JPH10122000A - 可変圧縮比副室式ガスエンジン - Google Patents
可変圧縮比副室式ガスエンジンInfo
- Publication number
- JPH10122000A JPH10122000A JP8287256A JP28725696A JPH10122000A JP H10122000 A JPH10122000 A JP H10122000A JP 8287256 A JP8287256 A JP 8287256A JP 28725696 A JP28725696 A JP 28725696A JP H10122000 A JPH10122000 A JP H10122000A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- sub
- gas
- stroke
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、副室内のガス燃料を圧縮可能に且
つ容積可変に構成し、ポンピング損失を低減し、膨張効
率をアップし、熱効率をアップする。 【解決手段】 この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、
連絡口６を圧縮行程上死点付近で開放し且つ排気行程終
端で閉鎖するための制御弁４、連絡口６の閉鎖期間中に
副室２にガス燃料を供給するための低圧ガスノズル５、
副室２に供給されたガス燃料を圧縮し且つ副室２の容積
を低減するサブピストン３から構成されている。サブピ
ストン３は、吸気行程で上昇して副室２にガス燃料を導
入し、圧縮行程で降下して副室２内のガス燃料を圧縮
し、膨張行程で更に降下して副室２から主室１へ火炎、
未燃混合気等のガスを噴出させる。
つ容積可変に構成し、ポンピング損失を低減し、膨張効
率をアップし、熱効率をアップする。 【解決手段】 この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、
連絡口６を圧縮行程上死点付近で開放し且つ排気行程終
端で閉鎖するための制御弁４、連絡口６の閉鎖期間中に
副室２にガス燃料を供給するための低圧ガスノズル５、
副室２に供給されたガス燃料を圧縮し且つ副室２の容積
を低減するサブピストン３から構成されている。サブピ
ストン３は、吸気行程で上昇して副室２にガス燃料を導
入し、圧縮行程で降下して副室２内のガス燃料を圧縮
し、膨張行程で更に降下して副室２から主室１へ火炎、
未燃混合気等のガスを噴出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガス燃料を燃料
とするシリンダヘッドに副室を持つ可変圧縮比副室式ガ
スエンジンに関する。
とするシリンダヘッドに副室を持つ可変圧縮比副室式ガ
スエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスエンジンとして、ナチュラル
ガス即ち天然ガスのガス燃料を燃料としてディーゼルサ
イクルで圧縮着火方式で駆動されているものが知られて
いる。ガスエンジンは、例えば、吸入行程で空気とガス
燃料を燃焼室に吸入し、次いで空気とガス燃料との混合
気を圧縮すると、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、
天然ガスは、圧縮比が１２以上になると自己着火する。
また、エンジンの熱効率は、圧縮比が小さくなると、そ
れに応じて熱効率も小さくなるという現象がある。
ガス即ち天然ガスのガス燃料を燃料としてディーゼルサ
イクルで圧縮着火方式で駆動されているものが知られて
いる。ガスエンジンは、例えば、吸入行程で空気とガス
燃料を燃焼室に吸入し、次いで空気とガス燃料との混合
気を圧縮すると、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、
天然ガスは、圧縮比が１２以上になると自己着火する。
また、エンジンの熱効率は、圧縮比が小さくなると、そ
れに応じて熱効率も小さくなるという現象がある。
【０００３】また、副室式ガスエンジンについて、シリ
ンダヘッドに副室を設け、主室と副室とを連絡口で連通
し、該連絡口に制御バルブを配置し、ディーゼルエンジ
ンと同等以上の熱効率になるように、ディーゼルサイク
ルによって圧縮着火方式で駆動するものが知られている
（例えば、特開平７−３１０５５０号公報参照）。
ンダヘッドに副室を設け、主室と副室とを連絡口で連通
し、該連絡口に制御バルブを配置し、ディーゼルエンジ
ンと同等以上の熱効率になるように、ディーゼルサイク
ルによって圧縮着火方式で駆動するものが知られている
（例えば、特開平７−３１０５５０号公報参照）。
【０００４】また、実開平１−１４８０２３号公報に
は、ディーゼル機関の燃焼室構造が開示されている。該
ディーゼル機関の燃焼室構造は、シリンダヘッドに燃料
活性化室を形成し、燃料活性化室に燃料噴射弁を設け、
燃料活性化室と主燃焼室との間の噴孔部に、それを開閉
するスキッシュ弁を設け、燃料活性化室をスキッシュ弁
の移動方向に沿った略円柱状に形成し、燃料活性化室の
底部に、膨張行程において噴孔部側へ移動する押し出し
弁を配設したものである。
は、ディーゼル機関の燃焼室構造が開示されている。該
ディーゼル機関の燃焼室構造は、シリンダヘッドに燃料
活性化室を形成し、燃料活性化室に燃料噴射弁を設け、
燃料活性化室と主燃焼室との間の噴孔部に、それを開閉
するスキッシュ弁を設け、燃料活性化室をスキッシュ弁
の移動方向に沿った略円柱状に形成し、燃料活性化室の
底部に、膨張行程において噴孔部側へ移動する押し出し
弁を配設したものである。
【０００５】また、特開平６−９３８５８号公報には、
燃焼室間制御弁が開示されている。該燃焼室間制御弁
は、副室と主室との間に設けられた制御弁の弁座を連絡
口の副室側に設けることにより、主室の圧縮空気圧によ
って開弁されるものである。
燃焼室間制御弁が開示されている。該燃焼室間制御弁
は、副室と主室との間に設けられた制御弁の弁座を連絡
口の副室側に設けることにより、主室の圧縮空気圧によ
って開弁されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の副室
式ガスエンジンは、副室と主室とを連通する連絡口に制
御弁を設置し、吸入行程時には制御弁で連絡口を閉じて
おき、副室内圧力が低圧時にガス燃料を副室に供給し、
また、主室に空気のみを吸入する。次いで、圧縮行程上
死点手前で制御弁を作動して連絡口を開き、主室と副室
との圧力差によって主室内の高温空気を副室に瞬間的に
流入させ、主室の高温圧縮空気を副室内に供給して高温
空気とガス燃料とを急速に且つ均一に混合させて着火燃
焼させて一次燃焼を実現させ、副室内での燃焼による副
室内の圧力上昇によって、副室から連絡口を通じて火
炎、未燃混合気等のガスを主室に噴出し、短時間に希薄
燃焼を完了させている。
式ガスエンジンは、副室と主室とを連通する連絡口に制
御弁を設置し、吸入行程時には制御弁で連絡口を閉じて
おき、副室内圧力が低圧時にガス燃料を副室に供給し、
また、主室に空気のみを吸入する。次いで、圧縮行程上
死点手前で制御弁を作動して連絡口を開き、主室と副室
との圧力差によって主室内の高温空気を副室に瞬間的に
流入させ、主室の高温圧縮空気を副室内に供給して高温
空気とガス燃料とを急速に且つ均一に混合させて着火燃
焼させて一次燃焼を実現させ、副室内での燃焼による副
室内の圧力上昇によって、副室から連絡口を通じて火
炎、未燃混合気等のガスを主室に噴出し、短時間に希薄
燃焼を完了させている。
【０００７】しかしながら、従来の副室式ガスエンジン
では、副室内には低圧のガス燃料が供給されているた
め、副室内は圧縮行程終端付近まで低圧に維持されてい
るので、所定の圧縮比を確保するため、主室内の実際圧
縮比が大きくなり、制御弁を設けていない状態の総合圧
縮比以上の圧縮仕事が必要となり、熱効率の向上に支障
をきたすことが懸念される。
では、副室内には低圧のガス燃料が供給されているた
め、副室内は圧縮行程終端付近まで低圧に維持されてい
るので、所定の圧縮比を確保するため、主室内の実際圧
縮比が大きくなり、制御弁を設けていない状態の総合圧
縮比以上の圧縮仕事が必要となり、熱効率の向上に支障
をきたすことが懸念される。
【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
構成すると共に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に制御弁を配置し、副室内には副室
内の容積を可変にし且つガス燃料を圧縮できるサブピス
トンを設け、圧縮上死点付近で制御弁を開放して連絡口
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、副室から連絡口を通じて主室へ
火炎、未燃混合気等のガスを噴出させ、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可変
圧縮比副室式ガスエンジンを提供することである。
の課題を解決することであり、シリンダヘッドに副室を
構成すると共に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に制御弁を配置し、副室内には副室
内の容積を可変にし且つガス燃料を圧縮できるサブピス
トンを設け、圧縮上死点付近で制御弁を開放して連絡口
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、副室から連絡口を通じて主室へ
火炎、未燃混合気等のガスを噴出させ、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可変
圧縮比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ポー
トを開閉する弁、シリンダ内を往復動するピストン、前
記シリンダ側に形成された主室、前記シリンダヘッドに
設けた副室、前記主室と前記副室とを連通する連絡口、
前記連絡口を圧縮行程上死点付近で開放し且つ排気行程
終端付近で閉鎖するための前記連絡口に配置された制御
弁、前記制御弁による前記連絡口の閉鎖期間中に前記副
室にガス燃料を供給するための前記シリンダヘッドに設
けた燃料供給手段、及び前記副室の容積を可変にし且つ
前記副室に供給された前記ガス燃料を圧縮できるサブピ
ストン、から成る可変圧縮比副室式ガスエンジンに関す
る。
トを開閉する弁、シリンダ内を往復動するピストン、前
記シリンダ側に形成された主室、前記シリンダヘッドに
設けた副室、前記主室と前記副室とを連通する連絡口、
前記連絡口を圧縮行程上死点付近で開放し且つ排気行程
終端付近で閉鎖するための前記連絡口に配置された制御
弁、前記制御弁による前記連絡口の閉鎖期間中に前記副
室にガス燃料を供給するための前記シリンダヘッドに設
けた燃料供給手段、及び前記副室の容積を可変にし且つ
前記副室に供給された前記ガス燃料を圧縮できるサブピ
ストン、から成る可変圧縮比副室式ガスエンジンに関す
る。
【００１０】また、この可変圧縮比副室式ガスエンジン
において、前記サブピストンは、吸気行程で上昇して前
記副室に前記ガス燃料を導入し、圧縮行程で降下して前
記副室内の前記ガス燃料を圧縮し、膨張行程で更に降下
して前記副室から前記主室へ火炎、未燃混合気等のガス
を噴出させるものである。
において、前記サブピストンは、吸気行程で上昇して前
記副室に前記ガス燃料を導入し、圧縮行程で降下して前
記副室内の前記ガス燃料を圧縮し、膨張行程で更に降下
して前記副室から前記主室へ火炎、未燃混合気等のガス
を噴出させるものである。
【００１１】また、この可変圧縮比副室式ガスエンジン
は、前記圧縮行程終端において前記主室で圧縮された圧
縮空気の圧力は前記副室で圧縮されたガス燃料の圧力よ
り高くなるように設定されているものである。
は、前記圧縮行程終端において前記主室で圧縮された圧
縮空気の圧力は前記副室で圧縮されたガス燃料の圧力よ
り高くなるように設定されているものである。
【００１２】また、この可変圧縮比副室式ガスエンジン
では、前記サブピストンは、前記排気行程では最低位置
に保持されて前記副室の容積を最低に維持するように設
定され、前記副室内に残留する火炎、未燃混合気等のガ
スの残留量を低くすることができる。
では、前記サブピストンは、前記排気行程では最低位置
に保持されて前記副室の容積を最低に維持するように設
定され、前記副室内に残留する火炎、未燃混合気等のガ
スの残留量を低くすることができる。
【００１３】この可変圧縮比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、副室内のガス燃料をサ
ブピストンによって可圧縮式に構成して圧縮比を可変に
構成し、吸気行程において低圧ガス燃料を副室に吸入す
ると共に副室とは独立して主室に空気を吸入し、次い
で、圧縮行程においてピストンによって主室内の吸入空
気を圧縮すると共に副室内のガス燃料を圧縮し、その時
の両室のガスの圧縮程度を、主室から連絡口を通じて副
室へ圧縮空気が流入する圧力差を維持するように調整
し、主室における実際の圧縮比を副室と主室との総合圧
縮比に近づけ、膨張行程で副室内のサブピストンを更に
下降させて副室に残存する火炎、未燃混合気等のガスを
排出することができ、副室内に残存する火炎、未燃混合
気等のガスを低減できる。即ち、膨張行程において、上
死点付近で副室内のサブピストンが更に下降することに
よって等容積度を短時間で維持して膨張効率をアップ
し、その後、連絡口を通じて副室内の残留ガスが主室へ
噴出されつつ、ピストンが下降して仕事を行い、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。
記のように構成されているので、副室内のガス燃料をサ
ブピストンによって可圧縮式に構成して圧縮比を可変に
構成し、吸気行程において低圧ガス燃料を副室に吸入す
ると共に副室とは独立して主室に空気を吸入し、次い
で、圧縮行程においてピストンによって主室内の吸入空
気を圧縮すると共に副室内のガス燃料を圧縮し、その時
の両室のガスの圧縮程度を、主室から連絡口を通じて副
室へ圧縮空気が流入する圧力差を維持するように調整
し、主室における実際の圧縮比を副室と主室との総合圧
縮比に近づけ、膨張行程で副室内のサブピストンを更に
下降させて副室に残存する火炎、未燃混合気等のガスを
排出することができ、副室内に残存する火炎、未燃混合
気等のガスを低減できる。即ち、膨張行程において、上
死点付近で副室内のサブピストンが更に下降することに
よって等容積度を短時間で維持して膨張効率をアップ
し、その後、連絡口を通じて副室内の残留ガスが主室へ
噴出されつつ、ピストンが下降して仕事を行い、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。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による可変圧縮比副室式ガスエンジンの実施例を説明す
る。図１はこの発明による可変圧縮比副室式ガスエンジ
ンの一実施例を示す概略断面図、図２は図１の可変圧縮
比副室式ガスエンジンの作動サイクルを示す説明図、図
３はエンジンのサイクルにおける容積と圧力の関係を示
すＰＶ線図、図４はサブピストンのタイミングチャート
を示す線図、及び図５は制御弁のタイミングチャートを
示す線図である。
による可変圧縮比副室式ガスエンジンの実施例を説明す
る。図１はこの発明による可変圧縮比副室式ガスエンジ
ンの一実施例を示す概略断面図、図２は図１の可変圧縮
比副室式ガスエンジンの作動サイクルを示す説明図、図
３はエンジンのサイクルにおける容積と圧力の関係を示
すＰＶ線図、図４はサブピストンのタイミングチャート
を示す線図、及び図５は制御弁のタイミングチャートを
示す線図である。
【００１５】この可変圧縮比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
且つ圧縮着火方式で駆動されるものである。この可変圧
縮比副室式ガスエンジンは、シリンダヘッド７をガスケ
ット２４を介してシリンダブロック１４に固定してい
る。この可変圧縮比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２６に嵌合したシリンダライ
ナ１２、及びシリンダライナ１２に形成したシリンダ８
内を往復運動するピストン１０を有する。主室１は、例
えば、ピストン１０に形成されたキャビティ２２、並び
にシリンダ８、シリンダヘッド下面２０及びピストン頂
面２１とで囲まれる領域に形成されている。副室２は、
シリンダヘッド７に形成されたキャビティ１６に設けら
れている。図示していないが、主室１と副室２とは、そ
れらの周囲に遮熱空気槽を形成して遮熱構造に形成する
ことができる。
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
且つ圧縮着火方式で駆動されるものである。この可変圧
縮比副室式ガスエンジンは、シリンダヘッド７をガスケ
ット２４を介してシリンダブロック１４に固定してい
る。この可変圧縮比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２６に嵌合したシリンダライ
ナ１２、及びシリンダライナ１２に形成したシリンダ８
内を往復運動するピストン１０を有する。主室１は、例
えば、ピストン１０に形成されたキャビティ２２、並び
にシリンダ８、シリンダヘッド下面２０及びピストン頂
面２１とで囲まれる領域に形成されている。副室２は、
シリンダヘッド７に形成されたキャビティ１６に設けら
れている。図示していないが、主室１と副室２とは、そ
れらの周囲に遮熱空気槽を形成して遮熱構造に形成する
ことができる。
【００１６】この可変圧縮比副室式ガスエンジンでは、
主室１と副室２とは、シリンダヘッド７に形成された連
絡口６によって連通している。連絡口６は、シリンダ８
の中央部に位置し、制御弁４が配置されている。この実
施例では、連絡口６には、制御弁４が着座するバルブシ
ートが副室２側に形成されている。また、シリンダヘッ
ド７に形成された吸気ポートと排気ポート及び吸気弁と
排気弁はいずれか一方のみが示されているが、この実施
例では、一方（排気系）を括弧突き数字で示す。シリン
ダヘッド７には、吸気ポート１５と排気ポート２５が形
成されている。吸気ポート１５には吸気弁１３が配置さ
れ、排気ポート２５には排気弁２３が配置されている。
主室１と副室２とは、シリンダヘッド７に形成された連
絡口６によって連通している。連絡口６は、シリンダ８
の中央部に位置し、制御弁４が配置されている。この実
施例では、連絡口６には、制御弁４が着座するバルブシ
ートが副室２側に形成されている。また、シリンダヘッ
ド７に形成された吸気ポートと排気ポート及び吸気弁と
排気弁はいずれか一方のみが示されているが、この実施
例では、一方（排気系）を括弧突き数字で示す。シリン
ダヘッド７には、吸気ポート１５と排気ポート２５が形
成されている。吸気ポート１５には吸気弁１３が配置さ
れ、排気ポート２５には排気弁２３が配置されている。
【００１７】また、この可変圧縮比副室式ガスエンジン
は、副室２にガス燃料を供給するため、副室２には燃料
供給手段としての低圧ガスノズル５が設けられている。
低圧ガスノズル５は、シリンダヘッド７に配置された副
室２の壁面に形成された燃料供給口１１を通じて副室２
にガス燃料を供給できる。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
に収容されている。ガス燃料供給源のガス燃料は、ブー
ストポンプの作動によって、例えば、５〜７ｋｇ／ｃｍ
2 に加圧され、その加圧されたガス燃料は、燃料供給通
路を通って低圧ガスノズル５に送り込まれる。
は、副室２にガス燃料を供給するため、副室２には燃料
供給手段としての低圧ガスノズル５が設けられている。
低圧ガスノズル５は、シリンダヘッド７に配置された副
室２の壁面に形成された燃料供給口１１を通じて副室２
にガス燃料を供給できる。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
に収容されている。ガス燃料供給源のガス燃料は、ブー
ストポンプの作動によって、例えば、５〜７ｋｇ／ｃｍ
2 に加圧され、その加圧されたガス燃料は、燃料供給通
路を通って低圧ガスノズル５に送り込まれる。
【００１８】この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、特
に、副室２内のガス燃料を圧縮すると共に副室２の容積
を可変にして圧縮比を可変にするため、副室２内にサブ
ピストン３が設け、主室１の空気と副室２のガス燃料と
を圧縮行程で同時に圧縮し、圧縮行程終端で主室１の圧
縮空気の圧力は副室２で圧縮されたガス燃料の圧力より
高くなる圧力差に設定し、主室１における実際の圧縮比
を主室１と副室２との総計の圧縮比に近づけてポンピン
グ損失を低減する。更に、この可変圧縮比副室式ガスエ
ンジンは、排気行程においてサブピストン３を下降端に
保持して副室２内に残留するガス量を低減ることであ
る。
に、副室２内のガス燃料を圧縮すると共に副室２の容積
を可変にして圧縮比を可変にするため、副室２内にサブ
ピストン３が設け、主室１の空気と副室２のガス燃料と
を圧縮行程で同時に圧縮し、圧縮行程終端で主室１の圧
縮空気の圧力は副室２で圧縮されたガス燃料の圧力より
高くなる圧力差に設定し、主室１における実際の圧縮比
を主室１と副室２との総計の圧縮比に近づけてポンピン
グ損失を低減する。更に、この可変圧縮比副室式ガスエ
ンジンは、排気行程においてサブピストン３を下降端に
保持して副室２内に残留するガス量を低減ることであ
る。
【００１９】この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、副
室２のキャビティ１６を略円筒状に形成し、副室２内に
サブピストン３が往復動できるように配置されている。
この実施例では、サブピストン３は、カム９、タッペト
１８及びプッシュロッド１９を介して往復動するように
構成されている。サブピストン３の上昇はリターンスプ
リング１７によって作動される。カム９は、吸気弁１３
と排気弁２３の動弁機構のカムに同期して回転駆動され
る。同様に、制御弁４は、吸気弁１３と排気弁２３の動
弁機構のカムに同期して開閉作動される。場合によって
は、制御弁４は電磁力で駆動するように構成することも
できる。
室２のキャビティ１６を略円筒状に形成し、副室２内に
サブピストン３が往復動できるように配置されている。
この実施例では、サブピストン３は、カム９、タッペト
１８及びプッシュロッド１９を介して往復動するように
構成されている。サブピストン３の上昇はリターンスプ
リング１７によって作動される。カム９は、吸気弁１３
と排気弁２３の動弁機構のカムに同期して回転駆動され
る。同様に、制御弁４は、吸気弁１３と排気弁２３の動
弁機構のカムに同期して開閉作動される。場合によって
は、制御弁４は電磁力で駆動するように構成することも
できる。
【００２０】この可変圧縮比副室式ガスエンジンにおい
て、制御弁４は、図５で示すように、連絡口６を圧縮行
程上死点（ＴＤＣ）付近で開放し、排気行程終端で閉鎖
するように作動される。また、燃料供給手段としての低
圧ガスノズル５は、制御弁４による連絡口６の閉鎖期間
中に、副室２にガス燃料を供給するように作動される。
更に、副室２内で往復運動するサブピストン３は、副室
２に供給されたガス燃料を圧縮するため作動されるもの
であり、図４に示すように、吸気行程初期から副室２内
を上昇し始め、低圧ガスノズル５から副室２内にガス燃
料を供給し、吸気行程終端で最高位置まで上昇する。次
に、サブピストン３は、圧縮行程初期から下降し、副室
２内のガス燃料の圧縮を開始し、圧縮行程終端で途中ま
で下降し、次いで、膨張行程初期から引き続いて下降
し、膨張行程終端で最低位置に達して副室２の容積を最
低にする。排気行程では、サブピストン３は、最低位置
に維持されて副室２内の容積を最低に維持する。
て、制御弁４は、図５で示すように、連絡口６を圧縮行
程上死点（ＴＤＣ）付近で開放し、排気行程終端で閉鎖
するように作動される。また、燃料供給手段としての低
圧ガスノズル５は、制御弁４による連絡口６の閉鎖期間
中に、副室２にガス燃料を供給するように作動される。
更に、副室２内で往復運動するサブピストン３は、副室
２に供給されたガス燃料を圧縮するため作動されるもの
であり、図４に示すように、吸気行程初期から副室２内
を上昇し始め、低圧ガスノズル５から副室２内にガス燃
料を供給し、吸気行程終端で最高位置まで上昇する。次
に、サブピストン３は、圧縮行程初期から下降し、副室
２内のガス燃料の圧縮を開始し、圧縮行程終端で途中ま
で下降し、次いで、膨張行程初期から引き続いて下降
し、膨張行程終端で最低位置に達して副室２の容積を最
低にする。排気行程では、サブピストン３は、最低位置
に維持されて副室２内の容積を最低に維持する。
【００２１】この可変圧縮比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
の可変圧縮比副室式ガスエンジンは、図２に示すよう
に、吸入行程（Ａ）、圧縮行程（Ｂ）、膨張行程（Ｃ）
及び排気行程（Ｄ）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、ブーストポ
ンプから低圧ガスノズル５を通じて燃料供給口１１から
副室２に供給される。この可変圧縮比副室式ガスエンジ
ンでは、圧縮行程終端において主室１でピストン１０に
よって圧縮された圧縮空気の圧力は、副室２でサブピス
トン３によって圧縮されたガス燃料の圧力より高くなる
ように設定されており、それによって、圧縮行程終端で
制御弁４が連絡口６を開放した時に、主室１内の圧力が
副室２内の圧力より高いことによって、主室１から連絡
口６を通じて圧縮空気が副室２内へ流入し、その圧縮空
気が副室２内の圧縮されたガス燃料と混合して着火燃焼
する。次いで、この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、
膨張行程に移行し、副室２内の圧力が上昇して副室２か
ら連絡口６を通じて主室１へ火炎、未燃混合気等のガス
が噴出し、主室１の空気との混合が促進されて燃焼スピ
ードが早くなって主室１のピストン１０が下降して仕事
をする。
記のように構成されており、次のように作動される。こ
の可変圧縮比副室式ガスエンジンは、図２に示すよう
に、吸入行程（Ａ）、圧縮行程（Ｂ）、膨張行程（Ｃ）
及び排気行程（Ｄ）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、ブーストポ
ンプから低圧ガスノズル５を通じて燃料供給口１１から
副室２に供給される。この可変圧縮比副室式ガスエンジ
ンでは、圧縮行程終端において主室１でピストン１０に
よって圧縮された圧縮空気の圧力は、副室２でサブピス
トン３によって圧縮されたガス燃料の圧力より高くなる
ように設定されており、それによって、圧縮行程終端で
制御弁４が連絡口６を開放した時に、主室１内の圧力が
副室２内の圧力より高いことによって、主室１から連絡
口６を通じて圧縮空気が副室２内へ流入し、その圧縮空
気が副室２内の圧縮されたガス燃料と混合して着火燃焼
する。次いで、この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、
膨張行程に移行し、副室２内の圧力が上昇して副室２か
ら連絡口６を通じて主室１へ火炎、未燃混合気等のガス
が噴出し、主室１の空気との混合が促進されて燃焼スピ
ードが早くなって主室１のピストン１０が下降して仕事
をする。
【００２２】この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、上
記のように作動されることによって、図３に示すような
サイクルＰＶ線（上死点で制御弁４が開く場合）を得る
ことができる。ＰＶ線図において、符号Ａは圧縮行程始
めの状態、符号Ｃは制御弁４の連絡口６の開放時の状
態、符号Ｄ，Ｄx は等容加熱過程の終端の状態、符号
Ｅ，Ｅx は膨張行程始めの状態、符号Ｆ，Ｆx は膨張行
程終端の状態、符号Ａ，Ａx は排気行程始めの状態、符
号Ｇ，Ｇx は排気行程終端の状態と吸気行程の始めの状
態をそれぞれ示している。また、Ｃ→Ｂの過程とＣx →
Ｂの過程は、主室１内の圧縮空気と副室２内のガス燃料
との混合過程を示している。
記のように作動されることによって、図３に示すような
サイクルＰＶ線（上死点で制御弁４が開く場合）を得る
ことができる。ＰＶ線図において、符号Ａは圧縮行程始
めの状態、符号Ｃは制御弁４の連絡口６の開放時の状
態、符号Ｄ，Ｄx は等容加熱過程の終端の状態、符号
Ｅ，Ｅx は膨張行程始めの状態、符号Ｆ，Ｆx は膨張行
程終端の状態、符号Ａ，Ａx は排気行程始めの状態、符
号Ｇ，Ｇx は排気行程終端の状態と吸気行程の始めの状
態をそれぞれ示している。また、Ｃ→Ｂの過程とＣx →
Ｂの過程は、主室１内の圧縮空気と副室２内のガス燃料
との混合過程を示している。
【００２３】この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、そ
のサイクルとしては、Ａ→Ｃx →Ｂ→Ｄx →Ｅx →Ｆx
→Ａx →Ｇx →Ａの経路で線図を描くことになる。これ
に対して、副室２にサブピストン３を備えていない従来
の副室式ガスエンジンは、そのサイクルとしては、Ａ→
Ｃ→Ｂ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ａ→Ｇ→Ａの経路で線図を描くこ
とになる。この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、従来
の副室式ガスエンジンに比較して、ＣX →Ｃの間の圧縮
仕事（符号Ｖで示す斜線領域）を低減し、斜線Ｗで示す
膨張仕事が大きくなる。
のサイクルとしては、Ａ→Ｃx →Ｂ→Ｄx →Ｅx →Ｆx
→Ａx →Ｇx →Ａの経路で線図を描くことになる。これ
に対して、副室２にサブピストン３を備えていない従来
の副室式ガスエンジンは、そのサイクルとしては、Ａ→
Ｃ→Ｂ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ａ→Ｇ→Ａの経路で線図を描くこ
とになる。この可変圧縮比副室式ガスエンジンは、従来
の副室式ガスエンジンに比較して、ＣX →Ｃの間の圧縮
仕事（符号Ｖで示す斜線領域）を低減し、斜線Ｗで示す
膨張仕事が大きくなる。
【００２４】
【発明の効果】この発明による可変圧縮比副室式ガスエ
ンジンは、上記のよう構成されているので、サブピスト
ンが副室内のガス燃料を圧縮するので、従来のように副
室分の圧縮を主室で行う必要がなく、主室の実際の圧縮
比を下げることができ、ポンピング損失を低減でき、熱
効率を向上させることができる。また、燃焼期間につい
て、短時間に等容積燃焼を維持した状態で燃焼を完結で
き、膨張効率を向上させることができる。副室内に残留
する火炎、未燃混合気等のガスの残留ガス量を低減でき
るので、その分だけ新気を主室に導入できると共に、副
室にガス燃料を供給でき、出力を向上させることができ
る。
ンジンは、上記のよう構成されているので、サブピスト
ンが副室内のガス燃料を圧縮するので、従来のように副
室分の圧縮を主室で行う必要がなく、主室の実際の圧縮
比を下げることができ、ポンピング損失を低減でき、熱
効率を向上させることができる。また、燃焼期間につい
て、短時間に等容積燃焼を維持した状態で燃焼を完結で
き、膨張効率を向上させることができる。副室内に残留
する火炎、未燃混合気等のガスの残留ガス量を低減でき
るので、その分だけ新気を主室に導入できると共に、副
室にガス燃料を供給でき、出力を向上させることができ
る。
【図１】この発明による可変圧縮比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。
の一実施例を示す概略断面図である。
【図２】図１の可変圧縮比副室式ガスエンジンの作動サ
イクルを示す説明図である。
イクルを示す説明図である。
【図３】エンジンのサイクルにおける容積と圧力の関係
を示すＰＶ線図である。
を示すＰＶ線図である。
【図４】サブピストンのタイミングチャートを示す線図
である。
である。
【図５】制御弁のタイミングチャートを示す線図であ
る。
る。
１ 主室 ２ 副室 ３ サブピストン ４ 制御弁 ５ 低圧ガスノズル ６ 連絡口 ７ シリンダヘッド ８ シリンダ １０ ピストン １１ 燃料供給口 １３ 吸気弁 １５ 吸気ポート ２３ 排気弁 ２５ 排気ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 43/02 Ｆ０２Ｂ 43/02 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｚ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ 61/04 61/04 Ｇ 61/08 61/08 Ｚ 61/14 ３１０ 61/14 ３１０Ｐ
Claims (4)
- 【請求項１】 シリンダヘッドに設けたポートを開閉す
る弁、シリンダ内を往復動するピストン、前記シリンダ
側に形成された主室、前記シリンダヘッドに設けた副
室、前記主室と前記副室とを連通する連絡口、前記連絡
口を圧縮行程上死点付近で開放し且つ排気行程終端付近
で閉鎖するための前記連絡口に配置された制御弁、前記
制御弁による前記連絡口の閉鎖期間中に前記副室にガス
燃料を供給するための前記シリンダヘッドに設けた燃料
供給手段、及び前記副室の容積を可変にし且つ前記副室
に供給された前記ガス燃料を圧縮できるサブピストン、
から成る可変圧縮比副室式ガスエンジン。 - 【請求項２】 前記サブピストンは、吸気行程で上昇し
て前記副室に前記ガス燃料を導入し、圧縮行程で降下し
て前記副室内の前記ガス燃料を圧縮し、膨張行程で更に
降下して前記副室から前記主室へ火炎、未燃混合気等の
ガスを噴出させる請求項１に記載の可変圧縮比副室式ガ
スエンジン。 - 【請求項３】 前記圧縮行程終端において前記主室で圧
縮された圧縮空気の圧力は前記副室で圧縮されたガス燃
料の圧力より高くなるように設定されている請求項１又
は２に記載の可変圧縮比副室式ガスエンジン。 - 【請求項４】 前記サブピストンは、前記排気行程では
最低位置に保持されて前記副室の容積を最低に維持する
ように設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記
載の可変圧縮比副室式ガスエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28725696A JP3651145B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 可変圧縮比副室式ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28725696A JP3651145B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 可変圧縮比副室式ガスエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122000A true JPH10122000A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3651145B2 JP3651145B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=17715054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28725696A Expired - Fee Related JP3651145B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 可変圧縮比副室式ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651145B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971106A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine with gaseous fuel compressor |
| WO2012095999A1 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN106662000A (zh) * | 2014-01-21 | 2017-05-10 | 彼得·库尔特 | 往复活塞式内燃机及往复活塞式内燃机的运行方法 |
| CN115217615A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 扫气装置及扫气方法 |
| CN115217619A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 扫气装置及其控制方法、汽车 |
-
1996
- 1996-10-11 JP JP28725696A patent/JP3651145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971106A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine with gaseous fuel compressor |
| EP0971106A3 (en) * | 1998-07-08 | 2000-08-23 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine with gaseous fuel compressor |
| WO2012095999A1 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN102713212A (zh) * | 2011-01-14 | 2012-10-03 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机 |
| JP5083470B2 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-11-28 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN106662000A (zh) * | 2014-01-21 | 2017-05-10 | 彼得·库尔特 | 往复活塞式内燃机及往复活塞式内燃机的运行方法 |
| CN115217619A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 扫气装置及其控制方法、汽车 |
| CN115217619B (zh) * | 2022-03-17 | 2023-08-08 | 广州汽车集团股份有限公司 | 扫气装置及其控制方法、汽车 |
| CN115217615A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 扫气装置及扫气方法 |
| CN115217615B (zh) * | 2022-04-06 | 2023-08-15 | 广州汽车集团股份有限公司 | 扫气装置及扫气方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3651145B2 (ja) | 2005-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0686759B1 (en) | Compression ignition type gasoline engine injecting fuel inside intake port during exhaust stroke | |
| US5119780A (en) | Staged direct injection diesel engine | |
| EP1389679A4 (en) | COMBUSTION ENGINE WITH OWN IGNITION | |
| US7293544B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
| US7431010B2 (en) | Self-igniting internal combustion engine | |
| JP2002266645A (ja) | エンジン及びその運転方法及び副室機構 | |
| JP3651145B2 (ja) | 可変圧縮比副室式ガスエンジン | |
| US3918420A (en) | Internal combustion engine | |
| JPH09158729A (ja) | 副室式ガスエンジン | |
| US5477822A (en) | Spark ignition engine with cylinder head combustion chamber | |
| US4106445A (en) | Reciprocating piston machine with complete combustion system | |
| JP3235302B2 (ja) | 副室式ガスエンジン | |
| JP2002266643A (ja) | エンジン及びその運転方法及び副室機構 | |
| JP3379177B2 (ja) | 副室式ガスエンジン | |
| JP3695019B2 (ja) | 副室容積可変式ガスエンジン | |
| JPH09166024A (ja) | 副室式ガスエンジン | |
| JP3059252B2 (ja) | 副室式２サイクルディーゼルエンジン | |
| JPH094459A (ja) | 副燃焼室を持つ４サイクルエンジン | |
| JP2000073769A (ja) | ガス燃料圧縮手段を持つ副室式ガスエンジン | |
| JPH04166656A (ja) | 排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジン | |
| JP2844082B2 (ja) | 断熱エンジン | |
| JPH06229319A (ja) | 高圧縮比副室式ガスエンジン | |
| JP2001082148A (ja) | エンジン及びその運転方法 | |
| JP3379178B2 (ja) | 副室を有するガスエンジン | |
| JP2001082149A (ja) | エンジン及びその運転方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050201 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050214 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080304 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |