JP2000291496A - Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン - Google Patents

Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン

Info

Publication number
JP2000291496A
JP2000291496A JP11098003A JP9800399A JP2000291496A JP 2000291496 A JP2000291496 A JP 2000291496A JP 11098003 A JP11098003 A JP 11098003A JP 9800399 A JP9800399 A JP 9800399A JP 2000291496 A JP2000291496 A JP 2000291496A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
egr
port
gas
chamber
intake
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.)
Pending
Application number
JP11098003A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP11098003A priority Critical patent/JP2000291496A/ja
Publication of JP2000291496A publication Critical patent/JP2000291496A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276—Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 このガスエンジンは，ＥＧＲ用冷却排気ガス
を主室に供給してノッキングの発生を防止すると共に，
冷却排気ガスを主室へ供給する供給系を圧縮空気の主室
への供給系と別に設けてコンプレッサ仕事を低減する。 【解決手段】 このガスエンジンは，主室１から排出さ
れる排気ガスを流す排気管２８にターボチャージャ１８
を設け，ターボチャージャ１８を通った排気ガスの一部
を冷却装置７で冷却し，吸入行程の初期でＥＧＲ弁９が
リフトして冷却排気ガスがＥＧＲポート１３を通じて主
室１へ供給され，次いで，吸気弁８がリフトしてターボ
チャージャ１８のコンプレッサで圧縮された圧縮空気が
主室１に供給される。従って，ターボチャージャ１８
は，冷却排気ガス分だけコンプレッサ仕事が低減され
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，排気ガスの一部
を燃焼室に供給するＥＧＲ装置を備えたガスエンジンに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスエンジンは，副室と主室とを
連通する連絡口に制御弁を設け，吸気通路を通じて空気
を主室に吸入している間は制御弁で連絡口を閉鎖し，ガ
ス燃料弁を開放して副室にガス燃料を供給し，圧縮行程
上死点付近で制御弁を作動して連絡口を開放し，主室内
の圧縮空気を副室に侵入させ，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て燃焼を行なわせて
いる。また，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口の制御弁を
開放して主室の高圧縮空気を副室に流入させて着火燃焼
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噴き出させて燃
焼させている（例えば，特開平７−３１０５５０号公報
参照）。
【０００３】ところで，メタンを主成分とする天然ガス
は，着火温度が高く，一旦着火燃焼が起こると，一気に
燃焼が進展する特性がある。上記のようなガスエンジン
は，主室から副室へ圧縮空気が流入して着火燃焼する時
に，副室内の燃焼が激しくなってノッキングが発生する
ことが多い。即ち，天然ガス，ＣＯ，Ｈ2 のガス燃料は
空気と混合し難く，着火燃焼し難く，８００℃以上でな
いと着火燃焼が発生しないが，一旦，ガス燃料と空気と
が混合すると，瞬間的に燃焼し，ノッキングを起こす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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適正に混合させ，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，未燃混合気等の燃焼火炎
を燃焼初期に短期間で主室へ噴き出し，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考えられ
る。
【０００５】本発明者は，上記の問題を解決するため，
副室式ガスエンジンを開発して先に出願した（例えば，
特願平１１−３６７１号）。該副室式ガスエンジンは，
空気と天然ガス，ＣＯ，Ｈ2 等のガス燃料とが混合し難
く，該混合気の着火温度が高く，一旦燃焼すると一気に
燃焼が激しく進展してノッキングが発生するので，ガス
燃料が瞬間的に燃えないようにＯ2 量を低減させるた
め，吸気にＥＧＲを行ってＯ2 濃度を薄く調整すると共
に，副室内のガス燃料を冷却してガス燃料流量を増大さ
せ，副室でのガス燃料の活性化を遅らせてノッキングの
発生を防止したものである。即ち，通常，空気における
Ｏ2 の濃度は２１％であるが，例えば，空気過剰率１．
２程のエンジンでは５０％のＥＧＲを行うと，Ｏ2 の濃
度を１７％に低減させることができる。また，吸気への
ガス燃料の含有率が余り多いと，自発火してノッキング
をおこすので，全負荷でも，吸気に混合させるガス燃料
の流量を５０％以下，即ち，当量比を０．５以下にする
必要がある。また，上記副室式ガスエンジンでは，ＥＧ
Ｒに利用する排気ガスの温度が高過ぎると，圧縮端温度
が上昇し，ＮＯX 等の発生の原因となり，燃焼に悪い影
響を与えるので，ＥＧＲに利用する排気ガスを冷却して
ＮＯX の発生を抑制する必要があるので，ＥＧＲ管に冷
却装置を備えているものである。
【０００６】しかしながら，副室式ガスエンジンにおい
て，ＥＧＲに利用する排気ガスを圧縮空気を送り込む吸
気管に供給するように構成した場合には，ＥＧＲ用の排
気ガスを吸気ブースト圧力と同一或いはそれ以上の圧力
に圧縮する必要があり，ポンプの仕事量が増大したり，
或いは，ターボチャージャの入口でＥＧＲガスを取り込
む場合，ＥＧＲガスに含まれる多量の水分が水滴にな
り，時には燃焼室の壁面の腐食やカーボンの体積等の問
題が生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決するため，ノッキングを発生させる現象を
防止するため吸気にＥＧＲを行ってＯ2 濃度を薄く調整
すると共に，ターボチャージャのコンプレッサによって
圧縮空気を燃焼室へ供給する吸気ポートに接続する吸気
管と，ＥＧＲ用の排気ガスを燃焼室へ供給するＥＧＲポ
ートに接続するＥＧＲ管との二系統の通路に構成し，吸
入行程においてまずＥＧＲ弁を開放してＥＧＲポートか
ら燃焼室へＥＧＲ用の排気ガスを供給し，次いで，吸気
弁を開放して燃焼室へ吸気ポートから圧縮空気を供給
し，燃焼室内で排気ガスと圧縮空気との混合を促進し，
ＨＣ，ＮＯX ，水滴等の発生を防止して熱効率を向上さ
せるガスエンジンを提供することである。
【０００８】この発明は，ピストンが往復動するシリン
ダを構成するシリンダブロック，前記シリンダブロック
に固定されたシリンダヘッドに配置された燃焼室を形成
するヘッドライナ，前記燃焼室から排出される排気ガス
を流す排気管に設けられたターボチャージャ，前記ター
ボチャージャから排出された排気ガスが流れる前記排気
管から分岐したＥＧＲ管を流れる排気ガスを冷却する冷
却装置，前記冷却装置で冷却された冷却排気ガスを前記
ＥＧＲ管を通じて前記燃焼室へ供給するため吸入行程で
開放するＥＧＲポートに配置されたＥＧＲ弁，及び前記
ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された圧縮空気
を前記燃焼室に供給するため前記ＥＧＲ弁の開放に次い
で開放する吸気ポートに配置された吸気弁，から成るＥ
ＧＲ装置を備えたガスエンジンに関する。
【０００９】前記ＥＧＲポートは，前記冷却装置の後流
の排気管から分岐したＥＧＲ管に連通し，また，前記吸
気ポートは前記ターボチャージャの前記コンプレッサに
接続した吸気管に連通している。
【００１０】このガスエンジンでは，前記ヘッドライナ
に形成された前記燃焼室は前記ヘッドライナと前記ピス
トンとで共働して形成される主室及び前記ヘッドライナ
の中央に形成された副室から構成され，前記ヘッドライ
ナに形成された連絡口に配置された制御弁の開放によっ
て前記主室と前記副室とが連通するものである。
【００１１】このガスエンジンは，前記副室へガス燃料
を供給するため作動するガス燃料弁が前記副室に設けら
れている。
【００１２】このガスエンジンにおいて，ＥＧＲ管に接
続する前記ＥＧＲポートはタンジェンシャルポートに形
成され，吸気管に接続する前記吸気ポートはヘリカルポ
ートに形成され，前記ＥＧＲポートから前記燃焼室に供
給された前記冷却排気ガスと前記吸気ポートから前記燃
焼室に供給された前記圧縮空気とは互いに交差して混合
が促進されるものである。
【００１３】このガスエンジンは，前記ＥＧＲポートに
接続するＥＧＲ管が前記排気管に接続された分岐部より
後流の前記排気管には，前記ＥＧＲポートへ送り込むＥ
ＧＲ量を調節するため排圧制御弁が設けられている。
【００１４】前記吸気弁は吸入行程上死点後７０°位か
ら圧縮行程下死点後５０°位までリフトし，また，前記
ＥＧＲ弁は吸入行程の初期から吸入行程上死点後９０°
位までリフトしているものである。
【００１５】このガスエンジンは，上記のように構成さ
れているので，燃焼室に先ずＥＧＲ用排気ガスを供給し
て多量のＥＧＲを実施することができてノッキングが発
生する恐れが無く，ＥＧＲ用排気ガスが冷却装置で冷却
されて圧縮端圧力を低減できてＮＯX の発生を抑制する
ことができ，燃焼に悪い影響を与える恐れが無い。ま
た，このガスエンジンは，ＥＧＲ用冷却排気ガスと圧縮
空気をそれぞれ別系統の通路によって燃焼室に供給する
と共に，両者の燃焼室への供給タイミングが冷却排気ガ
スが先に供給されるので，従来のような排気ガスを吸気
管へ導いて排気ガスと空気とのトータル量に対してター
ボチャージャのコンプレッサで圧縮するのに比較して，
ターボチャージャの仕事量が増加することが無く，ター
ボチャージャのコンプレッサは少量の空気を高圧にで
き，排気圧，ブースト圧と同等となり，エンジンのポン
プ仕事が小さくなる。また，吸気弁は，ピストン下死点
後５０度位まで開弁しておれば，燃焼室へは十分な空気
が供給されることになる。
【００１６】更に，このガスエンジンは，吸入行程の初
期に燃焼室に供給されるＥＧＲ用排気ガスは冷却装置で
冷却された冷却排気ガスとなって低圧力になっている
が，ピストンの下降と共に燃焼室に吸入されるので，冷
却排気ガスを高圧力にする仕事は不要になり，次いで，
高圧力に圧縮された空気が吸入行程の中間位から吸気弁
の開放で燃焼室に供給されるので，吸入行程の後半では
圧縮空気がピストンを押し下げるような仕事をピストン
に与えるので，仕事のロスが少なくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるガスエンジンの実施例を説明する。このガスエン
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のガスエンジンにおけるＥＧＲポート，
吸気ポート，連絡口及び排気ポートの関係を示す平面
図，及び図３は図１のガスエンジンにおけるＥＧＲ弁，
吸気弁，排気弁及び制御弁のリフトタイミングを説明す
る線図である。
【００１８】この副室式ガスエンジンは，シリンダブロ
ック１９に取り付けられたシリンダヘッド３，シリンダ
ブロック１９の孔部２３に嵌合したシリンダ１４を構成
するシリンダライナ２２，シリンダヘッド３に形成され
たキャビティ４７に配置されたヘッドライナ１０，及び
シリンダライナ２２に形成したシリンダ１４内を往復動
するピストン１５を有している。ヘッドライナ１０は，
ヘッド下部２６とライナ上部２７とが一体構造の燃焼室
部材から成り，シリンダ１４の中央に位置する副室２を
備えている。主室１は，ヘッドライナ１０とピストン１
５とで囲まれるシリンダ１４内に共働して形成され，ピ
ストン１５の中央に形成されたキャビティ４によって形
成されている。
【００１９】主室１と副室２とは，ヘッドライナ１０に
形成された連絡口６によって連通されている。ヘッドラ
イナ１０のヘッド下部２６には，カム式で開閉駆動され
る吸気弁８が配置されたバルブシートを備えた吸気ポー
ト１２，カム式で開閉駆動されるＥＧＲ弁９が配置され
たバルブシートを備えたＥＧＲポート１３，及びカム式
で開閉駆動される排気弁１７が配置されたバルブシート
を備えた排気ポート１６とが形成されている。シリンダ
ヘッド３には，ヘッドライナ１０に形成された吸気ポー
ト１２が連通する吸気ポート１２，ヘッドライナ１０に
形成されたＥＧＲポート１３が連通するＥＧＲポート１
３，及びヘッドライナ１０に形成された排気ポート１６
が連通する排気ポート１６が形成されている。吸気ポー
ト１２は吸気管２４に連通し，ＥＧＲポート１３はＥＧ
Ｒ管２５に連通し，また，排気ポート１６は排気管２８
に連通している。
【００２０】ヘッドライナ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が着座するバル
ブシートが形成されている。制御弁５は，シリンダ１４
の中心に位置して連絡口６を開閉する弁フェースを備え
た弁ヘッド３１と弁ヘッド３１と一体構造の副室２の中
央を貫通する弁ステム３２から構成され，カム式又は電
磁式の弁駆動装置によってシリンダヘッド３に設けたバ
ルブガイド３３に弁ステム３２がガイドされて連絡口６
を開閉作動するようにリフトされる。
【００２１】ヘッドライナ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。ヘッ
ドライナ１０は，その外周面とキャビティ４７との間に
遮熱空気層３４を形成するように，ガスケット３５が介
在してキャビティ４７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。ガス燃料弁１１が設けられて
いる弁本体３６は，シリンダヘッド３に形成された孔部
に取り付けられている。ガス燃料弁１１は，リフトして
副室２に形成されたガス燃料供給口を開放することによ
って，ガス燃料源からのガス燃料が副室２へ供給され
る。ガス燃料供給源のガス燃料は，ガス燃料ポンプの作
動によってガス燃料通路を通じて副室２へと供給され
る。
【００２２】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３７が介在して遮熱空気層３
８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，例えば，結合リング４６によって固定
されている。主室１の一部は，ピストンヘッド２０の上
面に形成されたリップ部を備えたリエントラント形のキ
ャビティ４で形成されると共に，ヘッドライナ１０のヘ
ッド下部２６の下面とピストンヘッド２０の上面とで囲
まれるシリンダ１４によって形成されている。
【００２３】この副室式ガスエンジンは，特に，燃焼室
の主室１から排出される排気ガスを流す排気通路を構成
する排気管２８に設けられたターボチャージャ１８，タ
ーボチャージャ１８のタービン（図示せず）を通った排
気ガスを冷却するためターボチャージャ１８の後流の排
気管２８の後流の分岐部３９で分岐したＥＧＲ管２５に
設けられた冷却装置７，冷却装置７で冷却された冷却排
気ガスを燃焼室の主室１へ供給するためＥＧＲ管２５に
連通するＥＧＲ弁９が配置されたＥＧＲポート１３，及
びターボチャージャ１８のコンプレッサ（図示せず）で
圧縮された圧縮空気を燃焼室の主室１に供給するため開
閉する吸気弁８が配置された吸気ポート１２に連通する
吸気管２４を備えている。ターボチャージャ１８の後流
の排気管２８には，排気ガスの流れで発生する騒音を低
減する排気マフラ４９が設けられている。冷却装置７
は，詳細を図示していないが，例えば，冷却ファン等に
よって供給される冷却風や冷却ポンプ等によって供給さ
れる冷却水によって，排気ガスから熱を奪う構造を有す
る一種の熱交換器に構成されている。
【００２４】図３に示すように，ＥＧＲ弁９は，吸入行
程の初期から吸入行程上死点後９０°位までリフトして
ＥＧＲポート１３を主室１に連通させ，ＥＧＲ用冷却排
気ガスを主室１へ供給する。また，吸気弁８は，ＥＧＲ
弁９の開放に次いで，吸入行程上死点後７０°位から圧
縮行程下死点後５０°位までリフトして吸気ポート１２
を主室１に連通させ，圧縮空気を主室１へ供給する。制
御弁５は，圧縮行程の途中の期間及び圧縮行程上死点近
傍でリフトして連絡口６を開放し，主室１と副室２とを
連通させる。ガス燃料弁１１は，制御弁５が連絡口６を
閉鎖している期間，例えば，吸入行程及び圧縮行程初期
にガス燃料口を開放してガス燃料源から副室２ヘガス燃
料を供給する。排気弁１７は，排気行程でリフトして主
室１と排気ポート１６とを連通し，主室１及び副室２に
存在する排気ガスを排気管２８へと排出する。
【００２５】図２に示すように，ＥＧＲ管２５に接続す
るシリンダヘッド３に形成されたＥＧＲポート１３は，
タンジェンシャルポートに形成され，また，吸気管２４
に接続するシリンダヘッド３に形成された吸気ポート１
２はヘリカルポートに形成されている。従って，ＥＧＲ
管２５からＥＧＲポート１３を通って主室１に供給され
た冷却排気ガスと，吸気管２４から吸気ポート１２を通
って主室１に供給された圧縮空気とは，主室１内におい
てピストン１５の下降に従って冷却排気ガスの外周に圧
縮空気が存在するパターンで互いに交差して混合が促進
されるようになる。
【００２６】また，このガスエンジンは，ＥＧＲ管２５
が排気管２８に接続された分岐部３９より後流の排気管
２８に，ＥＧＲ管２５へ送り込むＥＧＲ量を調節するた
め排圧制御弁２９が設けられている。排圧制御弁２９
は，コントローラ３０の指令でエンジン負荷等のエンジ
ン運転状態に応じて主室１へ供給するＥＧＲ用排気ガス
量を調整するように制御される。また，コントローラ３
０は，エンジン負荷等のエンジン運転状態に応じて副室
２へ供給するガス燃料量を調整するため，ガス燃料弁１
１を作動制御するように構成することができる。
【００２７】コントローラ３０は，例えば，ＥＧＲ装置
によって主室１に供給される排気ガス量を吸気量の５０
％以上に制御し，低負荷時から高負荷に従って吸気に供
給される排気ガス量を低減させ，全負荷時には排気ガス
量を供給の５０％に低減させる制御を行うように設定さ
れている。従って，コントローラ３０は，エンジン負荷
が大きくなるに従って空気量を適正に増加させる制御を
行うため，ＥＧＲ量の低減に見合った量だけ吸入空気量
を増加させる制御を行う。
【００２８】このガスエンジンは，上記のように構成さ
れているので，次のようにして作動される。このガスエ
ンジンは，例えば，吸入行程，圧縮行程，膨張行程及び
排気行程の４サイクルを繰り返すことによって駆動され
る。エンジン始動後の定格運転状態になると，コントロ
ーラ３０は，排圧制御弁２９の作動を制御し，排気ガス
の冷却装置７を通って主室１に供給するＥＧＲ用の冷却
排気ガス量を制御し，例えば，１／４負荷までは吸気の
７５％程度の冷却排気ガスを主室１に供給する。コント
ローラ３０は，エンジン負荷が１／４負荷以上になる
と，冷却排気ガス量を低減させつつ，吸入空気量を増加
させ，負荷に伴うＯ2 を供給する制御を行い，４／４負
荷の全負荷時には，冷却排気ガス量を５０％程度に低減
して吸入空気量を５０％にする制御を行う。
【００２９】このガスエンジンの作動は，例えば，次の
とおりである。ピストン１５がシリンダ１４内を下降す
る吸入行程において，排気弁１７が排気ポート１６を閉
鎖し，制御弁５が連絡口６を閉鎖して副室２と主室１と
は遮断されているので，吸入行程の初期から中間期まで
ＥＧＲ弁９がリフトし，排気管２８からＥＧＲ管２５及
びＥＧＲポート１３を通じて主室１にＥＧＲ用の冷却排
気ガスを供給される。次いで，吸入行程中間期から圧縮
行程初期まで吸気弁８がリフトし，圧縮空気がターボチ
ャージャのコンプレッサから吸気管２４及び吸気ポート
１２を通じて主室１に圧縮空気が供給される。一方，ガ
ス燃料ポンプの作動によってガス燃料供給源から天然ガ
ス，Ｈ2 等のガス燃料がガス燃料通路を通じてガス燃料
弁１１へ供給され，ガス燃料弁１１のリフトで開放され
たガス燃料供給口から副室２に供給される。副室２にガ
ス燃料が所定量供給されると，ガス燃料弁１１はガス燃
料供給口を閉鎖する。
【００３０】圧縮行程に移行すると，ピストン１５がシ
リンダ１４内を上昇し，主室１に供給されたＥＧＲ用の
冷却排気ガスと圧縮空気は圧縮されると共に，図３に示
すように，制御弁５が圧縮行程途中の期間で開放し，若
干のガス燃料が副室２から主室１へ噴き出して主室１内
での混合を促進し，圧縮行程上死点近傍で制御弁５が全
リフトして連絡口６が開放されると，圧縮された冷却排
気ガス，空気及び若干のガス燃料が主室１から副室２へ
供給され，副室２内でガス燃料と混合して着火燃焼し，
副室２の圧力が上昇し，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き出される。そこ
で，副室２内の燃焼火炎は，副室２から主室１へ確実に
大半が噴き出され，燃焼火炎が噴き出された時点で制御
弁５は弁駆動装置によって連絡口６を閉鎖する。副室２
から主室１へ火炎，未燃ガス燃料等のガスが噴き出す
と，火炎，未燃ガス燃料のガスが連絡口６の出口側の噴
流ガイドからピストン１５のキャビティ４のリエントラ
ント壁面に沿って主室１へ噴出し，該ガスが主室１で一
旦保持されつつ混合を促進して燃焼が盛んになって主室
１の最高圧に達し，ピストン１５は主室１の燃焼ガス圧
で押し下げられつつ，ガス燃料の主室１内での二次燃焼
が促進され，ピストン１５がシリンダ１４を降下するに
従って主室１の圧力は低下し，その時，弁駆動装置は付
勢されておらず，副室２内のガス圧が主室１のガス圧よ
り大きくなるので，制御弁５はリフトして副室２内から
主室１へ残留ガスが噴出し，主室１内のガス圧が若干上
昇した状態になって燃焼し，ＮＯX ，ＨＣの発生を抑制
した状態で燃焼が完結する。
【００３１】従って，副室２内のガス燃料は副室２に残
留することなく，主室１へ噴き出される。副室２から主
室１へ火炎，未燃ガス燃料等のガスが噴き出すと，火
炎，未燃ガス燃料のガスが連絡口６の出口側の噴流ガイ
ドからピストン１５のキャビティ４のリエントラント壁
面に沿って主室１へ噴出し，該ガスが主室１で一旦保持
されつつ混合を促進して燃焼が盛んになり，ピストン１
５は主室１の燃焼ガス圧で押し下げられつつ，ガス燃料
の主室１内での二次燃焼が促進され，燃焼期間を短縮し
た状態でＮＯX ，ＨＣの発生を抑制した状態で燃焼が完
結する。
【００３２】次いで，ピストン１５が下死点に到達し，
排気行程に移行する。排気弁１７が排気ポート１６を開
放し，排気ガスが排気ポート１６を通じて排気管２８か
ら排気され，排気ガスが有する排気熱エネルギは，ター
ボチャージャ１８で回収される。排気行程及び吸入行程
において，再び，制御弁５が連絡口６を閉鎖する。次い
で，ガス燃料弁１１がガス燃料供給口を開放し，ガス燃
料がガス燃料供給源から副室２へ供給されることにな
る。
【００３３】
【発明の効果】この発明によるガスエンジンは，上記の
ように，ＥＧＲ用の冷却排気ガスを主室に供給するＥＧ
Ｒ管と，ターボチャージャのコンプレッサからの圧縮空
気を主室へ供給する吸気管とを別々に設け，最初に冷却
排気ガスを主室に供給し，次いで圧縮空気を主室に供給
するので，多量のＥＧＲを行うことができると共に，タ
ーボチャージャのコンプレッサの仕事をＥＧＲ用の冷却
排気ガス分だけ低減させることができ，しかも，冷却排
気ガスと圧縮空気との供給量を簡単に且つ適正に制御す
ることができると共に，ＥＧＲ用排気ガスを冷却して主
室に供給することによってＯ2 供給量を低減してノッキ
ングの発生を防止すると共に，圧縮端圧力を低減してＮ
ＯX の発生を低減できる。即ち，ＥＧＲ装置によって主
室に排気ガスを供給することによって常に適正なＯ2 が
供給され，ノッキングを発生させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるガスエンジンの一実施例を示す
概略断面図である。
【図２】図１のガスエンジンにおけるＥＧＲポート，吸
気ポート，連絡口及び排気ポートの関係を示す平面図で
ある。
【図３】図１のガスエンジンにおけるＥＧＲ弁，吸気
弁，排気弁及び制御弁のリフトタイミングを説明する線
図である。
【符号の説明】
１ 主室 ２ 副室 ３ シリンダヘッド ５ 制御弁 ６ 連絡口 ７ 冷却装置 ８ 吸気弁 ９ ＥＧＲ弁 １０ ヘッドライナ １１ ガス燃料弁 １２ 吸気ポート １３ ＥＧＲポート １４ シリンダ １５ ピストン １８ ターボチャージャ １９ シリンダブロック ２４ 吸気管 ２５ ＥＧＲ管 ２８ 排気管 ２９ 排圧制御弁 ３０ コントローラ ３９ 分岐部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｆ 43/00 43/00 Ａ Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｅ 21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ｂ ３１１ ３１１Ｂ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｚ Ｆターム(参考） 3G005 DA06 EA04 EA16 FA05 FA51 GB08 GB26 HA12 3G023 AA04 AA05 AA06 AA07 AA18 AB05 AC04 AC07 AD05 AD07 AD11 AD14 AD21 AE01 AE04 AF03 AG03 3G062 AA00 AA05 BA09 EA01 ED03 ED07 ED08 ED12 GA06 GA14 GA21 GA23 3G092 AA02 AA06 AA07 AA10 AA17 AA18 AB06 AC08 BB01 BB06 DA01 DA12 DA13 DB03 DC09 DC12 DE03S DG01 FA16 FA17 FA18 FA24 HD08X HD09X

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ピストンが往復動するシリンダを構成す
    るシリンダブロック，前記シリンダブロックに固定され
    たシリンダヘッドに配置された燃焼室を形成するヘッド
    ライナ，前記燃焼室から排出される排気ガスを流す排気
    管に設けられたターボチャージャ，前記ターボチャージ
    ャから排出された排気ガスが流れる前記排気管から分岐
    したＥＧＲ管を流れる排気ガスを冷却する冷却装置，前
    記冷却装置で冷却された冷却排気ガスを前記ＥＧＲ管を
    通じて前記燃焼室へ供給するため吸入行程で開放するＥ
    ＧＲポートに配置されたＥＧＲ弁，及び前記ターボチャ
    ージャのコンプレッサで圧縮された圧縮空気を前記燃焼
    室に供給するため前記ＥＧＲ弁の開放に次いで開放する
    吸気ポートに配置された吸気弁，から成るＥＧＲ装置を
    備えたガスエンジン。
  2. 【請求項２】 前記ＥＧＲポートは，前記冷却装置の後
    流の前記排気管から分岐したＥＧＲ管に連通し，また，
    前記吸気ポートは前記ターボチャージャの前記コンプレ
    ッサに接続した吸気管に連通していることから成る請求
    項１に記載のＥＧＲ装置を備えたガスエンジン。
  3. 【請求項３】 前記ヘッドライナに形成された前記燃焼
    室は前記ヘッドライナと前記ピストンとで共働して形成
    される主室及び前記ヘッドライナの中央に形成された副
    室から構成され，前記ヘッドライナに形成された連絡口
    に配置された制御弁の開放によって前記主室と前記副室
    とが連通することから成る請求項１に記載のＥＧＲ装置
    を備えたガスエンジン。
  4. 【請求項４】 前記副室へガス燃料を供給するため作動
    するガス燃料弁が前記副室に設けられていることから成
    る請求項３に記載のＥＧＲ装置を備えたガスエンジン。
  5. 【請求項５】 前記ＥＧＲポートはタンジェンシャルポ
    ートに形成され，前記吸気ポートはヘリカルポートに形
    成され，前記ＥＧＲポートから前記燃焼室に供給された
    前記冷却排気ガスと前記吸気ポートから前記燃焼室に供
    給された前記圧縮空気とは互いに交差して混合が促進さ
    れることから成る請求項１に記載のＥＧＲ装置を備えた
    ガスエンジン。
  6. 【請求項６】 前記ＥＧＲポートに接続するＥＧＲ管が
    前記排気管に接続された分岐部より後流の前記排気管に
    は，前記ＥＧＲポートへ送り込むＥＧＲ量を調節するた
    め排圧制御弁が設けられていることから成る請求項１に
    記載のＥＧＲ装置を備えたガスエンジン。
  7. 【請求項７】 前記吸気弁は吸入行程上死点後７０°位
    から圧縮行程下死点後５０°位までリフトし，また，前
    記ＥＧＲ弁は吸入行程の初期から吸入行程上死点後９０
    °位までリフトしていることから成る請求項１に記載の
    ＥＧＲ装置を備えたガスエンジン。
JP11098003A 1999-04-05 1999-04-05 Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン Pending JP2000291496A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11098003A JP2000291496A (ja) 1999-04-05 1999-04-05 Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11098003A JP2000291496A (ja) 1999-04-05 1999-04-05 Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000291496A true JP2000291496A (ja) 2000-10-17

Family

ID=14207526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11098003A Pending JP2000291496A (ja) 1999-04-05 1999-04-05 Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000291496A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007127043A (ja) * 2005-11-02 2007-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吸気装置及びこれをそなえたガスエンジン

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007127043A (ja) * 2005-11-02 2007-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吸気装置及びこれをそなえたガスエンジン

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09256850A (ja) 副室式ガスエンジン
JP3048476B2 (ja) リフト量可変制御弁を備えた副室式ガスエンジン
JPH09158729A (ja) 副室式ガスエンジン
JP3235302B2 (ja) 副室式ガスエンジン
JP2000291496A (ja) Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン
JP2000291495A (ja) Ｅｇｒ装置を備えたガスエンジン
JPH09166024A (ja) 副室式ガスエンジン
JP2000291455A (ja) Ｅｇｒ用排気ガス冷却装置を備えたガスエンジン
JPH0633785A (ja) 弁開度制御装置付き遮熱型ガスエンジン
JP2000328974A (ja) Ｅｇｒ装置を備えたディーゼルエンジン
JP2871317B2 (ja) ガスエンジンにおける燃料供給装置
JP2002357138A (ja) 制御弁付き副室式ガスエンジンとその運転方法
JP3048475B2 (ja) ２ストロークガスエンジン
JP4175243B2 (ja) 予混合圧縮着火内燃機関
JP3918361B2 (ja) 副室式ガスエンジン
JPH1182024A (ja) ガスエンジンの燃焼室構造
JP2000205024A (ja) Ｅｇｒ装置を備えた副室式ガスエンジン
JPH09158728A (ja) 副室式ガスエンジン
JP2000136724A (ja) 主室容積可変手段を持つガスエンジン
JP2694512B2 (ja) ２サイクルディーゼルエンジン
JP2730198B2 (ja) ４サイクル断熱エンジン
CN1162693A (zh) 带有燃烧控制装置的火花点火式二冲程内燃机
JPH11280501A (ja) 吸気弁開放期間制御装置を備えたガスエンジン
JPH10205332A (ja) エンジンにおける燃焼室の構造
JPH03115725A (ja) 副室式断熱エンジンの燃料噴射装置