JPH09256850A - 副室式ガスエンジン - Google Patents

副室式ガスエンジン

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JPH09256850A
JPH09256850A JP8093056A JP9305696A JPH09256850A JP H09256850 A JPH09256850 A JP H09256850A JP 8093056 A JP8093056 A JP 8093056A JP 9305696 A JP9305696 A JP 9305696A JP H09256850 A JPH09256850 A JP H09256850A
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JP
Japan
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sub
chamber
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cylinder
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Application number
JP8093056A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Matsuoka
寛 松岡
Hideo Kawamura
英男 河村
Takero Nakajima
健朗 中島
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Priority to EP97301945A priority patent/EP0798453A1/en
Publication of JPH09256850A publication Critical patent/JPH09256850A/ja
Priority to US09/326,667 priority patent/US6073605A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/02—Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder
    • Y—GENERAL 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
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、副室から主室への火炎や混合気の
噴出エネルギを有効に利用して主室での燃焼期間を短縮
して性能をアップする。 【解決手段】 この副室式ガスエンジンは、シリンダヘ
ッド７のシリンダ中央部に副室２を構成する副室構造体
３を配置し、ヘッドライナ１０に主室１と副室２とを連
通する連絡口６を形成する。連絡口６を開閉するため制
御弁４を設ける。連絡口６を主連絡口１３とその回りに
形成した副連絡口２１から形成し、副連絡口２１をシリ
ンダ周辺に向かって放射方向に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、天然ガスを燃料
とするシリンダヘッドに副室を持つ副室式ガスエンジン
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスエンジンは、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て着火燃
焼させ、主室での希薄領域における燃焼を確実なものに
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。しかるに、天然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。
【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
る連絡口に副室開閉弁を設置し、吸入行程時には該副室
開閉弁を閉じておき、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、副室開閉弁を圧縮行程上
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、副室から連絡口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。
【０００４】ところで、上記の問題を解決したガスエン
ジンは、特開平７−３１０５５０号公報に開示されてい
る。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口の制御弁を
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、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するも
のである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、副室式ディ
ーゼルエンジンは、直噴式ディーゼルエンジンに比べて
熱効率は劣るが、ＮＯX の生成量が少なくなるという長
所を有している。副室式エンジンが直噴式エンジンに比
較して、熱効率が劣るという最大の要因として、副室で
一次燃焼した後、火炎が主室と副室とを連通する連絡口
を通って噴出して二次燃焼するので燃焼時間が長くなる
こと、主室と副室とを連通する連絡口のしぼり損失が発
生すること、及び副室内での空気流動が大きいため放熱
損失が大きいこと等である。副室式エンジンでは、燃焼
に重要な混合気生成エネルギ、及び噴出エネルギを副室
連絡口の絞りにより形成されているため、連絡口の通路
面積を大きくすることができず、そのためポンプ損失が
大きく、また、混合気生成を激しい空気流動により得て
いるために、副室内の熱伝導率が大きく、冷却水損失が
大きくなっている。
【０００６】また、渦流室式エンジンでは、副室と主室
とを連通する連絡口が小さいので、該連絡口による絞り
損失が発生し、エンジン出力を低減する原因になる。ま
た、主室と副室を連通する連絡口を副室壁面の接線方向
に角度を持たせて設けることにより、副室内の空気流動
が活発化し、更に着火後、主室への火炎の噴出エネルギ
の減衰がなく、短時間に主室最外周に火炎が到達するた
め、空気利用率が向上し、有害ガスの少ないクリーンな
燃焼が可能で出力も向上する。また、傾斜した副連絡孔
を有する副室の場合には、主室内の吸気流入スワールの
影響を考慮しない条件では、流入時と着火後の噴出時の
通過する空気の速度が同じであり、噴出エネルギを高め
るために連絡口の口径を絞った場合、同時に副室内で発
生する空気流動即ちスワールも強くなる。
【０００７】また、主室と副室とを連通する連絡口は、
シリンダ中心部或いは外周部の１つの部位のいずれかに
設けられているので、噴流の到達しなければならない距
離が長くなり、主室での空気との混合が不十分になり、
ＨＣ、スモークの発生原因になる。更に、連絡口は絞ら
れて傾斜状態に形成されているので、吸気ポートを通じ
て流入した吸入空気はシリンダ内でスワール流を形成し
ているが、該スワール流が連絡口を通じて副室に流入す
る時に、副室内にそのスワール流のエネルギを十分に活
かすことができないという問題を有している。
【０００８】
【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、シリンダヘッドに副室を
構成する副室構造体を配置し、シリンダ側に主室を形成
し、主室と副室とを連通する連絡口を主連絡口と副連絡
口で構成し、圧縮上死点付近で先ず副連絡口を連通させ
て主室から副室へ圧縮空気を導入して副室で着火燃焼さ
せ、次いで、主連絡口を連通させて副室から主室へ未燃
混合気と火炎とを噴出させて主室での燃焼を速やかにし
て燃焼期間を短縮して性能を向上させる副室式ガスエン
ジンを提供することである。
【０００９】この発明は、シリンダヘッドに設けた吸、
排気ポートを開閉する吸、排気弁、ピストンが往復動す
るシリンダの一部を構成する主室を形成した燃焼室構造
体、前記シリンダヘッドのほぼシリンダ中央に配置した
副室を形成する副室構造体、前記主室と前記副室とを連
通する連絡口、前記連絡口を開閉する制御弁、及び前記
副室に燃料を供給するため前記シリンダヘッドに設けた
燃料供給手段を有し、前記連絡口は前記制御弁の全リフ
ト時に開放する主連絡口と前記制御弁の部分リフト時に
開放する副連絡口とから構成されていることから成る副
室式ガスエンジンに関する。
【００１０】また、この副室式ガスエンジンでは、前記
燃焼室構造体には前記主連絡口と前記副連絡口が形成さ
れ、前記燃焼室構造体は前記シリンダヘッドに形成され
たキャビティに配置されたヘッド下面部と前記ヘッド下
面部に一体構造のライナ上部から成るヘッドライナから
構成されている。
【００１１】また、この副室式ガスエンジンでは、前記
副連絡口は前記燃焼室構造体に形成した前記主連絡口の
壁面からシリンダ周辺に向かって放射方向に隔置して複
数形成されている。
【００１２】また、この副室式ガスエンジンは、前記制
御弁の前記部分リフト時に前記制御弁の傘部端面が前記
副連絡口に干渉しない位置までリフトするものである。
更に、前記制御弁は前記主連絡口の壁面に内接して往復
動するものである。
【００１３】また、この副室式ガスエンジンでは、前記
副室を構成する前記副室構造体、前記主室を構成する前
記燃焼室構造体及び前記制御弁が、耐熱性のセラミック
ス又はセラミックスと金属から成る耐熱性の複合材によ
って構成されている。
【００１４】又は、この発明は、シリンダヘッドに設け
た吸、排気ポートを開閉する吸、排気弁、ピストンが往
復動するシリンダの一部を構成する主室を形成した燃焼
室構造体、前記シリンダヘッドのほぼシリンダ中央に配
置した副室を形成する副室構造体、前記主室と前記副室
とを連通する連絡口、前記連絡口を開閉する制御弁、及
び前記副室に燃料を供給するため前記副室に設けた燃料
供給手段を有し、前記連絡口が主連絡口と副連絡口から
構成され、前記制御弁を構成するポペット弁の傘部の径
より大径のガイド部を前記主連絡口の前記副室側の端部
に形成し、前記副連絡口が前記ガイド部からシリンダ周
辺に向かって放射方向に隔置して複数形成されているこ
とから成る副室式ガスエンジンに関する。また、前記副
連絡口はその主室側領域が切り欠かれた溝部に形成さ
れ、前記ポペット弁のリフト時にその傘部外周面が前記
副室側の前記副連絡口の開口領域を規制するものであ
る。
【００１５】或いは、この発明は、シリンダヘッドに設
けた吸、排気ポートを開閉する吸、排気弁、前記シリン
ダヘッドのキャビティに配置されて主室を構成する燃焼
室構造体、前記燃焼室構造体のほぼシリンダ中央に前記
主室側へ突出する突出部、前記燃焼室構造体の前記突出
部に形成された穴部に配置された副室を構成する副室構
造体、前記燃焼室構造体の前記突出部の壁面に形成され
た前記主室と前記穴部とを連通するシリンダ周辺に向か
って放射方向に延びる複数の連絡口、前記副室構造体の
下端面に着座する前記副室と前記穴部との連通状態を開
閉する制御弁、及び前記副室に燃料を供給するため前記
副室に設けた燃料供給手段を有し、前記連絡口は前記制
御弁の全リフト時に前記連絡口を全開し且つ部分リフト
時に前記連絡口を部分的に開放することから成る副室式
ガスエンジンに関する。
【００１６】また、この副室式ガスエンジンにおいて、
前記副連絡口の軸心延長線が前記主室の中心軸線に対し
てオフセットしているものである。前記副連絡口をシリ
ンダ中心からオフセットして前記燃焼室構造体に形成し
た場合には、前記副室から前記副連絡口を通って前記主
室へ噴き出された火炎や混合気は、前記主室即ち前記シ
リンダ内で旋回し、前記主室における混合気の生成が促
進され、燃焼が短時間に行われ、性能がアップする。こ
の時、前記主室に吸気スワールが形成される場合には、
該吸気スワールに順方向に噴き出し火炎の旋回が発生す
るように、オフセットしておくことが好ましい。
【００１７】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、まず、副連絡口が開放することに
よって、主室から副室へ圧縮空気が流入してガス燃料が
副室で着火燃焼し、次いで、副室内の圧力が上昇して副
室から副連絡口を通じて主室へ未燃混合気と火炎とが噴
出し、特に、副連絡口が放射方向にシリンダ周辺へ延び
ているので、噴出ガスのペネトレーションが大きくなっ
て噴出ガスがシリンダ周辺まで速く到達し、主室の空気
との混合が促進されて燃焼スピードが早くなって性能が
アップする。次いで、制御弁が更にリフトすることによ
って主連絡口が開放して副室内の残留ガスが副室から主
室へ噴出し、特に、排気行程で副室内の残留ガスが主室
へ排出され、副室内に残留ガスが滞留することが防止さ
れる。
【００１８】また、この副室式ガスエンジンでは、各副
連絡口の通路面積を絞り気味に設定し、副連絡口の合計
の通路面積をピストン頂面面積の０．５〜３％程度に設
定することが主室での混合気を均一に生成し、燃焼スピ
ードをアップするのに有効である。更に、副連絡口の主
室側を切り欠いた溝部に形成することによって、前記副
連絡口の主室側の高応力領域が無くなり、絞り損失を低
減できると共に、副連絡口の下側がポペット弁の傘部の
外周面で副室側の副連絡口が規制されるので、ペネトレ
ーションを確保でき、シリンダ周辺まで噴出して主室で
の空気利用率を向上させて燃焼スピードを速くすること
ができる。
【００１９】
【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、及び図２は図１の副室式ガスエンジンにおけ
るヘッドライナの下面図である。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る。この副室式ガスエンジ
ンは、シリンダヘッド７をガスケット３６を介してシリ
ンダブロック１４に固定し、シリンダヘッド７に形成し
た小径のキャビティ１９に遮熱構造の副室２を構成する
副室構造体３を配置し、シリンダヘッド７に形成した大
径のキャビティ９に遮熱構造の主室１をシリンダ８側に
形成するヘッドライナ１０を配置している。この副室式
ガスエンジンは、シリンダブロック１４に形成した孔部
３４に嵌合したシリンダライナ３２、シリンダライナ３
２に形成したシリンダ８内を往復運動するピストン１
５、及びシリンダ８側とピストン頂面の凹部３９とで形
成される主室１、主室１と副室２を連通する副室構造体
３とヘッドライナ１０とに跨がって形成された連絡口６
を有する。副室構造体３の下端部３１は、ヘッドライナ
１０の上面に形成された段部を持つ穴部３０に配置され
ている。穴部３０の中央部には連絡口６が形成されてい
る。
【００２０】この副室式ガスエンジンでは、シリンダヘ
ッド７に吸気ポート２３と排気ポート２２が形成されて
いる。ヘッドライナ１０は、シリンダ８の一部を構成す
るライナ上部１２とヘッド下面部１１から構成されてい
る。ヘッド下面部１１には、シリンダヘッド７に形成さ
れた吸気ポート２３に対応するポート２８が形成され、
排気ポート２２に対応するポート２９が形成され、ポー
ト２８に吸気弁２５が配置され、ポート２９に排気弁２
４が配置されている。シリンダヘッド７のキャビティ９
の底面とヘッドライナ１０の下面部１１との間には、ガ
スケット３５を介在すると共に、遮熱空気層２６が形成
され、主室１が遮熱構造に構成されている。また、シリ
ンダヘッド７のキャビティ１９の側壁面と副室構造体３
の外周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。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１６と、ピストンヘッド１６に固定したピ
ストンスカート１７とから構成されている。ピストンヘ
ッド１６とピストンスカート１７との間には遮熱空気層
１８が形成され、ピストン頂面に形成される凹部３９を
含む主室１が遮熱構造に構成される。
【００２１】副室構造体３は、シリンダヘッド７のキャ
ビティ１９に嵌合され、副室構造体３の下端部に形成さ
れた連絡口６は、ヘッドライナ１０に形成された連絡口
６と連通し、連絡口６が主室１と副室２とを連通してい
る。即ち、副室構造体３とヘッドライナ１０とから成る
燃焼室構造体には、主室１と副室２とを連通する連絡口
６が形成されている。副室構造体３に形成される副室２
は、シリンダ軸線のほぼ中央に配置されている。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
するため制御弁４が配置されている。連絡口６は、主室
１と副室２とを連通する主連絡口１３を構成している。
【００２２】また、この副室式ガスエンジンでは、副室
２にガス燃料を供給するため、副室２には燃料供給手段
としての燃料弁５が設けられている。燃料弁５は、シリ
ンダヘッド７に配置された副室構造体３に形成された燃
料供給口を開閉するものであり、例えば、マイコンによ
って制御される電磁弁、カム等によって作動され、燃料
供給口を開放してガス燃料を副室２へ供給するように構
成されている。燃料としての天然ガスのガス燃料は、適
宜の場所に設けられたタンク等の燃料供給源５０に収容
されている。ガス燃料供給源５０のガス燃料は、送油燃
料ポンプ２０の作動によって、例えば、５〜７ｋｇ／ｃ
ｍ2 に加圧され、その加圧されたガス燃料は、燃料供給
通路４０を通って燃料供給手段５に送り込まれる。
【００２３】この副室式ガスエンジンでは、主室１を形
成する燃焼室構造体のヘッドライナ１０、ピストンヘッ
ド１６、副室２を形成する副室構造体３、及びシリンダ
ライナ３２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、ヘッドライナ１０、ピストンヘッド１６及び
副室構造体３は高温になるため、副室２内と連絡口６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。
【００２４】この副室式ガスエンジンは、特に、副室２
に燃料を供給するため副室２に設けた燃料弁５を有し、
連絡口６は制御弁４の全リフト時に開放する主連絡口１
３と制御弁４の部分リフト時に開放する副連絡口２１と
から構成されている。副連絡口２１は、ヘッドライナ１
０に形成された主連絡口１３の回りに周方向に隔置して
主連絡口１３の壁面からシリンダ周辺に向かって放射方
向に向かって複数個形成されている。副連絡口２１の数
は、主室１での均一混合気の生成上、４〜１０個程度
（図２では８個）形成されることが好ましい。また、副
連絡口２１は、副室２から主室１側へ傾斜し、傾斜角度
はヘッドライナ１０のヘッド下面部１１の下面即ち水平
面に対して１０〜４５°程度傾斜していることが、副室
２から主室１へ噴き出される未燃混合気と火炎のシリン
ダ周辺への到達距離を長くすることから好ましい。ま
た、副連絡口２１の合計の総通路面積は、絞り損失等を
考慮してピストン頂面の総面積の０．５〜３％程度に設
定されている。また、副連絡口２１は、図７に示すよう
に、副連絡口２１の軸延長線４１が主室１の中心軸Ｏに
対してオフセットしている。
【００２５】また、制御弁４は、ポペット弁から構成さ
れている。制御弁４の部分リフト時に、制御弁４の傘部
端面が副連絡口２１に干渉しない位置までリフトするよ
うに設定されている。また、制御弁４は、そのポペット
弁の傘部が主連絡口１３の壁面に内接して往復動するよ
うに設定されている。
【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、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
るものであり、ガス燃料は、送油燃料ポンプ２０から燃
料弁５を通じて副室２に供給される。この副室式ガスエ
ンジンは、制御弁４が副連絡口２１が開放することによ
って、主室１から副室２へ圧縮空気が流入してガス燃料
が副室２で着火燃焼し、次いで、副室２内の圧力が上昇
して副室２から副連絡口２１を通じて主室１へ未燃混合
気と火炎とが噴出し、特に、副連絡口２１が放射方向に
シリンダ周辺へ延びているので、噴出ガスのペネトレー
ションが大きくなって噴出ガスがシリンダ周辺まで速く
到達し、主室１の空気との混合が促進されて燃焼スピー
ドが早くなって性能がアップする。次いで、制御弁４が
更にリフトすることによって主連絡口１３が開放して副
室２内の残留ガスが副室２から主室１へ噴出し、特に、
排気行程で副室２内の残留ガスが主室１へ排出され、副
室２内に残留ガスが滞留することが防止される。
【００２７】この副室式ガスエンジンは、上記の作動を
達成するため、燃料弁５の燃料供給タイミング及び制御
弁４の開閉タイミングは次のとおりである。制御弁４
は、連絡口６を開閉するため、圧縮行程終端付近で副連
絡口２１を開弁し、燃料弁５の副室２へのガス燃料の供
給タイミングに先立って閉弁するように設定されてい
る。燃料弁５は、副室２にガス燃料を供給するため、制
御弁４の閉弁後で吸入行程初期で副室２へガス燃料を供
給、制御弁４が圧縮行程終端付近で開弁するのに先立っ
て閉鎖するように設定されている。
【００２８】次に、図３及び図４を参照して、この発明
による副室式ガスエンジンの別の実施例を説明する。こ
の実施例は、上記実施例のものと比較して、副連絡口の
構造が相違する以外は、同一の構成及び同一の作用を有
するので、同一の部品には同一の符号を付し、重複する
説明を省略する。この実施例の副室式ガスエンジンで
は、制御弁４を構成するポペット弁の傘部４３の径より
大径のガイド部４２を主連絡口１の副室２側の端部に形
成し、副連絡口２１がガイド部４２からシリンダ周辺に
向かって放射方向に隔置して複数形成されている。ま
た、副連絡口２１の主室１側領域が切り欠かれた溝部３
３に形成されているので、ポペット弁のリフト時にその
傘部４３の外周面が副室２側の副連絡口２１の開口領域
を規制するように構成される。
【００２９】次に、図５及び図６を参照して、この発明
による副室式ガスエンジンの更に別の実施例を説明す
る。この実施例は、上記各実施例のものと比較して、連
絡口及び燃焼室構造体の構造が相違する以外は、同一の
構成及び同一の作用を有するので、同一の部品には同一
の符号を付し、重複する説明を省略する。この実施例の
副室式ガスエンジンでは、主連絡口と副連絡口を設ける
ことなく、燃焼室構造体のヘッドライナ１０に複数の連
絡口３７を設けたものである。また、ヘッドライナ１０
は、ヘッド下面部１１のシリンダ８のほぼ中央部が主室
１側に若干突出し、その先端部が封鎖された突出部３８
が形成されている。
【００３０】この副室式ガスエンジンでは、ヘッドライ
ナ１０にはそのほぼシリンダ中央に主室１側へ突出する
突出部３８が形成されている。ヘッドライナ１０の突出
部３８に形成された穴部３０には副室２を構成する副室
構造体３が配置されている。穴部３０の中央には小径の
穴部４４が形成されている。ヘッドライナ１０の突出部
３８の壁面には、主室１と穴部４４とを連通するシリン
ダ周辺に向かって放射方向に延びる複数の連絡口３７が
形成されている。副室構造体３の下端面には、副室２と
穴部４４との連通状態を開閉する制御弁４が着座してい
る。連絡口３７は、制御弁４の全リフト時に連絡口３７
を全開し、制御弁４の部分リフト時に連絡口３７を部分
的に開放するように構成されている。
【００３１】
【発明の効果】この発明による副室式ガスエンジンは、
上記のよう構成され、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
動されるものであるが、燃焼プロセスは圧縮上死点近く
で制御弁を作動して副連絡口を開放することによって、
圧縮空気が主室から副連絡口を通って副室に流入させ、
副室にあるガス燃料と主室の空気とを混合させて副室で
着火燃焼させる。副室の圧力が上昇し、副室内の火炎と
未燃混合気等のガスを副室から副連絡口を通って主室へ
噴出させ、その噴出エネルギによって主室での空気との
混合を促進して主室での燃焼を速やかに行わせる。
【００３２】この副室式ガスエンジンでは、火炎等のガ
スを噴出させる連絡口が放射方向に形成されており、副
室から噴出されたガスがペネトレーションが大きくなっ
てシリンダ周辺まで早く到達することができ、主室の空
気を巻き込んで空気利用率を向上させ、混合を良化さ
せ、燃焼スピードが速くなって性能をアップできる。こ
の場合、副連絡口の合計の総通路面積は、絞り損失等を
考慮してピストン頂面の総面積の０．５〜３％程度に設
定されていることが好ましい。また、制御弁を更にリフ
トさせることによって、主連絡口が開放され、副室内の
残留ガスが主室側へ排出し易くなり、特に、排気行程に
おいて、副室内のガスが主室へ排出され、副室内の残留
ガスが無くなり、性能を向上できる。更に、副連絡口の
主室側領域を切り欠いて溝に形成すると、副連絡口の出
口側の高応力部を無くすことができ、燃焼室構造体の強
度上の問題を解消でき、副連絡口による絞り損失も低減
できる。この場合には、制御弁の傘部外周面が副連絡口
の穴領域の一部を規制して穴として機能させ、主室への
噴流のペネトレーションを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】図１の副室式ガスエンジンにおける燃焼室構造
体の下面を示す平面図である。
【図３】この発明による副室式ガスエンジンの別の実施
例を示す概略断面図である。
【図４】図２の副室式ガスエンジンにおける燃焼室構造
体の下面を示す平面図である。
【図５】この発明による副室式ガスエンジンの他の実施
例を示す概略断面図である。
【図６】図５の副室式ガスエンジンにおける燃焼室構造
体の下面を示す平面図である。
【図７】この発明による副室式ガスエンジンにおける副
連絡口を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 主室 ２ 副室 ３ 副室構造体 ４ 制御弁 ５ 燃料弁 ６ 連絡口 ７ シリンダヘッド ８ シリンダ １０ ヘッドライナ １１ ライナ上部 １２ ヘッド下面部 １３ 連絡口 １５ ピストン ２１ 副連絡口 ２２ 排気ポート ２３ 吸気ポート ２４ 排気弁 ２５ 吸気弁 ３０ 穴部 ３１ 下端部 ３３ 切欠き溝 ３７ 連絡口 ３８ 突出部 ４０ 燃料供給通路 ４１ 連絡口の軸心延長線 ４２ ガイド部 ４３ 傘部 ４４ 穴部
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｌ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダヘッドに設けた吸、排気ポート
    を開閉する吸、排気弁、ピストンが往復動するシリンダ
    の一部を構成する主室を形成した燃焼室構造体、前記シ
    リンダヘッドのほぼシリンダ中央に配置した副室を形成
    する副室構造体、前記主室と前記副室とを連通する連絡
    口、前記連絡口を開閉する制御弁、及び前記副室に燃料
    を供給するため前記シリンダヘッドに設けた燃料供給手
    段を有し、前記連絡口は前記制御弁の全リフト時に開放
    する主連絡口と前記制御弁の部分リフト時に開放する副
    連絡口とから構成されていることから成る副室式ガスエ
    ンジン。
  2. 【請求項２】 前記燃焼室構造体には前記主連絡口と前
    記副連絡口が形成され、前記燃焼室構造体は前記シリン
    ダヘッドに形成されたキャビティに配置されたヘッド下
    面部と前記ヘッド下面部に一体構造のライナ上部から成
    るヘッドライナから構成されている請求項１に記載の副
    室式ガスエンジン。
  3. 【請求項３】 前記副連絡口は前記燃焼室構造体に形成
    した前記主連絡口の壁面からシリンダ周辺に向かって放
    射方向に隔置して複数形成されている請求項１に記載の
    副室式ガスエンジン。
  4. 【請求項４】 前記制御弁の前記部分リフト時に前記制
    御弁の傘部端面が前記副連絡口に干渉しない位置までリ
    フトする請求項１に記載の副室式ガスエンジン。
  5. 【請求項５】 前記制御弁は前記主連絡口の壁面に内接
    して往復動する請求項１に記載の副室式ガスエンジン。
  6. 【請求項６】 前記副室を構成する前記副室構造体、前
    記主室を構成する前記燃焼室構造体及び前記制御弁は、
    耐熱性のセラミックス又はセラミックスと金属から成る
    耐熱性の複合材によって構成されている請求項１に記載
    の副室式ガスエンジン。
  7. 【請求項７】 シリンダヘッドに設けた吸、排気ポート
    を開閉する吸、排気弁、ピストンが往復動するシリンダ
    の一部を構成する主室を形成した燃焼室構造体、前記シ
    リンダヘッドのほぼシリンダ中央に配置した副室を形成
    する副室構造体、前記主室と前記副室とを連通する連絡
    口、前記連絡口を開閉する制御弁、及び前記副室に燃料
    を供給するため前記副室に設けた燃料供給手段を有し、
    前記連絡口が主連絡口と副連絡口から構成され、前記制
    御弁を構成するポペット弁の傘部の径より大径のガイド
    部を前記主連絡口の前記副室側の端部に形成し、前記副
    連絡口が前記ガイド部からシリンダ周辺に向かって放射
    方向に隔置して複数形成されていることから成る副室式
    ガスエンジン。
  8. 【請求項８】 前記副連絡口はその主室側領域が切り欠
    かれた溝部に形成され、前記ポペット弁のリフト時にそ
    の傘部外周面が前記副室側の前記副連絡口の開口領域を
    規制する請求項７に記載の副室式ガスエンジン。
  9. 【請求項９】 シリンダヘッドに設けた吸、排気ポート
    を開閉する吸、排気弁、前記シリンダヘッドのキャビテ
    ィに配置されて主室を構成する燃焼室構造体、前記燃焼
    室構造体のほぼシリンダ中央に前記主室側へ突出する突
    出部、前記燃焼室構造体の前記突出部に形成された穴部
    に配置された副室を構成する副室構造体、前記燃焼室構
    造体の前記突出部の壁面に形成された前記主室と前記穴
    部とを連通するシリンダ周辺に向かって放射方向に延び
    る複数の連絡口、前記副室構造体の下端面に着座する前
    記副室と前記穴部との連通状態を開閉する制御弁、及び
    前記副室に燃料を供給するため前記副室に設けた燃料供
    給手段を有し、前記連絡口は前記制御弁の全リフト時に
    前記連絡口を全開し且つ部分リフト時に前記連絡口を部
    分的に開放することから成る副室式ガスエンジン。
  10. 【請求項１０】 前記副連絡口の軸心延長線が前記主室
    の中心軸線に対してオフセットしている請求項１〜９の
    いずれか１項に記載の副室式ガスエンジン。
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