JPH09158729A - Indirect injection gas engine - Google Patents

Indirect injection gas engine

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JPH09158729A
JPH09158729A JP7345095A JP34509595A JPH09158729A JP H09158729 A JPH09158729 A JP H09158729A JP 7345095 A JP7345095 A JP 7345095A JP 34509595 A JP34509595 A JP 34509595A JP H09158729 A JPH09158729 A JP H09158729A
Authority
JP
Japan
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chamber
sub
valve
gas fuel
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP7345095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kohei Yamaishi
興平 山石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP7345095A priority Critical patent/JPH09158729A/en
Publication of JPH09158729A publication Critical patent/JPH09158729A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the unburnt gas from being left in a sub-chamber by scavenging the sub-chamber with the sucked air, and feeding a part of the gas fuel in a main chamber in an indirect injection gas engine. SOLUTION: In an indirect injection gas engine, a sub-chamber opening/ closing valve 5 is arranged on a communication port 6 to communicate a main chamber 1 with a sub-chamber 2, a gas fuel feed valve 5 to feed the gas fuel to the sub-chamber 2 is provided, a bypass passage 7 to communicate an intake port 9 with the sub-chamber 2 is provided, and a bypass valve 8 is arranged on the bypass passage 7. The opening/closing timing of the bypass valve 8 is controlled in response to the engine load by a controller 20, the sub-chamber 2 is scavenged by introducing the sucked air from an intake port 9 into the sub-chamber 2 through the bypass passage 7 during the medium to high load operating condition, and a part of the gas fuel is fed from the sub-chamber 2 to the main chamber 1 through the bypass passage 7 and the intake port 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、シリンダヘッドに副
室を構成すると共にシリンダ側に主室を構成する吸気バ
イパス通路付き副室式ガスエンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-chamber gas engine having an intake bypass passage, which has a sub chamber in a cylinder head and a main chamber on the cylinder side.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ガスエンジンとして、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、燃焼を安定さ
せる方法が考えられる。ところが、ガスエンジンは、ナ
チュラルガス即ち天然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、混合気は高圧縮されて温度が高くな
り、自己着火の現象即ちノッキングが発生する。即ち、
天然ガスのガス燃料は圧縮比が11〜13程度でない
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。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a gas engine, there has been considered a method in which a sub-chamber is provided in a cylinder head, the sub-chamber is made rich in fuel, ignitability is ensured in a lean region, and combustion is stabilized. However, the gas engine uses natural gas, that is, natural gas as fuel, and the fuel is gas. Therefore, when gas is sucked in the suction stroke and then compressed, the air-fuel mixture is highly compressed and its temperature rises, causing a phenomenon of self-ignition, that is, knocking. That is,
The gas fuel of natural gas will self-ignite unless the compression ratio is about 11-13. Regarding the thermal efficiency of the engine, there is a phenomenon that the thermal efficiency decreases when the compression ratio is small.

【0003】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
る連絡孔に副室開閉バルブを設置し、吸入行程時には該
副室開閉バルブを閉じておき、主室に空気のみを吸入
し、副室に天然ガスを導入する。そして、副室開閉バル
ブを圧縮行程上死点手前で開き、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
気とは急速に混合して着火燃焼し、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。
Therefore, in the sub-chamber gas engine, in order to further stabilize the lean combustion, a sub-chamber opening / closing valve is installed in a communication hole that communicates the sub-chamber with the main chamber, and the sub-chamber opening / closing valve is provided during the intake stroke. Keep it closed and inhale only air into the main chamber and introduce natural gas into the sub chamber. Then, the sub-chamber opening / closing valve is opened just before the top dead center of the compression stroke, and air is instantaneously introduced into the sub-chamber due to the pressure difference between the main chamber and the sub-chamber, and natural gas and air are rapidly mixed and ignited and burned. Then, the lean burn is completed in a short time while flowing from the sub chamber to the main chamber through the communication hole.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人
は、上記の問題を解決したガスエンジンを開発し、特願
平6−124678号として先に出願した。該ガスエン
ジンは、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して圧縮比を高めると共に、
副室内の筒内圧を圧電素子等のセンサーで検出し、その
情報を基にして燃料供給弁を作動させて負荷と回転数と
に見合った適正な燃料供給量を制御し、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
焼させる。しかも、副室内では燃料が過濃状態であるの
でNOX の発生を抑制する状態で燃焼させ、火炎を副室
から主室に一気に噴き出させることで二次燃焼をできる
だけ均一な混合気で短時間で完結させ、NOX 、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するものである。
By the way, the applicant of the present invention has developed a gas engine that solves the above-mentioned problems, and has previously filed as Japanese Patent Application No. 6-124678. The gas engine introduces a gas fuel such as natural gas into the sub chamber,
In addition to increasing the compression ratio by compressing only the intake air in the main chamber,
The cylinder pressure in the sub chamber is detected by a sensor such as a piezoelectric element, and based on this information, the fuel supply valve is operated to control the proper fuel supply amount that matches the load and the number of revolutions, and the air in the main chamber is controlled. Ignite in a short period of time by opening the communication hole valve of the communication hole while raising the temperature to high temperature to allow the highly compressed air in the main chamber to flow into the sub chamber and mixing the gas fuel and highly compressed air in the sub chamber all at once. To burn. Moreover, since the auxiliary combustion chamber fuel is rich state is combusted suppressing state generation of NO X, flame short as much as possible uniform mixture of secondary combustion by causing sprayed once in the main chamber from the auxiliary chamber It is completed in a short time to reduce the generation of NO x , HC, etc., particularly to improve the thermal efficiency, prevent self-ignition of gas fuel, and prevent knocking.

【0005】ところで、副室式ガスエンジンでは、副室
開閉バルブが開くと主室より副室へ空気が流入し、ガス
燃料と急速に混合し、自己着火して燃焼を開始するシス
テムに構成されている。主室での空気利用率の高い活発
な燃焼を行なわせるには副室の主室より最も離れた領域
で着火して燃焼が進展し、未燃混合気や火炎を副室から
主室へ噴き出すことが理想と考えられる。
By the way, in the sub-chamber gas engine, when the sub-chamber opening / closing valve is opened, air flows from the main chamber to the sub-chamber, is rapidly mixed with gas fuel, and is self-ignited to start combustion. ing. In order to perform active combustion with a high air utilization rate in the main chamber, ignition occurs in the region farthest from the main chamber of the sub chamber, combustion progresses, and an unburned mixture or flame is ejected from the sub chamber to the main chamber. Is considered ideal.

【0006】しかしながら、従来の副室式ガスエンジン
について、副室開閉バルブの開放前に副室内の当量比
(副室内に存在する空気量)によって燃焼状態が大きく
変化するため、エンジン負荷の変化に対しての燃焼の変
化が大きいという問題がある。また、主室より副室へ流
入する空気は副室開閉バルブの連絡口の開放によって該
連絡口を通って副室全体で混合が行なわれるため、副室
内での着火位置が特定されず、しかも副室内での着火が
空気流入途中で発生するため、副室内の圧力が上昇し、
副室内への空気導入量が制限される。そのため、副室内
のガス燃料を主室へ噴出できるのに十分な圧力上昇にま
で、副室内での燃焼を行なわせることができないという
問題がある。副室内のガス燃料が十分に燃焼せず十分に
圧力上昇しないと、副室内に未燃ガスが長期にわたって
滞留し、高負荷領域での効率が悪化することになる。
However, in the conventional sub-chamber gas engine, the combustion state greatly changes depending on the equivalence ratio (the amount of air existing in the sub-chamber) in the sub-chamber before opening the sub-chamber opening / closing valve, so that the engine load changes. There is a problem that the change of combustion is large. In addition, since the air flowing from the main chamber to the sub chamber is mixed in the entire sub chamber by opening the communication port of the sub chamber opening / closing valve, the ignition position in the sub chamber is not specified, and Since the ignition in the sub chamber occurs while the air is flowing in, the pressure in the sub chamber rises,
The amount of air introduced into the sub chamber is limited. Therefore, there is a problem that combustion cannot be performed in the sub chamber until the pressure rises enough to eject the gas fuel in the sub chamber into the main chamber. If the gas fuel in the sub-chamber does not burn sufficiently and the pressure does not rise sufficiently, unburned gas stays in the sub-chamber for a long period of time, which deteriorates the efficiency in the high load region.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】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
副室と吸気ポートとをバイパス通路で連通し、バイパス
通路に設けたバイパスバルブをエンジン負荷に応答して
開閉タイミングを制御し、副室内を吸入空気で掃気して
副室内に残留ガスが長期に滞留することを防止したり、
副室からバイパス通路及び吸気ポートを通って主室へ自
発火しない程度に希薄になるガス燃料の一部を送り込
み、燃焼を安定させることができる吸気バイパス通路付
き副室式ガスエンジンを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and a sub-chamber provided in a cylinder head and an intake port are connected by a bypass passage, and a bypass valve provided in the bypass passage. Control the opening and closing timing in response to the engine load, and scavenge the subchamber with intake air to prevent residual gas from staying in the subchamber for a long time.
To provide a sub-chamber gas engine with an intake bypass passage, which can stabilize combustion by sending a portion of gas fuel that is diluted to such an extent that it does not ignite spontaneously from the sub-chamber to the main chamber through the bypass passage and the intake port. Is.

【0008】この発明は、シリンダヘッドに形成された
吸、排気ポート、該吸、排気ポートを開閉する吸、排気
バルブ、前記シリンダヘッドに配置され且つシリンダの
ほぼ中央に配置された副室を形成する副室構造体、前記
副室とシリンダ側の主室とを連通する前記副室構造体に
形成された連絡口、前記連絡口を開閉するための副室開
閉バルブ、ガス燃料を前記副室へ供給するため前記副室
に設けたガス燃料供給口を開閉するガス燃料供給バル
ブ、前記副室と前記吸気ポートとを連通するバイパス通
路、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブ、及び
エンジン負荷に応答して前記バイパスバルブの開閉タイ
ミングを制御するコントローラ、を有する吸気バイパス
通路付き副室式ガスエンジンに関する。
According to the present invention, an intake / exhaust port formed in the cylinder head, an intake / exhaust valve for opening / closing the intake / exhaust port, and a sub-chamber arranged in the cylinder head and substantially in the center of the cylinder are formed. A sub-chamber structure, a communication port formed in the sub-chamber structure for communicating the sub-chamber with the main chamber on the cylinder side, a sub-chamber opening / closing valve for opening and closing the communication port, and a gas fuel for the sub-chamber Gas fuel supply valve for opening and closing a gas fuel supply port provided in the sub chamber for supplying to the sub chamber, a bypass passage for connecting the sub chamber and the intake port, a bypass valve for opening and closing the bypass passage, and a response to an engine load And a controller for controlling the opening / closing timing of the bypass valve, and a sub-chamber gas engine with an intake bypass passage.

【0009】また、前記副室開閉バルブは、前記ガス燃
料供給バルブが前記ガス燃料供給口を閉鎖している期間
の圧縮行程終端付近から吸入行程初期にわたって前記連
絡口を開放して前記副室と前記主室とを連通するもので
ある。また、前記ガス燃料供給バルブは、前記副室開閉
バルブが前記連絡口を閉鎖している期間の吸入行程から
圧縮行程にわたって前記ガス燃料供給口を開放して前記
副室にガス燃料を供給するものである。
The sub-chamber opening / closing valve opens the communication port from the vicinity of the end of the compression stroke during the period in which the gas fuel supply valve closes the gas fuel supply port to the sub chamber by opening the communication port. It communicates with the main chamber. The gas fuel supply valve supplies the gas fuel to the sub chamber by opening the gas fuel supply port from a suction stroke to a compression stroke while the sub chamber opening / closing valve closes the communication port. Is.

【0010】また、前記コントローラは、前記バイパス
バルブが低負荷運転に応答して前記バイパス通路を閉鎖
し、中負荷運転に応答して排気行程後半付近から前記ガ
ス燃料供給バルブによる前記ガス燃料供給口の開放開始
時の吸入行程後半まで前記バイパス通路を開放し、高負
荷運転に応答して排気行程後半付近から吸入行程終端付
近まで前記バイパス通路を開放するように制御を行なう
ものである。
In addition, the controller closes the bypass passage in response to the low load operation of the bypass valve, and responds to the medium load operation in the latter half of the exhaust stroke from the gas fuel supply port by the gas fuel supply valve. The bypass passage is opened until the latter half of the intake stroke at the start of opening, and in response to the high load operation, the bypass passage is controlled from near the latter half of the exhaust stroke to near the end of the intake stroke.

【0011】また、前記コントローラが中負荷運転に応
答して前記バイパスバルブを作動して前記バイパス通路
を開放している期間中に、前記バイパス通路を通って吸
入空気を前記副室に供給して前記副室内を掃気するもの
である。
Further, while the controller operates the bypass valve in response to the medium load operation to open the bypass passage, intake air is supplied to the sub chamber through the bypass passage. The sub chamber is scavenged.

【0012】また、前記コントローラは高負荷運転に応
答して、前記バイパスバルブを作動して前記バイパス通
路を開放している期間中に、前記バイパス通路を通って
吸入空気を前記副室に供給して前記副室内を掃気し、次
いで前記連絡口が閉鎖した状態で前記副室内のガス燃料
が吸入圧力とガス燃料の供給圧力との差圧によって前記
吸気ポートを通じて前記主室へガス燃料の一部を供給す
るものである。従って、前記副室内には、中負荷運転時
と同等の流量のガス燃料が供給されることになり、前記
副室での着火燃焼が適正な当量比となって、副室下部で
ガス燃料が過剰濃度になって着火ミスが発生することが
なく、前記副室で安定して着火燃焼させることができ
る。
Further, in response to the high load operation, the controller supplies intake air to the sub chamber through the bypass passage during the period in which the bypass valve is operated to open the bypass passage. Part of the gas fuel into the main chamber through the intake port due to the pressure difference between the suction pressure and the supply pressure of the gas fuel in the sub chamber with the communication port closed. To supply. Therefore, the gas fuel having the same flow rate as that during the medium load operation is supplied to the sub chamber, and the ignition combustion in the sub chamber has an appropriate equivalence ratio, and the gas fuel is discharged in the lower portion of the sub chamber. It is possible to stably ignite and burn in the sub chamber without causing an excessive concentration and causing an ignition error.

【0013】また、前記バイパスバルブは、電磁力で駆
動され、前記コントローラの指令で前記バイパスバルブ
のバルブタイミングが制御されるものである。従って、
前記バイパスバルブは、エンジン負荷に応答してバルブ
タイミングを最適に制御することができる。
The bypass valve is driven by electromagnetic force, and the valve timing of the bypass valve is controlled by a command from the controller. Therefore,
The bypass valve can optimally control valve timing in response to engine load.

【0014】この副室式ガスエンジンは、上記のように
構成されているので、主室と副室とを連通する連絡口に
副室開閉バルブを設け、エンジン負荷に応答してバイパ
ス通路に設けたバイパスバルブの開閉タイミングを制御
でき、始動性に束縛されずに圧縮比を設定可能にし、圧
縮比を17〜18の高さにアップしてもノッキングが生
じ難くなって熱効率をアップでき、バイパス通路を通じ
て副室に吸入空気を導入して副室内を掃気するとがで
き、副室内に未燃ガスが長期に滞留するのを防止できる
と共に、副室壁面が異常に高温になるのを防止でき、中
負荷運転及び高負荷運転を安定させることができる。
Since this sub-chamber gas engine is constructed as described above, a sub-chamber opening / closing valve is provided at the communication port that connects the main chamber and the sub-chamber to the bypass passage in response to the engine load. The opening / closing timing of the bypass valve can be controlled, the compression ratio can be set without being restricted by the startability, knocking does not easily occur even if the compression ratio is increased to 17-18, and the thermal efficiency can be improved. It is possible to introduce intake air into the sub-chamber through the passage to scavenge the sub-chamber, prevent unburned gas from staying in the sub-chamber for a long period of time, and prevent the wall of the sub-chamber from becoming abnormally hot. It is possible to stabilize the medium load operation and the high load operation.

【0015】更に、この副室式ガスエンジンは、高負荷
運転時には、バイパスバルブを作動してバイパス通路を
開放し、自発火しない程度のリーン混合気になるガス燃
料の一部を副室からバイパス通路と吸気ポートを通じて
主室へ供給でき、副室内の当量比を一定に制御でき、燃
焼を安定させることができる。しかも、副室内でリッチ
混合気状態で着火し燃焼して急速に一次燃焼が進展して
NOX の発生を抑制し、次いで、連絡口から主室へ噴出
される燃焼ガスの噴出エネルギーにより主室で新気を巻
き込んで空気利用率を向上させて急速に二次燃焼し、燃
焼期間を短縮して熱効率を向上させることができる。
Further, in this sub-chamber type gas engine, at the time of high load operation, the bypass valve is operated to open the bypass passage to bypass a part of the gas fuel which becomes a lean air-fuel mixture from the sub-chamber so as not to ignite spontaneously. It can be supplied to the main chamber through the passage and the intake port, the equivalence ratio in the sub chamber can be controlled to be constant, and combustion can be stabilized. In addition, the primary chamber is ignited and burned in a rich air-fuel mixture state in the sub-chamber rapidly to suppress the generation of NO X , and then the main chamber is generated by the jet energy of the combustion gas jetted from the communication port to the main chamber. With, it is possible to improve the air utilization rate by involving fresh air and rapidly perform secondary combustion, shorten the combustion period and improve the thermal efficiency.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による副室式ガスエンジンの実施例を説明する。図1は
この発明による副室式ガスエンジンの一実施例を示す概
略断面図、図2は図1の副室式ガスエンジンにおける各
バルブのバルブタイミングを示す線図、図3は図1の副
室式ガスエンジンの低負荷運転時のバルブタイミングを
示す説明図、図4は図1の副室式ガスエンジンの中負荷
運転時のバルブタイミングを示す説明図、及び図5は図
1の副室式ガスエンジンの高負荷運転時のバルブタイミ
ングを示す説明図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a sub-chamber gas engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a sub-chamber gas engine according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the valve timing of each valve in the sub-chamber gas engine of FIG. 1, and FIG. 4 is an explanatory view showing the valve timing during low load operation of the room type gas engine, FIG. 4 is an explanatory view showing valve timing during the medium load operation of the auxiliary chamber type gas engine of FIG. 1, and FIG. 5 is an auxiliary chamber of FIG. It is explanatory drawing which shows the valve timing at the time of high load operation of a gas engine.

【0017】この副室式ガスエンジンは、天然ガス等の
ガス燃料を燃料とするディーゼルサイクルで駆動される
ものであり、例えば、シリンダブロック24に固定され
たシリンダヘッド13に吸気ポート9と排気ポート17
が形成され、吸気ポート9には吸気バルブ11が配置さ
れ、排気ポート17に排気バルブ12が配置されてい
る。この副室式ガスエンジンは、例えば、シリンダブロ
ック24にガスケット30を介して固定されたシリンダ
ヘッド13、シリンダヘッド13に形成したキャビティ
29に配置した主室1を構成する燃焼室構造体、シリン
ダヘッド13に形成したキャビティ16に配置した副室
2を形成する副室構造体3、シリンダライナ23で形成
されるシリンダ14内を往復動するピストン15を有し
ている。燃焼室構造体は、ヘッド下面部31とライナ上
部32とが一体構造のヘッドライナ10から構成されて
いる。ヘッド下面部31には、吸気ポート9と接続する
吸気ポート26と、排気ポート17に接続する排気ポー
ト27が形成されている。ヘッドライナ10とシリンダ
ヘッド13との間には、ガスケット19及び遮熱空気層
28によって主室1が遮熱構造に構成されている。
This sub-chamber gas engine is driven by a diesel cycle using a gas fuel such as natural gas as a fuel. For example, a cylinder head 13 fixed to a cylinder block 24 has an intake port 9 and an exhaust port. 17
The intake valve 11 is disposed in the intake port 9, and the exhaust valve 12 is disposed in the exhaust port 17. This sub-chamber gas engine includes, for example, a cylinder head 13 fixed to a cylinder block 24 via a gasket 30, a combustion chamber structure constituting the main chamber 1 arranged in a cavity 29 formed in the cylinder head 13, a cylinder head. It has a sub chamber structure 3 forming a sub chamber 2 arranged in a cavity 16 formed in 13, and a piston 15 reciprocating in a cylinder 14 formed by a cylinder liner 23. The combustion chamber structure includes a head liner 10 in which a head lower surface portion 31 and a liner upper portion 32 are integrated. An intake port 26 connected to the intake port 9 and an exhaust port 27 connected to the exhaust port 17 are formed in the head lower surface portion 31. Between the headliner 10 and the cylinder head 13, the main chamber 1 has a heat shield structure by the gasket 19 and the heat shield air layer 28.

【0018】この副室式ガスエンジンでは、シリンダ軸
のほぼ中央に副室2を構成するように、副室構造体3は
シリンダヘッド13に形成されたキャビティ16に配置
されている。シリンダヘッド下面から突出した副室構造
体3の下端部は、主室1を構成するヘッドライナ10の
ヘッド下面部31のほぼ中央に形成された嵌合穴33に
配置されている。ヘッドライナ10に形成された連絡口
6には、連絡口6を開閉するため副室開閉バルブ4が配
置されている。また、この副室式ガスエンジンでは、主
室1を形成するヘッドライナ10及び副室2を形成する
副室構造体3は、例えば、耐熱性に優れた窒化ケイ素、
炭化ケイ素、サイアロン等のセラミックスで作製されて
いる。また、副室構造体3やヘッドライナ10は高温に
なるため、連絡口6に配置した副室開閉バルブ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。
In this sub-chamber type gas engine, the sub-chamber structure 3 is arranged in the cavity 16 formed in the cylinder head 13 so as to form the sub-chamber 2 substantially at the center of the cylinder shaft. The lower end of the sub-chamber structure 3 protruding from the lower surface of the cylinder head is arranged in a fitting hole 33 formed substantially in the center of the head lower surface portion 31 of the head liner 10 forming the main chamber 1. A sub-chamber opening / closing valve 4 for opening / closing the communication port 6 is arranged at the communication port 6 formed in the headliner 10. Further, in this sub-chamber gas engine, the headliner 10 forming the main chamber 1 and the sub-chamber structure 3 forming the sub-chamber 2 are, for example, silicon nitride excellent in heat resistance,
It is made of ceramics such as silicon carbide and sialon. Further, since the sub-chamber structure 3 and the headliner 10 become hot, the sub-chamber opening / closing valve 4 arranged in the communication port 6 is made of a heat-resistant metal having high temperature strength and excellent in heat resistance, ceramics such as silicon nitride and silicon carbide. It is manufactured.

【0019】ガス燃料供給源50からのガス燃料は、ガ
ス燃料供給バルブ5の弁体51がガス燃料供給口22を
開放することによって、シリンダヘッド13に形成され
たガス燃料通路25からガス燃料供給口22を通って副
室2へ供給される。燃料としての天然ガス即ちガス燃料
を収容した燃料供給源50が適宜の場所に設けられ、燃
料供給源50からのガス燃料は、燃料供給管52を通じ
てガス燃料通路25に送り込まれる。ガス燃料供給源5
0のガス燃料は、例えば、増圧室において、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25を通じてガス燃料供給通路25へ供給される。
ガス燃料供給バルブ5は、コントローラ20の指令で電
磁駆動装置60による電磁力によって作動される。コン
トローラ20の指令でガス燃料供給バルブ5が作動する
と、低圧時の副室2内にガス燃料は燃料供給管52から
ガス燃料通路25を経てガス燃料供給バルブ5を通じて
速やかに供給される。また、副室2内に設置された圧力
センサ61によって、副室2内のガス燃料圧がエンジン
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20に入力し、副室
2に所定量のガス燃料が供給されると、コントローラ2
0は指令を出してガス燃料供給バルブ5が閉鎖し、副室
2へのガス燃料の供給が終了する。なお、ガス燃料供給
バルブ5の開閉作動は、エンジンの回転と同期する動弁
機構によって行なうこともできる。
The gas fuel from the gas fuel supply source 50 is supplied from the gas fuel passage 25 formed in the cylinder head 13 when the valve body 51 of the gas fuel supply valve 5 opens the gas fuel supply port 22. It is supplied to the sub chamber 2 through the mouth 22. A fuel supply source 50 containing natural gas as a fuel, that is, a gas fuel, is provided at an appropriate place, and the gas fuel from the fuel supply source 50 is sent to the gas fuel passage 25 through a fuel supply pipe 52. Gas fuel supply source 5
Gas fuel of 0 is, for example, 5 to 7 kg in the booster chamber.
The pressure is increased to / cm 2 , and the pressurized gas fuel is supplied to the gas fuel supply passage 25 through the fuel supply pipe 25.
The gas fuel supply valve 5 is operated by an electromagnetic force from the electromagnetic drive device 60 according to a command from the controller 20. When the gas fuel supply valve 5 operates according to a command from the controller 20, the gas fuel is quickly supplied from the fuel supply pipe 52 through the gas fuel passage 25 through the gas fuel supply valve 5 into the sub chamber 2 at a low pressure. Further, the pressure sensor 61 installed in the sub-chamber 2 detects that the gas fuel pressure in the sub-chamber 2 has reached the gas fuel pressure required for the engine load and the number of revolutions, and outputs the detection signal to the controller 20. When a predetermined amount of gas fuel is supplied to the sub chamber 2, the controller 2
For 0, a command is issued to close the gas fuel supply valve 5, and the supply of gas fuel to the sub chamber 2 is completed. The opening / closing operation of the gas fuel supply valve 5 can be performed by a valve mechanism that is synchronized with the rotation of the engine.

【0020】この副室式ガスエンジンにおいて、図2に
示すように、副室開閉バルブ4は、圧縮行程終端付近か
ら吸入行程初期にわたって、連絡口6を開放して副室2
と主室1とを連通するように設定されており、この期間
では、ガス燃料供給バルブ5はガス燃料供給口22を閉
鎖している期間である。また、ガス燃料供給バルブ5
は、吸入行程から圧縮行程にわたって、ガス燃料供給口
22を開放して副室2にガス燃料を供給するように設定
されており、この期間では、副室開閉バルブ4は連絡口
6を閉鎖している期間である。
In this sub-chamber type gas engine, as shown in FIG. 2, the sub-chamber opening / closing valve 4 opens the communication port 6 from the vicinity of the end of the compression stroke to the beginning of the suction stroke.
Is set to communicate with the main chamber 1, and during this period, the gas fuel supply valve 5 closes the gas fuel supply port 22. Also, the gas fuel supply valve 5
Is set to open the gas fuel supply port 22 and supply the gas fuel to the sub chamber 2 from the intake stroke to the compression stroke. During this period, the sub chamber opening / closing valve 4 closes the communication port 6. It is a period of time.

【0021】この副室式ガスエンジンは、特に、副室2
と吸気ポート9とをバイパス通路7で連通し、バイパス
通路7にバイパスバルブ8を配置し、コントローラ20
のエンジン負荷に応答する指令によってバイパスバルブ
8を作動し、バイパス通路7の開閉タイミングを制御し
たことに特徴を有している。バイパス通路7は、連絡口
6から最も離れた副室2の上部に形成されたバイパス開
口21を通じて副室2に接続されている。バイパスバル
ブ8は、電磁力で駆動される電磁駆動装置34によって
作動する弁体81によりバイパス通路7を開閉し、コン
トローラ20の指令でバルブタイミングが制御されるよ
うに構成されている。また、この副室式ガスエンジンで
は、ガス燃料供給圧PG 、ブースト圧PB 及び排気ガス
圧PE は次の関係に設定されている。即ち、PG >PB
>PE の関係を有する。
This sub-chamber type gas engine is particularly suitable for the sub-chamber 2
And the intake port 9 are communicated with each other through the bypass passage 7, the bypass valve 8 is arranged in the bypass passage 7, and the controller 20
It is characterized in that the bypass valve 8 is operated by a command in response to the engine load to control the opening / closing timing of the bypass passage 7. The bypass passage 7 is connected to the sub chamber 2 through a bypass opening 21 formed in an upper portion of the sub chamber 2 that is farthest from the communication port 6. The bypass valve 8 is configured to open and close the bypass passage 7 by a valve body 81 that is operated by an electromagnetic drive device 34 that is driven by electromagnetic force, and the valve timing is controlled by a command from the controller 20. Further, in this sub-chamber gas engine, the gas fuel supply pressure P G , the boost pressure P B, and the exhaust gas pressure P E are set in the following relationship. That is, P G > P B
> P E relationship.

【0022】コントローラ20は、負荷センサ18によ
って検出された負荷信号を受けてバイパスバルブ8の開
閉タイミングを制御するように構成されている。まず、
コントローラ20は、図3に示すように、低負荷運転に
応答してバイパスバルブ8がバイパス通路7を閉鎖する
ように制御する。低負荷運転には、副室2へ供給される
ガス燃料の流量は少量であり、吸入空気のブースト圧の
低い状態であるので、吸入空気による副室2内の掃気を
行なわずに、バイパスバルブ8はバイパス通路7を常に
閉鎖した状態である。
The controller 20 receives the load signal detected by the load sensor 18 and controls the opening / closing timing of the bypass valve 8. First,
As shown in FIG. 3, the controller 20 controls the bypass valve 8 to close the bypass passage 7 in response to the low load operation. In the low load operation, the flow rate of the gas fuel supplied to the sub-chamber 2 is small and the boost pressure of the intake air is low, so that the bypass valve is not scavenged by the intake air. 8 is a state in which the bypass passage 7 is always closed.

【0023】また、コントローラ20は、図2及び図4
に示すように、中負荷運転に応答して、排気行程後半付
近からガス燃料供給バルブ5によるガス燃料供給口22
の開放開始時の吸入行程途中までの期間中に、バイパス
バルブ8を作動してバイパス通路7を開放するように制
御する(図2にパターンAとして示す)。また、コント
ローラ20は、中負荷運転に応答して、バイパスバルブ
8を作動してバイパス通路7を開放している排気行程後
半付近から吸入行程途中までの期間中に、バイパス通路
7を通って吸入空気を副室2に供給して、副室2内に残
留している燃焼ガスを主室1へ押し出すようにして副室
2内を掃気し、バイパスバルブ8はバイパス通路7を閉
鎖する。次いで、副室2内にガス燃料を供給するが、副
室2内に存在する空気は高温でなく、空気量が少量であ
るので、副室2にガス燃料が供給されてもガス燃料が自
発火することはない。
Further, the controller 20 has a configuration shown in FIGS.
In response to the medium load operation, the gas fuel supply port 22 by the gas fuel supply valve 5 starts near the latter half of the exhaust stroke, as shown in FIG.
The bypass valve 8 is operated and the bypass passage 7 is controlled to open during the period up to the middle of the suction stroke at the start of opening (shown as pattern A in FIG. 2). Further, the controller 20 responds to the medium load operation by operating the bypass valve 8 and opening the bypass passage 7 during the period from the latter half of the exhaust stroke to the middle of the intake stroke through the bypass passage 7. Air is supplied to the sub-chamber 2 so that the combustion gas remaining in the sub-chamber 2 is pushed out to the main chamber 1 to scavenge the sub-chamber 2 and the bypass valve 8 closes the bypass passage 7. Next, the gas fuel is supplied into the sub-chamber 2, but since the air existing in the sub-chamber 2 is not at a high temperature and the air amount is small, the gas fuel is spontaneously emitted even if the sub-chamber 2 is supplied with the gas fuel. There is no fire.

【0024】更に、コントローラ20は、図2及び図5
に示すように、高負荷運転に応答して、排気行程後半付
近から吸入行程終端付近まで、バイパスバルブ8を作動
してバイパス通路7を開放するように制御する(図2に
パターンBとして示す)。また、コントローラ20は、
高負荷運転に応答してバイパスバルブ8を作動してバイ
パス通路7を開放している排気行程後半付近から吸入行
程途中までの期間中に、バイパス通路7を通って吸入空
気を副室2に供給して、副室2内に残留している燃焼ガ
スを押し出すようにして副室2内を掃気する。次いで、
副室2内にガス燃料を供給するが、バイパスバルブ8と
ガス燃料供給バルブ5とはラップして開放状態になる
が、上記と同様にガス燃料が自発火することがなく、連
絡口6が閉鎖し且つガス燃料供給口22が開放した吸入
行程終端付近において、上記のように、PG >PB >P
E の関係であり、副室2内のガス燃料はブースト圧即ち
吸入圧PB とガス燃料の供給圧PG との差圧ΔPによっ
てバイパス通路7及び吸気ポート9を通じて主室1へガ
ス燃料の一部が供給され、次いで、バイパス通路7はバ
イパスバルブ8によって閉鎖される。主室1へ供給され
たガス燃料の流量は少量であり、リーン混合気となる
が、主室1で圧縮されて高温ガスになっても自発火する
ことはない。
Further, the controller 20 has a configuration shown in FIGS.
In response to the high load operation, the bypass valve 8 is operated to open the bypass passage 7 from the vicinity of the latter half of the exhaust stroke to the end of the intake stroke (shown as pattern B in FIG. 2). . In addition, the controller 20
Intake air is supplied to the sub chamber 2 through the bypass passage 7 during the period from the latter half of the exhaust stroke in which the bypass valve 8 is opened in response to the high load operation to open the bypass passage 7 to the middle of the intake stroke. Then, the inside of the sub chamber 2 is scavenged by pushing out the combustion gas remaining in the sub chamber 2. Then
Although the gas fuel is supplied into the sub-chamber 2, the bypass valve 8 and the gas fuel supply valve 5 are wrapped and opened, but the gas fuel does not spontaneously ignite like the above, and the communication port 6 is provided. Near the end of the intake stroke when the gas fuel supply port 22 is closed and the gas fuel supply port 22 is opened, as described above, P G > P B > P
In the relationship of E , the gas fuel in the sub chamber 2 is transferred to the main chamber 1 through the bypass passage 7 and the intake port 9 by the boost pressure, that is, the differential pressure ΔP between the suction pressure P B and the gas fuel supply pressure P G. Part is supplied and then the bypass passage 7 is closed by the bypass valve 8. The flow rate of the gas fuel supplied to the main chamber 1 is small and becomes a lean mixture, but even if it is compressed in the main chamber 1 to become a high temperature gas, it does not ignite spontaneously.

【0025】この副室式ガスエンジンでは、コントロー
ラ20は、ガス燃料供給バルブ5がエンジン負荷及びエ
ンジン回転数に対応した適正な流量のガス燃料を副室2
へ供給し、燃費を向上させると共に熱効率を向上させる
制御を行なうことができる。コントローラ20は、エン
ジン負荷を検出する負荷センサ18、エンジン回転数を
検出する回転センサ62、副室開閉バルブ4の開閉状態
を検出する位置センサ63及び副室2の筒内圧を検出す
る圧力センサ61等からの検出信号を受け、それらの検
出信号を基にして、副室2内に供給されるガス燃料の流
量がエンジン負荷に最適の予め設定した燃料ガス圧にな
るようにガス燃料供給バルブ5を作動して副室2にガス
燃料を供給するように構成することもできる。
In this sub-chamber gas engine, the controller 20 controls the gas fuel supply valve 5 to supply the sub-chamber 2 with an appropriate flow rate of gas fuel corresponding to the engine load and the engine speed.
Can be controlled to improve fuel efficiency and thermal efficiency. The controller 20 includes a load sensor 18 for detecting the engine load, a rotation sensor 62 for detecting the engine speed, a position sensor 63 for detecting the open / closed state of the sub chamber opening / closing valve 4, and a pressure sensor 61 for detecting the in-cylinder pressure of the sub chamber 2. Gas fuel supply valve 5 so that the flow rate of the gas fuel supplied into the sub chamber 2 becomes a preset fuel gas pressure that is optimum for the engine load based on the detection signals. Can be operated to supply the gas fuel to the sub chamber 2.

【0026】この副室式ガスエンジンは、上記のように
構成されており、例えば、次のように作動される。この
副室式ガスエンジンは、排気行程、吸入行程、圧縮行程
及び膨張行程の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る。この副室式ガスエンジンでは、
負荷センサ18がエンジン負荷を検出してコントローラ
20に入力されており、検出されたエンジン負荷、即
ち、低負荷運転、中負荷運転及び高負荷運転に応答し
て、上記のように、バイパスバルブ8が制御されること
は勿論である。
The sub-chamber gas engine is constructed as described above, and is operated, for example, as follows. This sub-chamber gas engine is operated by sequentially repeating four strokes of an exhaust stroke, an intake stroke, a compression stroke and an expansion stroke. In this sub-chamber gas engine,
The load sensor 18 detects the engine load and is input to the controller 20. In response to the detected engine load, that is, low load operation, medium load operation, and high load operation, the bypass valve 8 is operated as described above. Of course is controlled.

【0027】この副室式ガスエンジンは、バイパスバル
ブ8の作動を考慮しない場合には次のとおりである。こ
の副室式ガスエンジンにおいて、圧縮行程終端付近で副
室開閉バルブ4がリフトを開始すると、まず、副室開閉
バルブ4は連絡口6から離反して連絡口6を開放すると
同時に、主室1内の高温の圧縮空気は副室2に流入す
る。副室2に供給されたガス燃料が直ちに副室2内のガ
ス燃料と急速に混合して着火燃焼し、副室2で急速に一
次燃焼して副室2内の圧力を上昇し、膨張行程へ移行し
て未燃ガスや火炎の燃焼ガスが副室2から連絡口6を通
って主室1へ噴出する。副室2から主室1への未燃混合
気や火炎の噴流エネルギーによって主室1に存在する空
気を巻き込んで急速に燃焼し、二次燃焼を短期に完結
し、ピストン15に仕事をさせ、熱効率を向上させる。
This sub-chamber type gas engine is as follows when the operation of the bypass valve 8 is not considered. In this sub-chamber gas engine, when the sub-chamber opening / closing valve 4 starts to lift near the end of the compression stroke, first, the sub-chamber opening / closing valve 4 separates from the communication port 6 to open the communication port 6, and at the same time, the main chamber 1 The hot compressed air inside flows into the sub chamber 2. The gas fuel supplied to the sub-chamber 2 is immediately mixed with the gas fuel in the sub-chamber 2 and ignited and burned, and the primary combustion is rapidly performed in the sub-chamber 2 to increase the pressure in the sub-chamber 2 and the expansion stroke. Then, the unburned gas and the combustion gas of flame are jetted from the sub chamber 2 through the communication port 6 to the main chamber 1. The air present in the main chamber 1 is entrained by the jet energy of the unburned air-fuel mixture and flame from the sub chamber 2 to burn rapidly and completes the secondary combustion in a short time, causing the piston 15 to do work. Improves thermal efficiency.

【0028】次に、排気行程に移行して、排気バルブ1
2が排気ポート17を開放し、排気行程の初期では主室
1及び副室2内の排気ガスを排気ポート17を通じて排
出し、排気行程終端付近で副室開閉バルブ4が連絡口6
を閉鎖する。次いで、吸入行程に移行し、副室開閉バル
ブ4が連絡口6を閉鎖すると共に、吸気バルブ11が吸
気ポート9を開放し、吸入空気が主室1へ供給され、更
に、ガス燃料供給バルブ5が作動してガス燃料供給口2
2を開放し、ガス燃料がガス燃料供給口22を通じて副
室2に供給され、副室2内に適正な流量のガス燃料が充
填される。
Next, in the exhaust stroke, the exhaust valve 1
2 opens the exhaust port 17, discharges the exhaust gas in the main chamber 1 and the sub chamber 2 through the exhaust port 17 at the beginning of the exhaust stroke, and the sub chamber opening / closing valve 4 opens the communication port 6 near the end of the exhaust stroke.
To close. Next, in the intake stroke, the auxiliary chamber opening / closing valve 4 closes the communication port 6, the intake valve 11 opens the intake port 9, intake air is supplied to the main chamber 1, and the gas fuel supply valve 5 Is activated and gas fuel supply port 2
2, the gas fuel is supplied to the sub chamber 2 through the gas fuel supply port 22, and the sub chamber 2 is filled with the gas fuel at an appropriate flow rate.

【0029】副室2内には、副室開閉バルブ4が連絡口
6を閉鎖した後に吸入行程及び圧縮行程を通じてガス燃
料が所定量だけ充填される。圧縮行程では、吸気バルブ
11が吸気ポート9を閉鎖すると共に、副室開閉バルブ
4によって連絡口6を閉鎖しておき、主室1内に供給さ
れた吸入空気が高圧縮して高圧力にされる。次いで、圧
縮行程終端付近で副室開閉バルブ4が連絡口6を開放す
ると、連絡口6を通じて副室2に高温の圧縮空気が導入
される。この副室式ガスエンジンは、上記のようなサイ
クルを繰り返してエンジンが駆動される。
The sub-chamber 2 is filled with a predetermined amount of gas fuel through the suction stroke and the compression stroke after the sub-chamber opening / closing valve 4 closes the communication port 6. In the compression stroke, the intake valve 11 closes the intake port 9 and the subchamber opening / closing valve 4 closes the communication port 6, so that the intake air supplied into the main chamber 1 is highly compressed to a high pressure. It Next, when the sub chamber opening / closing valve 4 opens the communication port 6 near the end of the compression stroke, high-temperature compressed air is introduced into the sub chamber 2 through the communication port 6. In this sub-chamber gas engine, the engine is driven by repeating the above cycle.

【0030】[0030]

【発明の効果】この発明による副室式ガスエンジンは、
上記のように、シリンダのほぼ中央に配置された副室と
シリンダ側に形成した主室とを連絡口で連通し、前記連
絡口に副室開閉バルブを配置し、ガス燃料を前記副室へ
供給するガス燃料供給バルブを設け、特に、前記副室と
吸気ポートとをバイパスバルブを配置したバイパス通路
で連通し、コントローラによってエンジン負荷に応答し
て前記バイパスバルブの開閉タイミングを制御するよう
に構成したので、低負荷運転時には、ブースト圧は低
く、前記副室に供給されるガス燃料の流量は少量であ
り、吸入空気で前記副室を掃気することも前記主室へガ
ス燃料の一部を供給する作動は行なわない。また、中負
荷運転時には、前記副室に未燃ガスが滞留するおそれが
あるので、前記バイパス通路を開放して吸気ポートと前
記副室とを連通し、吸入空気を前記副室へ導入して前記
副室の掃気を行なう。更に、高負荷運転時に応答して、
前記バイパス通路を開放して前記吸気ポートと前記副室
とを連通し、吸入空気を前記副室へ導入して前記副室の
掃気を行なうと共に、前記バイパス通路の開放を持続し
て、ガス燃料供給バルブとの開放オーバラップの期間中
に前記副室から前記バイパス通路と前記吸気ポートを通
じて前記主室へガス燃料の着火限界以下の分量を供給す
る。
The sub-chamber gas engine according to the present invention is
As described above, the sub-chamber arranged substantially in the center of the cylinder and the main chamber formed on the cylinder side are communicated with each other through the communication port, and the sub-chamber opening / closing valve is arranged in the communication port to transfer the gas fuel to the sub-chamber. A gas fuel supply valve for supply is provided, and in particular, the sub chamber and the intake port are communicated with each other through a bypass passage in which a bypass valve is arranged, and a controller controls the opening / closing timing of the bypass valve in response to an engine load. Therefore, at the time of low load operation, the boost pressure is low, the flow rate of the gas fuel supplied to the sub chamber is small, and the sub chamber can be scavenged by the intake air. Supply operation is not performed. Further, since unburned gas may stay in the sub chamber during medium load operation, the bypass passage is opened to communicate the intake port with the sub chamber, and intake air is introduced into the sub chamber. Scavenging the sub-chamber. Furthermore, in response to high load operation,
The bypass passage is opened to communicate the intake port with the sub chamber, intake air is introduced into the sub chamber to perform scavenging of the sub chamber, and at the same time, the opening of the bypass passage is continued to maintain gas fuel. During the open overlap with the supply valve, the sub-chamber supplies a quantity equal to or less than the ignition limit of gas fuel to the main chamber through the bypass passage and the intake port.

【0031】この副室式ガスエンジンは、上記のよう
に、前記副室を吸入空気で掃気することによって、前記
副室に残留ガスが長期に滞留することがなく、前記副室
の壁温が異常高温になるのを防止してガス燃料の自発火
を防止してノッキングの発生を防止し、圧縮比を高くし
て熱効率を向上させ、高負荷運転時の効率を低下させる
ことがない。そいて、この副室式ガスエンジンでは、前
記副室にてリッチ混合気で燃焼を促進してNOX の発生
を低減すると共に、未燃HC等の発生を低減し、熱効率
を向上させることができ、特に、高負荷時の効率の低下
はない。
As described above, in this sub-chamber type gas engine, by purging the sub-chamber with intake air, residual gas does not stay in the sub-chamber for a long period of time, and the wall temperature of the sub-chamber is maintained. An abnormally high temperature is prevented to prevent spontaneous ignition of gas fuel to prevent knocking, a compression ratio is increased to improve thermal efficiency, and efficiency during high load operation is not reduced. Therefore, in this sub-chamber gas engine, it is possible to promote combustion with a rich air-fuel mixture in the sub-chamber to reduce the generation of NO X , reduce the generation of unburned HC and the like, and improve the thermal efficiency. It is possible, and there is no reduction in efficiency especially under high load.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明による副室式ガスエンジンの一実施例
を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a sub-chamber gas engine according to the present invention.

【図2】図1の副室式ガスエンジンにおける各バルブの
バルブタイミングを示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing the valve timing of each valve in the sub-chamber gas engine of FIG.

【図3】図1の副室式ガスエンジンの低負荷運転時のバ
ルブタイミングを示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing valve timing during low load operation of the sub-chamber gas engine of FIG. 1.

【図4】図1の副室式ガスエンジンの中負荷運転時のバ
ルブタイミングを示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a valve timing during a medium load operation of the sub-chamber type gas engine of FIG. 1.

【図5】図1の副室式ガスエンジンの高負荷運転時のバ
ルブタイミングを示す説明図である。
5 is an explanatory diagram showing valve timing during high load operation of the sub-chamber gas engine of FIG. 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主室 2 副室 3 副室構造体 4 副室開閉バルブ 5 ガス燃料供給バルブ 6 連絡口 7 バイパス通路 8 バイパスバルブ 9 吸気ポート 11 吸気バルブ 12 排気バルブ 13 シリンダヘッド 14 シリンダ 17 排気ポート 18 負荷センサ 20 コントローラ 22 ガス燃料供給口 1 Main Chamber 2 Sub Chamber 3 Sub Chamber Structure 4 Sub Chamber Open / Close Valve 5 Gas Fuel Supply Valve 6 Communication Port 7 Bypass Passage 8 Bypass Valve 9 Intake Port 11 Intake Valve 12 Exhaust Valve 13 Cylinder Head 14 Cylinder 17 Exhaust Port 18 Load Sensor 20 controller 22 gas fuel supply port

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/02 F02B 29/02 D 43/04 43/04 F02D 13/02 F02D 13/02 C L F02F 1/24 F02F 1/24 D E F02M 21/02 F02M 21/02 L ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location F02B 29/02 F02B 29/02 D 43/04 43/04 F02D 13/02 F02D 13/02 CL F02F 1/24 F02F 1/24 D E F02M 21/02 F02M 21/02 L

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダヘッドに形成された吸、排気ポ
ート、該吸、排気ポートを開閉する吸、排気バルブ、前
記シリンダヘッドに配置され且つシリンダのほぼ中央に
配置された副室を形成する副室構造体、前記副室とシリ
ンダ側の主室とを連通する前記副室構造体に形成された
連絡口、前記連絡口を開閉するための副室開閉バルブ、
ガス燃料を前記副室へ供給するため前記副室に設けたガ
ス燃料供給口を開閉するガス燃料供給バルブ、前記副室
と前記吸気ポートとを連通するバイパス通路、前記バイ
パス通路を開閉するバイパスバルブ、及びエンジン負荷
に応答して前記バイパスバルブの開閉タイミングを制御
するコントローラ、を有する副室式ガスエンジン。
1. A suction / exhaust port formed in a cylinder head, a suction / exhaust valve for opening / closing the suction / exhaust port, and a sub chamber which is disposed in the cylinder head and is formed in a substantially central portion of the cylinder. A chamber structure, a communication port formed in the sub chamber structure that communicates the sub chamber with the main chamber on the cylinder side, a sub chamber opening / closing valve for opening and closing the communication port,
A gas fuel supply valve that opens and closes a gas fuel supply port provided in the sub chamber for supplying gas fuel to the sub chamber, a bypass passage that connects the sub chamber and the intake port, and a bypass valve that opens and closes the bypass passage. And a controller for controlling the opening / closing timing of the bypass valve in response to an engine load.
【請求項2】 前記副室開閉バルブは、前記ガス燃料供
給バルブが前記ガス燃料供給口を閉鎖している期間の圧
縮行程終端付近から吸入行程初期にわたって前記連絡口
を開放して前記副室と前記主室とを連通する請求項1に
記載の副室式ガスエンジン。
2. The sub-chamber opening / closing valve opens the communication port from the vicinity of the end of the compression stroke during the period in which the gas fuel supply valve closes the gas fuel supply port to the beginning of the intake stroke to open the sub chamber. The sub-chamber gas engine according to claim 1, which communicates with the main chamber.
【請求項3】 前記ガス燃料供給バルブは、前記副室開
閉バルブが前記連絡口を閉鎖している期間の吸入行程か
ら圧縮行程にわたって前記ガス燃料供給口を開放して前
記副室にガス燃料を供給する請求項1又は2に記載の副
室式ガスエンジン。
3. The gas fuel supply valve opens the gas fuel supply port from a suction stroke to a compression stroke in a period in which the sub chamber opening / closing valve closes the communication port to supply the gas fuel to the sub chamber. The sub-chamber gas engine according to claim 1 or 2, which supplies the gas.
【請求項4】 前記コントローラは、前記バイパスバル
ブが低負荷運転に応答して前記バイパス通路を閉鎖し、
中負荷運転に応答して排気行程後半付近から前記ガス燃
料供給バルブによる前記ガス燃料供給口の開放開始時の
吸入行程後半まで前記バイパス通路を開放し、高負荷運
転に応答して排気行程後半付近から吸入行程終端付近ま
で前記バイパス通路を開放するように制御を行なう請求
項1〜3のいずれか1項に記載の副室式ガスエンジン。
4. The controller closes the bypass passage in response to a low load operation of the bypass valve,
In response to a medium load operation, the bypass passage is opened from around the latter half of the exhaust stroke to the latter half of the intake stroke when the opening of the gas fuel supply port by the gas fuel supply valve is started, and near the latter half of the exhaust stroke in response to high load operation. The sub-chamber gas engine according to any one of claims 1 to 3, wherein control is performed so as to open the bypass passage from the end of the intake stroke to the end of the intake stroke.
【請求項5】 前記コントローラが中負荷運転に応答し
て前記バイパスバルブを作動して前記バイパス通路を開
放している期間中に、前記バイパス通路を通って吸入空
気を前記副室に供給して前記副室内を掃気する請求項1
〜4のいずれか1項に記載の副室式ガスエンジン。
5. The intake air is supplied to the sub chamber through the bypass passage while the controller operates the bypass valve in response to a medium load operation to open the bypass passage. The scavenging of the sub chamber is performed.
The sub-chamber gas engine according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記コントローラが高負荷運転に応答し
て前記バイパスバルブを作動して前記バイパス通路を開
放している期間中に、前記バイパス通路を通って吸入空
気を前記副室に供給して前記副室内を掃気し、次いで前
記連絡口が閉鎖した状態で前記副室内のガス燃料が吸入
圧力とガス燃料の供給圧力との差圧によって前記吸気ポ
ートを通じて前記主室へガス燃料の一部を供給する請求
項1〜4のいずれか1項に記載の副室式ガスエンジン。
6. The intake air is supplied to the sub chamber through the bypass passage while the controller operates the bypass valve in response to a high load operation to open the bypass passage. The sub-chamber is scavenged, and then the gas fuel in the sub-chamber is partially discharged to the main chamber through the intake port due to the pressure difference between the suction pressure and the supply pressure of the gas fuel with the communication port closed. The sub-chamber gas engine according to any one of claims 1 to 4, which supplies the gas.
【請求項7】 前記バイパスバルブは電磁力で駆動さ
れ、前記コントローラの指令で前記バイパスバルブのバ
ルブタイミングが制御される請求項1〜6のいずれか1
項に記載の副室式ガスエンジン。
7. The bypass valve is driven by an electromagnetic force, and the valve timing of the bypass valve is controlled by a command from the controller.
The subchamber gas engine according to the item.
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