JPH1047096A - 副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方法 - Google Patents
副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方法Info
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- JPH1047096A JPH1047096A JP8201965A JP20196596A JPH1047096A JP H1047096 A JPH1047096 A JP H1047096A JP 8201965 A JP8201965 A JP 8201965A JP 20196596 A JP20196596 A JP 20196596A JP H1047096 A JPH1047096 A JP H1047096A
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 希薄混合気を給気とする副室式ガスエンジン
において、従来のように副室内に可燃範囲の燃料ガス混
合気を供給し、主室内に火炎伝播可能な希薄混合気を供
給するように燃料ガスを供給していては、排出NOX の
低減効果があまり上がらなかった。 【解決手段】 燃焼副室5内の混合気の空燃比が1.0
未満となるよう、燃料ガス供給弁3より燃焼副室5への
燃料ガス供給量を設定し、燃焼主室8内の混合気の空燃
比が1・5を超えるよう、給気通路1への燃料ガス供給
量を設定する。
において、従来のように副室内に可燃範囲の燃料ガス混
合気を供給し、主室内に火炎伝播可能な希薄混合気を供
給するように燃料ガスを供給していては、排出NOX の
低減効果があまり上がらなかった。 【解決手段】 燃焼副室5内の混合気の空燃比が1.0
未満となるよう、燃料ガス供給弁3より燃焼副室5への
燃料ガス供給量を設定し、燃焼主室8内の混合気の空燃
比が1・5を超えるよう、給気通路1への燃料ガス供給
量を設定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃料ガス混合
気を給気とする副室式ガスエンジンにおいて、排気中の
NOX の低減化を図るための燃料ガス供給量の設定方法
に関する。
気を給気とする副室式ガスエンジンにおいて、排気中の
NOX の低減化を図るための燃料ガス供給量の設定方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、燃焼主室に給気弁を有する給気通
路と排気弁を有する排気通路とを連通させ、該燃焼主室
に連通する燃焼副室に点火栓を臨ませ、該給気通路の給
気弁上流側と該燃焼副室とに燃料ガスを供給する構造と
した副室式ガスエンジンは公知となっている。
路と排気弁を有する排気通路とを連通させ、該燃焼主室
に連通する燃焼副室に点火栓を臨ませ、該給気通路の給
気弁上流側と該燃焼副室とに燃料ガスを供給する構造と
した副室式ガスエンジンは公知となっている。
【0003】このような構造の副室式ガスエンジンにお
いて、燃焼副室内においては、安定した着火を得る化学
量論比当たりの燃料ガスと空気の混合比となるよう、ま
た燃焼主室においては、火炎伝播が可能なくらいの希薄
状態となるように、燃焼副室及び給気通路への各燃料ガ
ス供給量を設定していた。
いて、燃焼副室内においては、安定した着火を得る化学
量論比当たりの燃料ガスと空気の混合比となるよう、ま
た燃焼主室においては、火炎伝播が可能なくらいの希薄
状態となるように、燃焼副室及び給気通路への各燃料ガ
ス供給量を設定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこのよ
うな燃料ガス供給量の設定では、燃焼副室と燃焼主室に
おいて、混合気が燃焼される際に生じるNOX 量は、少
なくなく、ある程度の値以下に低減することができなか
った。
うな燃料ガス供給量の設定では、燃焼副室と燃焼主室に
おいて、混合気が燃焼される際に生じるNOX 量は、少
なくなく、ある程度の値以下に低減することができなか
った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な課題を解決して、排気中のNOX の一層の低減化を図
るべく、次のような手段を用いるものである。即ち、燃
焼主室に給気弁を有する給気通路と排気弁を有する排気
通路とを連通させ、該燃焼主室に連通する燃焼副室に点
火栓を臨ませ、該燃焼副室と該給気通路の給気弁上流側
とに、独立状に燃料ガスを供給する構造とした副室式ガ
スエンジンにおいて、燃料ガス混合気の燃料ガス濃度
が、該燃焼副室内にてその可燃範囲の上限近くになり、
該燃焼主室における該燃焼副室の噴孔付近にて可燃範囲
内となり、該燃焼主室内にて、可燃範囲の下限を下回る
超希薄状態となるように、該燃焼副室及び該給気通路に
対する燃料ガス供給量を設定する。
な課題を解決して、排気中のNOX の一層の低減化を図
るべく、次のような手段を用いるものである。即ち、燃
焼主室に給気弁を有する給気通路と排気弁を有する排気
通路とを連通させ、該燃焼主室に連通する燃焼副室に点
火栓を臨ませ、該燃焼副室と該給気通路の給気弁上流側
とに、独立状に燃料ガスを供給する構造とした副室式ガ
スエンジンにおいて、燃料ガス混合気の燃料ガス濃度
が、該燃焼副室内にてその可燃範囲の上限近くになり、
該燃焼主室における該燃焼副室の噴孔付近にて可燃範囲
内となり、該燃焼主室内にて、可燃範囲の下限を下回る
超希薄状態となるように、該燃焼副室及び該給気通路に
対する燃料ガス供給量を設定する。
【0006】また、該燃焼副室内の燃料ガス混合気にお
ける空気の対燃料比が1.0未満となるべく、燃焼副室
への燃料ガス供給量を設定する。
ける空気の対燃料比が1.0未満となるべく、燃焼副室
への燃料ガス供給量を設定する。
【0007】また、該燃焼主室内の燃料ガス混合気にお
ける空気の対燃料比が1.5を超えるべく、給気通路へ
の燃料ガス供給量を設定する。
ける空気の対燃料比が1.5を超えるべく、給気通路へ
の燃料ガス供給量を設定する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付の図
面を基に説明する。図1はガスエンジンの燃焼室部分に
おける給気行程時の燃料ガス混合気の供給状態を示す側
面断面図、図2は同じく燃焼主室内の燃料ガス混合気の
供給状態を示す平面断面図、図3は燃料ガス混合気濃度
とNOX 排出量との関係を示す図、図4はある一定の運
転状態を現出する場合の副室内混合気と主室内混合気の
濃度の関係を示す図、図5は主室内混合気の濃度を一定
とした場合の副室内混合気の濃度とNOX 排出量との関
係を示す図、図6は同じく副室内混合気の濃度と燃焼時
間との関係を示す図、図7は同じく副室内混合気の濃度
と熱効率との関係を示す図である。なお、図3乃至図7
図示の各グラフにおいて、A(A1・A2)は従来の燃
料ガス供給方法による設定値を、B(B1・B2)は本
発明の燃料ガス供給方法による設定値を示している。
面を基に説明する。図1はガスエンジンの燃焼室部分に
おける給気行程時の燃料ガス混合気の供給状態を示す側
面断面図、図2は同じく燃焼主室内の燃料ガス混合気の
供給状態を示す平面断面図、図3は燃料ガス混合気濃度
とNOX 排出量との関係を示す図、図4はある一定の運
転状態を現出する場合の副室内混合気と主室内混合気の
濃度の関係を示す図、図5は主室内混合気の濃度を一定
とした場合の副室内混合気の濃度とNOX 排出量との関
係を示す図、図6は同じく副室内混合気の濃度と燃焼時
間との関係を示す図、図7は同じく副室内混合気の濃度
と熱効率との関係を示す図である。なお、図3乃至図7
図示の各グラフにおいて、A(A1・A2)は従来の燃
料ガス供給方法による設定値を、B(B1・B2)は本
発明の燃料ガス供給方法による設定値を示している。
【0009】まず、図1及び図2より、ガスエンジンの
燃焼室構造について説明する。ピストンPを内装するシ
リンダー内において、シリンダーPの上方空間が燃焼主
室8となる。この燃焼主室8に対して、給気弁2を有す
る給気通路1と、排気弁6を有する排気通路7とを連通
させている。また、噴孔5aを介して、該燃焼主室8に
燃焼副室5を連通させており、該燃焼副室5の上部に、
燃料ガス供給弁3と点火栓4とを臨ませている。
燃焼室構造について説明する。ピストンPを内装するシ
リンダー内において、シリンダーPの上方空間が燃焼主
室8となる。この燃焼主室8に対して、給気弁2を有す
る給気通路1と、排気弁6を有する排気通路7とを連通
させている。また、噴孔5aを介して、該燃焼主室8に
燃焼副室5を連通させており、該燃焼副室5の上部に、
燃料ガス供給弁3と点火栓4とを臨ませている。
【0010】該燃焼副室5内には、燃料ガス供給弁3よ
り燃料ガスが供給され、一方、給気通路1の給気弁2よ
り上流側には、図示されない別の燃料ガス供給弁が配設
されていて、給気通路1に導入される空気に燃料ガスを
供給して希薄燃料ガス混合気を形成し、燃焼主室8に送
り込むようになっている。
り燃料ガスが供給され、一方、給気通路1の給気弁2よ
り上流側には、図示されない別の燃料ガス供給弁が配設
されていて、給気通路1に導入される空気に燃料ガスを
供給して希薄燃料ガス混合気を形成し、燃焼主室8に送
り込むようになっている。
【0011】ここで、燃料ガス混合気の燃料ガス濃度
(以後、「濃度」という場合は、燃料ガス濃度を指すも
のである。)と、それを燃焼した場合のNOX 排出量と
の関係を、図3より説明する。該濃度は、グラフより、
一定値以上に高い(濃い)場合と一定値以下に低い(薄
い)場合に少なくなる。そして、従来の化学量論上の濃
度は、実は排出NOX のピーク付近に設定されていたの
である。
(以後、「濃度」という場合は、燃料ガス濃度を指すも
のである。)と、それを燃焼した場合のNOX 排出量と
の関係を、図3より説明する。該濃度は、グラフより、
一定値以上に高い(濃い)場合と一定値以下に低い(薄
い)場合に少なくなる。そして、従来の化学量論上の濃
度は、実は排出NOX のピーク付近に設定されていたの
である。
【0012】燃料ガス濃度に代えて、空燃比、即ち、空
気の燃料ガスに対する比率を基準に説明すると、排出N
OX は、空燃比が1.2の場合に最も多くなる。しかる
に、従来、燃料ガス供給弁3より供給される燃料ガスに
て形成される燃焼副室5内の混合気(以後、「副室内混
合気」と称する。)の空燃比は、A1の如く、空燃比
1.0付近に設定されており、従って、燃焼副室5内の
混合気の燃焼により発生するNOX の量はかなり多かっ
た。
気の燃料ガスに対する比率を基準に説明すると、排出N
OX は、空燃比が1.2の場合に最も多くなる。しかる
に、従来、燃料ガス供給弁3より供給される燃料ガスに
て形成される燃焼副室5内の混合気(以後、「副室内混
合気」と称する。)の空燃比は、A1の如く、空燃比
1.0付近に設定されており、従って、燃焼副室5内の
混合気の燃焼により発生するNOX の量はかなり多かっ
た。
【0013】本実施例に係る副室式ガスエンジンの燃焼
室(燃焼主室及び燃焼副室)内での燃焼により発生する
排気中のNOX 量について見ても、図5のように、燃焼
主室8内の混合気(以後、「主室内混合気」と称す
る。)の濃度を一定とした場合には、副室内混合気の濃
度を高くするほどNOX 量は低減することが判る。しか
るに、従来の燃料ガス供給方法では、副室内混合気は、
Aのような濃度設定となっていて、排出NOX 量はかな
り多くなっていることが判る。
室(燃焼主室及び燃焼副室)内での燃焼により発生する
排気中のNOX 量について見ても、図5のように、燃焼
主室8内の混合気(以後、「主室内混合気」と称す
る。)の濃度を一定とした場合には、副室内混合気の濃
度を高くするほどNOX 量は低減することが判る。しか
るに、従来の燃料ガス供給方法では、副室内混合気は、
Aのような濃度設定となっていて、排出NOX 量はかな
り多くなっていることが判る。
【0014】そこで、本発明においては、副室内混合気
の濃度を従来より高くするように(空燃比から言えば、
1.0より少ない値に設定するように)、燃料ガス供給
弁3からの燃料ガス供給量を設定する。但し、エンジン
特性を変えないよう、図6及び図7のように、燃焼時
間、熱効率ともに、従来の燃料ガス供給量によるBの設
定値と同一になる範囲にAを設定しなければならない。
この点から鑑みて、図3及び図4において、副室混合気
の濃度に関する設定値A・A1を設定し、排出NOX 量
の低減化を得るものである。
の濃度を従来より高くするように(空燃比から言えば、
1.0より少ない値に設定するように)、燃料ガス供給
弁3からの燃料ガス供給量を設定する。但し、エンジン
特性を変えないよう、図6及び図7のように、燃焼時
間、熱効率ともに、従来の燃料ガス供給量によるBの設
定値と同一になる範囲にAを設定しなければならない。
この点から鑑みて、図3及び図4において、副室混合気
の濃度に関する設定値A・A1を設定し、排出NOX 量
の低減化を得るものである。
【0015】一方、図4にて判るように、副室内混合気
の濃度を高くするならば、主室内混合気の濃度を更に低
くしても、目標とするエンジン特性を得られる。この中
で、従来の燃焼副室5及び給気通路1への燃料ガス供給
方法では、Aのように設定されていた。そして、図3で
判るように、主室内混合気は、A2の如く、従来の給気
通路1への燃料ガス供給量の設定においても、もともと
薄い状態に設定されていて(空燃比は1.5より多い値
に設定されている。)、燃焼してもNOX 排出量はかな
り少ない。しかし、更に濃度を低くすることで(空燃比
を高くすることで)、一層のNOX 排出量の低減化を実
現できる。そこで、前記の如く、熱効率や燃焼時間を一
定に保持したまま、副室内混合気の濃度は従来より高く
設定する一方で、一定のエンジン特性を得る範囲で、図
4のBの如く、主室内混合気の濃度も一層低く設定し
て、図3のB2の如く、一層のNOX の低減化を得るこ
とができるのである。
の濃度を高くするならば、主室内混合気の濃度を更に低
くしても、目標とするエンジン特性を得られる。この中
で、従来の燃焼副室5及び給気通路1への燃料ガス供給
方法では、Aのように設定されていた。そして、図3で
判るように、主室内混合気は、A2の如く、従来の給気
通路1への燃料ガス供給量の設定においても、もともと
薄い状態に設定されていて(空燃比は1.5より多い値
に設定されている。)、燃焼してもNOX 排出量はかな
り少ない。しかし、更に濃度を低くすることで(空燃比
を高くすることで)、一層のNOX 排出量の低減化を実
現できる。そこで、前記の如く、熱効率や燃焼時間を一
定に保持したまま、副室内混合気の濃度は従来より高く
設定する一方で、一定のエンジン特性を得る範囲で、図
4のBの如く、主室内混合気の濃度も一層低く設定し
て、図3のB2の如く、一層のNOX の低減化を得るこ
とができるのである。
【0016】このような設定とした場合に、燃焼室内に
おける燃料ガス混合気の供給状態を図1及び図2より説
明する。燃焼副室5内においては、燃料ガス供給弁3よ
り、従来より多量の燃料ガスが供給されることで、従来
より高濃度で、可燃範囲の上限に近いほどの高濃度の混
合気が充填されており、一方、給気弁2より上流側の給
気通路1には、従来よりも少ない燃料ガスが供給され
て、給気弁2の開弁に伴って燃焼主室8内に給気通路1
内の混合気が導入された場合に、燃焼主室8内の混合気
は、従来よりも一層薄い状態で、もはや火炎が伝播しに
くいほどの希薄状態となっている。
おける燃料ガス混合気の供給状態を図1及び図2より説
明する。燃焼副室5内においては、燃料ガス供給弁3よ
り、従来より多量の燃料ガスが供給されることで、従来
より高濃度で、可燃範囲の上限に近いほどの高濃度の混
合気が充填されており、一方、給気弁2より上流側の給
気通路1には、従来よりも少ない燃料ガスが供給され
て、給気弁2の開弁に伴って燃焼主室8内に給気通路1
内の混合気が導入された場合に、燃焼主室8内の混合気
は、従来よりも一層薄い状態で、もはや火炎が伝播しに
くいほどの希薄状態となっている。
【0017】この状態で、図1のように給気弁2が開弁
し、ピストンPが下降する給気行程となった場合に、燃
焼副室5の噴孔5aより燃焼主室8に向けて、副室内混
合気が噴出するが、該噴孔5a付近には、可燃範囲の濃
度の混合気が存在する状態となる。このように、点火栓
4に近い位置より遠い位置に、混合気は、非常に濃い状
態から非常に薄い状態へと、層状態を呈しており、NO
X 発生量の高いのは、燃料主室8内の噴孔5a付近のみ
で、それ以外の燃焼室内(燃焼副室5及び燃焼主室8
内)では、燃焼してもNOX の発生量の低い濃度の混合
気が存在し、この副室式ガスエンジンの運転により排出
されるNOX は,、従来よりも一層少なくなるのであ
る。
し、ピストンPが下降する給気行程となった場合に、燃
焼副室5の噴孔5aより燃焼主室8に向けて、副室内混
合気が噴出するが、該噴孔5a付近には、可燃範囲の濃
度の混合気が存在する状態となる。このように、点火栓
4に近い位置より遠い位置に、混合気は、非常に濃い状
態から非常に薄い状態へと、層状態を呈しており、NO
X 発生量の高いのは、燃料主室8内の噴孔5a付近のみ
で、それ以外の燃焼室内(燃焼副室5及び燃焼主室8
内)では、燃焼してもNOX の発生量の低い濃度の混合
気が存在し、この副室式ガスエンジンの運転により排出
されるNOX は,、従来よりも一層少なくなるのであ
る。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以上のような副室式ガスエン
ジンにおける燃料ガス供給方法とすることで、次のよう
な効果を奏する。まず、請求項1記載の如き方法とする
ことにより、燃焼副室内には燃焼してもNOX 発生量の
低い高濃度の混合気が存在する一方、燃焼主室内の大部
分にも、燃焼によるNOX 発生量の一層低くなるような
従来より一層希薄な混合気が存在する状態となる。従っ
て、同じガスエンジンを使用しているのに、燃料ガスの
供給量設定を従来より変更する方法だけで、他には何も
新たな部材を設けたりすることなく、排出NOX を低減
することができるのである。
ジンにおける燃料ガス供給方法とすることで、次のよう
な効果を奏する。まず、請求項1記載の如き方法とする
ことにより、燃焼副室内には燃焼してもNOX 発生量の
低い高濃度の混合気が存在する一方、燃焼主室内の大部
分にも、燃焼によるNOX 発生量の一層低くなるような
従来より一層希薄な混合気が存在する状態となる。従っ
て、同じガスエンジンを使用しているのに、燃料ガスの
供給量設定を従来より変更する方法だけで、他には何も
新たな部材を設けたりすることなく、排出NOX を低減
することができるのである。
【0019】また、請求項2記載の如き方法により、燃
焼副室内に、従来より高い燃料ガス濃度で、燃焼しても
NOX を発生しにくい高濃度の混合気を供給することが
できる。
焼副室内に、従来より高い燃料ガス濃度で、燃焼しても
NOX を発生しにくい高濃度の混合気を供給することが
できる。
【0020】また、請求項3記載の方法により、燃焼主
室内に、従来より低い燃料ガス濃度で、燃焼してもNO
X を発生しにくい希薄な混合気を供給することができる
のである。
室内に、従来より低い燃料ガス濃度で、燃焼してもNO
X を発生しにくい希薄な混合気を供給することができる
のである。
【図1】ガスエンジンの燃焼室部分における給気行程時
の燃料ガス混合気の供給状態を示す側面断面図である。
の燃料ガス混合気の供給状態を示す側面断面図である。
【図2】同じく燃焼主室内の燃料ガス混合気の供給状態
を示す平面断面図である。
を示す平面断面図である。
【図3】燃料ガス混合気濃度とNOX 排出量との関係を
示す図である。
示す図である。
【図4】ある一定の運転状態を現出する場合の副室内混
合気と主室内混合気の濃度の関係を示す図である。
合気と主室内混合気の濃度の関係を示す図である。
【図5】主室内混合気の濃度を一定とした場合の副室内
混合気の濃度とNOX 排出量との関係を示す図である。
混合気の濃度とNOX 排出量との関係を示す図である。
【図6】同じく副室内混合気の濃度と燃焼時間との関係
を示す図である。
を示す図である。
【図7】同じく副室内混合気の濃度と熱効率との関係を
示す図である。
示す図である。
【符号の説明】 1 給気通路 2 給気弁 3 燃料ガス供給弁 4 点火栓 5 燃焼副室 5a 噴孔 6 排気弁 7 排気通路 8 燃焼主室
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/02 301 F02M 21/02 301Z
Claims (3)
- 【請求項1】 燃焼主室に給気弁を有する給気通路と排
気弁を有する排気通路とを連通させ、該燃焼主室に連通
する燃焼副室に点火栓を臨ませ、該燃焼副室と該給気通
路の給気弁上流側とに、独立状に燃料ガスを供給する構
造とした副室式ガスエンジンにおいて、燃料ガス混合気
の燃料ガス濃度が、該燃焼副室内にてその可燃範囲の上
限近くになり、該燃焼主室における該燃焼副室の噴孔付
近にて可燃範囲内となり、該燃焼主室内にて、可燃範囲
の下限を下回る超希薄状態となるように、該燃焼副室及
び該給気通路に対する燃料ガス供給量を設定することを
特徴とする副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載の副室式ガスエンジンの燃
料ガス供給量設定方法において、該燃焼副室内の燃料ガ
ス混合気における空気の対燃料比が1.0未満となるべ
く、燃焼副室への燃料ガス供給量を設定することを特徴
とする副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の副室式ガスエンジンの燃
料ガス供給量設定方法において、該燃焼主室内の燃料ガ
ス混合気における空気の対燃料比が1.5を超えるべ
く、給気通路への燃料ガス供給量を設定することを特徴
とする副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8201965A JPH1047096A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8201965A JPH1047096A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1047096A true JPH1047096A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=16449705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8201965A Pending JPH1047096A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 副室式ガスエンジンの燃料ガス供給量設定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1047096A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003008777A1 (de) * | 2001-07-07 | 2003-01-30 | Deutz Aktiengesellschaft | Vorkammeranreicherung |
US10202891B2 (en) | 2012-09-20 | 2019-02-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Precombustion chamber gas engine |
US10323566B2 (en) | 2015-05-26 | 2019-06-18 | Innio Jenbacher Gmbh & Co Og | Internal combustion engine |
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1996
- 1996-07-31 JP JP8201965A patent/JPH1047096A/ja active Pending
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WO2003008777A1 (de) * | 2001-07-07 | 2003-01-30 | Deutz Aktiengesellschaft | Vorkammeranreicherung |
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