供給ポー
トと前記燃料供給口とが連通し、前記副室可動体の前記
遮蔽部が前記燃料供給ポートを遮断した状態で前記連絡
孔と前記通孔とが連通することを特徴とするガスエンジ
ンに関する。

【００１２】また、このガスエンジンにおいて、前記副
室構造体には前記副室可動体の前記環状弁部が嵌合して
摺動する環状溝部が形成され、前記環状溝部は前記副室
構造体に形成した前記連絡孔を横断して形成され、前記
副室は前記副室構造体と前記副室可動体とで容積可変に
構成されている。

【００１３】また、このガスエンジンにおいて、前記環
状弁部が前記遮蔽部による前記連絡孔の遮断状態で前記
副室と前記主室とを遮断するシール部材と、前記環状弁
部の前記遮蔽部による前記燃料供給ポートの遮断状態で
前記副室と前記燃料供給ポートとを遮断するシール部材
とが前記副室構造体の前記環状溝部と前記環状弁部との
間に配置されている。

【００１４】また、このガスエンジンにおいて、前記連
絡孔は前記副室構造体に前記副室から前記主室の周辺に
向かって傾斜して複数個形成されている。

【００１５】また、このガスエンジンにおいて、前記副
室可動体の前記通孔が前記副室構造体の前記連絡孔と連
通した爆発行程時に前記副室可動体の前記副室構造体に
対する移動を停止させるロック手段が設けられている。

【００１６】

【作用】この発明によるガスエンジンは、上記のように
構成されており、次のように作用する。即ち、このガス
エンジンは、シリンダヘッドに配置した副室構造体内に
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、前記副室構造体内で可動な環状弁部を備えた副
室可動体を電磁駆動装置で移動させ、前記環状弁部には
前記連絡孔に連通する通孔と燃料供給ポートに連通する
燃料供給口が形成されると共に前記連絡孔と前記燃料供
給ポートとを遮断する遮蔽部を設け、前記副室可動体の
前記遮蔽部が前記連絡孔を遮断した状態で前記燃料供給
ポートと前記燃料供給口とが連通し、前記副室可動体の
前記遮蔽部が前記燃料供給ポートを遮断した状態で前記
連絡孔と前記通孔とが連通するので、前記副室は前記副
室構造体と前記副室可動体とで囲まれており、前記副室
可動体のステム部周囲を通じて前記副室内のガスが外部
へ漏洩することがなく、シール性を向上でき、また、吸
入空気が主室内で高圧縮比になっても、主室にはガス燃
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。

【００１７】また、前記副室可動体が上方に位置する
時、言い換えれば、前記副室容積が最大の時に前記副室
へのガス燃料の導入が行われ、次いで、前記副室可動体
が下降して前記副室容積が最小になった時に、前記主室
で高圧縮された吸入空気が前記主室から前記副室へ導入
されて着火燃焼するので、ガス燃料は前記副室へ導入さ
れた時よりも着火燃焼時が圧縮される。従って、前記副
室へ導入するガス燃料供給量の幅ができ、ガス燃料供給
路に開閉弁を設けておけば、負荷及び回転数に対応する
適正なガス燃料を前記副室に供給することができる。ま
た、前記主室と前記副室とを連通する連絡孔を、前記副
室構造体に前記副室から前記主室の周辺に向かって傾斜
して容易に複数個形成することができる。

【００１８】更に、前記副室可動体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
ＮＯ_Xの発生が抑制される。更に、前記副室から複数の
前記連絡孔を通じて前記主室へ火炎、未燃混合気等のガ
スが噴き出し、前記主室で空気利用率を向上させて燃焼
速度をアップし、燃焼期間を短縮してＨＣ、カーボン等
の発生を抑制でき、燃焼行程で最適の燃焼状態を確保し
て燃費を向上させると共に、熱効率を向上させることが
できる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるガス
エンジンの実施例を説明する。図１はこの発明によるガ
スエンジンの一実施例を示す説明図、図２は図１のガス
エンジンにおける連絡孔が遮断し且つ燃料供給口が連通
しているガス燃料供給時の状態を示す断面図、図３は図
１のガスエンジンにおける連絡孔が連通し且つ燃料供給
口が遮断した着火燃焼時の状態を示す断面図、図４及び
図５は副室可動体に対するストッパの解放状態を示す説
明図、図６及び図７は副室可動体に対するストッパのロ
ック状態を示す説明図、並びに図８は図１のガスエンジ
ンにおける部品の作動タイミングを示す駆動タイムチャ
ートである。

【００２０】このガスエンジンは、シリンダブロック１
４にガスケット２５を介在させて取り付けられたシリン
ダヘッド７、シリンダヘッド７に形成したキャビティ１
９に配置した遮熱構造の副室構造体３、シリンダブロッ
ク１４に形成した孔部３３に嵌合したシリンダライナ３
８、該シリンダライナ３８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
る主室１、副室構造体３内を往復移動する副室可動体
４、及び副室構造体３と副室可動体４とで囲まれる空所
に形成される副室２を有している。従って、副室２は、
副室可動体４の摺動移動によって容積が変化する可変容
積の構成を有し、副室２内のガス燃料が着火燃焼する時
が最も小さい容積になるように構成されている。シリン
ダヘッド７のキャビティ壁面と副室構造体３の外面との
間には、ガスケット２４が介在すると共に遮熱空気層２
３が形成されている。副室構造体３は、シリンダヘッド
７のキャビティ１９に固定リング４１で固定されてい
る。

【００２１】更に、このガスエンジンは、副室構造体３
内に形成した副室２とシリンダ１８側に形成した主室１
とを連通する副室構造体３に形成した連絡孔９、ガス燃
料供給路２２に連通する副室構造体３に形成された燃料
供給ポート２１、ガス燃料供給路２２に設けた開閉弁３
２及び副室可動体４を副室構造体３内で電磁力で移動さ
せる電磁駆動装置１１を具備している。更に、副室可動
体４は、環状弁部５と環状弁部５に一体構造のステム部
８から構成されている。副室可動体４の環状弁部５に
は、連絡孔９に連通する通孔１７と燃料供給ポート２１
に連通する燃料供給口２０が形成され、しかも連絡孔９
と燃料供給ポート２１を遮断する遮蔽部５Ｓを有してい
る。電磁駆動装置１１は、副室可動体４のステム部８に
対して作用し、電磁ソレノイドによって電磁力で副室可
動体４を往復動させる。電磁駆動装置１１は、副室可動
体４を上昇させるための電磁石１１Ａと、副室可動体４
を下降させるための電磁石１１Ｂとから構成されてい
る。また、ガス燃料供給路２２と燃料供給ポート２１と
の接続部にはシールガスケット４０が配置され、シリン
ダヘッド７のキャビティ１９と副室構造体３との境界か
らのガス燃料の漏洩を防止している。

【００２２】また、このガスエンジンは、副室可動体４
の遮蔽部５Ｓが連絡孔９を遮断した状態で燃料供給ポー
ト２１と燃料供給口２０とが連通し、また、副室可動体
４の遮蔽部５Ｓが燃料供給ポート２１を遮断した状態で
連絡孔９と通孔１７とが連通するように設定されてい
る。副室構造体３には、副室可動体４の環状弁部５が嵌
合して摺動する環状溝部６が形成されている。言い換え
れば、副室構造体３は、その上部は開放し、主室１に面
する部分を構成するヘッド下面部４２、副室可動体４が
摺動する外筒部４３及び副室２の壁面を構成する内筒部
４４から構成されている。副室構造体３に形成された環
状溝部６は、外筒部４３と内筒部４４との間に形成され
ている。また、環状溝部６は、副室構造体３に形成した
連絡孔９を横断して形成され、副室２は副室構造体３と
副室可動体４とで容積可変に構成されている。更に、主
室１と副室２とを連通する複数の連絡孔９は、副室構造
体３のヘッド下面部４２に形成されている。従って、連
絡孔９は、副室構造体３に副室２から主室１のシリンダ
周辺に向かって傾斜して複数個形成することができる。
燃料供給源からの天然ガス即ちガス燃料は、燃料供給通
路２２を通じて副室構造体３に形成された燃料供給ポー
ト２１から副室２に供給されるように構成されている。

【００２３】このガスエンジンにおいて、副室構造体３
の環状溝部６と環状弁部５との間には、環状弁部５が遮
蔽部５Ｓによる連絡孔９の遮断状態で副室１と主室１と
を遮断するシール部材１３と、環状弁部５の遮蔽部５Ｓ
による燃料供給ポート２１の遮断状態で副室２と燃料供
給ポート２１とを遮断するシール部材１６とが配置され
ている。この実施例では、シール部材１３は、副室構造
体３の内筒部４４に形成されたリング溝に嵌め込まれて
おり、内筒部４４の連絡孔９の上下位置と最上部位置と
に３個設けられている。また、シール部材１２，１６
は、副室可動体４の環状弁部５の外面に形成されたリン
グ溝に嵌め込まれており、環状弁部５の燃料供給口２０
の上方位置で且つ副室可動体４の下降時に燃料供給ポー
ト２１の上下位置にシール部材１６が配置され、通孔１
７の上方位置にシール部材１２が配置され、トータルで
３個設けられている。シール部材１３，１６は、副室構
造体３の環状溝部６の壁面と副室可動体４の環状弁部５
の壁面との間を密封できる耐久性を有するものであれば
よく、例えば、ピストンリング相当のシールリングで作
製することができる。

【００２４】更に、このガスエンジンは、図４〜図７に
示すように、副室可動体４の通孔２０が副室構造体３の
連絡孔９と連通した爆発行程時に、副室可動体４の副室
構造体３に対する移動をロックさせるストッパ手段が設
けられている。ストッパ手段は、副室可動体４のステム
部８に形成されている凹部３４に係合可能であり且つ枢
着点３９を中心に旋回するストッパ３５、ストッパ３５
を枢動させるロッド３６、及びロッド３６を往復動させ
るソレノイド３７を有している。ソレノイド３７は、コ
ントローラ１０の指令で作動し、ロッド３６を往復動さ
せてストッパ３５をステム部８の凹部３４に係脱させる
ように構成されている。

【００２５】このガスエンジンにおいて、図示していな
いが、シリンダヘッド７及び副室構造体３には吸排気ポ
ート（図示せず）が形成されており、燃料としてのナチ
ュラルガス即ちガス燃料を収容した燃料供給源が設けら
れており、該燃料供給源から天然ガスが供給する燃料供
給管がシリンダヘッド７に形成された燃料供給通路２２
に連通されている。

【００２６】このガスエンジンは、。ガス燃料供給源の
ガス燃料は、図示していないが、増圧室等において５〜
７ｋｇ／ｃｍ²に加圧され、その加圧されたガス燃料が
燃料供給管を通じて燃料供給通路２２へと供給されてい
る。副室可動体４は、燃料供給ポート２１を開閉するた
め、コントローラ１０の指令で電磁駆動装置１１による
電磁力によって作動される。従って、図２に示すよう
に、副室可動体４が作動して燃料供給ポート２１と燃料
供給口２０とが整合して燃料供給ポート２１が副室２に
開放すると、ガス燃料は燃料供給通路２２から燃料供給
ポート２１を通じて副室２に速やかに供給される。副室
２内のガス燃料圧が駆動されているエンジンの負荷及び
回転数に必要なガス燃料圧になったことを検出し、その
検出信号をコントローラ１０に入力し、コントローラ１
０は指令を出して副室可動体４を作動し、燃料供給ポー
ト２１を遮蔽部５Ｓで閉鎖させ、副室２へのガス燃料の
供給を終了する。

【００２７】副室可動体４を電磁力で作動制御すること
によって、連絡孔９の開閉タイミングと燃料供給口２０
の開閉タイミングとをコントロールすることができる。
従って、エンジン負荷及びエンジン回転数に対応した適
正なガス燃料量を副室２へ供給制御すると共に、副室２
への空気の流入流出を制御することができ、燃費を向上
させると共に、熱効率を向上させることである。このガ
スエンジンでは、エンジン作動状態は、エンジン負荷を
検出する負荷センサー３０、エンジン回転数を検出する
回転センサー２９、吸気温度センサー２６、ブーストセ
ンサー２７及び排気温度センサー２８によって検出する
ことができ、コントローラ１０はこれらの検出信号を受
けて適正なガス燃料流量を副室２に供給すると共に、連
絡孔９と燃料供給口２０との開閉タイミングを適正にコ
ントロールすることができる。

【００２８】このガスエンジンは、上記のように構成さ
れており、次のように作動される。このガスエンジン
は、図８に示すように、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、また、各部品を作動する電力は電源（バ
ッテリー）３１から供給され、図８の駆動タイムチャー
トで示すようにコントローラ１０の指令で作動されるよ
うに構成されている。サイクルに対応する電磁石１１
Ａ、電磁石１１Ｂ及びソレノイド３７の作動状態、副室
可動体４の位置、並びに燃料供給口２０と連絡孔９の開
閉状態についての駆動タイムチャートが示されている。
まず、吸入行程では、図２に示すように、電磁石１１Ａ
が作動して副室可動体４が上昇し、副室可動体４の環状
弁部５の遮蔽部５Ｓによって連絡孔９を閉鎖した状態に
なり、吸気弁が吸気ポートを開放して主室１に吸入空気
が供給され、他方、開閉弁３２が開放すると共に、燃料
供給ポート２１と燃料供給口２０とが連通しているの
で、ガス燃料供給源からのガス燃料が燃料供給路２２、
燃料供給ポート２１及び燃料供給口２０を通じて副室２
に天然ガスのガス燃料が供給される。

【００２９】次に、このガスエンジンにおいて、圧縮行
程では、副室可動体４は上記状態を維持して環状弁部５
の遮蔽部５で連絡孔９が閉鎖しており、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
終盤で電磁石１１Ｂが作動して副室可動体４が下降し、
図３に示すように、環状弁部５の通孔１７と連絡孔９と
が連通して連絡孔９を開放し、連絡孔９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へ流入し、該吸入空気は副室２内のガス燃料と
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ＮＯ_X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。膨張行程では、連絡孔９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９を環状弁部５を作動して閉鎖す
る。

【００３０】このガスエンジンは、上記のように、副室
２に連絡孔９と燃料供給口２０を設け、天然ガスを環状
弁部５で連絡孔９を閉鎖した状態で燃料供給口２０から
副室２内に供給し、また吸気ポートから主室１へ吸入し
た吸入空気を環状弁部５で連絡孔９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
は環状弁部５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。また、環状弁
部５が連絡孔９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ＮＯ_Xの発生が抑制される。

【００３１】

【発明の効果】この発明によるガスエンジンは、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、このガスエンジンは、シリンダヘッドに配置した副
室構造体内で副室可動体を電磁力で摺動移動させること
によって燃料供給口と連絡孔との開閉を行うように構成
し、副室を前記副室構造体と前記副室可動体とで形成
し、前記副室可動体のステム部周囲を通じて前記副室内
のガスが外部へ漏洩することがなく、シール性を向上で
きる。また、燃料供給口と連絡孔とは確実に重複するこ
となく開放されるので、主室内に吸入空気を導入する時
には主室と副室とを遮断し、主室と副室とが遮断した状
態で副室にガス燃料が供給されるように設定でき、主室
内が高圧縮比になっても、主室にはガス燃料が供給され
て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。

【００３２】また、前記副室へ供給するガス燃料量は、
エンジン負荷及びエンジン回転数に対応した適正な設定
量を供給でき、燃費を向上できると共に、熱効率を向上
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、ガス燃料の質量を大きくされたガス燃
料が供給されると共に、圧縮行程上死点近傍で連絡孔が
開放する時には、副室内のガス燃料は副室可動体の下降
によって更に圧縮されるので、ガス燃料量の供給に自由
度の幅ができ、エンジン作動状態に最適のガス燃料量を
副室内に供給できる。

【００３３】また、このガスエンジンは、前記副室可動
体の前記通孔が前記副室構造体の前記連絡孔と連通した
爆発行程時に前記副室可動体の前記副室構造体に対する
移動をロックするストッパ手段が設けられているので、
前記副室可動体の下降時に前記ストッパ手段の作動によ
って前記副室可動体が前記副室内での着火燃焼時の爆発
力で浮き上がることが防止され、前記副室から前記主室
へ前記連絡孔を通じて火炎、未燃混合気等のガスが安定
して噴き出される。

【００３４】また、前記副室可動体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、負荷及び回転数に
適正なガス燃料が副室に供給されているので、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してＮ
Ｏ_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、
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、このガスエンジンは、Ｎ
Ｏ_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】この発明によるガスエンジンの一実施例を示す
説明図である。

【図２】図１のガスエンジンにおける連絡孔が遮断し且
つ燃料供給口が連通しているガス燃料供給時の状態を示
す断面図である。

【図３】図１のガスエンジンにおける連絡孔が連通し且
つ燃料供給口が遮断した着火燃焼時の状態を示す断面図
である。

【図４】副室可動体に対するストッパの解放状態を上方
から見た説明図である。

【図５】副室可動体に対するストッパの解放状態を側方
から見た説明図である。

【図６】副室可動体に対するストッパのロック状態を上
方から見た説明図である。

【図７】副室可動体に対するストッパのロック状態を側
方から見た説明図である。

【図８】図１のガスエンジンにおける部品の作動タイミ
ングを示す駆動タイムチャートである。

【符号の説明】

１主室２副室３副室構造体４副室可動体５環状弁部５Ｓ遮蔽部６環状溝部７シリンダヘッド８ステム部９連絡孔１０コントローラ１１電磁駆動装置１２，１３，１６シール部材１４シリンダブロック１５ピストン１７燃料供給口１８シリンダ１９キャビティ２０燃料供給口２１燃料供給ポート２２燃料供給路２９回転センサー３０負荷センサー３１バッテリー３２開閉弁３４凹部３５ストッパ３６ロッド３７ソレノイド４２ヘッド下面部４３外筒部４４内筒部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに配置した副室構造体、
前記副室構造体内に形成した副室とシリンダ側に形成し
た主室とを連通する前記副室構造体に形成した連絡孔、
ガス燃料供給路に連通する前記副室構造体に形成された
燃料供給ポート、前記連絡孔に連通する通孔と前記燃料
供給ポートに連通する燃料供給口を形成し且つ前記連絡
孔と前記燃料供給ポートを遮断する遮蔽部を有する環状
弁部を備えた副室可動体、前記ガス燃料供給路に設けた
開閉弁及び前記副室可動体を前記副室構造体内で電磁力
で移動させる電磁駆動装置を具備し、前記副室可動体の
前記遮蔽部が前記連絡孔を遮断した状態で前記燃料供給
ポートと前記燃料供給口とが連通し、前記副室可動体の
前記遮蔽部が前記燃料供給ポートを遮断した状態で前記
連絡孔と前記通孔とが連通することを特徴とするガスエ
ンジン。
【請求項２】前記副室構造体には前記副室可動体の前
記環状弁部が嵌合して摺動する環状溝部が形成され、前
記環状溝部は前記副室構造体に形成した前記連絡孔を横
断して形成され、前記副室は前記副室構造体と前記副室
可動体とで容積可変に構成されていることを特徴とする
請求項１に記載のガスエンジン。
【請求項３】前記環状弁部が前記遮蔽部による前記連
絡孔の遮断状態で前記副室と前記主室とを遮断するシー
ル部材と、前記環状弁部の前記遮蔽部による前記燃料供
給ポートの遮断状態で前記副室と前記燃料供給ポートと
を遮断するシール部材とが前記副室構造体の前記環状溝
部と前記環状弁部との間に配置されていることを特徴と
する請求項２に記載のガスエンジン。
【請求項４】前記連絡孔は前記副室構造体に前記副室
から前記主室の周辺に向かって傾斜して複数個形成され
ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
のガスエンジン。
【請求項５】前記副室可動体の前記通孔が前記副室構
造体の前記連絡孔と連通した爆発行程時に前記副室可動
体の前記副室構造体に対する移動を停止させるロック手
段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載のガスエンジン。