JPH11324809A - 副室式ガスエンジン - Google Patents
副室式ガスエンジンInfo
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- JPH11324809A JPH11324809A JP10153701A JP15370198A JPH11324809A JP H11324809 A JPH11324809 A JP H11324809A JP 10153701 A JP10153701 A JP 10153701A JP 15370198 A JP15370198 A JP 15370198A JP H11324809 A JPH11324809 A JP H11324809A
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- 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
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この副室式ガスエンジンは，副室に制御弁を
それぞれ配置した２個の連絡口を形成し，一方の連絡口
から圧縮空気を副室に供給し，他方の連絡口から副室内
の燃焼ガスを噴き出させて副室内に燃焼ガスが残留する
ことを防止する。 【解決手段】 この副室式ガスエンジンは，燃焼室部材
３に主室１と副室２とを連通する空気連絡口８と燃焼ガ
ス連絡口９とを形成し，空気連絡口８に圧縮空気を主室
１から副室２へ供給するため開放する空気制御弁６を配
置し，燃焼ガス連絡口９に燃焼ガスを副室２から主室１
へ噴き出すため開放する燃焼ガス制御弁７を配置する。
空気制御弁６は主室１内の圧縮空気圧と電磁力でリフト
し，燃焼ガス制御弁７は副室２内の燃焼ガス圧と電磁力
でリフトする。
それぞれ配置した２個の連絡口を形成し，一方の連絡口
から圧縮空気を副室に供給し，他方の連絡口から副室内
の燃焼ガスを噴き出させて副室内に燃焼ガスが残留する
ことを防止する。 【解決手段】 この副室式ガスエンジンは，燃焼室部材
３に主室１と副室２とを連通する空気連絡口８と燃焼ガ
ス連絡口９とを形成し，空気連絡口８に圧縮空気を主室
１から副室２へ供給するため開放する空気制御弁６を配
置し，燃焼ガス連絡口９に燃焼ガスを副室２から主室１
へ噴き出すため開放する燃焼ガス制御弁７を配置する。
空気制御弁６は主室１内の圧縮空気圧と電磁力でリフト
し，燃焼ガス制御弁７は副室２内の燃焼ガス圧と電磁力
でリフトする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，主室と副室とを
連通する連絡口に制御弁を設け，ガス燃料を副室に供給
して着火燃焼させる副室式ガスエンジンに関する。
連通する連絡口に制御弁を設け，ガス燃料を副室に供給
して着火燃焼させる副室式ガスエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，天然ガスを主燃料とするガスエン
ジンは，コージェネレーションシステムや車両用として
開発が進められている。ガスエンジンとして，天然ガス
を燃料とし，該ガス燃料を副室に供給し，エンジンの圧
縮行程上死点近傍で制御弁を開放して燃焼室から副室に
圧縮空気を流入させてガス燃料と空気とを混合させて燃
焼させる副室式ガスエンジンが知られている（特開平６
−３３７８５号公報参照）。また，コージェネレーショ
ンシステムは，エンジンの出力を発電機によって電気エ
ネルギとして取り出し，排気ガスが有する熱エネルギを
熱交換器によって水を加熱して温水にし，該温水を給湯
用として利用するものである（特開平６−１０８８６５
号公報参照）。
ジンは，コージェネレーションシステムや車両用として
開発が進められている。ガスエンジンとして，天然ガス
を燃料とし，該ガス燃料を副室に供給し，エンジンの圧
縮行程上死点近傍で制御弁を開放して燃焼室から副室に
圧縮空気を流入させてガス燃料と空気とを混合させて燃
焼させる副室式ガスエンジンが知られている（特開平６
−３３７８５号公報参照）。また，コージェネレーショ
ンシステムは，エンジンの出力を発電機によって電気エ
ネルギとして取り出し，排気ガスが有する熱エネルギを
熱交換器によって水を加熱して温水にし，該温水を給湯
用として利用するものである（特開平６−１０８８６５
号公報参照）。
【０００３】また，実開平５−４７３６５号公報に開示
された副室式燃焼室は，主室と副室とを外周側連通孔と
中央側連通孔で連通し，副室内のスワール流を強化し，
主室への噴出流をスワール流に沿って行わせて流動抵抗
を低減し，主室での混合を促進するものであり，中央側
連通孔の通路面積を主室側を小さく且つ副室側を大きく
形成し，外周側連通孔の通路面積を副室側を小さく且つ
主室側を大きく形成している。主室から副室への大部分
の空気が外周側連通孔から流入し，副室から主室へのガ
スの流出は大部分が中央側連通孔から噴出される。
された副室式燃焼室は，主室と副室とを外周側連通孔と
中央側連通孔で連通し，副室内のスワール流を強化し，
主室への噴出流をスワール流に沿って行わせて流動抵抗
を低減し，主室での混合を促進するものであり，中央側
連通孔の通路面積を主室側を小さく且つ副室側を大きく
形成し，外周側連通孔の通路面積を副室側を小さく且つ
主室側を大きく形成している。主室から副室への大部分
の空気が外周側連通孔から流入し，副室から主室へのガ
スの流出は大部分が中央側連通孔から噴出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，天然ガス，
ＣＨ4 ，Ｃ3 Ｈ8 等の気体を燃料として用いるガスエン
ジンは，ガス燃料を高圧力に圧縮して燃料噴射ノズルか
ら燃焼室に噴射するか，又は予めガス燃料と空気とを混
合して燃焼室に供給するかの方法が考えられる。前者の
方法を取るガスエンジンは，ディーゼルサイクルとして
作動でき，熱効率が大きくなると考えられるが，ガス燃
料を高圧力に圧縮するための動力が必要になる。ガスエ
ンジンにおいて，ガス燃料を圧縮することなく，ディー
ゼルサイクルで作動するためには，シリンダの上方に副
室を設け，主室と副室とを連絡口で連通し，その連絡口
に制御弁を設ける副室式ガスエンジンが考えられる。
ＣＨ4 ，Ｃ3 Ｈ8 等の気体を燃料として用いるガスエン
ジンは，ガス燃料を高圧力に圧縮して燃料噴射ノズルか
ら燃焼室に噴射するか，又は予めガス燃料と空気とを混
合して燃焼室に供給するかの方法が考えられる。前者の
方法を取るガスエンジンは，ディーゼルサイクルとして
作動でき，熱効率が大きくなると考えられるが，ガス燃
料を高圧力に圧縮するための動力が必要になる。ガスエ
ンジンにおいて，ガス燃料を圧縮することなく，ディー
ゼルサイクルで作動するためには，シリンダの上方に副
室を設け，主室と副室とを連絡口で連通し，その連絡口
に制御弁を設ける副室式ガスエンジンが考えられる。
【０００５】上記のような副室式ガスエンジンは，主室
と副室との間に設けたディーゼルサイクルで作動でき，
吸気行程と圧縮行程前半に天然ガスを副室に供給し，圧
縮行程後半から終端で制御弁を駆動して連絡口を開放
し，主室の圧縮空気を副室に侵入させ，空気と燃料とを
混合させて着火燃焼させる場合に，副室で燃料と空気と
が混合し，燃焼開始までに，０．１〜０．２ｍｓ程度の
時間がかかる。副室式ガスエンジンでは，天然ガスが副
室内に存在する間に，天然ガスが副室壁面から受熱し，
活性化が進んでいるので，制御弁の開放によって副室へ
侵入する空気の条件次第で，圧縮天然ガス（ＣＮＧ）は
容易に着火し，空気が副室へ十分に侵入する前に着火す
る。即ち，圧縮天然ガスは，液体燃料でなく，気体燃料
であるので，液体が気体に変化するために必要な着火遅
れ時間が不要であり，高温圧縮空気と接触した途端に着
火し，天然ガスと空気とが十分に混合する時間が短か過
ぎるという問題がある。
と副室との間に設けたディーゼルサイクルで作動でき，
吸気行程と圧縮行程前半に天然ガスを副室に供給し，圧
縮行程後半から終端で制御弁を駆動して連絡口を開放
し，主室の圧縮空気を副室に侵入させ，空気と燃料とを
混合させて着火燃焼させる場合に，副室で燃料と空気と
が混合し，燃焼開始までに，０．１〜０．２ｍｓ程度の
時間がかかる。副室式ガスエンジンでは，天然ガスが副
室内に存在する間に，天然ガスが副室壁面から受熱し，
活性化が進んでいるので，制御弁の開放によって副室へ
侵入する空気の条件次第で，圧縮天然ガス（ＣＮＧ）は
容易に着火し，空気が副室へ十分に侵入する前に着火す
る。即ち，圧縮天然ガスは，液体燃料でなく，気体燃料
であるので，液体が気体に変化するために必要な着火遅
れ時間が不要であり，高温圧縮空気と接触した途端に着
火し，天然ガスと空気とが十分に混合する時間が短か過
ぎるという問題がある。
【０００６】即ち，副室式ガスエンジンは，圧縮行程終
端近傍で制御弁が連絡口を開放すると，圧縮空気が主室
から連絡口を通って副室に侵入し，副室内のガス燃料と
混合して着火し，その火炎はシリンダ内に拡散し，燃焼
が終わる。しかしながら，一般に，ガス燃料が５ｋｇ／
ｃｍ2 程度であり，圧縮空気が５０ｋｇ／ｃｍ2 程度で
あり，制御弁がリフトして連絡口が開放すると，連絡口
を通って圧縮空気が音速の速さで副室へ入り込み，特
に，連絡口近傍のガス燃料と混合して極めて短時間で着
火し，ノッキング現象が発生すると共に，大きな圧力波
が発生し，副室の奥部に有るガス燃料に伝播すると共
に，圧力波の一部は主室へ噴出することになる。そのた
め，副室には大きな圧力波が生じ，ガスの振動を発生さ
せ，ノッキングに近い圧力振動を発生させる。この現象
は，副室に侵入してきた空気がガス燃料と混合し，着火
爆発し，連絡口近傍で一部の圧力波がガス燃料を副室の
奥部へ圧縮する方向に作用し，残りの圧力波が主室側へ
作用し，それによって主室から連絡口を通じて副室へ入
ろうとする圧縮空気の侵入を妨げるという現象が発生
し，副室内のガス燃料が十分に着火燃焼することなく，
副室内に残留ガスとして滞留し，熱効率を低下させると
いう現象が発生する。
端近傍で制御弁が連絡口を開放すると，圧縮空気が主室
から連絡口を通って副室に侵入し，副室内のガス燃料と
混合して着火し，その火炎はシリンダ内に拡散し，燃焼
が終わる。しかしながら，一般に，ガス燃料が５ｋｇ／
ｃｍ2 程度であり，圧縮空気が５０ｋｇ／ｃｍ2 程度で
あり，制御弁がリフトして連絡口が開放すると，連絡口
を通って圧縮空気が音速の速さで副室へ入り込み，特
に，連絡口近傍のガス燃料と混合して極めて短時間で着
火し，ノッキング現象が発生すると共に，大きな圧力波
が発生し，副室の奥部に有るガス燃料に伝播すると共
に，圧力波の一部は主室へ噴出することになる。そのた
め，副室には大きな圧力波が生じ，ガスの振動を発生さ
せ，ノッキングに近い圧力振動を発生させる。この現象
は，副室に侵入してきた空気がガス燃料と混合し，着火
爆発し，連絡口近傍で一部の圧力波がガス燃料を副室の
奥部へ圧縮する方向に作用し，残りの圧力波が主室側へ
作用し，それによって主室から連絡口を通じて副室へ入
ろうとする圧縮空気の侵入を妨げるという現象が発生
し，副室内のガス燃料が十分に着火燃焼することなく，
副室内に残留ガスとして滞留し，熱効率を低下させると
いう現象が発生する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決することであり，副室を形成する燃焼室部
材に両側に隔置して２個の連絡口を形成し，各連絡口に
制御弁をそれぞれ設け，一方の制御弁が圧縮行程上死点
近傍で主室内の圧縮空気圧が高くなった時点でリフトし
て連絡口を開放し，他方の制御弁が副室内で着火燃焼が
起こって副室内圧力が上昇した膨張行程開始時にリフト
して連絡口を開放するようにセットされ，副室内に残留
ガスが滞留することを防止すると共に，圧力波が副室内
を一方向に作用するようにし，副室内に供給されたガス
燃料を確実に主室へ火炎，未燃混合気等のガスとして噴
出させ，熱効率を向上させる副室式ガスエンジンを提供
することである。
の問題を解決することであり，副室を形成する燃焼室部
材に両側に隔置して２個の連絡口を形成し，各連絡口に
制御弁をそれぞれ設け，一方の制御弁が圧縮行程上死点
近傍で主室内の圧縮空気圧が高くなった時点でリフトし
て連絡口を開放し，他方の制御弁が副室内で着火燃焼が
起こって副室内圧力が上昇した膨張行程開始時にリフト
して連絡口を開放するようにセットされ，副室内に残留
ガスが滞留することを防止すると共に，圧力波が副室内
を一方向に作用するようにし，副室内に供給されたガス
燃料を確実に主室へ火炎，未燃混合気等のガスとして噴
出させ，熱効率を向上させる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が形成さ
れ且つシリンダヘッドに配置された燃焼室部材，前記主
室を構成するシリンダ内を往復動するピストン，前記シ
リンダヘッドに形成されたポートにそれぞれ配置された
吸気弁と排気弁，前記副室に設けられ且つ前記主室と前
記副室とを連通する第１連絡口と第２連絡口，圧縮空気
を前記主室から前記副室へ供給する時に前記第１連絡口
を開放する第１制御弁，前記副室から前記主室へ火炎と
未燃混合気を噴き出す時に前記第２連絡口を開放する第
２制御弁，及び前記第１と第２連絡口の閉鎖状態で前記
副室にガス燃料を供給する燃料供給手段，から成る副室
式ガスエンジンに関する。
れ且つシリンダヘッドに配置された燃焼室部材，前記主
室を構成するシリンダ内を往復動するピストン，前記シ
リンダヘッドに形成されたポートにそれぞれ配置された
吸気弁と排気弁，前記副室に設けられ且つ前記主室と前
記副室とを連通する第１連絡口と第２連絡口，圧縮空気
を前記主室から前記副室へ供給する時に前記第１連絡口
を開放する第１制御弁，前記副室から前記主室へ火炎と
未燃混合気を噴き出す時に前記第２連絡口を開放する第
２制御弁，及び前記第１と第２連絡口の閉鎖状態で前記
副室にガス燃料を供給する燃料供給手段，から成る副室
式ガスエンジンに関する。
【０００９】前記第１連絡口は前記副室の一端側に開口
するように前記副室に設けられ，前記第２連絡口は前記
副室の他端側に開口するように前記副室に設けられてい
る。
するように前記副室に設けられ，前記第２連絡口は前記
副室の他端側に開口するように前記副室に設けられてい
る。
【００１０】前記第１制御弁は前記副室内でリフトする
ように前記第１制御弁が着座するバルブシートが前記第
１連絡口の前記副室側に形成され，また，前記第２制御
弁は前記主室内でリフトするように前記第２制御弁が着
座するバルブシートが前記第２連絡口の前記主室側に形
成されている。
ように前記第１制御弁が着座するバルブシートが前記第
１連絡口の前記副室側に形成され，また，前記第２制御
弁は前記主室内でリフトするように前記第２制御弁が着
座するバルブシートが前記第２連絡口の前記主室側に形
成されている。
【００１１】前記第１制御弁は，圧縮行程上死点近傍で
前記主室内の圧縮空気圧力を利用すると共に電磁力のア
シストによってリフトして前記第１連絡口を開放し，排
気行程終端近傍で前記電磁力の解放によって前記第１連
絡口を閉鎖することから成る。前記第２制御弁は，膨張
行程上死点近傍で前記副室内のガス圧力を利用すると共
に電磁力のアシストによってリフトして前記第２連絡口
を開放し，排気行程終端近傍で前記電磁力の解放によっ
て前記第２連絡口を閉鎖することから成る。一般に，電
磁力を利用して第１と第２制御弁を開放する場合には，
最初は磁性体と電磁石とのクリアランスが大きいため，
極めて大きい起動力を要するが，最初の起動力として圧
縮空気圧を利用することによって第１と第２制御弁のリ
フトをスムースにすることができ，第１と第２制御弁の
開弁状態では上記クリアランスが無いので，開弁状態を
保持する保持力は十分なものとなる。
前記主室内の圧縮空気圧力を利用すると共に電磁力のア
シストによってリフトして前記第１連絡口を開放し，排
気行程終端近傍で前記電磁力の解放によって前記第１連
絡口を閉鎖することから成る。前記第２制御弁は，膨張
行程上死点近傍で前記副室内のガス圧力を利用すると共
に電磁力のアシストによってリフトして前記第２連絡口
を開放し，排気行程終端近傍で前記電磁力の解放によっ
て前記第２連絡口を閉鎖することから成る。一般に，電
磁力を利用して第１と第２制御弁を開放する場合には，
最初は磁性体と電磁石とのクリアランスが大きいため，
極めて大きい起動力を要するが，最初の起動力として圧
縮空気圧を利用することによって第１と第２制御弁のリ
フトをスムースにすることができ，第１と第２制御弁の
開弁状態では上記クリアランスが無いので，開弁状態を
保持する保持力は十分なものとなる。
【００１２】前記第１制御弁の電磁力動弁機構は，前記
第１制御弁の弁ステムに取り付けられた磁性鉄板，前記
磁性鉄板に対向して配置された電磁石，前記弁ステムに
取り付けられたバルブスプリングリテーナ，前記シリン
ダヘッドに取り付けられたバルブスプリングリテーナを
構成するケーシング，及び前記両バルブスプリングリテ
ーナ間に配置され且つ前記第１制御弁を前記第１連絡口
の前記バルブシートに着座させるバルブスプリングから
構成されている。
第１制御弁の弁ステムに取り付けられた磁性鉄板，前記
磁性鉄板に対向して配置された電磁石，前記弁ステムに
取り付けられたバルブスプリングリテーナ，前記シリン
ダヘッドに取り付けられたバルブスプリングリテーナを
構成するケーシング，及び前記両バルブスプリングリテ
ーナ間に配置され且つ前記第１制御弁を前記第１連絡口
の前記バルブシートに着座させるバルブスプリングから
構成されている。
【００１３】前記第２制御弁の電磁力動弁機構は，前記
第２制御弁の弁ステムに取り付けられた磁性鉄板，前記
磁性鉄板に対向して前記シリンダヘッドに配置された電
磁石，前記弁ステムに取り付けられたバルブスプリング
リテーナ，前記シリンダヘッドに取り付けられたバルブ
スプリングリテーナを構成するケーシング，及び前記両
バルブスプリングリテーナ間に配置され且つ前記第２制
御弁を前記第２連絡口のバルブシートに着座させるバル
ブスプリングから構成されている。
第２制御弁の弁ステムに取り付けられた磁性鉄板，前記
磁性鉄板に対向して前記シリンダヘッドに配置された電
磁石，前記弁ステムに取り付けられたバルブスプリング
リテーナ，前記シリンダヘッドに取り付けられたバルブ
スプリングリテーナを構成するケーシング，及び前記両
バルブスプリングリテーナ間に配置され且つ前記第２制
御弁を前記第２連絡口のバルブシートに着座させるバル
ブスプリングから構成されている。
【００１４】この副室式ガスエンジンでは，圧縮行程上
死点近傍の主室内の圧縮空気圧が高くなった時点で第１
制御弁がリフトして第１連絡口を開放し，副室へ圧縮空
気が侵入して着火燃焼し，副室内の圧力が上昇し，副室
内に発生した圧力波が他方の第２制御弁を押し下げるよ
うに伝播し，第２制御弁をリフトさせて第２連絡口を開
放し，副室から火炎，未燃混合気等のガスが第２連絡口
を通じて主室へ噴出し，火炎，未燃混合気等のガスが副
室内に残留ガスとして滞留することが防止され，主室へ
噴き出された火炎，未燃混合気等のガスは主室の空気を
巻き込んで混合燃焼を促進して燃焼期間を短期に完結
し，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を抑制すると共に，熱効率を
向上させることができる。
死点近傍の主室内の圧縮空気圧が高くなった時点で第１
制御弁がリフトして第１連絡口を開放し，副室へ圧縮空
気が侵入して着火燃焼し，副室内の圧力が上昇し，副室
内に発生した圧力波が他方の第２制御弁を押し下げるよ
うに伝播し，第２制御弁をリフトさせて第２連絡口を開
放し，副室から火炎，未燃混合気等のガスが第２連絡口
を通じて主室へ噴出し，火炎，未燃混合気等のガスが副
室内に残留ガスとして滞留することが防止され，主室へ
噴き出された火炎，未燃混合気等のガスは主室の空気を
巻き込んで混合燃焼を促進して燃焼期間を短期に完結
し，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を抑制すると共に，熱効率を
向上させることができる。
【００１５】この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，副室に侵入した圧縮空気は副室で
着火すると共に急激な燃焼によって副室内に高圧力を発
生させ，副室内での燃焼ガスの流れをスムースにして第
２制御弁の燃焼ガス制御弁が燃焼ガス圧で自然に開弁
し，火炎，未燃混合気等の燃焼ガスが副室から主室へ噴
出され，爆発力を生じてピストンに仕事をする。この
時，第１制御弁の空気制御弁は開弁しているので，再
度，主室から副室へ空気が侵入し，副室内は完全に掃気
され，副室に燃焼ガスが残留ガスとなって滞留すること
が防止される。この副室式ガスエンジンでは，上記のよ
うに，空気制御弁と燃焼ガス制御弁とは，ガス圧力で初
期駆動されるので，その動きを利用して電磁石の電磁力
によりアシストすると共に，両制御弁の最大リフトした
状態を維持させ，排気行程後半において電磁力を解除す
ると，両制御弁は両連絡口を閉鎖し排気行程を終了す
る。
構成されているので，副室に侵入した圧縮空気は副室で
着火すると共に急激な燃焼によって副室内に高圧力を発
生させ，副室内での燃焼ガスの流れをスムースにして第
２制御弁の燃焼ガス制御弁が燃焼ガス圧で自然に開弁
し，火炎，未燃混合気等の燃焼ガスが副室から主室へ噴
出され，爆発力を生じてピストンに仕事をする。この
時，第１制御弁の空気制御弁は開弁しているので，再
度，主室から副室へ空気が侵入し，副室内は完全に掃気
され，副室に燃焼ガスが残留ガスとなって滞留すること
が防止される。この副室式ガスエンジンでは，上記のよ
うに，空気制御弁と燃焼ガス制御弁とは，ガス圧力で初
期駆動されるので，その動きを利用して電磁石の電磁力
によりアシストすると共に，両制御弁の最大リフトした
状態を維持させ，排気行程後半において電磁力を解除す
ると，両制御弁は両連絡口を閉鎖し排気行程を終了す
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による副室式ガスエンジンの実施例を説明する。図１は
この発明による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いて空気供
給用制御弁が開放した状態を示す断面図，図３は図１の
副室式ガスエンジンにおいて空気供給用制御弁とガス噴
出用制御弁とが開放した状態を示す断面図，及び図４は
図１の副室式ガスエンジンの燃焼室部材の下面を示す平
面図である。
による副室式ガスエンジンの実施例を説明する。図１は
この発明による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いて空気供
給用制御弁が開放した状態を示す断面図，図３は図１の
副室式ガスエンジンにおいて空気供給用制御弁とガス噴
出用制御弁とが開放した状態を示す断面図，及び図４は
図１の副室式ガスエンジンの燃焼室部材の下面を示す平
面図である。
【００１７】この発明による副室式ガスエンジンは，Ｃ
Ｈ4 を主成分とする天然ガスを燃料とし，例えば，コー
ジェネレーションシステムや車両に適用できる単気筒タ
イプ又は多気筒タイプの副室式ガスエンジンに構成され
ている。この副室式ガスエンジンは，例えば，シリンダ
ブロック３４に形成された孔部４１に配置されたシリン
ダ２７を形成するシリンダライナ４４，シリンダブロッ
ク３４にスペーサ１０とその両側に配置されたガスケッ
ト３８，３９を介在して取り付けられたシリンダヘッド
４，スペーサ１０の孔部２９内に遮熱空気層３０を形成
するように配置された燃焼室部材３，燃焼室部材３に形
成された主室１と副室２，及びシリンダ２７内を往復動
するピストン５から構成されている。この副室式ガスエ
ンジンでは，スペーサ１０はシリンダヘッド４の一部を
構成するものであり，スペーサ１０を用いることなく，
シリンダヘッド４に形成したキャビティに燃焼室部材３
を配置するように構成することもできる。
Ｈ4 を主成分とする天然ガスを燃料とし，例えば，コー
ジェネレーションシステムや車両に適用できる単気筒タ
イプ又は多気筒タイプの副室式ガスエンジンに構成され
ている。この副室式ガスエンジンは，例えば，シリンダ
ブロック３４に形成された孔部４１に配置されたシリン
ダ２７を形成するシリンダライナ４４，シリンダブロッ
ク３４にスペーサ１０とその両側に配置されたガスケッ
ト３８，３９を介在して取り付けられたシリンダヘッド
４，スペーサ１０の孔部２９内に遮熱空気層３０を形成
するように配置された燃焼室部材３，燃焼室部材３に形
成された主室１と副室２，及びシリンダ２７内を往復動
するピストン５から構成されている。この副室式ガスエ
ンジンでは，スペーサ１０はシリンダヘッド４の一部を
構成するものであり，スペーサ１０を用いることなく，
シリンダヘッド４に形成したキャビティに燃焼室部材３
を配置するように構成することもできる。
【００１８】ピストン５は，ピストンヘッド４３と，ピ
ストンヘッド４３にガスケット３５を介して結合リング
４０によって固定されたピストンスカート２８とから構
成されている。ピストンヘッド４３とピストンスカート
２８との間には遮熱空気層４２が形成されている。ピス
トンヘッド４３の上面に形成されたキャビティ４６は，
主室１の一部を構成している。キャビティ４６は，円筒
状又は環状（図示せず）に形成することができる。ま
た，燃料供給手段は，燃料供給源に接続されるシリンダ
ヘッド４に形成された燃料供給路４５，燃料供給路４５
を通じて供給されるガス燃料を副室２に供給する燃料弁
３３から構成されている。燃料弁３３が燃料供給口を開
放することによって，燃料供給源から燃料供給路４５を
通じて圧縮天然ガスが副室２に供給される。
ストンヘッド４３にガスケット３５を介して結合リング
４０によって固定されたピストンスカート２８とから構
成されている。ピストンヘッド４３とピストンスカート
２８との間には遮熱空気層４２が形成されている。ピス
トンヘッド４３の上面に形成されたキャビティ４６は，
主室１の一部を構成している。キャビティ４６は，円筒
状又は環状（図示せず）に形成することができる。ま
た，燃料供給手段は，燃料供給源に接続されるシリンダ
ヘッド４に形成された燃料供給路４５，燃料供給路４５
を通じて供給されるガス燃料を副室２に供給する燃料弁
３３から構成されている。燃料弁３３が燃料供給口を開
放することによって，燃料供給源から燃料供給路４５を
通じて圧縮天然ガスが副室２に供給される。
【００１９】燃焼室を構成する主室１と副室２とは，セ
ラミックス等から成る燃焼室部材３及びセラミックス等
から成るピストンヘッド４３によって形成され，遮熱構
造に構成されている。また，この副室式ガスエンジンで
は，図４に示すように，燃焼室部材３に設けられた副室
２は断面長方形に形成され，吸気ポート１３が２個，排
気ポート１５が２個形成されている。燃焼室部材３に形
成される吸気ポート１３及び排気ポート１５は，それぞ
れ２個ではなく，１個形成されてもよいものである。吸
気ポート１３はシリンダヘッド４に形成された吸気ポー
ト１４に連通し，また，排気ポート１５はシリンダヘッ
ド４に形成された排気ポート１６に連通している。
ラミックス等から成る燃焼室部材３及びセラミックス等
から成るピストンヘッド４３によって形成され，遮熱構
造に構成されている。また，この副室式ガスエンジンで
は，図４に示すように，燃焼室部材３に設けられた副室
２は断面長方形に形成され，吸気ポート１３が２個，排
気ポート１５が２個形成されている。燃焼室部材３に形
成される吸気ポート１３及び排気ポート１５は，それぞ
れ２個ではなく，１個形成されてもよいものである。吸
気ポート１３はシリンダヘッド４に形成された吸気ポー
ト１４に連通し，また，排気ポート１５はシリンダヘッ
ド４に形成された排気ポート１６に連通している。
【００２０】この副室式ガスエンジンにおいて，特に，
燃焼室部材３には，主室１，主室１に連通する副室２，
主室１と副室２を連通するための圧縮空気供給用の空気
連絡口８（第１連絡口）とガス噴出用の燃焼ガス連絡口
９（第２連絡口），主室１に吸入空気を供給する吸気弁
１１が配置された吸気ポート１３，主室１の排気ガスを
排出する排気弁１２が配置された排気ポート１５が形成
されている。空気連絡口８は副室２の一端側に開口する
ように燃焼室部材３に形成され，また，燃焼ガス連絡口
９は副室２の他端側に開口するように燃焼室部材３に形
成されている。空気連絡口８には，副室２側に形成され
たバルブシート２５に着座する空気制御弁６（第１制御
弁）が配置され，また，燃焼ガス連絡口９には，主室１
側に形成されたバルブシート２６に着座する燃焼ガス制
御弁７（第２制御弁）が配置されている。従って，空気
制御弁６は，副室２内でリフトして空気連絡口８を開閉
し，また，燃焼ガス制御弁７は，主室１内でリフトして
燃焼ガス連絡口９を開閉するように構成されている。
燃焼室部材３には，主室１，主室１に連通する副室２，
主室１と副室２を連通するための圧縮空気供給用の空気
連絡口８（第１連絡口）とガス噴出用の燃焼ガス連絡口
９（第２連絡口），主室１に吸入空気を供給する吸気弁
１１が配置された吸気ポート１３，主室１の排気ガスを
排出する排気弁１２が配置された排気ポート１５が形成
されている。空気連絡口８は副室２の一端側に開口する
ように燃焼室部材３に形成され，また，燃焼ガス連絡口
９は副室２の他端側に開口するように燃焼室部材３に形
成されている。空気連絡口８には，副室２側に形成され
たバルブシート２５に着座する空気制御弁６（第１制御
弁）が配置され，また，燃焼ガス連絡口９には，主室１
側に形成されたバルブシート２６に着座する燃焼ガス制
御弁７（第２制御弁）が配置されている。従って，空気
制御弁６は，副室２内でリフトして空気連絡口８を開閉
し，また，燃焼ガス制御弁７は，主室１内でリフトして
燃焼ガス連絡口９を開閉するように構成されている。
【００２１】空気制御弁６の電磁力動弁機構は，空気制
御弁６をシリンダヘッド４に設けたバルブガイド４８で
ガイドして副室２内でリフトさせる機構であり，空気制
御弁６の弁ステム３６の端部に取り付けられた磁性鉄板
１８，磁性鉄板１８に対向して配置された電磁石１７，
弁ステム３６の中間に取り付けられたバルブスプリング
リテーナ２３，シリンダヘッド４に取り付けられたバル
ブスプリングリテーナを構成するケーシング３１，及び
バルブスプリングリテーナ２３間に配置され且つ空気制
御弁６を空気連絡口８のバルブシート２５に着座させる
バルブスプリング２１から構成されている。
御弁６をシリンダヘッド４に設けたバルブガイド４８で
ガイドして副室２内でリフトさせる機構であり，空気制
御弁６の弁ステム３６の端部に取り付けられた磁性鉄板
１８，磁性鉄板１８に対向して配置された電磁石１７，
弁ステム３６の中間に取り付けられたバルブスプリング
リテーナ２３，シリンダヘッド４に取り付けられたバル
ブスプリングリテーナを構成するケーシング３１，及び
バルブスプリングリテーナ２３間に配置され且つ空気制
御弁６を空気連絡口８のバルブシート２５に着座させる
バルブスプリング２１から構成されている。
【００２２】燃焼ガス制御弁７の電磁力動弁機構は，燃
焼ガス制御弁７をシリンダヘッド４に設けたバルブガイ
ド４７でガイドして主室１でリフトさせる機構であり，
燃焼ガス制御弁７の弁ステム３７の中間に取り付けられ
た磁性鉄板２０，磁性鉄板２０に対向してシリンダヘッ
ド４に配置された電磁石１９，弁ステム３７の端部に取
り付けられたバルブスプリングリテーナ２４，シリンダ
ヘッド４に取り付けられたバルブスプリングリテーナを
構成するケーシング３２，及びバルブスプリングリテー
ナ２４間に配置され且つ燃焼ガス制御弁７を燃焼ガス連
絡口９のバルブシート２６に着座させるバルブスプリン
グ２２から構成されている。
焼ガス制御弁７をシリンダヘッド４に設けたバルブガイ
ド４７でガイドして主室１でリフトさせる機構であり，
燃焼ガス制御弁７の弁ステム３７の中間に取り付けられ
た磁性鉄板２０，磁性鉄板２０に対向してシリンダヘッ
ド４に配置された電磁石１９，弁ステム３７の端部に取
り付けられたバルブスプリングリテーナ２４，シリンダ
ヘッド４に取り付けられたバルブスプリングリテーナを
構成するケーシング３２，及びバルブスプリングリテー
ナ２４間に配置され且つ燃焼ガス制御弁７を燃焼ガス連
絡口９のバルブシート２６に着座させるバルブスプリン
グ２２から構成されている。
【００２３】この副室式ガスエンジンは，上記のように
構成され，空気制御弁６は，圧縮行程上死点近傍で主室
１内の圧縮空気が所定以上の圧になって該圧縮空気圧が
空気制御弁６の弁ヘッドの背面に作用してリフトし，空
気連絡口８を開放すると，圧縮空気を主室１から副室２
へ供給するようにバルブスプリング２１のばね力が設定
されている。従って，空気制御弁６は，圧縮行程上死点
近傍で主室１内の圧縮空気圧力を利用すると共に動弁機
構の電磁石１７の電磁力のアシストによってリフトして
空気連絡口８を開放し，排気行程終端近傍で電磁石１７
の電磁力の解放によって空気連絡口８を閉鎖するような
作動を行うことになる。
構成され，空気制御弁６は，圧縮行程上死点近傍で主室
１内の圧縮空気が所定以上の圧になって該圧縮空気圧が
空気制御弁６の弁ヘッドの背面に作用してリフトし，空
気連絡口８を開放すると，圧縮空気を主室１から副室２
へ供給するようにバルブスプリング２１のばね力が設定
されている。従って，空気制御弁６は，圧縮行程上死点
近傍で主室１内の圧縮空気圧力を利用すると共に動弁機
構の電磁石１７の電磁力のアシストによってリフトして
空気連絡口８を開放し，排気行程終端近傍で電磁石１７
の電磁力の解放によって空気連絡口８を閉鎖するような
作動を行うことになる。
【００２４】また，燃焼ガス制御弁７は，膨張行程上死
点後に副室２内の燃焼ガス圧が所定以上になって該燃焼
ガス圧が燃焼ガス制御弁７の弁フェース側面に作用して
リフトし，燃焼ガス連絡口９を開放すると，火炎，未燃
混合気等の燃焼ガスを副室２から主室１へ噴き出すよう
にバルブスプリング２２が設定されている。従って，燃
焼ガス制御弁７は，膨張行程上死点近傍で副室２内の燃
焼ガスのガス圧力を利用すると共に電磁石１９の電磁力
のアシストによってリフトして燃焼ガス連絡口９を開放
し，排気行程終端近傍で電磁石１９の電磁力の解放によ
って燃焼ガス連絡口９を閉鎖するように作動を行うこと
になる。
点後に副室２内の燃焼ガス圧が所定以上になって該燃焼
ガス圧が燃焼ガス制御弁７の弁フェース側面に作用して
リフトし，燃焼ガス連絡口９を開放すると，火炎，未燃
混合気等の燃焼ガスを副室２から主室１へ噴き出すよう
にバルブスプリング２２が設定されている。従って，燃
焼ガス制御弁７は，膨張行程上死点近傍で副室２内の燃
焼ガスのガス圧力を利用すると共に電磁石１９の電磁力
のアシストによってリフトして燃焼ガス連絡口９を開放
し，排気行程終端近傍で電磁石１９の電磁力の解放によ
って燃焼ガス連絡口９を閉鎖するように作動を行うこと
になる。
【００２５】
【発明の効果】この発明による副室式ガスエンジンは，
上記のように構成したので，副室に供給されたガス燃料
が残留ガスとして副室に滞留することが防止され，副室
に供給されたガス燃料がスムースに確実に着火燃焼さ
れ，副室内の火炎，未燃混合気等の燃焼ガスを主室へ確
実に噴き出させ，主室での燃焼を促進して熱効率を向上
させると共に，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を抑制することが
できる。
上記のように構成したので，副室に供給されたガス燃料
が残留ガスとして副室に滞留することが防止され，副室
に供給されたガス燃料がスムースに確実に着火燃焼さ
れ，副室内の火炎，未燃混合気等の燃焼ガスを主室へ確
実に噴き出させ，主室での燃焼を促進して熱効率を向上
させると共に，ＨＣ，ＮＯX 等の発生を抑制することが
できる。
【図１】この発明による副室式ガスエンジンの一実施例
を示す断面図である。
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いて空気供給用
制御弁が開放した状態を示す断面図である。
制御弁が開放した状態を示す断面図である。
【図３】図１の副室式ガスエンジンにおいて空気供給用
制御弁とガス噴出用制御弁とが開放した状態を示す断面
図である。
制御弁とガス噴出用制御弁とが開放した状態を示す断面
図である。
【図４】図１の副室式ガスエンジンの燃焼室部材の下面
を示す平面図である。
を示す平面図である。
１ 主室 ２ 副室 ３ 燃焼室部材 ４ シリンダヘッド ５ ピストン ６ 空気制御弁 ７ 燃焼ガス制御弁 ８ 空気連絡口 ９ 燃焼ガス連絡口 １１ 吸気弁 １２ 排気弁 １３，１４ 吸気ポート １５，１６ 排気ポート １７，１９ 電磁石 １８，２０ 磁性鉄板 ２１，２２ バルブスプリング ２３，２４ バルブスプリングリテーナ ２５，２６ バルブシート ２７ シリンダ ３１，３２ ケーシング ３３ 燃料弁 ３６，３７ 弁ステム ４５ 燃料供給路
Claims (7)
- 【請求項１】 主室に連通する副室が形成され且つシリ
ンダヘッドに配置された燃焼室部材，前記主室を構成す
るシリンダ内を往復動するピストン，前記シリンダヘッ
ドに形成されたポートにそれぞれ配置された吸気弁と排
気弁，前記副室に設けられ且つ前記主室と前記副室とを
連通する第１連絡口と第２連絡口，圧縮空気を前記主室
から前記副室へ供給する時に前記第１連絡口を開放する
第１制御弁，前記副室から前記主室へ火炎と未燃混合気
を噴き出す時に前記第２連絡口を開放する第２制御弁，
及び前記第１と第２連絡口の閉鎖状態で前記副室にガス
燃料を供給する燃料供給手段，から成る副室式ガスエン
ジン。 - 【請求項２】 前記第１連絡口は前記副室の一端側に開
口するように前記副室に設けられ，前記第２連絡口は前
記副室の他端側に開口するように前記副室に設けられた
ことから成る請求項１に記載の副室式ガスエンジン。 - 【請求項３】 前記第１制御弁は前記副室内でリフトす
るように前記第１制御弁が着座するバルブシートが前記
第１連絡口の前記副室側に形成され，また，前記第２制
御弁は前記主室内でリフトするように前記第２制御弁が
着座するバルブシートが前記第２連絡口の前記主室側に
形成されていることから成る請求項１又は２に記載の副
室式ガスエンジン。 - 【請求項４】 前記第１制御弁は，圧縮行程上死点近傍
で前記主室内の圧縮空気圧力を利用すると共に電磁力の
アシストによってリフトして前記第１連絡口を開放し，
排気行程終端近傍で前記電磁力の解放によって前記第１
連絡口を閉鎖することから成る請求項１〜３のいずれか
１項に記載の副室式ガスエンジン。 - 【請求項５】 前記第２制御弁は，膨張行程上死点近傍
で前記副室内のガス圧力を利用すると共に電磁力のアシ
ストによってリフトして前記第２連絡口を開放し，排気
行程終端近傍で前記電磁力の解放によって前記第２連絡
口を閉鎖することから成る請求項１〜４のいずれか１項
に記載の副室式ガスエンジン。 - 【請求項６】 前記第１制御弁の電磁力動弁機構は，前
記第１制御弁の弁ステムに取り付けられた磁性鉄板，前
記磁性鉄板に対向して配置された電磁石，前記弁ステム
に取り付けられたバルブスプリングリテーナ，前記シリ
ンダヘッドに取り付けられたバルブスプリングリテーナ
を構成するケーシング，及び前記両バルブスプリングリ
テーナ間に配置され且つ前記第１制御弁を前記第１連絡
口のバルブシートに着座させるバルブスプリングから構
成されていることから成る請求項１〜５のいずれか１項
に記載の副室式ガスエンジン。 - 【請求項７】 前記第２制御弁の電磁力動弁機構は，前
記第２制御弁の弁ステムに取り付けられた磁性鉄板，前
記磁性鉄板に対向して前記シリンダヘッドに配置された
電磁石，前記弁ステムに取り付けられたバルブスプリン
グリテーナ，前記シリンダヘッドに取り付けられたバル
ブスプリングリテーナを構成するケーシング，及び前記
両バルブスプリングリテーナ間に配置され且つ前記第２
制御弁を前記第２連絡口のバルブシートに着座させるバ
ルブスプリングから構成されていることから成る請求項
１〜６のいずれか１項に記載の副室式ガスエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15370198A JP3663912B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 副室式ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15370198A JP3663912B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 副室式ガスエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324809A true JPH11324809A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3663912B2 JP3663912B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=15568235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15370198A Expired - Fee Related JP3663912B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 副室式ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663912B2 (ja) |
-
1998
- 1998-05-20 JP JP15370198A patent/JP3663912B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3663912B2 (ja) | 2005-06-22 |
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