JPH08121127A - ガスエンジンにおける副室弁案内部のシール構造 - Google Patents

ガスエンジンにおける副室弁案内部のシール構造

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JPH08121127A
JPH08121127A JP6289118A JP28911894A JPH08121127A JP H08121127 A JPH08121127 A JP H08121127A JP 6289118 A JP6289118 A JP 6289118A JP 28911894 A JP28911894 A JP 28911894A JP H08121127 A JPH08121127 A JP H08121127A
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JP
Japan
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chamber
sub
valve
elastic seal
cylinder
Prior art date
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Application number
JP6289118A
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English (en)
Inventor
Takero Nakajima
健朗 中島
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL 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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    • Y02T10/30Use 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】 【目的】 副室弁の弁ステムの案内部を封止する弾性シ
ールの緊迫力を、副室の内部の圧力変化に応じて加減
し、シール性と潤滑性を高める。 【構成】 シリンダヘツド25にセラミツクからなる副
室15を配設し、該副室15へ天然ガス燃料を供給する
燃料供給装置を備え、シリンダの主室17とシリンダヘ
ツド25の副室15とを結ぶ連絡孔15bに、連絡孔1
5bを開閉する副室弁18を設ける。シリンダヘツド2
5の案内筒8に摺動可能に支持した副室弁18の弁ステ
ム18aに弾性シール30を外挿する。弾性シール30
の内部に弾性シール30を外周側から弁ステム18aへ
押し付けるための、圧電素子36からなるアクチユエー
タBを備える。アクチユエータBの押付力を副室15の
内部圧力に対応して制御する押付力制御手段44を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主として天然ガス燃料を
圧縮着火させるガスエンジン、特に副室(副燃焼室)と
主室(主燃焼室)とを結ぶ連絡孔を開閉する副室弁の案
内部のシール構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のガスエンジンはシリンダヘツド
の内部にセラミツクスからなる副室が設けられ、シリン
ダヘツドの副室とシリンダの主室とを結ぶ連絡孔を開閉
する副室弁の弁ステムが、副室を貫通してシリンダヘツ
ドの上部の動弁機構へ当接される。エンジンの吸気行程
で副室の内部圧力が低い内に副室弁を閉じ、ガス燃料を
副室へ供給し、圧縮行程の後半で副室弁を開き、高温の
吸気を主室から副室へ供給し、吸気をガス燃料と急速か
つ均一に混合して1次燃焼を図る。
【0003】副室弁の弁ステムがシリンダヘツドの案内
筒に支持される部分は、副室の燃焼ガスが洩れないよう
に弾性シールにより封止される。すなわち、図6に示す
ように、副室弁の弁ステム18aはシリンダヘツドの副
室よりも上方部分に嵌合支持した案内筒8に嵌挿され、
案内筒8の上端部に筒型のシール手段Aを装着される。
シール手段Aはゴムなどからなる弾性シール30と、弾
性シール30を案内筒8の上端部へ係止する逆カツプ形
の捕縛筒34とから構成される。弾性シール30は捕縛
筒34の端壁34aよりも上方へ突出する突出部30a
に、弁ステム18aに常時接する主リツプ30bを形成
され、突出部30aの外周壁に断面半円形の環状溝が備
えられ、該環状溝に係合した金属製の弾性環31の縮閉
力により主リツプ30bが弁ステム18aへ押し付けら
れる。弾性シール30の捕縛筒34に嵌合される下半部
は、弾性シール30の軸方向移動を抑えるために、案内
筒8の外周壁に形成した環状溝8aに、弾性シール30
の突条30dを嵌合され、かつ捕縛筒34により押えら
れる。
【0004】しかし、従来のガスエンジンでは、副室で
のガス燃料の1次燃焼に伴い燃焼ガスの圧力が高くなる
と、副室弁案内部の弾性シール30は十分に機能を果し
ているとは言えない。そこで、弁ステム18aに外嵌し
た弾性シール30の緊迫力を強くすると、摩擦損失が増
加し、副室弁案内部を潤滑する油が不足することが懸念
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、副室弁案内部を封止する弾性シールの緊迫
力を、副室の内部圧力の変化に応じて加減することによ
り、良好なシール性と潤滑性を得るようにした、ガスエ
ンジンにおける副室弁案内部のシール構造を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成はシリンダヘツドの内部にセラミツク
からなる副室を配設し、該副室へ天然ガス燃料を供給す
る燃料供給装置を備え、シリンダの主室と副室を結ぶ連
絡孔にこれを開閉する副室弁を設けたガスエンジンにお
いて、シリンダヘツドの案内筒に摺動可能に支持した副
室弁の弁ステムに弾性シールを外挿し、弾性シールの内
部に弾性シールを外周側から弁ステムへ押し付けるアク
チユエータを備え、アクチユエータの押付力を副室の内
部圧力に対応して制御する押付力制御手段を備えたもの
である。
【0007】
【作用】本発明はシリンダヘツドの案内筒の上端部に係
止した弾性シールを弁ステムに外嵌し、弾性シールの弁
ステムに対する緊迫力をエンジンの行程に応じて、アク
チユエータとしての圧電素子により調節するものであ
る。すなわち、エンジンの行程を検出する各種のセンサ
の信号に基づく電子制御装置の出力により、予め設定さ
れた電圧をエンジンのサイクルごとに圧電素子へ印加す
れば、電圧に対応する弾性シールの緊迫力が弁ステムに
作用する。弾性シールの緊迫力はエンジンのサイクルご
とに変化するので、副室弁の開閉動作に伴う弁ステムの
摺動による摩擦損失が減じられ、また副室弁案内部への
潤滑油の流入が改善され、油不足が回避される。
【0008】
【実施例】図1に示すように、ガスエンジンは金属製の
シリンダ本体19に好ましくはセラミツクス製のシリン
ダライナ20を嵌装し、一方、金属製のシリンダヘツド
25の下面円筒部25aにセラミツクス製の逆カツプ形
のヘツドライナ16を嵌装し、シリンダ本体19の上端
にシリンダヘツド25を結合し、ピストン22をシリン
ダライナ20とヘツドライナ16とに嵌合してなる。好
ましくは、ピストン22は冠部にセラミツクス製のピス
トンライナ22aを結合される。こうして、ヘツドライ
ナ16とピストンライナ22aとの間にセラミツクスに
より囲まれた断熱性の高い主室17が区画される。図示
してないが、シリンダヘツド25は主室17へ連通する
吸気路に吸気弁を、排気路に排気弁をそれぞれ配設され
るのは、普通のデイーゼルエンジンと同様である。
【0009】ガス燃料の圧縮着火を得るために、シリン
ダヘツド25の内部に副室15が備えられる。副室15
はセラミツクス製のカツプ状体14からなり、ヘツドラ
イナ16と一体的に形成されるのが好ましい。副室15
と主室17とは連絡孔15bにより連通され、連絡孔1
5bは副室弁18により開閉される。副室弁18の弁ス
テム18aは副室15を貫通し、シリンダヘツド25に
支持した案内筒8に昇降可能に支持される。シリンダヘ
ツド25の上端壁と弁ステム18aの上端に結合したタ
ペツト2との間に介装したばね3により、副室弁18は
連絡孔15bの下端の弁座へ当接される。タペツト2が
ピストン22の往復動に関連して回転するカム(図示せ
ず)により押し下げられると、副室弁18は連絡孔15
bを開く。副室15の壁部に配設した燃料供給弁4は、
ピストン22の往復動に関連して、燃料槽のガス燃料を
燃料供給管7を経て副室15へ噴出する。
【0010】図2に示すように、副室弁18の弁ステム
18aはシリンダヘツド25の副室15よりも上方部分
に嵌合支持した案内筒8に嵌挿される。案内筒8の上端
部に装着される筒形のシール手段Aは、ゴムなどからな
る弾性シール30と、弾性シール30を案内筒8の上端
部へ係止する逆カツプ形の捕縛筒34とから構成され
る。弾性シール30は捕縛筒34の端壁34aよりも上
方へ突出する突出部30aに、弁ステム18aに常時接
する主リツプ30bを形成され、捕縛筒34で覆われる
中間部に、通常は弁ステム18aに当接しない複数の副
リツプ30cを形成される。突出部30aの外周部に断
面半円形の環状溝40が備えられ、環状溝40に係合し
た金属製の弾性環31の縮閉力により主リツプ30bは
弁ステム18aへ押し付けられる。
【0011】弾性シール30の中間部に、上方へ開口す
る多数の断面扇形の溝35が周方向等間隔に配設され
る。各溝35に複数の圧電素子36を重ね合せてなるア
クチユエータBが収容され、溝35は捕縛筒34の端壁
34aにより閉鎖される。弾性シール30は下半部を案
内筒8に外嵌される。弾性シール30の軸方向移動を抑
えるために、案内筒8の外周壁に形成した環状溝8a
に、弾性シール30の突条30dが係合され、かつ捕縛
筒34により押えられる。
【0012】図3,4に示すように、板状の圧電素子3
6は径方向に重ね合され、外側と内側との圧電素子36
にそれぞれ導線37,38が接続され、電子制御装置4
4の出力端子へ接続される。電子制御装置44はエンジ
ンの回転数センサ41と、燃料噴射時期センサ42と、
ピストン22の上死点を検出する上死点センサ43との
各信号に基づき、アクチユエータBの圧電素子36へ加
える電圧と時期を制御する。
【0013】図5に示すように、ガスエンジンの吸気
弁、排気弁、副室弁18、燃料供給弁4の各弁は、ピス
トン22の往復動に関連して開閉する。吸気行程の始期
に副室弁18が閉じると、燃料供給弁4が開き、ガス燃
料が燃料供給弁4から副室15へ供給される。一方、主
室17へ吸い込まれた吸気は、圧縮行程で圧縮されて高
温になり、圧縮行程の終期に燃料供給弁4が閉じ、副室
弁18が開くと、高温の吸気は連絡孔15bを経て副室
15へ噴出し、ガス燃料と混合してガス燃料を着火させ
る。副室15で着火したガス燃料と吸気の混合気は、膨
張行程で連絡孔15bを経てシリンダの主室17へ流
れ、燃焼しつつピストン22に爆発荷重を及ぼし、ピス
トン22を往動させる。
【0014】アクチユエータBの圧電素子36は図5に
線61で示すように吸気行程の始期に電圧V1を印加さ
れ、図5に線62に示すように圧縮行程の中期に高い電
圧V2を印加され、膨張行程の終期に電圧を0に戻され
る。アクチユエータBの圧電素子36は印加電圧に比例
して全体として収縮し、副リツプ30cを弁ステム18
aへ押し付ける(図4)。
【0015】副リツプ30cの緊迫力は副室15の内部
の圧力が高くなる圧縮行程の終期から膨張行程の終期ま
で大きくなり、副室15の燃焼ガスが弁ステム18aの
摺動部を経て外部へ洩れるのを抑止する。一方、副室1
5の内部の圧力が低い排気行程では、アクチユエータB
の押付力は解放され、副リツプ30cが弁ステム18a
から離れ(図2)、主リツプ30bだけが弁ステム18
aに当接する。この時、潤滑油が案内筒8と弁ステム1
8aとの隙間へ補給されるので、潤滑油が不足すること
はない。
【0016】
【発明の効果】本発明は上述のように、シリンダヘツド
の内部にセラミツクからなる副室を配設し、該副室へ天
然ガス燃料を供給する燃料供給装置を備え、シリンダの
主室と副室を結ぶ連絡孔にこれを開閉する副室弁を設け
たガスエンジンにおいて、シリンダヘツドの案内筒に摺
動可能に支持した副室弁の弁ステムに弾性シールを外挿
し、弾性シールの内部に弾性シールを外周側から弁ステ
ムへ押し付けるアクチユエータを備え、アクチユエータ
の押付力を副室の内部圧力に対応して制御する押付力制
御手段を備えたものであるから、エンジンのサイクルご
とに副室の内部圧力に対応する電圧が圧電素子へ印加さ
れ、電圧に対応する弾性シールの緊迫力が弁ステムに作
用する。弾性シールの緊迫力はエンジンのサイクルごと
に変化するので、副室弁の開閉動作に伴う弁ステムの摺
動による摩擦損失が減じられ、また副室弁案内部への潤
滑油の流入が改善され、油不足が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る副室弁案内部のシール構造を備え
たガスエンジンの正面断面図である。
【図2】同副室弁案内部のシール構造を示す正面断面図
である。
【図3】同副室弁案内部のシール構造を示す平面断面図
である。
【図4】同副室弁案内部のシール構造の押付力制御手段
を示す正面断面図である。
【図5】本発明に係るガスエンジンの行程を表す線図で
ある。
【図6】従来の副室弁案内部のシール構造を示す正面断
面図である。
【符号の説明】
A:シール手段 B:アクチユエータ 4:燃料供給弁
7:燃料供給管 8:案内筒 15:副室 15b:
連絡孔 16:ヘツドライナ 17:主室 18:副室
弁 18a:弁テム 19:シリンダ本体 20:シリ
ンダライナ 22:ピストン 25:シリンダヘツド
30:弾性シール 30b:主リツプ 30c:副リツ
プ 30d:突条 31:弾性環 34:捕縛筒 34
a:端壁 35:溝 36:圧電素子 41:回転数センサ 4
2:燃料噴射時期センサ 43:上死点センサ 44:電子制御装置 45:電源
───────────────────────────────────────────────────── 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 F02F 11/00 P F02M 21/02 H01L 41/09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダヘツドの内部にセラミツクからな
    る副室を配設し、該副室へ天然ガス燃料を供給する燃料
    供給装置を備え、シリンダの主室と副室を結ぶ連絡孔に
    これを開閉する副室弁を設けたガスエンジンにおいて、
    シリンダヘツドの案内筒に摺動可能に支持した副室弁の
    弁ステムに弾性シールを外挿し、弾性シールの内部に弾
    性シールを外周側から弁ステムへ押し付けるアクチユエ
    ータを備え、アクチユエータの押付力を副室の内部圧力
    に対応して制御する押付力制御手段を備えたことを特徴
    とする、ガスエンジンにおける副室弁案内部のシール構
    造。
  2. 【請求項2】前記アクチユエータは圧電素子からなる、
    請求項1に記載のガスエンジンにおける副室弁案内部の
    シール構造。
  3. 【請求項3】エンジンの運転状態を感知するセンサの信
    号に基づき、副室での1次燃焼と主室での2次燃焼が行
    われている期間に、前記圧電素子へ印加する電圧を制御
    する制御装置を備えた、請求項2に記載のガスエンジン
    における副室弁案内部のシール構造。
JP6289118A 1994-10-28 1994-10-28 ガスエンジンにおける副室弁案内部のシール構造 Pending JPH08121127A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008039026A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Nok Corp バルブステムシール
JP2012042059A (ja) * 2011-11-14 2012-03-01 Kyb Co Ltd 緩衝器
US11549466B2 (en) 2019-02-18 2023-01-10 Caterpillar Energy Solutions Gmbh Seal and method for a fuel gas supply to a pre-combustion chamber

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