JPH0861103A

JPH0861103A - 遮熱型ガスエンジン

Info

Publication number: JPH0861103A
Application number: JP6216684A
Authority: JP
Inventors: Kohei Yamaishi; 興平山石
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1994-08-19
Publication date: 1996-03-05
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: JP3709571B2

Abstract

(57)【要約】【目的】遮熱型ガスエンジンにおいて、冷間時と温間
時とで連絡孔弁のバルブ開放タイミングを変化させ、始
動性を向上させると共に、筒内圧力の異常上昇を避け、
熱効率をアップする。【構成】この遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッド
７に配置した副室２を形成する副室構造体３に主室１と
副室２とを連通する連絡孔９を形成し、連絡孔９に連絡
孔弁４を配置する。連絡孔弁４は、熱膨張の大きい耐熱
合金で作製され、冷間時にはバルブステム６が短くバル
ブ開放タイミングが遅く、温間時にはバルブステム６は
熱膨張によって長くなってバルブ開放タイミングが早く
なるように構成されている。

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こと
ができる遮熱型ガスエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスエンジンは、天然ガスを燃料
とするガス燃料をシリンダ内で高圧縮すると、ガス燃料
が自己着火してノッキング等が発生するという問題があ
り、圧縮比が１１〜１３程度と低めに設定されている。
また、ガスエンジンでは、天然ガス自体、燃焼速度が遅
く、燃焼が不安定なため、エンジン効率が低くなるとい
う問題もある。また、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。また、ガスエンジンとして、
例えば、特開昭６４−２４１５５号公報、或いは特開平
４−８６３６２号公報に開示されたものがある。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のエン
ジンとして、シリンダヘッドに副室を設け、副室と主室
とを連通する連絡孔にバルブを配置したものが知られて
いるが、このようなタイプのエンジンでは、バルブが開
くタイミングにより副室に流入する空気の温度、主室と
の圧力差が大きく変化し、タイミングが遅過ぎるとバル
ブが開く前の主室の実圧縮比が高くなり過ぎるため、筒
内圧が異常に高くなりエンジンを破壊してしまう。ま
た、該ガスエンジンでは、タイミングが逆に早過ぎると
流入する空気の温度が低過ぎ、副室での着火ができな
い。このため、該ガスエンジンでは、始動時を考慮する
と、最適期の圧縮比を設定できないという問題がある。

【０００６】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。

【０００７】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、燃焼を安定方法
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。

【０００８】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、副室にナチュラルガス等のガス燃料を導入
し、主室で吸入空気のみを圧縮することによって圧縮比
を１７〜１８程度に高めても自己着火の発生を抑制して
ノッキングの発生を防止すると共に、冷間時と温間時と
のバルブタイミングを変更して連絡孔弁を最適時に適正
に開放し、始動時等の冷間時にはバルブ開放タイミング
を遅くして始動性を向上させ、また、運転時等の温間時
には連絡孔弁の開放前の主室内の実圧縮比が高くなり過
ぎて筒内圧が異常に高くなるのを防止し、また副室内で
の燃料を過濃状態で着火燃焼してＮＯ_Xの発生を抑制し
て燃焼させ、二次燃焼をできるだけ均一な混合気で短時
間で完結させてＨＣ等の発生を低減する遮熱型ガスエン
ジンを提供することである。

【０００９】

【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、シリンダヘッドに配置した副室を形成する
副室構造体、前記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
給源からのガス燃料を前記副室へ供給するため前記副室
に開口する燃料供給口、前記燃料供給口を開閉する燃料
供給弁、及び前記連絡孔を開閉する連絡孔弁を具備し、
前記連絡孔弁は冷間時にはバルブ開放タイミングが遅く
且つ温間時にはバルブ開放タイミングが早くなるように
構成されていることを特徴とする遮熱型ガスエンジンに
関する。

【００１０】また、この遮熱型ガスエンジンにおいて、
前記連絡孔弁は、前記連絡孔に着座するバルブフェース
と該バルブフェースと一体構造のバルブステムを有する
熱膨張の大きい耐熱合金で作製され、吸排気弁駆動用カ
ムと連動するカムによって駆動される

【００１１】また、この遮熱型ガスエンジンにおいて、
前記連絡孔弁は、冷間時と温間時との温度差で発生する
前記バルブステムの熱膨張量に応じて前記バルブ開放タ
イミングが変更される。或いは、前記連絡孔弁は、冷間
時と温間時との温度差で発生する前記カム側の熱膨張に
よるベース円形の変化によって前記バルブフェースとバ
ルブシートとのバルブギャップが変化して前記バルブ開
放タイミングが変更されるものである。

【００１２】

【作用】この発明によ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
の遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッドに副室を形成
する副室構造体を配置し、前記副室構造体に前記副室と
主室とを連通する連絡孔を形成し、前記連絡孔を開閉す
るため連絡孔弁を設け、冷間時には前記連絡孔弁のバル
ブ開放タイミングを遅くし、温間時にはバルブ開放タイ
ミングを早く設定したので、ノッキングの発生が生じ難
くなり、圧縮比を高くすることができ、始動性を悪化さ
せることなく、熱効率を向上できる。特に、始動時等の
冷間時には、前記連絡孔弁の開放が遅く、主室内で吸入
空気が高圧縮比になってから副室内には空気が流入する
ので、始動性を向上させ、着火ミスが発生することがな
い。また、運転時等の温間時には、前記連絡孔弁の開放
が早くなり、連絡孔弁の開放前での筒内圧が異常に高く
なることがない。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ＮＯ_Xの発生が抑制さ
れ、更に、前記副室から連絡孔を通じて主室へ火炎、未
燃混合気等のガスが噴き出し、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。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による遮熱
型ガスエンジンの実施例を説明する。図１はこの発明に
よる遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面図、図２
は図１の遮熱型ガスエンジンにおけるシリンダヘッドの
下面図、図３は冷間時と温間時との連絡孔弁のバルブス
テムの長さの相違を示す説明図、図４は連絡孔弁のカム
プロフィールを示すグラフ、図５はこの遮熱型ガスエン
ジンの冷間時のバルブタイミング、主室温度、副室温度
の関係を示すグラフ、及び図６はこの遮熱型ガスエンジ
ンの温間時のバルブタイミング、主室温度、副室温度の
関係を示すグラフである。

【００１４】この遮熱型ガスエンジンは、シリンダブロ
ック２８に固定されたシリンダヘッド７に２個の吸気ポ
ート１７と２個の排気ポート１８が形成され、吸気ポー
ト１７と排気ポート１８とをそれぞれ開閉する吸気弁１
９と排気弁２０とを有している４弁方式の実施例であ
る。この遮熱型ガスエンジンは、シリンダヘッド７に形
成したキャビティ２３に配置した遮熱構造の副室構造体
３で形成した副室２、シリンダブロック２８に形成した
孔部３０に嵌合したシリンダライナ２４、該シリンダラ
イナ２４に形成したシリンダ１６内を往復運動するピス
トン１５、シリンダ１６側に形成される遮熱構造の主室
１、及び主室１と副室２とを連通する副室構造体３に形
成し且つシリンダヘッド下面２６に開口する連絡孔９を
有している。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１２
と、ピストンヘッド１２に結合リング２１でメタルフロ
ーによって固定したピストンスカート１３から構成され
ている。

【００１５】この遮熱型ガスエンジンにおいて、副室２
を構成する副室構造体３はシリンダ軸のほぼ中心軸上に
設置され、シリンダヘッド７のキャビティ２３の壁面と
副室構造体３の外面との間には遮熱空気層２７が形成さ
れ、副室２が遮熱構造に構成されている。この遮熱型ガ
スエンジンにおいて、図示していないが、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、該燃料供給源から天然ガスが供給する燃料供給
管に連通する燃料供給通路２２がシリンダヘッド７に形
成されている。燃料供給源からの天然ガス即ちガス燃料
は、ガス燃料供給通路２２を通じて副室構造体３に形成
された燃料供給口１０から副室２に供給される。また、
副室２の上部に形成された燃料供給口１０は、燃料供給
口１０を開閉するためガス燃料を副室２に供給する噴射
ノズル等の燃料供給弁５が設置されている。主室１と副
室２とを連通する連絡孔９を開閉するため、連絡孔９に
連絡孔弁４が設置されている。連絡孔弁４は、エンジン
の回転に同期した回転するカム８を通じて作動される。
カム８は、例えば、吸排気弁１９，２０を駆動するカム
シャフトと同一のカムシャフトで駆動され、オーバヘッ
ドカム（ＯＨＣ）方式に構成されている。連絡孔弁４
は、そのバルブステム６がスプリング１１にばね力に抗
してカム８で押し下げられて連絡孔９を開放し、また、
バルブステム６がカム８による押し下げから開放される
ことによってスプリング１１のばね力で復帰し、バルブ
フェース１４が連絡孔９のバルブシート２９に着座して
連絡孔９は閉鎖される。

【００１６】この遮熱型ガスエンジンでは、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。燃料供給弁５は、燃料供給口１０を開閉する
ため、例えば、コントローラの指令で電磁駆動装置によ
る電磁力によって作動され、エンジン負荷及びエンジン
回転数に応じて開弁期間が決定されている。従って、燃
料供給弁５が作動して燃料供給口１０を開放すると、ガ
ス燃料は燃料供給通路２２から燃料供給口１０を通じて
副室２に速やかに供給される。また、連絡孔９の領域で
は、燃焼ガスで高温になるため、連絡孔９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耐熱金属、
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。この遮熱型ガスエンジンでは、副室２を形成す
る副室構造体３、シリンダライナ２４及びピストンヘッ
ド１２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。

【００１７】この遮熱型ガスエンジンは、上記の構成を
有しており、特に、連絡孔弁４が始動時等の冷間時には
バルブ開放タイミングが遅く、運転時等の温間時にはバ
ルブ開放タイミングが早くなるように構成されている。
連絡孔弁４は、連絡孔９に着座するバルブフェース１４
とバルブフェース１４と一体構造のバルブステム６を有
し、吸排気弁駆動用カムと連動するカム８によって駆動
されるものである。連絡孔弁４は、比較的に熱膨張の大
きい耐熱合金、例えば、インコネル、ＳＵＨ３等の耐熱
材料で作製されている。ＳＵＨ３は、１１Ｃｒ−２Ｓｉ
−１Ｍｏのマルテンサイト系耐酸化性で熱膨張係数１
２．１×１０^{- 6}／℃の耐熱鋼である。連絡孔弁４は、
冷間時と温間時との温度差で発生するバルブステム６の
熱膨張量に応じて、バルブ開放タイミングが変更される
ものである。

【００１８】即ち、連絡孔弁４は、冷間時には燃焼室温
度が低いので、図３の（イ）に示すように、バルブステ
ム６の熱膨張量は短く、バルブステム６の長さはＬ_Lで
あり、また、温間時には燃焼室温度が高いので、図３の
（ロ）に示すように、バルブステム６の熱膨張量は長く
なり、バルブステム６の長さはＬ_Hになるような材料を
選定して作製されている。それ故に、連絡孔弁４につい
ては、温間時は冷間時に比較して熱膨張量α（＝Ｌ_H−
Ｌ_L）だけ長くなる。そこで、連絡孔弁４のバルブギャ
ップは大き目に設けられており、始動時即ち冷間時は、
プロフィール上で図４の符号Ａの位置で当たり、リフト
を開始する。また、温間時には燃焼室内が高温になるた
め、副室内に流入する空気の温度の最適点が少し下がる
が、この時は、連絡孔弁４は高温（６００〜８００℃）
となり、伸びるため図４の符号Ｂの位置でプロフィール
と当たり、連絡孔弁４が開放するバルブタイミングが早
くなる。

【００１９】この遮熱型ガスエンジンは、上記の構成に
よって、連絡孔弁４のバルブ開放タイミングが冷間時と
温間時とで変化し、常に最適条件での運転が可能とな
る。また、この遮熱型ガスエンジンでは、圧縮上死点近
傍で確実に着火を行わせるため、副室２を高温にする必
要があり、圧縮比は１７〜１８程度と高めに設定するこ
とができる。しかも、主室１での圧縮比を高めに設定し
たとしても、ガス燃料が導入されている副室２と空気が
圧縮される主室１とは、連絡孔弁４で遮断されているの
で、ガス燃料が自己着火することがなく、連絡孔弁４が
開放して圧縮空気が主室１から連絡孔９を通じて副室２
に導入されることによって、始めて副室２で着火燃焼が
行われる。

【００２０】この遮熱型ガスエンジンにおいて、連絡孔
弁４は、圧縮行程上死点近傍から吸気行程終了までの期
間にわたって連絡孔９を開放するように設定され、ま
た、吸気行程の下死点付近で連絡孔９を閉鎖するように
設定されている。また、燃料供給弁５は、連絡孔弁４が
連絡孔９を閉鎖した状態で、燃料供給口１０を開き、副
室２にガス燃料が供給されるように設定されている。圧
縮行程でピストン１５が上昇し始めると、副室下部が高
温になるが、副室２には空気が供給されていないので、
ガス燃料濃度が過濃で着火できない状態にある。圧縮上
死点近傍で筒内温度が上昇した時、連絡孔弁４が連絡孔
９を開放すると、主室１より高温高圧の空気が副室２に
流入するので、着火可能な空気過剰率になり、ガス燃料
が着火燃焼する。副室２で着火した直後、未燃のガスは
主室１に押し出され、主室１ではガスが希薄な状態で均
一な燃焼が行われる。

【００２１】この遮熱型ガスエンジンのモータリング時
の温度と圧力の関係は、図５に示すように、連絡孔弁４
が開放するバルブタイミングによって副室２に流入する
空気の温度（図中でバルブ開時の主室温度ＭＰ）、主室
１と副室２との圧力差が大きくなるが、バルブタイミン
グが遅過ぎると、曲線ＭＰで示すように、連絡孔弁４が
開放する前の主室１の実圧縮比が高くなり過ぎ、筒内圧
力が異常に高くなるため、エンジンを破壊してしまう。
逆に、バルブタイミングが早過ぎると、曲線ＳＰで示す
ように、副室２に流入する空気の温度が低く、着火温度
に満たないため、副室２での着火ができないことにな
る。上記のことを考慮すると、エンジンの始動時には、
燃焼室内の温度が低いため、副室へ流入する空気の温度
は定常運転中より高い必要があり、このため始動時に
は、遅いタイミングで連絡孔弁が開放するように調整
し、また、運転時には早いタイミングで連絡孔弁が開く
ように調整することが好ましいものである。

【００２２】この遮熱型ガスエンジンでは、連絡孔弁４
のバルブステム６の長さに応じて、カムプロフィール
は、図４に示すように、符号Ａで示す時点が冷間時のバ
ルブ開放タイミングであり、符号Ｂで示す時点が温間時
のバルブ開放タイミングである。また、エンジンの始動
時等の冷間時には、図３の（イ）に示すように、連絡孔
弁４のバルブステム６の長さは短いので、その分だけカ
ム８によって押し下げられるタイミングは遅くなり、連
絡孔９の開放時期は遅れることになる。即ち、冷間時に
はバルブ開放タイミングが遅くなるので、主室圧力ＭＰ
及び主室温度ＭＴが高くなった時点で、連絡孔弁４が連
絡孔９を開放し、副室圧力ＳＰ及び副室温度ＳＴが急激
に高くなり、副室２内で着火燃焼が起こり、着火ミスは
発生せず始動性は向上される。これに対して、エンジン
が駆動されている温間時には、図１に示すように、バル
ブステム６は、副室２内で火炎に晒されるため、熱膨張
して図３の（ロ）に示すように長くなる。連絡孔弁４の
バルブステム６の長さが長くなれば、長い分だけ連絡孔
弁４はカム８によって早期に押し下げられ、連絡孔９は
早期に開放することになる。そこで、バルブ開放タイミ
ングが早くなるので、主室圧力ＭＰ及び主室温度ＭＴが
それ程高くない時点で、連絡孔弁４が連絡孔９を開放す
るので、連絡孔弁４の開放前の主室１の筒内圧が異常に
高くなることがなく、また、それに応じて副室圧力ＳＰ
及び副室温度ＳＴもそれほど高くなることがなく、エン
ジンが破壊することがない。

【００２３】この実施例では、連絡孔弁４のバルブステ
ム６の長さによってバルブ開放タイミングの変更を調整
したが、必ずしもバルブステム６の長さに限ることな
く、例えば、連絡孔弁４は、冷間時と温間時との温度差
で発生するカム８側の熱膨張によるベース円形の変化で
同様にバルブギャップを変化させても同様な効果を得る
ことができる。

【００２４】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１９が吸気
ポート１７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９を閉鎖した状態で燃料供給弁
５が作動して燃料供給口１０を開放して燃料供給路２２
を通じてガス供給源から副室２に天然ガスのガス燃料が
供給される。圧縮行程では、連絡孔弁４によって連絡孔
９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
流入させ、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を連絡孔弁４を作動して閉鎖する。

【００２５】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９と燃料供給口１０を設け、天然ガ
スを連絡孔弁４で連絡孔９を閉鎖した状態で燃料供給口
１０から副室２内に供給し、また、吸気ポート１７から
主室１へ吸入した吸入空気を連絡孔弁４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。また、連絡孔弁４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。

【００２６】

【発明の効果】この発明によ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、この遮熱型ガスエンジンは、連絡孔弁は冷間
時にはバルブ開放タイミングが遅く且つ温間時にはバル
ブ開放タイミングが早くなるように構成されており、主
室と副室とが連絡孔に配置された前記連絡孔弁によって
空気圧縮時には遮断されているので、前記主室内で吸入
空気を高圧縮比にしてもガス燃料が自己着火してノッキ
ングが発生することがなく、また、高圧縮比にすること
によって熱効率を向上させることができる。特に、エン
ジンの冷間時には、燃焼室温度が低いので、前記連絡孔
弁のバルブ開放タイミングを遅くして高圧縮して高温度
にし、そこで、前記連絡孔弁を開放して前記連絡孔を通
じて前記副室に高圧空気を供給し、前記副室での着火ミ
スを避け、始動性を向上させることができる。また、エ
ンジンの温間時には、前記連絡孔弁のバルブ開放タイミ
ングを早くして前記連絡孔の開放前での前記主室での実
圧縮比が高くなり過ぎるのを避け、筒内圧力が異常に高
くなるのを防止して、エンジンの破壊を防止すると共
に、異常着火を避け、適正な圧縮比で着火燃焼させるこ
とができる。

【００２７】即ち、前記連絡孔弁が前記連絡孔を閉鎖し
て前記主室にガス燃料が存在しない状態で、吸入空気が
前記主室へ供給されるので、吸入空気を前記主室内で高
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。更に、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、負荷及び回転数に適
正なガス燃料が前記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、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】この発明による遮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におけるシリンダヘ
ッドの下面図である。

【図３】冷間時と温間時との連絡孔弁のバルブステムの
長さの相違を示す説明図である。

【図４】連絡孔弁のカムプロフィールを示すグラフであ
る。

【図５】この遮熱型ガスエンジンの冷間時のバルブタイ
ミング、主室温度、副室温度の関係を示すグラフであ
る。

【図６】この遮熱型ガスエンジンの温間時のバルブタイ
ミング、主室温度、副室温度の関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１主室２副室３副室構造体４連絡孔弁５燃料供給弁６バルブステム７シリンダヘッド８カム９連絡孔１０燃料供給口１５ピストン１６シリンダ２２ガス燃料供給通路２３キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｆ０２Ｂ 43/00 ＡＦ０３Ｇ 7/06 Ｚ

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を形成す
る副室構造体、前記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
供給源からのガス燃料を前記副室へ供給するため前記副
室に開口する燃料供給口、前記燃料供給口を開閉する燃
料供給弁、及び前記連絡孔を開閉する連絡孔弁を具備
し、前記連絡孔弁は冷間時にはバルブ開放タイミングが
遅く且つ温間時にはバルブ開放タイミングが早くなるよ
うに構成されていることを特徴とする遮熱型ガスエンジ
ン。
【請求項２】前記連絡孔弁は、前記連絡孔に着座する
バルブフェースと該バルブフェースと一体構造のバルブ
ステムを有する熱膨張の大きい耐熱合金で作製され、吸
排気弁駆動用カムと連動するカムによって駆動されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の遮熱型ガスエンジン。
【請求項３】前記連絡孔弁は、冷間時と温間時との温
度差で発生する前記バルブステムの熱膨張量に応じて前
記バルブ開放タイミングが変更されることを特徴とする
請求項２に記載の遮熱型ガスエンジン。
【請求項４】前記連絡孔弁は、冷間時と温間時との温
度差で発生する前記カム側の熱膨張によるベース円形の
変化によって前記バルブフェースとバルブシートとのバ
ルブギャップが変化して前記バルブ開放タイミングが変
更されることを特徴とする請求項２に記載の遮熱型ガス
エンジン。