JPH10121969A

JPH10121969A - ガス体燃料を用いるガスエンジン

Info

Publication number: JPH10121969A
Application number: JP8287255A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ガス体燃料を用いて圧縮比を大き
くし、主室の空気利用率をアップして熱効率を向上した
ガス体燃料を用いるガスエンジンを提供する。【解決手段】このガスエンジンは、シリンダヘッド７
に配置された副室部材３と燃焼室部材１０、ガス体燃料
を副室２に供給するガス導入口２３に配置されたガス導
入弁５、及び主室１と副室２を連通する連絡孔１３を開
閉する制御弁４を有する。一部の連絡孔１３は燃焼室部
材１０に形成されたバルブリセス部３０，３１に開口
し、残りの連絡孔１３はガイド溝２１に連通している。
ピストン頂面３９には、燃焼室部材１０のガイド溝２１
に嵌入する突起部２０が形成され、ピストン上死点近傍
ではガイド溝２１と突起部２０とで囲まれるシリンダ周
辺へ放射状に延びる連通路４１が形成される。

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、ガス体燃料を副
室に供給し、該副室との連絡が閉鎖された主室に吸入空
気を供給して高圧縮を可能に構成したガス体燃料を用い
るガスエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ナチュラルガス等のガス体燃料を
主燃料とするガスエンジンは、コジェネレーション型エ
ンジン或いは自動車用エンジンとして開発が進められて
いる。コジェネレーション型エンジンは、動力を発電機
で電気エネルギーとして取り出すと共に、排気ガスが有
する熱エネルギーを利用して熱交換器で水を加熱して温
水にし、該温水を給湯用として利用している。コジェネ
レーション型エンジンは、ホテル、病院、事務所等での
電気供給システムとして利用されることが期待されてい
る。また、自動車用エンジンにガス体燃料エンジンを用
いた場合には、低公害車として期待されている。

【０００３】ナチュラルガスを燃料とするエンジンとし
て、例えば、特開昭５４−１５６９１１号公報、特開昭
６３−６３５８号公報、特開平１−２３２１１９号公
報、実公平３−４１０６８号公報、特開平７−１５８４
４８号公報に開示されたものがある。

【０００４】例えば、特開平７−１５８４４８号公報に
開示された天然ガスエンジンは、シリンダヘッドに形成
した副室とシリンダ側に形成した主燃焼室とを連絡孔で
連通し、連絡孔に制御弁を配置する。また、ガス室と副
室とをそのヘッド部に絞り部を通じて連通し、天然ガス
をガス通路を通じて副室に供給するためにガス室にガス
導入口を形成し、圧縮行程終端近傍で連絡孔を開放する
制御弁を設け、連絡孔の閉鎖状態で開放するガス導入弁
をガス室に形成されたガス導入口に設けている。ガス導
入弁の開放で、天然ガスがガス室に供給され、天然ガス
はガス室と絞り部の近傍に滞留できる。該天然ガスエン
ジンは、上記の構成によって、天然ガスを燃料とした場
合でも、圧縮比を大きく、自己着火の発生を防止し、火
炎伝播をスムースにできるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ナチュ
ラルガスを燃料とする従来の一般的なガスエンジンは、
燃料がガス体であるので、ガソリンと同じように燃料ガ
スを吸気バルブから吸入し、圧縮、着火する方が簡単な
システムに構成できるので、一般的に用いられている。
このシステムでは、ノッキングが発生し易いので、圧縮
比を大きくすることができず、理論熱効率は必ずしも高
くない。しかし、燃料を圧縮着火させた場合に着火性が
悪いので、そこで、ガスエンジンに遮熱型ガスエンジン
を取り入れ、熱効率を向上させることが考えられるよう
になった。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、遮熱型エン
ジンでは、吸入行程でガスと空気の混合気を吸入し、次
いで圧縮すると、高圧縮されたシリンダ内の温度が高く
なり、自己着火の現象即ちノッキングが発生し易くな
る。しかるに、ナチュラルガスのガス燃料は圧縮比が１
２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理論的に明らかにされている。

【０００６】また、遮熱型エンジンでは、燃焼室の壁面
温度が上昇するので、該燃焼室に供給された燃料は着火
タイミング前に自己着火するという自己着火性の問題が
増加する。遮熱エンジンでは、圧縮比を高くなるように
構成した場合には、吸気弁から吸入空気と燃料通路から
の燃料ガスとが混合して高圧縮されると、自己着火が発
生し、上死点ＴＤＣのはるか手前で燃焼を始めることに
なり、ノッキングを起こしてエンジンとして成立しない
ものになる。

【０００７】そこで、ガス体燃料エンジンについて、燃
焼室を遮熱形に構成し、主室と副室とを設け、主室と副
室とを連通する連絡孔に制御弁を配置し、ピストンの圧
縮による空気の高温化雰囲気を燃料に触れさせないよう
にするためにピストン圧縮行程終端付近まで閉弁させた
制御弁を開弁し、副室へ高圧縮空気を供給して副室内の
ガス体燃料と混合させ、着火燃焼させることが考えられ
る。また、熱効率を上げるため、副室で着火燃焼した火
炎、未燃混合気等のガスを副室から主室へ噴き出すに当
たって、噴き出しガスが主室に存在する空気と混合を如
何に促進し、主室の空気利用率を高めるか、そして空気
利用率のアップによって燃焼スピードを上げて燃焼期間
を短縮して熱効率を向上させるかの課題があった。

【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、副室から主室へ噴き出す
火炎、未燃混合気等のガスをシリンダ周辺まで迅速に噴
き出すため、シリンダヘッド下面に形成されているバル
ブリセス部を燃焼室に利用すると共に、バルブリセス部
以外の他の領域の下面にシリンダ周辺へと放射状に延び
るガイド溝を形成し、該ガイド溝によって副室から主室
へ噴き出す火炎、未燃混合気等のガスをシリンダ周辺へ
迅速に到達させ、主室の空気を巻き込んで空気利用率を
アップし、燃焼スピードをアップして燃焼期間を短縮
し、熱効率をアップできるガス体燃料を用いるガスエン
ジンを提供することである。

【０００９】この発明は、シリンダヘッドに配置された
副室を形成する副室部材と主室を構成する燃焼室部材、
前記主室と前記副室とを連通する連絡孔、前記シリンダ
内を往復動するピストン、ガス体燃料をガス通路を通じ
て前記副室に供給するため前記副室部材に形成されたガ
ス導入口、圧縮行程終端近傍で前記連絡孔を開放し且つ
遅くとも排気行程後半までに閉鎖する前記燃焼室部材に
配置された制御弁、及び前記連絡孔の閉鎖時に開放する
前記ガス導入口に設けたガス導入弁を具備し、一部の前
記連絡孔は前記副室から前記主室に向かって連通する通
路を構成して前記燃焼室部材に形成されたバルブリセス
部に連通し、残りの前記連絡孔は前記バルブリセス部間
の前記燃焼室部材に形成された放射方向に延びるガイド
溝に連通していることから成るガス体燃料を用いるガス
エンジンに関する。

【００１０】また、このガス体燃料を用いるガスエンジ
ンは、前記ピストンの頂面には前記燃焼室部材の前記ガ
イド溝に嵌入する突起部が形成され、ピストン上死点近
傍では前記ガイド溝と前記突起部とで囲まれる連通路が
形成される。更に、前記連絡孔は、前記バルブリセス部
と前記ガイド溝とにそれぞれ対応して形成されている。
また、前記連絡孔は前記副室から前記主室のシリンダ周
辺へと傾斜して放射方向に延び、前記ガイド溝は前記連
絡孔の延長線上でシリンダ周辺へと傾斜して放射方向に
延びている。従って、前記副室から前記連絡孔を通じて
前記主室へ噴き出される火炎、未燃混合気等のガスは、
前記連通路に案内されてスムースに容積が最も大きく空
気が多量に存在するシリンダ周辺に迅速に到達でき、前
記主室での燃焼スピードをアップして燃焼期間を短縮し
て燃焼を完結できる。また、バルブリセスは、吸気弁と
排気弁とのピストン上死点付近での干渉を避けるために
設けられたものであるが、ピストンの上死点付近で最も
多くの空気を滞留している場所であるので、上死点付近
で燃料をバルブリセスの空間に送り込むことが極めて効
果的に燃焼を促進させることになる。

【００１１】また、前記制御弁はバルブフェースを形成
する弁傘と該弁傘と一体構造のバルブステムから構成さ
れ、前記弁傘は前記燃焼室部材に形成された中央貫通孔
を摺動移動するように配置され、前記バルブステムは前
記副室を貫通するように配置され、前記バルブフェース
が前記連絡孔を開放した状態では前記弁傘と前記バルブ
ステムとがガイド面を形成するものである。従って、前
記制御弁が前記連絡孔を開放すると、前記主室から前記
連絡孔を通じて進入した高圧縮空気は前記弁傘と前記バ
ルブステムとにガイドされて前記副室内へ噴き上がり前
記副室壁面に衝突して前記副室の上部に希薄混合気を形
成し、前記副室下部に濃混合気を形成し、そこで、前記
副室で着火燃焼して前記副室内の圧力が上昇し、最初に
濃混合気が前記副室から前記主室へと噴き出され、前記
主室での燃焼を促進して燃焼スピードをアップし、燃焼
期間を短縮して燃焼を完結することができる。

【００１２】また、このガス体燃料を用いるガスエンジ
ンでは、前記副室部材と前記燃焼室部材はセラミックス
や耐熱合金の耐熱材から形成され、それらの外側には前
記シリンダヘッドのキャビティ壁面との間に遮熱層が形
成され、前記主室と前記副室とは遮熱構造に構成されて
いる。

【００１３】また、前記ピストンは、セラミックスや耐
熱合金の耐熱材から形成されたピストンヘッドと、該ピ
ストンヘッドとの間に遮熱層を形成するように前記ピス
トンヘッドに固定された金属材から形成されたピストン
スカートとから構成されている。

【００１４】このガス体燃料を用いるガスエンジンは、
上記のように構成したので、主室と副室とを連通する連
絡孔を制御弁によって閉鎖している期間に、ガス導入弁
を開放して副室にガス体燃料を供給すると共に、吸気行
程で主室に導入された空気を圧縮行程で高圧縮する。従
って、副室には空気が存在していないので、ガス体燃料
は自己着火することがなく、ノッキングを発生すること
がなく、また、主室にはガス体燃料が存在しないので、
空気を高圧縮することができる。次いで、圧縮行程終端
において制御弁を開放すると、主室から副室へ高圧縮空
気が導入されて副室で着火燃焼し、副室内の圧力を上昇
して火炎、未燃混合気等のガスが副室から主室へ連絡孔
を通じて噴き出され、その時、主室の一部を形成するバ
ルブリセス部で空気を巻き込んで燃焼を促進すると共
に、連絡孔から噴き出された火炎、未燃混合気等のガス
はガイド溝とピストン頂面の突起部とで囲まれた連通路
にガイドされてシリンダ周辺に早期に到達し、シリンダ
周辺に多量に存在する空気を巻き込んで空気利用率をア
ップし、燃焼スピードをアップし、燃焼期間を短縮し、
燃焼を完結し、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
の発生を防止できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
によるガス体燃料を用い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体燃料を用いるガスエ
ンジンの一実施例を示す断面図、及び図２は図１のシリ
ンダヘッド下面を形成する燃焼室部材を示す平面図であ
る。

【００１６】このガス体燃料を用いるガスエンジンは、
コジェネレーション型エンジン或いは自動車用エンジン
として適用できるものである。このガス体燃料を用いる
ガスエンジンは、シリンダ２８を構成するシリンダブロ
ック１４、シリンダブロック１４にガスケット３８を介
して固定されたシリンダヘッド７、シリンダブロック１
４に形成した孔部２４に嵌合したシリンダライナ２２、
シリンダライナ２２に形成したシリンダ２８内を往復運
動するピストン１５、シリンダヘッド７に形成された小
径のキャビティ６に配置された副室２を形成する副室部
材３、及びシリンダヘッド７に形成された大径のキャビ
ティ９に配置された主室１を形成する燃焼室部材１０を
有する。

【００１７】シリンダヘッド７のキャビティ９に配置さ
れた燃焼室部材１０は、ヘッド下面部１１及びヘッド下
面部１１と一体構造のライナ上部１２から構成されたヘ
ッドライナから構成されている。ヘッド下面部１１に
は、吸気ポート３４と排気ポート３５（図２）が形成さ
れ、吸気ポート３４と排気ポート３５には吸気バルブ３
２と排気バルブ３３（図２）がそれぞれ配置されてい
る。燃焼室部材１０のヘッド下面部１１に形成された吸
気ポート３４と排気ポート３５において、吸気バルブ３
２と排気バルブ３３の弁がさの下面との間には、主室１
の一部を形成するバルブリセス部３０，３１が形成され
ている。更に、燃焼室部材１０のヘッド下面部１１に
は、主室１と副室２とを連通する連絡孔は、１個の中央
貫通孔１９とその周囲方向に形成された複数個の連絡孔
１３とから形成されている。

【００１８】副室部材３は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等のセラミック
スや耐熱合金の耐熱材から形成され、シリンダヘッド７
に形成したキャビティ６との間に遮熱空気層３６を形成
するようにガスケット１６を介在してシリンダヘッド７
のキャビティ６に配置され、副室２が遮熱構造に構成さ
れている。更に、副室部材３には、燃焼室部材１０の中
央貫通孔１９に対応する連絡孔を構成する連通孔４０が
形成されている。また、燃焼室部材１０は、Ｓｉ₃ Ｎ₄
等のセラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成され、シ
リンダヘッド７に形成したキャビティ９との間に遮熱空
気層２６を形成するようにガスケット２５を介在してシ
リンダヘッド７のキャビティ９に配置され、主室１が遮
熱構造に構成されている。

【００１９】また、ピストン１５は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等のセ
ラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されたピストン
ヘッド１８と、ピストンヘッド１８に固定されたＡｌ合
金等の金属材から形成され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１８とピストンスカ
ート１７との間にはガスケット３７が介在して遮熱空気
層２７が形成され、ピストンヘッド１８とピストンスカ
ート１７とは結合リング２９でメタルフロー等によって
固定されている。

【００２０】このガス体燃料を用いるガスエンジンで
は、燃焼室部材１０のヘッド下面部１１に形成された連
絡孔を構成する中央貫通孔１９には、制御弁４が配置さ
れている。制御弁４は、バルブフェース４４を形成する
弁傘４２と弁傘４２と一体構造のバルブステム４３から
構成されている。弁傘４２は、燃焼室部材１０に形成さ
れた中央貫通孔１９を摺動移動するように配置されてい
る。バルブステム４３は、副室２を貫通するように配置
されている。バルブフェース４４が連絡孔１３を開放し
た状態では、主室１から副室２へ流入する圧縮空気は弁
傘４２とバルブステム４３とのガイド面に沿って副室２
内へ流入する。制御弁４は、中央貫通孔１９内を往復動
して圧縮行程終端近傍で連絡孔１３を開放し、遅くとも
排気行程前半で閉鎖するように作動される。また、シリ
ンダヘッド７に形成されたガス通路８を通じてガス体燃
料を副室２に供給するために副室部材３には、ガス導入
口２３が形成されている。ガス導入口２３には、ガス導
入弁５が配置されている。ガス導入弁５は、制御弁４が
連絡孔１３の閉鎖している時に開放するように作動され
る。従って、ガス体燃料は、ガス導入弁５がガス導入口
２３を開放すると、ガス通路８からガス導入口２３を通
じて副室２に供給されるように構成されている。

【００２１】このガス体燃料を用いるガスエンジンは、
特に、燃焼室部材１０のヘッド下面部１１には、バルブ
リセス部３０，３１間の領域にシリンダ２８の周辺へ放
射方向に延びるガイド溝２１が形成されている。連絡孔
１３は、バルブリセス部３０，３１とガイド溝２１とに
それぞれ対応して形成されている。従って、バルブリセ
ス部３０，３１に対応する数の連絡孔１３がバルブリセ
ス部３０，３１に開口し、残りの連絡孔１３がガイド溝
２１に連通している。更に、ピストン１５の頂面３９に
は、燃焼室部材１０のガイド溝２１に嵌入する突起部２
０が形成されている。突起部２０は、ピストン上死点近
傍においてガイド溝２１に嵌入することができる。従っ
て、ピストン上死点近傍では、突起部２０とガイド溝２
１とで囲まれる連通路４１が形成され、連通路４１はシ
リンダ周辺へ放射状に延びるように形成されることにな
る。

【００２２】また、燃焼室部材１０のヘッド下面部１１
に形成された連絡孔は、副室２から主室１のシリンダ周
辺へと若干傾斜して放射方向に延びており、同様に、燃
焼室部材１０のヘッド下面部１１に形成されたガイド溝
２１は、連絡孔１３の延長線上でシリンダ周辺へと若干
傾斜して放射方向に延びている。従って、副室２から連
絡孔１３を通じてバルブリセス部３０，３１に噴き出さ
れた火炎、未燃混合気等のガスは、バルブリセス部３
０，３１に存在する吸気スワール中に噴出されることに
よってその旋回流を用いて混合が促進されて燃焼を短期
に完結することができる。副室２から連絡孔１３を通じ
て噴き出された火炎、未燃混合気等のガスは、スムース
にシリンダ２８の周辺へと早期に到達することができ、
短時間でシリンダ周辺に存在する多量の空気と混合を促
進することができる。

【００２３】このガス体燃料を用いるガスエンジンで
は、燃料としてのナチュラルガス即ちガス体燃料は、ガ
ス燃料タンク或いはガス体燃料を蓄圧するガス燃料蓄圧
室（図示せず）等のガス体燃料供給源に収容されてい
る。連絡孔１３や中央貫通孔１９の領域では、燃焼ガス
で高温になるため、中央貫通孔１９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窒化ケイ素、炭化ケ
イ素等のセラミックスから製作されることが好ましい。
ガス導入弁５は、通常の動弁機構で作動されてもよい
が、電磁力で開閉される電磁弁駆動装置で作動されるよ
うに構成し、エンジン負荷に応じてガス導入弁５の開弁
期間を制御するように構成してもよいものである。ガス
導入弁５は、ガス導入口２３を開放することによって、
ガス体燃料をガス体燃料供給源から必要量だけ副室２に
導入するように構成されている。

【００２４】この発明によるガス体燃料を用いるガスエ
ンジンは、上記のように構成されており、次のように機
能する。このガスエンジンは、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
気バルブ３２が吸気ポート３４を開放して主室１に吸入
空気が供給され、制御弁４によって連絡孔１３を閉鎖し
た状態でガス導入弁５でガス導入口２３を開放してガス
通路８を通じてガス体燃料供給源から副室２にガス体燃
料が供給される。この時、副室２には、燃焼後の排気ガ
スが若干残留しているので、ガス体燃料が副室２に導入
されると、ガス燃料は受熱して副室２内で活性化する。

【００２５】次に、このガス体燃料を用いるガスエンジ
ンにおいて、圧縮行程では、制御弁４によって連絡孔１
３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、圧縮行程終端近傍で制御弁４
が連絡孔１３を開放し、連絡孔１３を通じて高圧縮で高
温（例えば、６５０℃）化した圧縮空気が主室１から副
室２へ流入する。副室２に導入された空気は、ガス体燃
料と混合して確実に着火燃焼する。しかも、副室２内で
の着火燃焼は火炎伝播して副室２内での活性化した混合
気の燃焼がスムースに進行し、副室２での燃焼が急速に
進展して燃料リッチでＮＯ_Xを低減した状態で燃焼す
る。次いで、副室２の火炎、未燃混合気等のガスは、連
絡孔１３を通じて一部はバルブリセス部３０，３１の主
室１へ噴出し、バルブリセス部３０，３１に存在する空
気を巻き込んで燃焼促進し、また、残りは連絡孔１３か
らガイド溝２１と突起部２０とで囲まれる連通路４１を
通ってシリンダ周辺へと直ちに到達し、シリンダ周辺に
存在する空気を巻き込んで、燃焼スピードをアップし、
燃焼期間を短縮して短期間に燃焼を完結する。

【００２６】このガス体燃料を用いるガスエンジンは、
上記のように、副室２に連絡孔１３とガス導入口２３を
設け、制御弁４で連絡孔１３を閉鎖した時に、ガス体燃
料供給源からのガス体燃料をガス導入口２３から副室２
に供給すると共に、また、吸気ポート３４から主室１へ
吸入した吸入空気を制御弁４で連絡孔１３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体燃料は
主室１とは制御弁４で遮断されているので、ガス体燃料
が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、制御弁４が連絡孔１３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、ＨＣ等の
発生が抑制される。

【００２７】

【発明の効果】この発明によるガス体燃料を用いるガス
エンジンは、上記のように構成されており、ピストン頂
面に形成された突起部が燃焼室部材に形成されたガイド
溝にピストン上死点近傍で嵌入し、それによって前記突
起部と前記ガイド溝とでシリンダ周辺へ放射状に延びる
連通路が形成されるので、副室から主室へ噴き出した火
炎、未燃混合気等のガスは連通路に案内されて早期にシ
リンダ周辺に到達し、シリンダ周辺に多量に存在する新
気を巻き込んで空気利用率をアップし、スムースな火炎
伝播で燃焼が迅速に進行し、熱効率を向上させることが
できる。また、前記主室及び前記副室は、耐熱性に優れ
たセラミックス等の材料で遮熱構造に構成されているの
で、熱効率を向上させることができる。

【００２８】このガス体燃料を用いるガスエンジンで
は、主室と副室とは制御弁で連絡孔が閉鎖した状態で前
記副室にガス体燃料を導入され、また、前記主室にはガ
ス体燃料が存在しない状態で吸入空気を導入し、吸入空
気を高圧縮すると共に、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
く、適正なガス燃料を前記副室に供給できる。即ち、前
記主室で空気を高圧縮しても、副室内のガス体燃料が自
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。そして、前記制御弁によって前記連絡孔が開放され
ることによって、前記主室から前記副室へ高温の圧縮空
気が導入され、前記副室と前記ガス室に存在するガス燃
料と迅速に混合し、着火燃焼する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるガス体燃料を用いるガスエンジ
ンの一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のシリンダヘッド下面を形成する燃焼室部
材を示す平面図である。

【符号の説明】

１主室２副室３副室部材４制御弁５ガス導入弁６，９キャビティ７シリンダヘッド８ガス通路１０燃焼室部材１３連絡孔１５ピストン１７ピストンスカート１８ピストンヘッド１９中央貫通孔２０突起部２１ガイド溝２６，２７，３６遮熱空気層２８シリンダ３０，３１バルブリセス部３９ピストン頂面４１連通路４２弁傘４３バルブステム４４バルブフェース

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに配置された副室を形成
する副室部材と主室を構成する燃焼室部材、前記主室と
前記副室とを連通する連絡孔、前記シリンダ内を往復動
するピストン、ガス体燃料をガス通路を通じて前記副室
に供給するため前記副室部材に形成されたガス導入口、
圧縮行程終端近傍で前記連絡孔を開放し且つ遅くとも排
気行程後半までに閉鎖する前記燃焼室部材に配置された
制御弁、及び前記連絡孔の閉鎖時に開放する前記ガス導
入口に設けたガス導入弁を具備し、一部の前記連絡孔は
前記副室から前記主室に向かって連通する通路を構成し
て前記燃焼室部材に形成されたバルブリセス部に連通
し、残りの前記連絡孔は前記バルブリセス部間の前記燃
焼室部材に形成された放射方向に延びるガイド溝に連通
していることから成るガス体燃料を用いるガスエンジ
ン。
【請求項２】前記ピストンの頂面には前記燃焼室部材
の前記ガイド溝に嵌入する突起部が形成され、ピストン
上死点近傍では前記ガイド溝と前記突起部とで囲まれる
シリンダ周辺へ放射状に延びる連通路が形成される請求
項１に記載のガス体燃料を用いるガスエンジン。
【請求項３】前記連絡孔は、前記バルブリセス部と前
記ガイド溝とにそれぞれ対応して形成されている請求項
１又は２に記載のガス体燃料を用いるガスエンジン。
【請求項４】前記連絡孔は前記副室から前記主室のシ
リンダ周辺へと傾斜して放射方向に延び、前記ガイド溝
は前記連絡孔の延長線上でシリンダ周辺へと傾斜して放
射方向に延びている請求項１〜３のいずれか１項に記載
のガス体燃料を用いるガスエンジン。
【請求項５】前記制御弁はバルブフェースを形成する
弁傘と該弁傘と一体構造のバルブステムから構成され、
前記弁傘は前記燃焼室部材に形成された中央貫通孔を摺
動移動するように配置され、前記バルブステムは前記副
室を貫通するように配置され、前記バルブフェースが前
記連絡孔を開放した状態では前記弁傘と前記バルブステ
ムとがガイド面を形成する請求項１〜４のいずれか１項
に記載のガス体燃料を用いるガスエンジン。
【請求項６】前記副室部材と前記燃焼室部材はセラミ
ックスや耐熱合金の耐熱材から形成され、それらの外側
には前記シリンダヘッドのキャビティ壁面との間に遮熱
層が形成され、前記主室と前記副室とは遮熱構造に構成
されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス体
燃料を用いるガスエンジン。
【請求項７】前記ピストンは、セラミックスや耐熱合
金の耐熱材から形成されたピストンヘッドと、該ピスト
ンヘッドとの間に遮熱層を形成するように前記ピストン
ヘッドに固定された金属材から形成されたピストンスカ
ートとから構成されている請求項１〜６のいずれか１項
に記載のガス体燃料を用いるガスエンジン。