JPH11324811A - 制御弁を持つ副室式ガスエンジン - Google Patents
制御弁を持つ副室式ガスエンジンInfo
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- JPH11324811A JPH11324811A JP10153704A JP15370498A JPH11324811A JP H11324811 A JPH11324811 A JP H11324811A JP 10153704 A JP10153704 A JP 10153704A JP 15370498 A JP15370498 A JP 15370498A JP H11324811 A JPH11324811 A JP H11324811A
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- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この副室式ガスエンジンは，主室と副室とを
連通する連絡口を開閉する制御弁を通じて副室へ圧縮空
気を供給し，副室の上部で着火燃焼を発生させ，副室に
残留ガスが滞留するを防止し，熱効率を向上させる。 【解決手段】 この副室式ガスエンジンは，制御弁５を
副室２の中央領域を貫通する弁ステム９と弁ヘッド４５
から構成する。弁ヘッド４５には，主室１側に開放する
開口部２４，副室２の上部に開口する通孔１６及びガス
通路７を形成する。ガス通路７には，通孔１６を主室１
内の所定以上のガス圧力によって開放する制御弁８を配
置する。制御弁８は，圧縮行程終端近傍での主室１の圧
縮空気圧によってリフトして通孔１６を開放し，圧縮空
気を副室２の上部に供給して着火燃焼させる。
連通する連絡口を開閉する制御弁を通じて副室へ圧縮空
気を供給し，副室の上部で着火燃焼を発生させ，副室に
残留ガスが滞留するを防止し，熱効率を向上させる。 【解決手段】 この副室式ガスエンジンは，制御弁５を
副室２の中央領域を貫通する弁ステム９と弁ヘッド４５
から構成する。弁ヘッド４５には，主室１側に開放する
開口部２４，副室２の上部に開口する通孔１６及びガス
通路７を形成する。ガス通路７には，通孔１６を主室１
内の所定以上のガス圧力によって開放する制御弁８を配
置する。制御弁８は，圧縮行程終端近傍での主室１の圧
縮空気圧によってリフトして通孔１６を開放し，圧縮空
気を副室２の上部に供給して着火燃焼させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，主室と副室との
連絡が遮断された状態でガス燃料を副室に供給して連絡
口の開放によって空気とガス燃料とを混合させて着火燃
焼させる制御弁を持つ副室式ガスエンジンに関する。
連絡が遮断された状態でガス燃料を副室に供給して連絡
口の開放によって空気とガス燃料とを混合させて着火燃
焼させる制御弁を持つ副室式ガスエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，ガスエンジンとして，ＮＯX を低
減し，高効率を実現するため，希薄燃焼方式のエンジン
が開発されている。このようなエンジンとしては，ガス
ミキサーを吸気管に設置してオットサイクルで燃焼させ
る方式，或いは副室を設けて副室内にガス燃料を供給し
て燃焼させる方式がある。ガスエンジンとして，例え
ば，特開平７−３１０５５０号公報に開示されたものが
ある。
減し，高効率を実現するため，希薄燃焼方式のエンジン
が開発されている。このようなエンジンとしては，ガス
ミキサーを吸気管に設置してオットサイクルで燃焼させ
る方式，或いは副室を設けて副室内にガス燃料を供給し
て燃焼させる方式がある。ガスエンジンとして，例え
ば，特開平７−３１０５５０号公報に開示されたものが
ある。
【０００３】上記特開平７−３１０５５０号公報に開示
されたガスエンジンは，天然ガス等のガス燃料を副室に
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孔の連絡孔弁を開
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，副室内では過濃状態の混合気を燃焼さ
せてＮＯX の発生を抑制し，火炎を副室から主室に一気
に吹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，ＮＯX ，ＨＣ等の発生を低減
し，熱効率を高めるものである。
されたガスエンジンは，天然ガス等のガス燃料を副室に
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孔の連絡孔弁を開
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，副室内では過濃状態の混合気を燃焼さ
せてＮＯX の発生を抑制し，火炎を副室から主室に一気
に吹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，ＮＯX ，ＨＣ等の発生を低減
し，熱効率を高めるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，ガスエンジ
ン等のエンジンにおいて，シリンダのほぼ中央に位置し
且つ主室と副室とを連通する連絡口を設けられた制御弁
は，ピストンが吸気弁を通じて空気を主室に吸入してい
る間は連絡口を閉鎖し，一方，副室にガス燃料供給弁を
開放して副室にガス燃料を供給し，圧縮行程の後半にな
って制御弁が連絡口を開放し，主室内の圧縮空気を連絡
口を通じて副室に侵入させ，それによって，副室内で空
気とガス燃料とを混合して着火燃焼させ，次いで，副室
内の火炎，未燃混合気等のガスを主室に噴出させ，主室
で二次燃焼を行なわせている。
ン等のエンジンにおいて，シリンダのほぼ中央に位置し
且つ主室と副室とを連通する連絡口を設けられた制御弁
は，ピストンが吸気弁を通じて空気を主室に吸入してい
る間は連絡口を閉鎖し，一方，副室にガス燃料供給弁を
開放して副室にガス燃料を供給し，圧縮行程の後半にな
って制御弁が連絡口を開放し，主室内の圧縮空気を連絡
口を通じて副室に侵入させ，それによって，副室内で空
気とガス燃料とを混合して着火燃焼させ，次いで，副室
内の火炎，未燃混合気等のガスを主室に噴出させ，主室
で二次燃焼を行なわせている。
【０００５】しかしながら，上記のようなタイプの副室
式ガスエンジンにおいて，燃焼室が遮熱構造に構成され
ていると，燃焼室壁面の温度が高温になっており，副室
に供給されているガス燃料は高温度となり，着火し易い
状態になっているので，制御弁が連絡口を開放した時
に，圧縮空気が連絡口近傍で着火燃焼し，燃焼圧力が主
室側と副室の奥部へと伝播し，そのため，副室に充填さ
れているガス燃料を益々奥部へと閉じ込める現象が発生
し，副室内に未燃混合気を残存させる原因になり，燃焼
状態が悪化し，熱効率の低下とＨＣの発生を増加させる
原因となる。
式ガスエンジンにおいて，燃焼室が遮熱構造に構成され
ていると，燃焼室壁面の温度が高温になっており，副室
に供給されているガス燃料は高温度となり，着火し易い
状態になっているので，制御弁が連絡口を開放した時
に，圧縮空気が連絡口近傍で着火燃焼し，燃焼圧力が主
室側と副室の奥部へと伝播し，そのため，副室に充填さ
れているガス燃料を益々奥部へと閉じ込める現象が発生
し，副室内に未燃混合気を残存させる原因になり，燃焼
状態が悪化し，熱効率の低下とＨＣの発生を増加させる
原因となる。
【０００６】また，圧縮短でのトータルの燃焼室容積に
示す副室の容積比を大きくして，副室に侵入する空気量
を増大させると，連絡口の開放前での主室内の圧力が上
昇し，連絡口を開放させるための制御弁をリフトさせる
力が大きくなり，電磁力等で制御弁をリフトさせる構造
では好ましくないものである。そこで，副室に供給され
ているガス燃料と主室から連絡口を通じて供給される圧
縮空気とを副室内で均一に混合させ，副室内のガス燃料
を副室内に残存させることなく，主室へと噴き出し，副
室での着火燃焼による火炎，未燃混合気等のガスを燃焼
初期において短期に主室へ噴き出し，熱効率を向上させ
ると共に，ＨＣ等の発生を低減することができるかの課
題がある。
示す副室の容積比を大きくして，副室に侵入する空気量
を増大させると，連絡口の開放前での主室内の圧力が上
昇し，連絡口を開放させるための制御弁をリフトさせる
力が大きくなり，電磁力等で制御弁をリフトさせる構造
では好ましくないものである。そこで，副室に供給され
ているガス燃料と主室から連絡口を通じて供給される圧
縮空気とを副室内で均一に混合させ，副室内のガス燃料
を副室内に残存させることなく，主室へと噴き出し，副
室での着火燃焼による火炎，未燃混合気等のガスを燃焼
初期において短期に主室へ噴き出し，熱効率を向上させ
ると共に，ＨＣ等の発生を低減することができるかの課
題がある。
【０００７】
【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，主室と副室との連絡口に
第１制御弁を配置すると共に，連絡口とは別に主室と副
室とを連通するサブの分配通路を制御弁そのものに形成
し，それらの分配通路を開閉する第２制御弁を配置し，
第２制御弁が圧縮行程終端近傍で分配通路を開放して副
室の上部即ち奥部に圧縮空気を供給分散させて圧縮空気
とガス燃料との混合を促進して副室の奥部で着火燃焼さ
せ，副室内に火炎，未燃混合気等の残留ガスが滞留する
ことを防止し，ＨＣ，ＮＯX ，スート等の発生を防止し
て熱効率を向上させる制御弁を持つ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，主室と副室との連絡口に
第１制御弁を配置すると共に，連絡口とは別に主室と副
室とを連通するサブの分配通路を制御弁そのものに形成
し，それらの分配通路を開閉する第２制御弁を配置し，
第２制御弁が圧縮行程終端近傍で分配通路を開放して副
室の上部即ち奥部に圧縮空気を供給分散させて圧縮空気
とガス燃料との混合を促進して副室の奥部で着火燃焼さ
せ，副室内に火炎，未燃混合気等の残留ガスが滞留する
ことを防止し，ＨＣ，ＮＯX ，スート等の発生を防止し
て熱効率を向上させる制御弁を持つ副室式ガスエンジン
を提供することである。
【０００８】この発明は，主室に連通する副室を形成し
た燃焼室部材，前記副室と前記主室とを連通する前記燃
焼室部材に形成した連絡口，前記連絡口を開閉する第１
制御弁，及びガス燃料を前記副室へ供給するガス燃料供
給手段を具備し，前記第１制御弁を前記副室の中央領域
を貫通する弁ステムと該弁ステムと一体の弁ヘッドから
構成し，前記弁ヘッドに前記主室側に開放する開口部を
形成すると共に，前記弁ステムに前記副室の上部に開口
する分配通路及び前記分配通路と前記開口部を連通する
空気通路を形成し，前記空気通路に前記分配通路を前記
主室内の所定以上のガス圧力によって開放する第２制御
弁を配置したことから成る制御弁を持つ副室式ガスエン
ジンに関する。
た燃焼室部材，前記副室と前記主室とを連通する前記燃
焼室部材に形成した連絡口，前記連絡口を開閉する第１
制御弁，及びガス燃料を前記副室へ供給するガス燃料供
給手段を具備し，前記第１制御弁を前記副室の中央領域
を貫通する弁ステムと該弁ステムと一体の弁ヘッドから
構成し，前記弁ヘッドに前記主室側に開放する開口部を
形成すると共に，前記弁ステムに前記副室の上部に開口
する分配通路及び前記分配通路と前記開口部を連通する
空気通路を形成し，前記空気通路に前記分配通路を前記
主室内の所定以上のガス圧力によって開放する第２制御
弁を配置したことから成る制御弁を持つ副室式ガスエン
ジンに関する。
【０００９】また，前記第２制御弁は，前記弁ステムに
形成された前記空気通路内をスプリングのばね力で前記
分配通路を閉鎖する方向に押圧され，前記第２制御弁は
その端面に掛かる前記空気通路内の所定以上のガス圧力
によって前記分配通路を開放するものである。更に，こ
の副室式ガスエンジンは，前記第２制御弁が圧縮行程上
死点近傍の前記主室内の圧縮空気圧によって前記スプリ
ングのばね力に抗してリフトして前記分配通路を開放
し，前記主室の圧縮空気が前記空気通路及び前記分配通
路を通じて前記副室の上部に均一に供給され，前記副室
の上部に分配された圧縮空気とガス燃料とが混合して着
火燃焼し，次いで，前記第１制御弁が前記連絡口を開放
して前記副室から火炎，未燃混合気等のガスが前記連絡
口を通じて前記主室へ噴き出されるものである。
形成された前記空気通路内をスプリングのばね力で前記
分配通路を閉鎖する方向に押圧され，前記第２制御弁は
その端面に掛かる前記空気通路内の所定以上のガス圧力
によって前記分配通路を開放するものである。更に，こ
の副室式ガスエンジンは，前記第２制御弁が圧縮行程上
死点近傍の前記主室内の圧縮空気圧によって前記スプリ
ングのばね力に抗してリフトして前記分配通路を開放
し，前記主室の圧縮空気が前記空気通路及び前記分配通
路を通じて前記副室の上部に均一に供給され，前記副室
の上部に分配された圧縮空気とガス燃料とが混合して着
火燃焼し，次いで，前記第１制御弁が前記連絡口を開放
して前記副室から火炎，未燃混合気等のガスが前記連絡
口を通じて前記主室へ噴き出されるものである。
【００１０】前記第１制御弁の前記弁ステムに形成され
た前記分配通路は，周方向に隔置して複数個形成され，
前記主室からの圧縮空気を前記副室内に均一に吹き込ま
れることから成る。
た前記分配通路は，周方向に隔置して複数個形成され，
前記主室からの圧縮空気を前記副室内に均一に吹き込ま
れることから成る。
【００１１】この副室式ガスエンジンは，前記シリンダ
ヘッドと前記燃焼室部材にそれぞれ連通状態に形成され
且つ吸気弁が配置された吸気ポート，及び前記シリンダ
ヘッドと前記燃焼室部材にそれぞれ連通状態に形成され
且つ排気弁が配置された排気ポートを備えている。
ヘッドと前記燃焼室部材にそれぞれ連通状態に形成され
且つ吸気弁が配置された吸気ポート，及び前記シリンダ
ヘッドと前記燃焼室部材にそれぞれ連通状態に形成され
且つ排気弁が配置された排気ポートを備えている。
【００１２】この副室式ガスエンジンは，上記のよう
に，主室と副室とを連通する連絡口に第１制御弁を配置
する共に，制御弁そのものに主室内の所定以上の圧縮空
気圧で開放する第２制御弁を設けたので，主室内の圧縮
空気は副室の奥部にまず導入され，副室の奥部でガス燃
料との混合を促進して着火燃焼し，ガス燃料が着火燃焼
することによって副室内の圧力が上昇し，その時，第１
制御弁が開放して副室の下部に存在する火炎，未燃混合
気等のガスを主室へ一気に噴き出し，副室内に残留ガス
が滞留することが防止され，副室から主室へ噴出したガ
スが主室内に存在する吸気スワールと混合を促進して主
室での二次燃焼スピードをアップし，短期に燃焼を完結
し，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を抑制し，熱効率を向上させ
ることができる。
に，主室と副室とを連通する連絡口に第１制御弁を配置
する共に，制御弁そのものに主室内の所定以上の圧縮空
気圧で開放する第２制御弁を設けたので，主室内の圧縮
空気は副室の奥部にまず導入され，副室の奥部でガス燃
料との混合を促進して着火燃焼し，ガス燃料が着火燃焼
することによって副室内の圧力が上昇し，その時，第１
制御弁が開放して副室の下部に存在する火炎，未燃混合
気等のガスを主室へ一気に噴き出し，副室内に残留ガス
が滞留することが防止され，副室から主室へ噴出したガ
スが主室内に存在する吸気スワールと混合を促進して主
室での二次燃焼スピードをアップし，短期に燃焼を完結
し，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を抑制し，熱効率を向上させ
ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による制御弁を持つ副室式ガスエンジンの実施例を説明
する。この制御弁を持つ副室式ガスエンジンは，コージ
ェネレーションシステム或いは自動車用エンジン等のエ
ンジンに適用できるものである。図１はこの発明による
制御弁を持つ副室式ガスエンジンの一実施例を示す断面
図，図２は図１の副室式ガスエンジンにおける第２制御
弁から副室の奥部に圧縮空気が供給される状態を示す拡
大断面図，及び図３は図１の副室式ガスエンジンにおけ
る第１制御弁が連絡口を開放し且つ第２制御弁が分配通
路を閉鎖した状態を示す拡大断面図である。
による制御弁を持つ副室式ガスエンジンの実施例を説明
する。この制御弁を持つ副室式ガスエンジンは，コージ
ェネレーションシステム或いは自動車用エンジン等のエ
ンジンに適用できるものである。図１はこの発明による
制御弁を持つ副室式ガスエンジンの一実施例を示す断面
図，図２は図１の副室式ガスエンジンにおける第２制御
弁から副室の奥部に圧縮空気が供給される状態を示す拡
大断面図，及び図３は図１の副室式ガスエンジンにおけ
る第１制御弁が連絡口を開放し且つ第２制御弁が分配通
路を閉鎖した状態を示す拡大断面図である。
【００１４】この副室式ガスエンジンは，主として，シ
リンダブロック５４，シリンダブロック５４の上面にス
ペーサ４とその上下のガスケット２９を介して固定ボル
ト２８によって固定されたシリンダヘッド３，シリンダ
ブロック５４に形成した孔部２３に嵌合したシリンダ１
４を構成するシリンダライナ２２，シリンダヘッド３の
一部を構成するスペーサ４の孔部１２に配置された燃焼
室部材１０，及びシリンダライナ２２に形成したシリン
ダ１４内を往復運動するピストン１５を有している。燃
焼室部材１０とシリンダブロック５４との間にはガスケ
ット３２が介在している。燃焼室部材１０は，図示てい
ないが，スペーサ４を用いることなく，シリンダヘッド
３に形成されたキャビティに配置する構造に構成するこ
ともできる。
リンダブロック５４，シリンダブロック５４の上面にス
ペーサ４とその上下のガスケット２９を介して固定ボル
ト２８によって固定されたシリンダヘッド３，シリンダ
ブロック５４に形成した孔部２３に嵌合したシリンダ１
４を構成するシリンダライナ２２，シリンダヘッド３の
一部を構成するスペーサ４の孔部１２に配置された燃焼
室部材１０，及びシリンダライナ２２に形成したシリン
ダ１４内を往復運動するピストン１５を有している。燃
焼室部材１０とシリンダブロック５４との間にはガスケ
ット３２が介在している。燃焼室部材１０は，図示てい
ないが，スペーサ４を用いることなく，シリンダヘッド
３に形成されたキャビティに配置する構造に構成するこ
ともできる。
【００１５】燃焼室部材１０は，ヘッド下面部２６とそ
れと一体構造のライナ上部２７から構成されたヘッドラ
イナから構成され，主室１とシリンダ１４の中心に位置
する副室２とが形成されている。主室１と副室２とは，
燃焼室部材１０に形成された連絡口６によって連通され
ている。燃焼室部材１０のヘッド下面部２６には，吸気
弁５６が配置されたバルブシートを備えた吸気ポート１
８と，排気弁５７が配置されたバルブシートを備えた排
気ポート３９とが形成されている。シリンダヘッド３に
は，燃焼室部材１０に形成された吸気ポート１８と排気
ポート３９がそれぞれ互いに連通する吸気ポートと排気
ポートが形成されている。また，シリンダヘッド３と燃
焼室部材１０に形成された吸気ポート１８は，主室１に
吸気スワールＳを形成するようにスパイラル状に形成さ
れている。
れと一体構造のライナ上部２７から構成されたヘッドラ
イナから構成され，主室１とシリンダ１４の中心に位置
する副室２とが形成されている。主室１と副室２とは，
燃焼室部材１０に形成された連絡口６によって連通され
ている。燃焼室部材１０のヘッド下面部２６には，吸気
弁５６が配置されたバルブシートを備えた吸気ポート１
８と，排気弁５７が配置されたバルブシートを備えた排
気ポート３９とが形成されている。シリンダヘッド３に
は，燃焼室部材１０に形成された吸気ポート１８と排気
ポート３９がそれぞれ互いに連通する吸気ポートと排気
ポートが形成されている。また，シリンダヘッド３と燃
焼室部材１０に形成された吸気ポート１８は，主室１に
吸気スワールＳを形成するようにスパイラル状に形成さ
れている。
【００１６】燃焼室部材１０に形成された連絡口６に
は，連絡口６を開閉するための制御弁５（第１制御弁）
が着座するバルブシート２５が形成されている。制御弁
５は，シリンダ１４の中心に位置する弁ヘッド４５とそ
れに一体構造の弁ステム９から構成され，バルブ支持体
１９に設けたバルブガイド内を上下動するようにセット
されている。制御弁５の弁ヘッド４５は，シリンダヘッ
ド３と燃焼室部材１０に形成した挿通孔４４を貫通して
配置されている。制御弁５は，シリンダヘッド３に形成
された挿通孔４４にバルブガイド５０を介して摺動可能
に挿通されている。制御弁５の摺動により副室２内のガ
スが漏洩しないように，シール部材５１が，燃焼室部材
１０の上面とシリンダヘッド３の下面との間に形成され
る隙間である遮熱空気層３１で且つ制御弁５の弁ステム
９の回りに配置されている。制御弁５の弁ステム９に
は，制御弁５を冷却するため，通路３８を通じてオイル
が供給される中空部４２が形成されている。
は，連絡口６を開閉するための制御弁５（第１制御弁）
が着座するバルブシート２５が形成されている。制御弁
５は，シリンダ１４の中心に位置する弁ヘッド４５とそ
れに一体構造の弁ステム９から構成され，バルブ支持体
１９に設けたバルブガイド内を上下動するようにセット
されている。制御弁５の弁ヘッド４５は，シリンダヘッ
ド３と燃焼室部材１０に形成した挿通孔４４を貫通して
配置されている。制御弁５は，シリンダヘッド３に形成
された挿通孔４４にバルブガイド５０を介して摺動可能
に挿通されている。制御弁５の摺動により副室２内のガ
スが漏洩しないように，シール部材５１が，燃焼室部材
１０の上面とシリンダヘッド３の下面との間に形成され
る隙間である遮熱空気層３１で且つ制御弁５の弁ステム
９の回りに配置されている。制御弁５の弁ステム９に
は，制御弁５を冷却するため，通路３８を通じてオイル
が供給される中空部４２が形成されている。
【００１７】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ている。燃焼室
部材１０は，その外周面とスペーサ４に形成した孔部１
２との間に遮熱空気層３１を形成するように，ガスケッ
１３，３６が介在してスペーサ４の孔部１２に配置さ
れ，主室１と副室２が遮熱構造に構成されている。ま
た，燃焼室部材１０には，副室２にガス燃料を供給する
ため，シリンダヘッド３には，副室２にガス燃料を供給
するため，燃料弁又は燃料供給ノズルから成る燃料供給
手段１１（図では，燃料弁）が設けられている。燃料弁
１１は，その弁本体３０をシリンダヘッド３に形成され
た孔部４９に配置することによって取り付けることがで
きる。燃料弁１１は，弁本体３０に形成された燃料通路
５２の燃料供給口１７を開放することによって副室２へ
ガス燃料が供給される。また，弁本体３０の燃料通路５
２には，シリンダヘッド３に形成された燃料通路４３を
通じてガス燃料供給源から供給される。
ックスや耐熱合金の耐熱材から形成されている。燃焼室
部材１０は，その外周面とスペーサ４に形成した孔部１
２との間に遮熱空気層３１を形成するように，ガスケッ
１３，３６が介在してスペーサ４の孔部１２に配置さ
れ，主室１と副室２が遮熱構造に構成されている。ま
た，燃焼室部材１０には，副室２にガス燃料を供給する
ため，シリンダヘッド３には，副室２にガス燃料を供給
するため，燃料弁又は燃料供給ノズルから成る燃料供給
手段１１（図では，燃料弁）が設けられている。燃料弁
１１は，その弁本体３０をシリンダヘッド３に形成され
た孔部４９に配置することによって取り付けることがで
きる。燃料弁１１は，弁本体３０に形成された燃料通路
５２の燃料供給口１７を開放することによって副室２へ
ガス燃料が供給される。また，弁本体３０の燃料通路５
２には，シリンダヘッド３に形成された燃料通路４３を
通じてガス燃料供給源から供給される。
【００１８】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
２０と，ピストンヘッド２０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２１とから構成
されている。ピストンヘッド２０とピストンスカート２
１との間にはガスケット３４が介在して遮熱空気層３５
が形成されている。ピストンヘッド２０とピストンスカ
ート２１とは結合リング３３でメタルフロー等によって
固定されている。主室１は，燃焼室部材１０のヘッド下
面部２６の下面４６，シリンダライナ２２とライナ上部
２７とに形成されたシリンダ１４及びピストンヘッド２
０の上面４８と上面４８に形成されたキャビティ４７に
よって囲まれる領域に形成されている。
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
２０と，ピストンヘッド２０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２１とから構成
されている。ピストンヘッド２０とピストンスカート２
１との間にはガスケット３４が介在して遮熱空気層３５
が形成されている。ピストンヘッド２０とピストンスカ
ート２１とは結合リング３３でメタルフロー等によって
固定されている。主室１は，燃焼室部材１０のヘッド下
面部２６の下面４６，シリンダライナ２２とライナ上部
２７とに形成されたシリンダ１４及びピストンヘッド２
０の上面４８と上面４８に形成されたキャビティ４７に
よって囲まれる領域に形成されている。
【００１９】この副室式ガスエンジンは，特に，制御弁
５を副室２の中央領域を貫通する弁ステム９と弁ステム
９と一体の弁ヘッド４５から構成し，弁ヘッド４５に主
室１側に開放する開口部２４を形成すると共に，弁ステ
ム９に副室２の頂壁面５３の近傍の上部に開口する分配
通路１６及び分配通路１６と開口部２４を連通する空気
通路７を形成し，空気通路７に分配通路１６を主室１内
の所定以上のガス圧力によって開放する制御弁８（第２
制御弁）を設けたことを特徴としている。制御弁５に形
成した空気通路７と中空部４１とは，連通状態になって
いる。制御弁８は，弁ステム９の中空部４１内に摺動可
能に配置され，空気通路７に形成された段部５５に着座
した状態で分配通路１６を閉鎖する。制御弁８は，弁ス
テム９の中空部４１にセットされたスプリング３７のば
ね力によって段部５５に押し付けられている。また，ス
プリング３７は，弁ステム９に形成された中空部４１に
固定されたバルブシート部材４０によって中空部４１の
所定の位置にセットされている。
５を副室２の中央領域を貫通する弁ステム９と弁ステム
９と一体の弁ヘッド４５から構成し，弁ヘッド４５に主
室１側に開放する開口部２４を形成すると共に，弁ステ
ム９に副室２の頂壁面５３の近傍の上部に開口する分配
通路１６及び分配通路１６と開口部２４を連通する空気
通路７を形成し，空気通路７に分配通路１６を主室１内
の所定以上のガス圧力によって開放する制御弁８（第２
制御弁）を設けたことを特徴としている。制御弁５に形
成した空気通路７と中空部４１とは，連通状態になって
いる。制御弁８は，弁ステム９の中空部４１内に摺動可
能に配置され，空気通路７に形成された段部５５に着座
した状態で分配通路１６を閉鎖する。制御弁８は，弁ス
テム９の中空部４１にセットされたスプリング３７のば
ね力によって段部５５に押し付けられている。また，ス
プリング３７は，弁ステム９に形成された中空部４１に
固定されたバルブシート部材４０によって中空部４１の
所定の位置にセットされている。
【００２０】制御弁５の弁ステム９に形成された分配通
路１６は，周方向に隔置して複数個，例えば，３〜６個
形成され，主室１からの圧縮空気を副室２内に均一に吹
き込むことができるように形成されている。制御弁８の
端面は，スプリング３７のばね力によって段部５５の方
向に押圧され，主室１内の圧縮空気圧が所定圧以下の状
態では段部５５に当接して分配通路１６を閉鎖してい
る。主室１内の圧縮空気圧が所定圧以上になる圧縮行程
上死点近傍では，該圧縮空気圧によってスプリング３７
のばね力に抗して制御弁８をリフトさせ，分配通路１６
を空気通路７に連通させ，主室１の圧縮空気を副室２に
供給する。
路１６は，周方向に隔置して複数個，例えば，３〜６個
形成され，主室１からの圧縮空気を副室２内に均一に吹
き込むことができるように形成されている。制御弁８の
端面は，スプリング３７のばね力によって段部５５の方
向に押圧され，主室１内の圧縮空気圧が所定圧以下の状
態では段部５５に当接して分配通路１６を閉鎖してい
る。主室１内の圧縮空気圧が所定圧以上になる圧縮行程
上死点近傍では，該圧縮空気圧によってスプリング３７
のばね力に抗して制御弁８をリフトさせ，分配通路１６
を空気通路７に連通させ，主室１の圧縮空気を副室２に
供給する。
【００２１】また，分配通路１６のトータルの通路断面
積は，空気通路７の通路断面積にほぼ等しく，ピストン
上面４８の面積に対して０．４〜０．９％程度に設定さ
れることが，圧縮空気を主室１から副室２へ供給するの
に好ましい割合である。また，副室２内には，天然ガス
等のガス燃料が充満しており，その圧力は０．５〜０．
７ＭＰａ程度である。そのガス燃料中に主室１で圧縮さ
れた空気圧力が２〜３ＭＰａ程度になった時に，制御弁
８が分配通路１６を開放するようにスプリング３７のば
ね力を設定されている。また，制御弁５及び制御弁８
は，耐熱性で且つ耐変形性のＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 又はそ
れらの複合材から成るセラミックス又は耐熱金属から構
成されている。
積は，空気通路７の通路断面積にほぼ等しく，ピストン
上面４８の面積に対して０．４〜０．９％程度に設定さ
れることが，圧縮空気を主室１から副室２へ供給するの
に好ましい割合である。また，副室２内には，天然ガス
等のガス燃料が充満しており，その圧力は０．５〜０．
７ＭＰａ程度である。そのガス燃料中に主室１で圧縮さ
れた空気圧力が２〜３ＭＰａ程度になった時に，制御弁
８が分配通路１６を開放するようにスプリング３７のば
ね力を設定されている。また，制御弁５及び制御弁８
は，耐熱性で且つ耐変形性のＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 又はそ
れらの複合材から成るセラミックス又は耐熱金属から構
成されている。
【００２２】制御弁８は，弁ステム９に形成された空気
通路７内をスプリング３７のばね力で分配通路１６を閉
鎖する方向に押圧されている。制御弁８は，その端面に
掛かる主室１から開口部２４を通じて連通している空気
通路７内の所定以上のガス圧力によって，分配通路１６
を開放するように構成されている。図２に示すように，
制御弁８が圧縮行程上死点近傍の主室１内の圧縮空気圧
によってスプリング３７のばね力に抗してリフトして分
配通路１６を開放し，主室１の圧縮空気が空気通路７及
び分配通路１６を通じて副室２の上部に均一に拡散して
供給され，副室２で圧縮空気とガス燃料とが混合して副
室２の上部に濃混合気が生成され，副室２内の圧力が徐
々に上昇して副室２内が５ＭＰａ程度に長手方向って着
火に必要な圧力温度に達すると，副室２で着火が起こり
燃焼する。次いで，図３に示すように，副室２内での着
火燃焼によって副室２内の圧力が上昇し，制御弁５を押
し下げて制御弁５が連絡口６を開放すると共に，副室２
の下部に存在する火炎，未燃混合気等のガスを連絡口６
を通じて副室２から主室１へ噴き出させることになる。
通路７内をスプリング３７のばね力で分配通路１６を閉
鎖する方向に押圧されている。制御弁８は，その端面に
掛かる主室１から開口部２４を通じて連通している空気
通路７内の所定以上のガス圧力によって，分配通路１６
を開放するように構成されている。図２に示すように，
制御弁８が圧縮行程上死点近傍の主室１内の圧縮空気圧
によってスプリング３７のばね力に抗してリフトして分
配通路１６を開放し，主室１の圧縮空気が空気通路７及
び分配通路１６を通じて副室２の上部に均一に拡散して
供給され，副室２で圧縮空気とガス燃料とが混合して副
室２の上部に濃混合気が生成され，副室２内の圧力が徐
々に上昇して副室２内が５ＭＰａ程度に長手方向って着
火に必要な圧力温度に達すると，副室２で着火が起こり
燃焼する。次いで，図３に示すように，副室２内での着
火燃焼によって副室２内の圧力が上昇し，制御弁５を押
し下げて制御弁５が連絡口６を開放すると共に，副室２
の下部に存在する火炎，未燃混合気等のガスを連絡口６
を通じて副室２から主室１へ噴き出させることになる。
【００２３】この副室式ガスエンジンは，ピストンヘッ
ド２０に形成されたキャビティ４７が連絡口６の通路面
積より大きい径に形成されている。吸気ポート１８から
主室１へ送り込まれた吸気は主室１のキャビティ４７内
で吸気スワールＳは形成するが，図３に示すように，制
御弁５が連絡口６を開放した時に，副室２に残留ガスを
滞留させることなく，副室２からの火炎，未燃混合気等
のガスが連絡口６を通じて主室１に形成されている吸気
スワールＳ中に噴き出され，拡散空気流となって主室１
での混合を促進し，主室１での二次燃焼スピードをアッ
プし，短期に燃焼を完結し，ＮＯX ，スート，ＨＣ等の
発生を抑制し，熱効率を向上させる。
ド２０に形成されたキャビティ４７が連絡口６の通路面
積より大きい径に形成されている。吸気ポート１８から
主室１へ送り込まれた吸気は主室１のキャビティ４７内
で吸気スワールＳは形成するが，図３に示すように，制
御弁５が連絡口６を開放した時に，副室２に残留ガスを
滞留させることなく，副室２からの火炎，未燃混合気等
のガスが連絡口６を通じて主室１に形成されている吸気
スワールＳ中に噴き出され，拡散空気流となって主室１
での混合を促進し，主室１での二次燃焼スピードをアッ
プし，短期に燃焼を完結し，ＮＯX ，スート，ＨＣ等の
発生を抑制し，熱効率を向上させる。
【００２４】
【発明の効果】この発明による副室式ガスエンジンは，
上記のように構成されているので，圧縮行程終端で主室
内の圧縮空気が所定の圧力以上になると，主室の圧縮空
気圧は第１制御弁の開口部から空気通路内に伝達され，
スプリングのばね力に抗して第２制御弁を押し上げて分
配通路を開放し，主室から開口部，空気通路及び分配通
路を通じて圧縮空気が副室の上部に供給される。副室の
上部に圧縮空気が吹き込まれると，副室内のガス燃料と
混合を促進して着火燃焼し，燃焼が副室の上部から発生
し，次いで，第１制御弁が連絡口を開放すると，副室内
の火炎，未燃混合気等のガスが主室へ噴きだされ，副室
内に残留ガスが滞留するのを防止して熱効率を向上させ
る。即ち，この副室式ガスエンジンは，従来の副室式ガ
スエンジンのように圧縮空気が連絡口近傍でガス燃料と
混合して着火燃焼することが防止され，副室の奥部に残
留ガスが滞留することが防止され，ＨＣ，ＮＯX ，スー
ト等の発生を低減し，熱効率が向上する。
上記のように構成されているので，圧縮行程終端で主室
内の圧縮空気が所定の圧力以上になると，主室の圧縮空
気圧は第１制御弁の開口部から空気通路内に伝達され，
スプリングのばね力に抗して第２制御弁を押し上げて分
配通路を開放し，主室から開口部，空気通路及び分配通
路を通じて圧縮空気が副室の上部に供給される。副室の
上部に圧縮空気が吹き込まれると，副室内のガス燃料と
混合を促進して着火燃焼し，燃焼が副室の上部から発生
し，次いで，第１制御弁が連絡口を開放すると，副室内
の火炎，未燃混合気等のガスが主室へ噴きだされ，副室
内に残留ガスが滞留するのを防止して熱効率を向上させ
る。即ち，この副室式ガスエンジンは，従来の副室式ガ
スエンジンのように圧縮空気が連絡口近傍でガス燃料と
混合して着火燃焼することが防止され，副室の奥部に残
留ガスが滞留することが防止され，ＨＣ，ＮＯX ，スー
ト等の発生を低減し，熱効率が向上する。
【図１】この発明による制御弁を持つ副室式ガスエンジ
ンの一実施例を示す断面図である。
ンの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の副室式ガスエンジンにおける第２制御弁
から副室の奥部に圧縮空気が供給される状態を示す拡大
断面図である。
から副室の奥部に圧縮空気が供給される状態を示す拡大
断面図である。
【図３】図１の副室式ガスエンジンにおける第１制御弁
が連絡口を開放し且つ第２制御弁が分配通路を閉鎖した
状態を示す拡大断面図である。である。
が連絡口を開放し且つ第２制御弁が分配通路を閉鎖した
状態を示す拡大断面図である。である。
１ 主室 ２ 副室 ３ シリンダヘッド ５ 制御弁（第１制御弁） ６ 連絡口 ７ 空気通路 ８ 制御弁（第２制御弁） ９ 弁ステム １０ 燃焼室部材 １１ 燃料弁 １５ ピストン １６ 分配通路 １７ 燃料供給口 １８ 吸気ポート ２４ 開口部 ３７ スプリング ３９ 排気ポート ４５ 弁ヘッド ５５ 段部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｚ
Claims (5)
- 【請求項１】 主室に連通する副室を形成した燃焼室部
材，前記副室と前記主室とを連通する前記燃焼室部材に
形成した連絡口，前記連絡口を開閉する第１制御弁，及
びガス燃料を前記副室へ供給するガス燃料供給手段を具
備し，前記第１制御弁を前記副室の中央領域を貫通する
弁ステムと該弁ステムと一体の弁ヘッドから構成し，前
記弁ヘッドに前記主室側に開放する開口部を形成すると
共に，前記弁ステムに前記副室の上部に開口する分配通
路及び前記分配通路と前記開口部を連通する空気通路を
形成し，前記空気通路に前記分配通路を前記主室内の所
定以上のガス圧力によって開放する第２制御弁を配置し
たことから成る制御弁を持つ副室式ガスエンジン。 - 【請求項２】 前記第２制御弁は，前記弁ステムに形成
された前記空気通路内をスプリングのばね力で前記分配
通路を閉鎖する方向に押圧され，前記第２制御弁はその
端面に掛かる前記空気通路内の所定以上のガス圧力によ
って前記分配通路を開放することから成る請求項１に記
載の制御弁を持つ副室式ガスエンジン。 - 【請求項３】 前記第２制御弁が圧縮行程上死点近傍の
前記主室内の圧縮空気圧によって前記スプリングのばね
力に抗してリフトして前記分配通路を開放し，前記主室
の圧縮空気が前記空気通路及び前記分配通路を通じて前
記副室の上部に均一に供給され，前記副室の上部に分配
された圧縮空気とガス燃料とが混合して着火燃焼し，次
いで，前記第１制御弁が前記連絡口を開放して前記副室
から火炎，未燃混合気等のガスが前記連絡口を通じて前
記主室へ噴き出されることから成る請求項２に記載の制
御弁を持つ副室式ガスエンジン。 - 【請求項４】 前記第１制御弁の前記弁ステムに形成さ
れた前記分配通路は，周方向に隔置して複数個形成さ
れ，前記主室からの圧縮空気を前記副室内に均一に吹き
込まれることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記
載の制御弁を持つ副室式ガスエンジン。 - 【請求項５】 前記シリンダヘッドと前記燃焼室部材に
それぞれ連通状態に形成され且つ吸気弁が配置された吸
気ポート，及び前記シリンダヘッドと前記燃焼室部材に
それぞれ連通状態に形成され且つ排気弁が配置された排
気ポートを備えていることから成る請求項１〜４のいず
れか１項に記載の制御弁を持つ副室式ガスエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10153704A JPH11324811A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 制御弁を持つ副室式ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10153704A JPH11324811A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 制御弁を持つ副室式ガスエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324811A true JPH11324811A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15568293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10153704A Pending JPH11324811A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 制御弁を持つ副室式ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11324811A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971107A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine |
| CN104481623A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-01 | 镇江维纳特气门有限公司 | 一种具有密封层的气门 |
-
1998
- 1998-05-20 JP JP10153704A patent/JPH11324811A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0971107A2 (en) * | 1998-07-08 | 2000-01-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine |
| EP0971107A3 (en) * | 1998-07-08 | 2000-08-23 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Prechamber gas-combustion engine |
| CN104481623A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-01 | 镇江维纳特气门有限公司 | 一种具有密封层的气门 |
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