JPH08312348A - 希薄燃焼ガスエンジン - Google Patents
希薄燃焼ガスエンジンInfo
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- JPH08312348A JPH08312348A JP7117104A JP11710495A JPH08312348A JP H08312348 A JPH08312348 A JP H08312348A JP 7117104 A JP7117104 A JP 7117104A JP 11710495 A JP11710495 A JP 11710495A JP H08312348 A JPH08312348 A JP H08312348A
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- Japan
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- fuel
- lean
- gas engine
- chamber
- air
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- 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
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は構造が簡単で信頼性が高く、ＮＯｘ
の発生が小である希薄燃焼ガスエンジンを提供すること
を目的としている。 【構成】 ガスを燃料として運転するガスエンジンにお
いて、ガスと空気との希薄混合気に圧縮着火する少量の
液体燃料を燃焼室（２）に噴射する燃料噴射弁（１８）
を設け、燃焼室（２）は中心部に噴射された前記燃料の
噴霧を乱すこと無く且つその周辺部に乱れを発生し且つ
伝播させる様な形状に構成されている。
の発生が小である希薄燃焼ガスエンジンを提供すること
を目的としている。 【構成】 ガスを燃料として運転するガスエンジンにお
いて、ガスと空気との希薄混合気に圧縮着火する少量の
液体燃料を燃焼室（２）に噴射する燃料噴射弁（１８）
を設け、燃焼室（２）は中心部に噴射された前記燃料の
噴霧を乱すこと無く且つその周辺部に乱れを発生し且つ
伝播させる様な形状に構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料ガスに対する空気
比が大である希薄混合気を燃焼して運転する希薄燃焼ガ
スエンジンに関する。
比が大である希薄混合気を燃焼して運転する希薄燃焼ガ
スエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスを燃料として、空気と混合して使用
するガスエンジンで、排気ガスを清浄化するため、空気
比を大きくした希薄混合気を燃焼する希薄燃焼ガスエン
ジンが知られている。
するガスエンジンで、排気ガスを清浄化するため、空気
比を大きくした希薄混合気を燃焼する希薄燃焼ガスエン
ジンが知られている。
【０００３】ここで、燃料混合気が希薄になると、燃焼
速度の低下と不点火という問題が生じてくる。それに対
して従来は、主室式という方式と、副室式という方式の
いずれかで対応していた。
速度の低下と不点火という問題が生じてくる。それに対
して従来は、主室式という方式と、副室式という方式の
いずれかで対応していた。
【０００４】図２で示す主室式では、燃焼速度の低下は
ピストン１の燃焼室２の形状により燃焼室内に乱れを発
生させて防止し、点火は希薄混合気に直接に点火プラグ
３により行っている。この主室式は、構造が簡単であ
り、信頼性が高いという長所を有している。
ピストン１の燃焼室２の形状により燃焼室内に乱れを発
生させて防止し、点火は希薄混合気に直接に点火プラグ
３により行っている。この主室式は、構造が簡単であ
り、信頼性が高いという長所を有している。
【０００５】一方、図３で示す副室式では、ピストン１
１の燃焼室１２と通路７を介して連通する副室５を設
け、副室５には逆止弁６を介して燃料ガスを供給して濃
い混合気で点火プラグ３により点火し、副室５からの火
炎ジェットにより主燃焼室１２に着火し、燃焼を促進し
ている。
１の燃焼室１２と通路７を介して連通する副室５を設
け、副室５には逆止弁６を介して燃料ガスを供給して濃
い混合気で点火プラグ３により点火し、副室５からの火
炎ジェットにより主燃焼室１２に着火し、燃焼を促進し
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、主室式の場合
には、希薄混合気に点火プラグの火花で直接点火を行う
ため、不点火を防止するために副室式に比べて空気比を
大きくとることが出来ない。このため、効率を高くする
ことが出来ず、また、排出ＮＯｘ濃度が高い。
には、希薄混合気に点火プラグの火花で直接点火を行う
ため、不点火を防止するために副室式に比べて空気比を
大きくとることが出来ない。このため、効率を高くする
ことが出来ず、また、排出ＮＯｘ濃度が高い。
【０００７】一方、副室式エンジンでは、主燃焼室の混
合気が十分に希薄になると、副室より発生したＮＯｘが
排出ＮＯｘ全体において占める割合が相対的に増加す
る。ここで、副室で発生するＮＯｘは、副室容積と副室
内に形成される混合気の空気比に大きく依存しているた
め、通常、ＮＯｘ濃度を下げるために副室内はかなり過
濃な状態にしている。但し、過濃にし過ぎると失火して
しまうので、自ずと限度がある。すなわち、副室内のＮ
Ｏｘ濃度の低下には限界があり、その結果、排出される
ＮＯｘ濃度も十分に低下させることが困難である。
合気が十分に希薄になると、副室より発生したＮＯｘが
排出ＮＯｘ全体において占める割合が相対的に増加す
る。ここで、副室で発生するＮＯｘは、副室容積と副室
内に形成される混合気の空気比に大きく依存しているた
め、通常、ＮＯｘ濃度を下げるために副室内はかなり過
濃な状態にしている。但し、過濃にし過ぎると失火して
しまうので、自ずと限度がある。すなわち、副室内のＮ
Ｏｘ濃度の低下には限界があり、その結果、排出される
ＮＯｘ濃度も十分に低下させることが困難である。
【０００８】また、副室式エンジンの副室を小さくし
て、副室から発生するＮＯｘ量を減少させることも考え
られるが、副室容積を小さくすると、火炎ジェットの勢
いが弱くなり、主燃焼室内の乱れが小さくなるので、燃
焼速度の低下と不点火という問題が解決出来なくなる。
従って、副室の小型化にも限界がある。
て、副室から発生するＮＯｘ量を減少させることも考え
られるが、副室容積を小さくすると、火炎ジェットの勢
いが弱くなり、主燃焼室内の乱れが小さくなるので、燃
焼速度の低下と不点火という問題が解決出来なくなる。
従って、副室の小型化にも限界がある。
【０００９】さらに、副室式は点火プラグの要求電圧が
高く、点火プラグの寿命が短い。これに加えて、副室内
は過濃なためカーボンが析出し易く、カーボンの析出に
より副室ガス供給用の逆止弁の動作不良が起こり易いた
め、作動の信頼性に問題が生じてしまう。
高く、点火プラグの寿命が短い。これに加えて、副室内
は過濃なためカーボンが析出し易く、カーボンの析出に
より副室ガス供給用の逆止弁の動作不良が起こり易いた
め、作動の信頼性に問題が生じてしまう。
【００１０】本発明は、この様な従来技術の種々の問題
点に鑑みて提案されたものであり、構造が簡単で且つ信
頼性が高く、ＮＯｘの発生量が少ない希薄燃焼ガスエン
ジンの提供を目的としている。
点に鑑みて提案されたものであり、構造が簡単で且つ信
頼性が高く、ＮＯｘの発生量が少ない希薄燃焼ガスエン
ジンの提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の希薄燃焼ガスエ
ンジンは、燃料ガスに対する空気比が大である希薄混合
気を燃焼して運転する希薄燃焼ガスエンジンにおいて、
希薄混合気が圧縮される燃焼室と、圧縮された前記混合
気に着火するため少量の液体燃料を燃焼室に噴射する燃
料噴射弁、とを設け、前記燃焼室は中心部に噴射された
前記燃料の噴霧を乱すこと無く且つその周辺部に乱れを
発生し且つ伝播させる様な形状に構成されている。
ンジンは、燃料ガスに対する空気比が大である希薄混合
気を燃焼して運転する希薄燃焼ガスエンジンにおいて、
希薄混合気が圧縮される燃焼室と、圧縮された前記混合
気に着火するため少量の液体燃料を燃焼室に噴射する燃
料噴射弁、とを設け、前記燃焼室は中心部に噴射された
前記燃料の噴霧を乱すこと無く且つその周辺部に乱れを
発生し且つ伝播させる様な形状に構成されている。
【００１２】本発明の実施に際して、前記少量の液体燃
料は、軽油、重油、灯油、或いはアルコールのいずれか
を用いるのが好ましい。
料は、軽油、重油、灯油、或いはアルコールのいずれか
を用いるのが好ましい。
【００１３】
【作用】本発明に係る希薄燃焼ガスエンジンによれば、
シリンダに吸入されたガスと空気との希薄混合気は従来
の主室式エンジンの空気比以上の空気比であるから、自
然着火の心配なしに圧縮比を大とすることが出来、圧縮
温度を十分に上昇出来る。そして、燃料噴射弁から少量
の液体燃料（例えば軽油、重油、灯油、或いはアルコー
ルのいずれか）が噴射されると着火する。例えば軽油が
噴射された場合、そのエネルギは点火プラグによる着火
エネルギの数千倍となるので、ガスと空気との希薄混合
気は確実に着火される。
シリンダに吸入されたガスと空気との希薄混合気は従来
の主室式エンジンの空気比以上の空気比であるから、自
然着火の心配なしに圧縮比を大とすることが出来、圧縮
温度を十分に上昇出来る。そして、燃料噴射弁から少量
の液体燃料（例えば軽油、重油、灯油、或いはアルコー
ルのいずれか）が噴射されると着火する。例えば軽油が
噴射された場合、そのエネルギは点火プラグによる着火
エネルギの数千倍となるので、ガスと空気との希薄混合
気は確実に着火される。
【００１４】ここで、本発明では燃焼室は中心部に噴射
された前記燃料の噴霧を乱すこと無く且つその周辺部に
乱れを発生し且つ伝播させる様な形状、例えば主室式エ
ンジンと同様なリエントラントタイプ、に構成してある
ので、燃焼室内で乱れが生じ、燃焼速度が確保でき、安
定した運転が出来る。
された前記燃料の噴霧を乱すこと無く且つその周辺部に
乱れを発生し且つ伝播させる様な形状、例えば主室式エ
ンジンと同様なリエントラントタイプ、に構成してある
ので、燃焼室内で乱れが生じ、燃焼速度が確保でき、安
定した運転が出来る。
【００１５】換言すれば、本発明によれば、着火は少量
の液体燃料（例えば軽油、重油、灯油、或いはアルコー
ルのいずれか）の噴霧により行われ、燃焼室内の乱れの
発生及び伝播は燃焼室形状により行われている。そのた
め、着火及び乱れの発生と伝播とを全て燃料噴射により
行う場合に比較して、噴霧される燃料（例えば軽油、重
油、灯油、或いはアルコールのいずれか）の消費量が極
めて減少される。
の液体燃料（例えば軽油、重油、灯油、或いはアルコー
ルのいずれか）の噴霧により行われ、燃焼室内の乱れの
発生及び伝播は燃焼室形状により行われている。そのた
め、着火及び乱れの発生と伝播とを全て燃料噴射により
行う場合に比較して、噴霧される燃料（例えば軽油、重
油、灯油、或いはアルコールのいずれか）の消費量が極
めて減少される。
【００１６】本発明によれば、噴射する燃料（例えば軽
油、重油、灯油、或いはアルコールのいずれか）の量は
熱量換算で１％以下で良いので、ＮＯｘの生成量は十分
に低くすることができ、副室式ガスエンジンの２５〜５
０％程度の排出となる。
油、重油、灯油、或いはアルコールのいずれか）の量は
熱量換算で１％以下で良いので、ＮＯｘの生成量は十分
に低くすることができ、副室式ガスエンジンの２５〜５
０％程度の排出となる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。なお、図１においては、図２、３で示す従来技
術と同じ機能の部材には同じ符号を付して重複説明を省
略してある。
明する。なお、図１においては、図２、３で示す従来技
術と同じ機能の部材には同じ符号を付して重複説明を省
略してある。
【００１８】図１は、本発明に係る希薄燃焼ガスエンジ
ンの要部の模式図を示し、シリンダ１５にはピストン１
が摺動自在に設けられ、そのピストン１の頂部には上部
を絞りこんだ椀型の、いわゆるリエントラント型の燃焼
室２が設けられている。
ンの要部の模式図を示し、シリンダ１５にはピストン１
が摺動自在に設けられ、そのピストン１の頂部には上部
を絞りこんだ椀型の、いわゆるリエントラント型の燃焼
室２が設けられている。
【００１９】また、シリンダ１５の上部に取り付けられ
たシリンダヘッド１４には小型の燃料噴射弁１８が取り
付けられ、その燃料噴射弁１８には燃料を供給する噴射
パイプ１９が接続されている。ここで、符号１６は吸気
ポート、符号１７は排気ポート、符号２１は吸気弁、符
号２２は排気弁、符号２０はコネクチングロッドをそれ
ぞれ示している。
たシリンダヘッド１４には小型の燃料噴射弁１８が取り
付けられ、その燃料噴射弁１８には燃料を供給する噴射
パイプ１９が接続されている。ここで、符号１６は吸気
ポート、符号１７は排気ポート、符号２１は吸気弁、符
号２２は排気弁、符号２０はコネクチングロッドをそれ
ぞれ示している。
【００２０】以下、作用について説明する。図示しない
キャブレータから供給されたガスと空気とが混合して形
成された希薄混合気はピストン１の下降によりシリンダ
１５内に吸入され、次いで圧縮行程で圧縮され圧縮温度
が十分に上昇した上死点付近で燃料噴射弁１８から燃料
である軽油がＡで示すように噴射され、その軽油が着火
され燃焼する。この時、ピストン１は図示の位置より上
昇しており、燃焼室２内には希薄混合気が充満している
ので、この軽油の着火燃焼が混合気に対して点火の機能
を果たし混合気が燃焼する。
キャブレータから供給されたガスと空気とが混合して形
成された希薄混合気はピストン１の下降によりシリンダ
１５内に吸入され、次いで圧縮行程で圧縮され圧縮温度
が十分に上昇した上死点付近で燃料噴射弁１８から燃料
である軽油がＡで示すように噴射され、その軽油が着火
され燃焼する。この時、ピストン１は図示の位置より上
昇しており、燃焼室２内には希薄混合気が充満している
ので、この軽油の着火燃焼が混合気に対して点火の機能
を果たし混合気が燃焼する。
【００２１】ここで、希薄混合気は従来の主室式エンジ
ンよりさらに希薄にしているので、軽油が着火するのに
十分な圧縮温度が得られる高圧縮比とすることが出来、
軽油の量は熱量換算で１％以下と少ないが、点火プラグ
の着火エネルギに比べれば約３０００倍程度と極めて大
であるから不点火の問題がでない。また、噴射される軽
油は少量であるためＮＯｘに対する影響が少なく、副室
式エンジンに比べ２５〜５０％の発生となり、低ＮＯｘ
が可能となる。
ンよりさらに希薄にしているので、軽油が着火するのに
十分な圧縮温度が得られる高圧縮比とすることが出来、
軽油の量は熱量換算で１％以下と少ないが、点火プラグ
の着火エネルギに比べれば約３０００倍程度と極めて大
であるから不点火の問題がでない。また、噴射される軽
油は少量であるためＮＯｘに対する影響が少なく、副室
式エンジンに比べ２５〜５０％の発生となり、低ＮＯｘ
が可能となる。
【００２２】また、ピストン１の頂部には上部を絞りこ
んだ椀型の、いわゆるリエントラント型の燃焼室を形成
しているので、希薄混合気のために生ずる燃焼速度の低
下という問題に対しては、主室式エンジンと同様に、燃
焼室形状により燃焼室内に乱れを作ることで解決してい
る。すなわち、燃焼室形状は中心部の噴霧を乱さず、周
辺部の乱れの強い形状に構成されているのである。
んだ椀型の、いわゆるリエントラント型の燃焼室を形成
しているので、希薄混合気のために生ずる燃焼速度の低
下という問題に対しては、主室式エンジンと同様に、燃
焼室形状により燃焼室内に乱れを作ることで解決してい
る。すなわち、燃焼室形状は中心部の噴霧を乱さず、周
辺部の乱れの強い形状に構成されているのである。
【００２３】さらに、シリンダ径は１２５〜２５０ｍｍ
（最適値は１５０〜２００ｍｍ）の範囲が好ましく、シ
リンダ径が大であると燃焼に寄与する燃焼室内の乱れが
発生しにくく、シリンダ径が小であるとそれに対応する
燃料噴射弁の小型化が困難である。
（最適値は１５０〜２００ｍｍ）の範囲が好ましく、シ
リンダ径が大であると燃焼に寄与する燃焼室内の乱れが
発生しにくく、シリンダ径が小であるとそれに対応する
燃料噴射弁の小型化が困難である。
【００２４】そして、点火プラグが不用なために点火プ
ラグ交換のためのメインテナンスは不要となり、連続運
転が長期に可能となる。また、副室式エンジンの場合の
副室燃料ガス供給のための逆止弁が不用であり、信頼性
型が高い。
ラグ交換のためのメインテナンスは不要となり、連続運
転が長期に可能となる。また、副室式エンジンの場合の
副室燃料ガス供給のための逆止弁が不用であり、信頼性
型が高い。
【００２５】なお、図示の実施例では噴射される燃料が
軽油の場合について説明したが、該燃料は重油、灯油、
アルコールであっても良い。換言すれば、図示の実施例
はあくまでも例示のためのものであり、本発明の技術的
範囲を限定する趣旨のものではない。
軽油の場合について説明したが、該燃料は重油、灯油、
アルコールであっても良い。換言すれば、図示の実施例
はあくまでも例示のためのものであり、本発明の技術的
範囲を限定する趣旨のものではない。
【００２６】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。 （１） 従来の主室式エンジン以上の空気比で運転で
き、副室式エンジンと同じ程度の機関熱効率が得られ
る。すなわち燃料消費率が向上する。 （２） 排気ガス中のＮＯｘの排出量が副室式エンジン
の２５〜５０％程度に低下する。 （３） 構造が簡単で信頼性が高く、ＮＯｘの排出が少
ないガスエンジンが提供できる。
き、副室式エンジンと同じ程度の機関熱効率が得られ
る。すなわち燃料消費率が向上する。 （２） 排気ガス中のＮＯｘの排出量が副室式エンジン
の２５〜５０％程度に低下する。 （３） 構造が簡単で信頼性が高く、ＮＯｘの排出が少
ないガスエンジンが提供できる。
【図１】本発明の一実施例を示す希薄燃焼ガスエンジン
の要部の模式図。
の要部の模式図。
【図２】従来の主室式ガスエンジンの要部を示す模式
図。
図。
【図３】従来の副室式ガスエンジンの要部を示す模式
図。
図。
１・・・ピストン ２、１２・・・燃焼室 ３・・・点火プラグ ５・・・副室 ６・・・逆止弁 ７・・・通路 １４・・・シリンダヘッド １５・・・シリンダ １８・・・燃料噴射弁
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料ガスに対する空気比が大である希薄
混合気を燃焼して運転する希薄燃焼ガスエンジンにおい
て、希薄混合気が圧縮される燃焼室と、圧縮された前記
混合気に着火するため少量の液体燃料を燃焼室に噴射す
る燃料噴射弁、とを設け、前記燃焼室は中心部に噴射さ
れた前記燃料の噴霧を乱すこと無く且つその周辺部に乱
れを発生し且つ伝播させる様な形状に構成されているこ
とを特徴とする希薄燃焼ガスエンジン。 - 【請求項２】 前記少量の液体燃料は軽油を用いている
請求項１に記載の希薄燃焼ガスエンジン。 - 【請求項３】 前記少量の液体燃料は重油を用いている
請求項１に記載の希薄燃焼ガスエンジン。 - 【請求項４】 前記少量の液体燃料は灯油を用いている
請求項１に記載の希薄燃焼ガスエンジン。 - 【請求項５】 前記少量の液体燃料はアルコールを用い
ている請求項１に記載の希薄燃焼ガスエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117104A JPH08312348A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 希薄燃焼ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117104A JPH08312348A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 希薄燃焼ガスエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08312348A true JPH08312348A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14703506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7117104A Pending JPH08312348A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 希薄燃焼ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08312348A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001065350A (ja) * | 1999-08-25 | 2001-03-13 | Tokyo Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火機関 |
| KR20030085178A (ko) * | 2002-04-29 | 2003-11-05 | 한국기계연구원 | 가스 차량용 피스톤 |
-
1995
- 1995-05-16 JP JP7117104A patent/JPH08312348A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001065350A (ja) * | 1999-08-25 | 2001-03-13 | Tokyo Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火機関 |
| KR20030085178A (ko) * | 2002-04-29 | 2003-11-05 | 한국기계연구원 | 가스 차량용 피스톤 |
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