JPH11159402A - 希薄燃焼ガスエンジン - Google Patents
希薄燃焼ガスエンジンInfo
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- JPH11159402A JPH11159402A JP9337788A JP33778897A JPH11159402A JP H11159402 A JPH11159402 A JP H11159402A JP 9337788 A JP9337788 A JP 9337788A JP 33778897 A JP33778897 A JP 33778897A JP H11159402 A JPH11159402 A JP H11159402A
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
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- 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
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- 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
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- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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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)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い空気過剰率での完全燃焼を可能として、
熱効率の向上及び排ガス中のＮＯｘの低減、さらには燃
焼室構成部材の耐久性の向上がなされた希薄燃焼ガスエ
ンジンを提供する。 【解決手段】 開放燃焼型燃焼室及び点火プラグを有す
るガスエンジンにおいて、前記燃焼室の上部の一部を陥
没させて点火凹部を形成し、該点火凹部に臨んで該点火
凹部内の混合気に点火可能に前記点火プラグを配置し、
前記点火凹部に開口する複数の噴射ガス通路を設け、燃
料ガスを該噴射ガス通路を介して前記点火凹部に噴射す
るガスインジェクタを設け、該ガスインジェクタの噴射
時期及び噴射量をエンジン回転の検出信号によって制御
する。
熱効率の向上及び排ガス中のＮＯｘの低減、さらには燃
焼室構成部材の耐久性の向上がなされた希薄燃焼ガスエ
ンジンを提供する。 【解決手段】 開放燃焼型燃焼室及び点火プラグを有す
るガスエンジンにおいて、前記燃焼室の上部の一部を陥
没させて点火凹部を形成し、該点火凹部に臨んで該点火
凹部内の混合気に点火可能に前記点火プラグを配置し、
前記点火凹部に開口する複数の噴射ガス通路を設け、燃
料ガスを該噴射ガス通路を介して前記点火凹部に噴射す
るガスインジェクタを設け、該ガスインジェクタの噴射
時期及び噴射量をエンジン回転の検出信号によって制御
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスと空気と
を混合して燃焼室内に導き点火プラグにより点火燃焼さ
せるようにした希薄燃焼ガスエンジンに関する。
を混合して燃焼室内に導き点火プラグにより点火燃焼さ
せるようにした希薄燃焼ガスエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来技術に係る開放燃焼室型希薄
燃焼ガスエンジンの１例を示す構成図である。図５のエ
ンジンでは燃料ガスとして１３Ａ都市ガスを使用してお
り、１はエンジン、１６はガス供給本管、１４は前記ガ
ス供給本管１６からエンジンのシリンダ毎に分岐された
燃料ガス供給管、１５は該供給管１４に設けられたガス
レギュレータ、１４ａは燃料ガス通路開閉弁である。
燃焼ガスエンジンの１例を示す構成図である。図５のエ
ンジンでは燃料ガスとして１３Ａ都市ガスを使用してお
り、１はエンジン、１６はガス供給本管、１４は前記ガ
ス供給本管１６からエンジンのシリンダ毎に分岐された
燃料ガス供給管、１５は該供給管１４に設けられたガス
レギュレータ、１４ａは燃料ガス通路開閉弁である。
【０００３】１０は燃料ガスの流量を調整する燃料調整
弁で、該調整弁１０の入口には前記燃料ガス供給管１４
が接続されている。１３は空気濾過用の吸気フィルタ、
９はガスミキサー、１２は該ガスミキサー９と前記吸気
フィルタ１３とを接続する空気管である。前記ガスミキ
サー９には、空気と燃料ガスとを混合するベンチュリー
９ａ及び燃料ガスと空気との混合気の流量を調整する混
合気流量調整弁７が設けられている。
弁で、該調整弁１０の入口には前記燃料ガス供給管１４
が接続されている。１３は空気濾過用の吸気フィルタ、
９はガスミキサー、１２は該ガスミキサー９と前記吸気
フィルタ１３とを接続する空気管である。前記ガスミキ
サー９には、空気と燃料ガスとを混合するベンチュリー
９ａ及び燃料ガスと空気との混合気の流量を調整する混
合気流量調整弁７が設けられている。
【０００４】１１は前記燃料調整弁１０の開度を制御す
る燃料流量制御装置、８は前記混合気流量調整弁７の開
度を制御する負荷制御装置である。２はエンジン１のピ
ストン、３はシリンダヘッド、２ａは前記ピストン２の
上面とシリンダヘッド３の下面との間に形成された燃焼
室、２ｂは該燃焼室２ａの一部であるピストンキャビテ
ィ、４は吸気弁である。６は前記ガスミキサー９と吸気
弁４とを接続する吸気管、５は点火プラグである。
る燃料流量制御装置、８は前記混合気流量調整弁７の開
度を制御する負荷制御装置である。２はエンジン１のピ
ストン、３はシリンダヘッド、２ａは前記ピストン２の
上面とシリンダヘッド３の下面との間に形成された燃焼
室、２ｂは該燃焼室２ａの一部であるピストンキャビテ
ィ、４は吸気弁である。６は前記ガスミキサー９と吸気
弁４とを接続する吸気管、５は点火プラグである。
【０００５】かかるガスエンジンの運転時において、吸
気フィルタ１３より吸入された空気と、ガス供給本管１
６より導入された後、レギュレータ１５により調圧さ
れ、更に燃料調整弁１０により調整された燃料ガスと
は、ガスミキサー９において混合されてガスとなる。該
混合ガスは混合気流量調整弁７によって調量され、吸気
管６より吸気弁４が開弁する吸気行程中に燃焼室２ａ内
に導入される。次いで、前記混合気は、ピストン２が上
昇する圧縮行程のＴＤＣ（上死点）近傍において、シリ
ンダヘッド３の燃焼室壁に直接取り付けられた点火プラ
グ５により点火せしめられて燃焼する。
気フィルタ１３より吸入された空気と、ガス供給本管１
６より導入された後、レギュレータ１５により調圧さ
れ、更に燃料調整弁１０により調整された燃料ガスと
は、ガスミキサー９において混合されてガスとなる。該
混合ガスは混合気流量調整弁７によって調量され、吸気
管６より吸気弁４が開弁する吸気行程中に燃焼室２ａ内
に導入される。次いで、前記混合気は、ピストン２が上
昇する圧縮行程のＴＤＣ（上死点）近傍において、シリ
ンダヘッド３の燃焼室壁に直接取り付けられた点火プラ
グ５により点火せしめられて燃焼する。
【０００６】そして、前記ガス燃料の流量は、燃料流量
制御装置１１からの制御信号で燃料調整弁１０の開度を
変化することによって調整される。また前記ガスミキサ
ー９からの混合気の流量は、負荷制御装置８からの制御
信号で混合気流量調整弁７の開度を変化させることによ
って調整する。
制御装置１１からの制御信号で燃料調整弁１０の開度を
変化することによって調整される。また前記ガスミキサ
ー９からの混合気の流量は、負荷制御装置８からの制御
信号で混合気流量調整弁７の開度を変化させることによ
って調整する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】かかる開放燃焼室型希
薄燃焼ガスエンジンにおいては、その空気過剰率は約
１．６（理論空気量の１．６倍）が限界とされている
が、これはメタンを主成分とする１３Ａガス（都市ガ
ス）の着火限界とほぼ一致する。このような空気過剰率
の低い燃焼条件においては、着火が不安定となり失火に
よる回転変動、燃焼悪化による効率低下、未燃排ガスの
増大等多くの不具合の発生をみる。一方、熱効率の向
上、排ガス中のＮＯｘ低減を図るためには、前記空気過
剰率を大きくして混合気を希薄にするほど改善されるた
め、副室付きガスエンジンのように空気過剰率２．０以
上の領域で、安定して燃焼させることが要求される。ま
た前記空気過剰率が大きいほど燃焼温度が低下するた
め、燃焼室周辺部材の耐久性も向上する。
薄燃焼ガスエンジンにおいては、その空気過剰率は約
１．６（理論空気量の１．６倍）が限界とされている
が、これはメタンを主成分とする１３Ａガス（都市ガ
ス）の着火限界とほぼ一致する。このような空気過剰率
の低い燃焼条件においては、着火が不安定となり失火に
よる回転変動、燃焼悪化による効率低下、未燃排ガスの
増大等多くの不具合の発生をみる。一方、熱効率の向
上、排ガス中のＮＯｘ低減を図るためには、前記空気過
剰率を大きくして混合気を希薄にするほど改善されるた
め、副室付きガスエンジンのように空気過剰率２．０以
上の領域で、安定して燃焼させることが要求される。ま
た前記空気過剰率が大きいほど燃焼温度が低下するた
め、燃焼室周辺部材の耐久性も向上する。
【０００８】しかしながら、図５に示されるような従来
技術に係る開放燃焼室型希薄燃焼ガスエンジンにあって
は、ピストンキャビティ２ｂを主体とする開放された燃
焼室２ａ内の混合気に点火プラグ５によって一斉に点火
燃焼させる燃焼方式であるため、前記要求に係る高い空
気過剰率での燃焼は困難であり、前記要求を満足するエ
ンジンは得られない。
技術に係る開放燃焼室型希薄燃焼ガスエンジンにあって
は、ピストンキャビティ２ｂを主体とする開放された燃
焼室２ａ内の混合気に点火プラグ５によって一斉に点火
燃焼させる燃焼方式であるため、前記要求に係る高い空
気過剰率での燃焼は困難であり、前記要求を満足するエ
ンジンは得られない。
【０００９】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、高
い空気過剰率での完全燃焼を可能として、熱効率の向上
及び排ガス中のＮＯｘの低減、さらには燃焼室構成部材
の耐久性の向上がなされた希薄燃焼ガスエンジンを提供
することを目的とする。
い空気過剰率での完全燃焼を可能として、熱効率の向上
及び排ガス中のＮＯｘの低減、さらには燃焼室構成部材
の耐久性の向上がなされた希薄燃焼ガスエンジンを提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、その第１発明として、ガス燃料と空気とを
ガスミキサーにて混合して混合気を形成し、該混合気を
ピストンの上面とシリンダヘッドとの間に形成される燃
焼室に導き、点火プラグによって点火燃焼させるように
したガスエンジンにおいて、前記燃焼室の上部の一部を
陥没されて点火凹部を形成し、該点火凹部に臨み該点火
凹部内の混合気に点火可能な部位に前記点火プラグを配
置し、前記点火凹部に開口する複数の噴射ガス通路を設
け、燃料ガスを該噴射ガス通路を介して前記点火凹部に
噴射するガスインジェクタを設けてなることを特徴とす
る希薄燃焼ガスエンジンを提案する。
決するため、その第１発明として、ガス燃料と空気とを
ガスミキサーにて混合して混合気を形成し、該混合気を
ピストンの上面とシリンダヘッドとの間に形成される燃
焼室に導き、点火プラグによって点火燃焼させるように
したガスエンジンにおいて、前記燃焼室の上部の一部を
陥没されて点火凹部を形成し、該点火凹部に臨み該点火
凹部内の混合気に点火可能な部位に前記点火プラグを配
置し、前記点火凹部に開口する複数の噴射ガス通路を設
け、燃料ガスを該噴射ガス通路を介して前記点火凹部に
噴射するガスインジェクタを設けてなることを特徴とす
る希薄燃焼ガスエンジンを提案する。
【００１１】また、第２発明は前記第１発明に加えて、
エンジンの回転を検出する回転検出器と、該回転検出器
によるエンジン回転の検出信号に基づき前記ガスインジ
ェクタのガスの噴射時期及び噴射量を制御するインジェ
クタ制御装置とを備える。
エンジンの回転を検出する回転検出器と、該回転検出器
によるエンジン回転の検出信号に基づき前記ガスインジ
ェクタのガスの噴射時期及び噴射量を制御するインジェ
クタ制御装置とを備える。
【００１２】かかる発明によれば、点火プラグの点火時
期と同期して点火凹部内の混合気中にガスインジェクタ
から複数のガス噴射通路を経て燃料ガスを噴射する。か
かる燃料ガスの噴射により点火プラグの周辺には濃混合
比の混合ガスが収容され、この濃混合比ガスに点火プラ
グから火花放電がなされると、この濃混合気に迅速に着
火し、この着火火炎が燃焼室内の希薄混合気内に伝播さ
れ、該希薄混合気の着火・燃焼が進行する。
期と同期して点火凹部内の混合気中にガスインジェクタ
から複数のガス噴射通路を経て燃料ガスを噴射する。か
かる燃料ガスの噴射により点火プラグの周辺には濃混合
比の混合ガスが収容され、この濃混合比ガスに点火プラ
グから火花放電がなされると、この濃混合気に迅速に着
火し、この着火火炎が燃焼室内の希薄混合気内に伝播さ
れ、該希薄混合気の着火・燃焼が進行する。
【００１３】このように、かかる発明によれば点火凹部
内の点火プラグ周辺にガスインジェクタによって燃料ガ
スを噴射せしめることにより、点火プラグ周辺に濃混合
比域を形成することができる。そして該濃混合比域に火
花放電して着火させ、この着火火炎を燃焼室内の希薄混
合気内に伝媒させるので、空気過剰率の大きな（２程
度）希薄混合気の着火及び燃焼を確実になすことができ
る。
内の点火プラグ周辺にガスインジェクタによって燃料ガ
スを噴射せしめることにより、点火プラグ周辺に濃混合
比域を形成することができる。そして該濃混合比域に火
花放電して着火させ、この着火火炎を燃焼室内の希薄混
合気内に伝媒させるので、空気過剰率の大きな（２程
度）希薄混合気の着火及び燃焼を確実になすことができ
る。
【００１４】また、ガスインジェクタからの燃料ガスの
噴射によって形成された前記濃混合比域のガスは拡散し
易いが、燃焼室２ａの上部に局部的に窪んで形成された
点火凹部内に前記濃混合ガスを形成するとともに、複数
の噴射ガス通路から前記点火凹部内に燃料ガスを噴射す
るようにしたことによって、前記濃混合比ガスの燃焼室
２ａ側への拡散を防止することができる。
噴射によって形成された前記濃混合比域のガスは拡散し
易いが、燃焼室２ａの上部に局部的に窪んで形成された
点火凹部内に前記濃混合ガスを形成するとともに、複数
の噴射ガス通路から前記点火凹部内に燃料ガスを噴射す
るようにしたことによって、前記濃混合比ガスの燃焼室
２ａ側への拡散を防止することができる。
【００１５】第３発明は、前記第１発明あるいは第２発
明に加えて、前記燃焼室に供給される混合気の濃度を検
出する濃度検出手段と、前記ガスインジェクタに前記点
火プラグの点火時期と同期した噴射時期で、かつ前記濃
度検出手段から入力される混合気濃度に適合した噴射量
で前記ガス燃料を噴射させる点火ガス濃度制御装置とを
備える。
明に加えて、前記燃焼室に供給される混合気の濃度を検
出する濃度検出手段と、前記ガスインジェクタに前記点
火プラグの点火時期と同期した噴射時期で、かつ前記濃
度検出手段から入力される混合気濃度に適合した噴射量
で前記ガス燃料を噴射させる点火ガス濃度制御装置とを
備える。
【００１６】かかる発明によれば、点火ガス濃度制御装
置によって点火プラグの点火時期と同期した噴射時期
で、かつ燃焼室に導入される希薄混合気の濃度（空気過
剰率）に適合した噴射量で以ってガスにインジェクタか
ら燃料ガスを点火凹部内に噴射できる。これにより、第
１・第２発明よりもガスインジェクタからの燃料ガスの
噴射制御を高精度で行なうことができ、さらなる熱効率
の向上及びＮＯｘの低減効果が得られる。
置によって点火プラグの点火時期と同期した噴射時期
で、かつ燃焼室に導入される希薄混合気の濃度（空気過
剰率）に適合した噴射量で以ってガスにインジェクタか
ら燃料ガスを点火凹部内に噴射できる。これにより、第
１・第２発明よりもガスインジェクタからの燃料ガスの
噴射制御を高精度で行なうことができ、さらなる熱効率
の向上及びＮＯｘの低減効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【００１８】図１は本発明の第１実施形態に係る希薄燃
焼ガスエンジンの全体構成図、図２は点火プラグ取付部
近傍の拡大断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図であ
る。図１において、１はエンジン、１６はガス供給本
管、１４は前記ガス供給本管１６からエンジンのシリン
ダ毎に分岐された燃料ガス供給管、１５は該供給管１４
に設けられたガスレギュレータ、１４ａは燃料ガス通路
開閉弁である。
焼ガスエンジンの全体構成図、図２は点火プラグ取付部
近傍の拡大断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図であ
る。図１において、１はエンジン、１６はガス供給本
管、１４は前記ガス供給本管１６からエンジンのシリン
ダ毎に分岐された燃料ガス供給管、１５は該供給管１４
に設けられたガスレギュレータ、１４ａは燃料ガス通路
開閉弁である。
【００１９】１０は燃料ガスの流量を調整する燃料調整
弁で、該調整弁１０の入口には前記燃料ガス供給管１４
が接続されている。１３は空気濾過用の吸気フィルタ
ー、９はガスミキサー、１２は該ガスミキサー９と前記
吸気フィルター１３とを接続する空気管である。前記ガ
スミキサー９には、空気と燃料ガスとを混合するベンチ
ュリー９ａ及び燃料ガスと空気との混合気の流量を調整
する混合気流量調整弁７が設けられている。
弁で、該調整弁１０の入口には前記燃料ガス供給管１４
が接続されている。１３は空気濾過用の吸気フィルタ
ー、９はガスミキサー、１２は該ガスミキサー９と前記
吸気フィルター１３とを接続する空気管である。前記ガ
スミキサー９には、空気と燃料ガスとを混合するベンチ
ュリー９ａ及び燃料ガスと空気との混合気の流量を調整
する混合気流量調整弁７が設けられている。
【００２０】１１は前記燃料調整弁１０の開度を回線１
１ａを介して制御する燃料流量制御装置、８は前記混合
気流量調整弁７の開度を回線８ａを介して制御する負荷
制御装置である。２はエンジン１のピストン、３はシリ
ンダヘッド、２ａは該ピストン２の上面とシリンダヘッ
ド３の下面との間に形成された燃焼室、６は前記ガスミ
キサー９と吸気弁４とを接続する吸気管、５は点火プラ
グである。以上の構成は図５に示す従来技術と同様であ
る。
１ａを介して制御する燃料流量制御装置、８は前記混合
気流量調整弁７の開度を回線８ａを介して制御する負荷
制御装置である。２はエンジン１のピストン、３はシリ
ンダヘッド、２ａは該ピストン２の上面とシリンダヘッ
ド３の下面との間に形成された燃焼室、６は前記ガスミ
キサー９と吸気弁４とを接続する吸気管、５は点火プラ
グである。以上の構成は図５に示す従来技術と同様であ
る。
【００２１】図１〜図３において、５ａは支持部材で、
前記シリンダヘッド３のほぼ中央部に固着され、その中
心部に前記点火プラグ５が取付けられている。前記支持
部材５ａの下部には点火凹部３ａが凹設され、該点火凹
部３ａの上部中央に前記点火プラグ５の火花放電部５ｂ
が臨んでいる。該点火凹部３ａはその下部が前記燃焼室
２ａに開放されている。
前記シリンダヘッド３のほぼ中央部に固着され、その中
心部に前記点火プラグ５が取付けられている。前記支持
部材５ａの下部には点火凹部３ａが凹設され、該点火凹
部３ａの上部中央に前記点火プラグ５の火花放電部５ｂ
が臨んでいる。該点火凹部３ａはその下部が前記燃焼室
２ａに開放されている。
【００２２】１７はガスインジェクタでシリンダヘッド
３に固定されている。図２〜図３において、３ｂは該ガ
スインジェクタ１７のガス出口に連通される噴射ガス通
路、３ｄは前記支持部材５ａの外周に設けられ、該噴射
ガス通路３ｂが開口する環状の連絡溝、３ｃは前記支持
部材５ａに穿設された分岐噴射ガス通路である。
３に固定されている。図２〜図３において、３ｂは該ガ
スインジェクタ１７のガス出口に連通される噴射ガス通
路、３ｄは前記支持部材５ａの外周に設けられ、該噴射
ガス通路３ｂが開口する環状の連絡溝、３ｃは前記支持
部材５ａに穿設された分岐噴射ガス通路である。
【００２３】前記分岐噴射ガス通路３ｃは図２〜図３に
示されるように、前記点火凹部３ａ内の点火プラグ５の
火花放電部５ｂ近傍に開口するように、円周方向に複数
個（この例では４個）穿設され、その入口側が前記連絡
溝３ｄに開口されている。また、該分岐ガス通路３ｃ
は、図３に示すように、複数個のうちの任意数を軸方向
にずらしてもよい。
示されるように、前記点火凹部３ａ内の点火プラグ５の
火花放電部５ｂ近傍に開口するように、円周方向に複数
個（この例では４個）穿設され、その入口側が前記連絡
溝３ｄに開口されている。また、該分岐ガス通路３ｃ
は、図３に示すように、複数個のうちの任意数を軸方向
にずらしてもよい。
【００２４】図１において、２０は燃料ガスが充填され
たガスボンベであり、該ガスボンベ２０の出口は噴射ガ
ス供給管１８を介して前記ガスインジェクタ１７に接続
されている。１９は該ガス供給管１８に設けられた噴射
ガスレギュレータで、該ガスインジェクタ１７への燃料
ガス圧力を調整する。２１はガスインジェクタ制御装
置、２３はエンジン１の回転を検出する回転検出器、２
２は点火制御装置である。
たガスボンベであり、該ガスボンベ２０の出口は噴射ガ
ス供給管１８を介して前記ガスインジェクタ１７に接続
されている。１９は該ガス供給管１８に設けられた噴射
ガスレギュレータで、該ガスインジェクタ１７への燃料
ガス圧力を調整する。２１はガスインジェクタ制御装
置、２３はエンジン１の回転を検出する回転検出器、２
２は点火制御装置である。
【００２５】前記回転検出器２３にて検出されるエンジ
ン１の回転信号つまりエンジン１のクランク角信号は前
記ガスインジェクタ制御装置２１及び点火制御装置２２
に入力される。そして前記ガスインジェクタ制御装置２
１は、前記回転信号に基づくガスインジェクタ１７の噴
射時期、噴射量の制御信号を回線２１ａを介して該ガス
インジェクタ１７に送ってこれを作動せしめる。また、
前記点火制御装置２２は前記回転信号に基づく点火プラ
グ５の点火時期の制御信号を回線２２ａを介して点火プ
ラグ５に送る。
ン１の回転信号つまりエンジン１のクランク角信号は前
記ガスインジェクタ制御装置２１及び点火制御装置２２
に入力される。そして前記ガスインジェクタ制御装置２
１は、前記回転信号に基づくガスインジェクタ１７の噴
射時期、噴射量の制御信号を回線２１ａを介して該ガス
インジェクタ１７に送ってこれを作動せしめる。また、
前記点火制御装置２２は前記回転信号に基づく点火プラ
グ５の点火時期の制御信号を回線２２ａを介して点火プ
ラグ５に送る。
【００２６】かかる構成からなる希薄燃焼ガスエンジン
の運転時において、吸気フィルター１３より吸引された
空気は空気管１２を通ってガスミキサー９に導入され
る。一方燃料ガスは燃料ガス供給本管１６より燃料ガス
供給管１４に入り、レギュレータ１５で調圧された後、
燃料ガス供給管１４から燃料調整弁１０で調量されガス
ミキサー９に入り、ベンチュリー９ａから噴出されるこ
とにより空気と混合される。この空気と燃料の混合比即
ち空燃比はガスミキサー９のベンチュリー９ａ部の空気
圧と燃料ガス圧との差圧で決まるが、前記燃料調整弁１
０の開度を変化させることにより前記空燃比を変化させ
ることができる。本発明の実施形態では、前記燃料流量
制御装置１１により燃料調整弁１０の開度を調整して、
空気量を燃料ガスの理論空気量の約２倍即ち空気過剰率
＝２の希薄混合ガスに調整し、ガスミキサー９で混合す
る。この混合気は混合気流量調整弁７の開度を調整する
ことにより流量調整（負荷調整）される。
の運転時において、吸気フィルター１３より吸引された
空気は空気管１２を通ってガスミキサー９に導入され
る。一方燃料ガスは燃料ガス供給本管１６より燃料ガス
供給管１４に入り、レギュレータ１５で調圧された後、
燃料ガス供給管１４から燃料調整弁１０で調量されガス
ミキサー９に入り、ベンチュリー９ａから噴出されるこ
とにより空気と混合される。この空気と燃料の混合比即
ち空燃比はガスミキサー９のベンチュリー９ａ部の空気
圧と燃料ガス圧との差圧で決まるが、前記燃料調整弁１
０の開度を変化させることにより前記空燃比を変化させ
ることができる。本発明の実施形態では、前記燃料流量
制御装置１１により燃料調整弁１０の開度を調整して、
空気量を燃料ガスの理論空気量の約２倍即ち空気過剰率
＝２の希薄混合ガスに調整し、ガスミキサー９で混合す
る。この混合気は混合気流量調整弁７の開度を調整する
ことにより流量調整（負荷調整）される。
【００２７】そして、この調量された混合気は吸気管６
を通り、エンジン１の吸気行程において吸気弁４の開弁
とともに燃焼室２ａ内に吸入される。ピストン２の圧縮
行程になると、ピストン２の上昇によって燃焼室２ａ内
の希薄混合ガスは燃焼室２ａの上部に圧縮され、点火凹
部３ａ内も該希薄混合ガスで満たされる。
を通り、エンジン１の吸気行程において吸気弁４の開弁
とともに燃焼室２ａ内に吸入される。ピストン２の圧縮
行程になると、ピストン２の上昇によって燃焼室２ａ内
の希薄混合ガスは燃焼室２ａの上部に圧縮され、点火凹
部３ａ内も該希薄混合ガスで満たされる。
【００２８】一方、ガスボンベ２０にて蓄圧された燃料
ガスは、噴射ガスレギュレータ１９で調圧されガスイン
ジェクタ１７まで常時供給されている。ピストン２が圧
縮行程の上死点近くになり点火プラグ５が火花放電する
若干前の時期になると、ガスインジェクタ制御装置２１
は、回転検出器２３で検出された回転信号に基づき噴射
時期及び噴射量を制御して、ガスインジェクタ１７を開
く。これによりガスインジェクタ１７から進出された燃
料ガスは、噴射ガス通路３ｂ、連続溝３ｄ及び複数の分
岐噴射ガス通路３ｃを経て点火凹部３ａ内に噴射され
る。該点火凹部３ａ内においては、先に空気過剰率２程
度の希薄混合ガスで充たされているが、前記ガスインジ
ェクタ１７からの燃料ガスの噴射により、点火凹部３ａ
内の、特に点火プラグ火花放電部５ｂの周辺のガスは濃
混合比のガスとなる。
ガスは、噴射ガスレギュレータ１９で調圧されガスイン
ジェクタ１７まで常時供給されている。ピストン２が圧
縮行程の上死点近くになり点火プラグ５が火花放電する
若干前の時期になると、ガスインジェクタ制御装置２１
は、回転検出器２３で検出された回転信号に基づき噴射
時期及び噴射量を制御して、ガスインジェクタ１７を開
く。これによりガスインジェクタ１７から進出された燃
料ガスは、噴射ガス通路３ｂ、連続溝３ｄ及び複数の分
岐噴射ガス通路３ｃを経て点火凹部３ａ内に噴射され
る。該点火凹部３ａ内においては、先に空気過剰率２程
度の希薄混合ガスで充たされているが、前記ガスインジ
ェクタ１７からの燃料ガスの噴射により、点火凹部３ａ
内の、特に点火プラグ火花放電部５ｂの周辺のガスは濃
混合比のガスとなる。
【００２９】そして点火制御装置２２によって制御され
る点火時期に点火プラグ５が前記濃混合比のガス中に火
花放電する。これにより点火凹部３ａ内の混合気は迅速
に着火し、この着火火炎が燃焼室２ａ内の希薄混合気
（空気過剰率２程度の希薄混合気）に伝播され、該混合
気の着火、燃焼が進行し、完全燃焼がなされる。
る点火時期に点火プラグ５が前記濃混合比のガス中に火
花放電する。これにより点火凹部３ａ内の混合気は迅速
に着火し、この着火火炎が燃焼室２ａ内の希薄混合気
（空気過剰率２程度の希薄混合気）に伝播され、該混合
気の着火、燃焼が進行し、完全燃焼がなされる。
【００３０】以上のように、かかる実施形態によれば、
点火凹部３ａ内の点火プラグ５の火花放電部５ｂ近傍に
燃料ガスを噴出させて濃混合比域を形成することがで
き、そして該濃混合比域に火花放電して着火させ、この
着火火炎を希薄混合気内に伝播させるので、空気過剰率
の大きな（２程度）希薄混合気の着火が及び燃焼を確実
になすことができる。
点火凹部３ａ内の点火プラグ５の火花放電部５ｂ近傍に
燃料ガスを噴出させて濃混合比域を形成することがで
き、そして該濃混合比域に火花放電して着火させ、この
着火火炎を希薄混合気内に伝播させるので、空気過剰率
の大きな（２程度）希薄混合気の着火が及び燃焼を確実
になすことができる。
【００３１】また、ガスインジェクタ１７からの燃料ガ
スの噴射によって形成された前記濃混合比域のガスは拡
散し易いが、燃焼室２ａの上部に局部的に窪んで形成さ
れた点火凹部３ａ内に前記濃混合ガスを形成するととも
に、複数の分岐噴射ガス通路３ｃから前記点火凹部３ａ
内に燃料ガスを噴射するようにしたことによって、前記
濃混合比ガスの拡散を防止することができる。
スの噴射によって形成された前記濃混合比域のガスは拡
散し易いが、燃焼室２ａの上部に局部的に窪んで形成さ
れた点火凹部３ａ内に前記濃混合ガスを形成するととも
に、複数の分岐噴射ガス通路３ｃから前記点火凹部３ａ
内に燃料ガスを噴射するようにしたことによって、前記
濃混合比ガスの拡散を防止することができる。
【００３２】従って、本発明の実施形態によれば、副室
点火式ガスエンジンと同等な希薄混合ガス燃焼が実現で
きるとともに、前記副室点火式ガスエンジンの課題であ
る副室噴孔部の圧力損失が皆無となり、エンジンの熱効
率の向上及びＮＯｘ発生量の抑制が実現できるととも
に、燃焼温度の低下による燃焼室周りの部材の耐久性と
向上することができる。
点火式ガスエンジンと同等な希薄混合ガス燃焼が実現で
きるとともに、前記副室点火式ガスエンジンの課題であ
る副室噴孔部の圧力損失が皆無となり、エンジンの熱効
率の向上及びＮＯｘ発生量の抑制が実現できるととも
に、燃焼温度の低下による燃焼室周りの部材の耐久性と
向上することができる。
【００３３】図４は、本発明の第２実施形態に係る希薄
燃焼ガスエンジンの全体構成図である。図４において、
２７は点火ガス濃度制御装置で、前記燃料流量制御装置
２４及びガスインジェクタ制御装置２５に夫々接続され
ている。
燃焼ガスエンジンの全体構成図である。図４において、
２７は点火ガス濃度制御装置で、前記燃料流量制御装置
２４及びガスインジェクタ制御装置２５に夫々接続され
ている。
【００３４】前記燃料流量制御装置２４は、前記第１実
施形態における燃料流量制御装置１１と同様に、燃料調
整弁１０の開度を制御するとともに、エンジン１の燃焼
室２ａに供給される希薄混合気の空気過剰率を検知・算
出して点火ガス濃度制御装置２７に送る。
施形態における燃料流量制御装置１１と同様に、燃料調
整弁１０の開度を制御するとともに、エンジン１の燃焼
室２ａに供給される希薄混合気の空気過剰率を検知・算
出して点火ガス濃度制御装置２７に送る。
【００３５】点火ガス濃度制御装置２７においては、前
記空気過剰率の検出信号とともに、前記点火制御装置２
６から点火プラグ５の点火時期が入力されており、前記
燃焼室２ａ内の空気過剰率つまり希薄混合気の濃度と点
火時期とより、点火プラグ５が火花放電する時期とガス
インジェクタ１７から点火凹部３ａ内に燃料ガスが噴射
される時期とを同期するようにするとともに、前記希薄
混合気の濃度（空気過剰率）に適合した燃料ガスの噴射
量を算出してガスインジェクタ制御装置２５に出力す
る。ガスインジェクタ制御装置２５においては、前記点
火ガス濃度制御装置２７によって制御された噴射時期及
び噴射量で以ってガスインジェクタ１７から燃料ガスを
噴射せしめる。
記空気過剰率の検出信号とともに、前記点火制御装置２
６から点火プラグ５の点火時期が入力されており、前記
燃焼室２ａ内の空気過剰率つまり希薄混合気の濃度と点
火時期とより、点火プラグ５が火花放電する時期とガス
インジェクタ１７から点火凹部３ａ内に燃料ガスが噴射
される時期とを同期するようにするとともに、前記希薄
混合気の濃度（空気過剰率）に適合した燃料ガスの噴射
量を算出してガスインジェクタ制御装置２５に出力す
る。ガスインジェクタ制御装置２５においては、前記点
火ガス濃度制御装置２７によって制御された噴射時期及
び噴射量で以ってガスインジェクタ１７から燃料ガスを
噴射せしめる。
【００３６】従ってかかる実施形態によれば、点火ガス
濃度制御装置２７によって、点火プラグ５の点火時期を
正しく同期した時期に、かつ燃焼室２ａ内の希薄混合気
の濃度（空気過剰率）に適合した噴射量で以って、ガス
インジェクタ１７から燃料ガスを噴射できるので、前記
第１実施形態の場合よりも、ガスインジェクタからの燃
料ガスの噴射制御を高精度で行なうことができ、さらな
る熱効率の向上及びＮＯｘの低減効果が得られる。
濃度制御装置２７によって、点火プラグ５の点火時期を
正しく同期した時期に、かつ燃焼室２ａ内の希薄混合気
の濃度（空気過剰率）に適合した噴射量で以って、ガス
インジェクタ１７から燃料ガスを噴射できるので、前記
第１実施形態の場合よりも、ガスインジェクタからの燃
料ガスの噴射制御を高精度で行なうことができ、さらな
る熱効率の向上及びＮＯｘの低減効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、点火
凹部内の点火プラグ周辺にガスインジェクタによって燃
料ガスを噴射せしめることにより、点火プラグ周辺に濃
混合比域を形成することができる。そして該濃混合比域
に火花放電して着火させ、この着火火炎を燃焼室内の希
薄混合気内に伝媒させるので、空気過剰率の大きな希薄
混合気の着火及び燃焼を確実になすことができる。
凹部内の点火プラグ周辺にガスインジェクタによって燃
料ガスを噴射せしめることにより、点火プラグ周辺に濃
混合比域を形成することができる。そして該濃混合比域
に火花放電して着火させ、この着火火炎を燃焼室内の希
薄混合気内に伝媒させるので、空気過剰率の大きな希薄
混合気の着火及び燃焼を確実になすことができる。
【００３８】また、ガスインジェクタからの燃料ガスの
噴射によって形成された前記濃混合比域のガスは、燃焼
室の上部に連設された点火凹部内に前記濃混合比のガス
を形成するとともに、複数の噴射ガス通路から前記点火
凹部内に燃料ガスを噴射するようにしたことによって燃
焼室内に拡散することが無く、点火凹部内に留まり、前
記のような着火燃焼に供することができる。
噴射によって形成された前記濃混合比域のガスは、燃焼
室の上部に連設された点火凹部内に前記濃混合比のガス
を形成するとともに、複数の噴射ガス通路から前記点火
凹部内に燃料ガスを噴射するようにしたことによって燃
焼室内に拡散することが無く、点火凹部内に留まり、前
記のような着火燃焼に供することができる。
【００３９】また殊に請求項３記載の発明によれば点火
ガス濃度制御装置によって点火プラグの点火時期と同期
した噴射時期で、かつ燃焼室に導入される希薄混合気の
濃度（空気過剰率）に適合した噴射量で以ってガスイン
ジェクタから燃料ガスを点火凹部内に噴射できる。これ
により、ガスインジェクタからの燃料ガスの噴射制御を
より高精度で行なうことができ、さらなる熱効率の向上
及びＮＯｘの低減効果が得られる。
ガス濃度制御装置によって点火プラグの点火時期と同期
した噴射時期で、かつ燃焼室に導入される希薄混合気の
濃度（空気過剰率）に適合した噴射量で以ってガスイン
ジェクタから燃料ガスを点火凹部内に噴射できる。これ
により、ガスインジェクタからの燃料ガスの噴射制御を
より高精度で行なうことができ、さらなる熱効率の向上
及びＮＯｘの低減効果が得られる。
【００４０】以上要するに本発明によれば、副室点火式
ガスエンジンと同等な希薄燃焼ガス燃焼が実現できると
ともに、前記副室点火式ガスエンジンの課題である副室
噴孔の圧力損失が開無となり、エンジンの熱効率の向上
及びＮｏｘ発生量の抑制ができるとともに、燃焼温度の
低下による燃焼室周りの部材の耐久性を向上することが
できる。
ガスエンジンと同等な希薄燃焼ガス燃焼が実現できると
ともに、前記副室点火式ガスエンジンの課題である副室
噴孔の圧力損失が開無となり、エンジンの熱効率の向上
及びＮｏｘ発生量の抑制ができるとともに、燃焼温度の
低下による燃焼室周りの部材の耐久性を向上することが
できる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る希薄燃焼ガスエン
ジンの全体構成図である。
ジンの全体構成図である。
【図２】上記第１実施形態における点火プラグ取付部近
傍の拡大断面図である。
傍の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図１に対応する図
である。
である。
【図５】従来技術に係るガスエンジンの全体構成図であ
る。
る。
１ エンジン ２ａ 燃焼室 ３ａ 点火凹部 ３ｂ 噴射ガス通路 ３ｃ 分岐噴射ガス通路 ５ 点火プラグ ７ 混合気流量調整弁 ８ 負荷制御装置 ９ ガスミキサー １０ 燃料調整弁 １１、２４ 燃料流量制御装置 １４ 燃料ガス供給管 １７ ガスインジェクタ １８ 噴射ガス供給管 ２１、２５ ガスインジェクタ制御装置 ２２ 点火制御装置 ２３ 回転検出器 ２６ 点火制御装置 ２７ 点火ガス濃度制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 19/08 Ｆ０２Ｄ 19/08 Ｃ 41/02 ３２５ 41/02 ３２５Ｋ
Claims (3)
- 【請求項１】 ガス燃料と空気とをガスミキサーにて混
合して混合気を形成し、該混合気をピストンの上面とシ
リンダヘッドとの間に形成される燃焼室に導き、点火プ
ラグによって点火燃焼させるようにしたガスエンジンに
おいて、 前記燃焼室の上部の一部を陥没させて点火凹部を形成
し、 該点火凹部に臨み該点火凹部内の混合気に点火可能な部
位に前記点火プラグを配置し、 前記点火凹部に開口する複数の噴射ガス通路を設け、 燃料ガスを該噴射ガス通路を介して前記点火凹部に噴射
するガスインジェクタを設けてなることを特徴とする希
薄燃焼ガスエンジン。 - 【請求項２】 エンジンの回転を検出する回転検出器と
該回転検出器によるエンジン回転の検出信号に基づき前
記ガスインジェクタのガスの噴射時期及び噴射量を制御
するインジェクタ制御装置とを備えてなる請求項１記載
の希薄燃焼ガスエンジン。 - 【請求項３】 前記燃焼室に供給される混合気の濃度を
検出する濃度検出手段と、前記ガスインジェクタに、前
記点火プラグの点火時期と同期した噴射時期で、かつ前
記濃度検出手段から入力される混合気濃度に適合した噴
射量で前記ガス燃料を噴射させる点火ガス濃度制御装置
とを備えてなる請求項１または２記載の希薄燃焼ガスエ
ンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33778897A JP3504841B2 (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 希薄燃焼ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33778897A JP3504841B2 (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 希薄燃焼ガスエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11159402A true JPH11159402A (ja) | 1999-06-15 |
| JP3504841B2 JP3504841B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=18311980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33778897A Expired - Fee Related JP3504841B2 (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 希薄燃焼ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504841B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115095424A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种瞬态补偿超稀燃燃气发动机及方法 |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP33778897A patent/JP3504841B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115095424A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种瞬态补偿超稀燃燃气发动机及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3504841B2 (ja) | 2004-03-08 |
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