JPH1144227A - Structure of combustion chamber in engine - Google Patents

Structure of combustion chamber in engine

Info

Publication number
JPH1144227A
JPH1144227A JP9215506A JP21550697A JPH1144227A JP H1144227 A JPH1144227 A JP H1144227A JP 9215506 A JP9215506 A JP 9215506A JP 21550697 A JP21550697 A JP 21550697A JP H1144227 A JPH1144227 A JP H1144227A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
valve
sub
combustion chamber
pressure adjusting
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
JP9215506A
Other languages
Japanese (ja)
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 JP9215506A priority Critical patent/JPH1144227A/en
Publication of JPH1144227A publication Critical patent/JPH1144227A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は,主室に圧縮空気圧の一部をスプリ
ングのばね力として蓄積してフリクションを低減し,そ
のばね力を膨張行程にピストンに作用させて仕事として
利用して燃費を低減するエンジンにおける燃焼室の構造
を提供する。 【解決手段】 本発明は,吸気ポート20内に摺動自在
に挿入された圧力調整リング11とスプリング12を配
置し,圧力調整リング11に吸気弁18が着座する弁シ
ート51を形成する。圧力調整リング11を圧縮行程時
に主室1内の圧縮空気によってスプリング12のばね力
に抗して摺動させ,主室1内の空気圧を減圧させる。次
いで,圧力調整リング11を膨張行程時にスプリング1
2のばね力によって復帰させ,スプリング12のばね力
を燃焼ガスを通じてピストン15に作用させて仕事をさ
せる。
[PROBLEMS] To reduce friction by accumulating a part of compressed air pressure in a main chamber as a spring force of a spring, and apply the spring force to a piston in an expansion stroke to use the work as work. To provide a structure of a combustion chamber in an engine that reduces fuel consumption. According to the present invention, a pressure adjusting ring and a spring are slidably inserted into an intake port, and a valve seat is formed on the pressure adjusting ring to seat an intake valve. During the compression stroke, the pressure adjusting ring 11 is slid by the compressed air in the main chamber 1 against the spring force of the spring 12 to reduce the air pressure in the main chamber 1. Next, the pressure adjusting ring 11 is moved to the spring 1 during the expansion stroke.
The work is returned by the spring force of No. 2 and the spring force of the spring 12 is applied to the piston 15 through the combustion gas to perform work.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,エンジンにおけ
る燃焼室の構造に関し,特に,天然ガス等のガス燃料を
副室に供給し,主室に吸入空気を供給し,圧縮行程上死
点近傍で圧縮空気とガス燃料とを混合させて着火燃焼さ
せるガスエンジンに適用できる燃焼室の構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a combustion chamber in an engine, and more particularly, to supplying gas fuel such as natural gas to a sub-chamber, supplying intake air to a main chamber, and near a top dead center of a compression stroke. The present invention relates to a structure of a combustion chamber that can be applied to a gas engine that mixes compressed air and gaseous fuel and ignites and burns.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,天然ガス等のガス燃料を主燃料と
するガスエンジンは,コジェネレーションシステム或い
は自動車用エンジンとして開発が進められている。コジ
ェネレーションシステムは,エンジントルクを発電機で
電気エネルギとして取り出すと共に,排気ガスが有する
熱エネルギを利用して熱交換器で水を加熱して温水に
し,該温水を給湯用として利用している。コジェネレー
ションシステムは,ホテル,病院,事務所等での電気供
給システムとして利用されることが期待されている。ま
た,ガスエンジンを自動車用エンジンに利用した場合に
は,低公害車として期待されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gas engine using a gas fuel such as natural gas as a main fuel has been developed as a cogeneration system or an automobile engine. In the cogeneration system, engine torque is extracted as electric energy by a generator, and water is heated by a heat exchanger using heat energy of exhaust gas to make hot water, and the hot water is used for hot water supply. The cogeneration system is expected to be used as an electric supply system in hotels, hospitals, offices, and the like. When a gas engine is used for an automobile engine, it is expected to be a low-emission vehicle.

【0003】天然ガス等を燃料とするガスエンジンとし
て,例えば,特開平7−158448号公報に開示され
たものがある。該ガスエンジンは,シリンダヘッドに形
成した副室とシリンダ側に形成した主室とを連絡孔で連
通し,連絡孔に制御弁を配置する。また,ガス室と副室
とをそのヘッド部に絞り部を通じて連通し,天然ガスを
ガス通路を通じて副室に供給するためにガス室にガス導
入口を形成し,圧縮行程終端近傍で連絡孔を開放する制
御弁を設け,連絡孔の閉鎖状態で開放するガス導入弁を
ガス室に形成されたガス導入口に設けている。
[0003] As a gas engine using natural gas or the like as a fuel, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-158448. In the gas engine, a sub-chamber formed in a cylinder head and a main chamber formed in a cylinder side communicate with each other through a communication hole, and a control valve is arranged in the communication hole. In addition, the gas chamber and the sub-chamber communicate with the head portion through a constricted portion, a gas inlet is formed in the gas chamber to supply natural gas to the sub-chamber through the gas passage, and a communication hole is formed near the end of the compression stroke. A control valve that opens is provided, and a gas introduction valve that opens when the communication hole is closed is provided at a gas introduction port formed in the gas chamber.

【0004】天然ガスを燃料とする従来のエンジンは,
ガス燃料を圧縮着火させた場合に着火性が悪いので,燃
焼室を遮熱型構造とすることが考えられている。ガスエ
ンジンにおいて,燃焼室を遮熱構造に構成すると,吸入
行程でガスと空気の混合気を吸入し,次いで圧縮する
と,高圧縮されたシリンダ内の温度が高くなり,自己着
火の現象即ちノッキングが発生し易くなる。また,エン
ジンの熱効率は,圧縮比が小さいと熱効率が小さくなる
という現象が理論的に明らかにされている。また,従来
のエンジンでは,ガス燃料を燃焼室に高圧噴射して,デ
ィーゼル燃焼させることによって熱効率を上げることは
できるが,燃焼室及び燃料噴射装置を高圧化するには高
コストになると共に,高圧噴射のためNOX が増加する
という問題が発生する。
Conventional engines using natural gas as fuel are:
Since the ignitability is poor when the gas fuel is compressed and ignited, it is considered that the combustion chamber has a heat shielding structure. In a gas engine, if the combustion chamber is configured as a heat shield structure, the mixture of gas and air is sucked in during the suction stroke, and then compressed, the temperature inside the highly compressed cylinder increases, and the self-ignition phenomenon, ie, knocking, occurs. It is easy to occur. In addition, it has been theoretically clarified that the thermal efficiency of the engine decreases as the compression ratio decreases. Further, in the conventional engine, the gas fuel can be injected into the combustion chamber at a high pressure to perform the diesel combustion, thereby increasing the thermal efficiency. However, increasing the pressure in the combustion chamber and the fuel injection device increases the cost and increases the pressure. The problem that NO X increases due to the injection occurs.

【0005】そこで,ガスエンジンにおいて,天然ガス
等のガス燃料の圧力を極端に上昇させないで,ガス燃料
を燃焼室に送り込み,ディーゼル燃焼させるため,燃焼
室を主室と副室とに分離し,主室と副室とを連通する連
絡孔に制御弁を配置し,副室にガス燃料を供給し,主室
にガス燃料の存在しない状態で空気を導入し,該空気を
圧縮し,圧縮行程上死点付近でガス燃料と圧縮空気とを
混合して燃焼させ,良好な運転を可能にしている。
Therefore, in a gas engine, the combustion chamber is separated into a main chamber and a sub-chamber in order to send the gas fuel into the combustion chamber without excessively increasing the pressure of the gas fuel such as natural gas and perform diesel combustion. A control valve is disposed in a communication hole communicating the main chamber and the sub-chamber, gas fuel is supplied to the sub-chamber, air is introduced into the main chamber in a state where no gas fuel is present, and the air is compressed. Near the top dead center, gas fuel and compressed air are mixed and burned, enabling good operation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,ガスエ
ンジンにおいて,副室をシリンダの中心部に配置し,主
室と副室との連絡孔に制御弁を配置し,副室にガス燃料
を供給し,主室に空気を供給し,制御弁を圧縮行程上死
点付近で開弁させて圧縮空気とガス燃料を混合させて着
火燃焼させる場合に,連絡孔を圧縮行程上死点前のクラ
ンク角度25°以上で制御弁で開放すると,ガスエンジ
ンの着火時期が早くなり過ぎ,燃費を悪化させる要因に
なる。また,制御弁による連絡孔の開放時期が遅過ぎる
と,連絡孔の開放までの主室圧力が大きくなり,仕事量
が増加し,熱効率を低下させる要因になる。
However, in the gas engine, the sub-chamber is arranged in the center of the cylinder, the control valve is arranged in the communication hole between the main chamber and the sub-chamber, and gas fuel is supplied to the sub-chamber. When the air is supplied to the main chamber and the control valve is opened near the top dead center of the compression stroke to mix the compressed air and gaseous fuel and ignite and burn, the communication hole is the crank angle before the top dead center of the compression stroke. If the control valve is opened at 25 ° or more, the ignition timing of the gas engine will be too early, and this will cause deterioration of fuel efficiency. If the opening time of the communication hole by the control valve is too late, the pressure of the main chamber until the opening of the communication hole increases, which increases the amount of work and reduces thermal efficiency.

【0007】また,上記のガスエンジンでは,圧縮行程
の後半で制御弁を作動して連絡孔を開放し,主室と副室
とを連通するので,制御弁による連絡孔の開放時までの
期間において主室の圧縮空気圧が上昇し過ぎ,フリクシ
ョンが増加すると共に,圧縮行程上死点付近で主室から
副室へ圧縮空気を流入させるので,その時,主室におけ
る圧縮空気圧が高く上昇したにもかかわらず,圧縮空気
圧が急激に低下するので,ピストンに対する仕事量が減
少し,その分だけ燃費の悪化をもたらすことになる。従
って,ガスエンジンにおいて,圧縮行程において主室で
圧縮された空気圧をフリクション,熱等に消費されるこ
となく蓄えておき,その蓄積エネルギを膨張行程におい
てピストンで仕事として消費させることができれば,熱
効率をアップできることになる。
Further, in the above gas engine, the control valve is operated in the latter half of the compression stroke to open the communication hole, and the main chamber and the sub-chamber are communicated. In this case, the compressed air pressure in the main chamber rises too much and the friction increases, and the compressed air flows from the main chamber to the sub-chamber near the top dead center of the compression stroke. Regardless, since the compressed air pressure drops sharply, the amount of work on the piston decreases, which leads to a corresponding decrease in fuel efficiency. Therefore, in a gas engine, if the air pressure compressed in the main chamber during the compression stroke can be stored without being consumed by friction, heat, etc., and the stored energy can be consumed as work by the piston during the expansion stroke, the thermal efficiency can be reduced. You can be up.

【0008】[0008]

【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,主室の圧力が大きくなり
過ぎるのを防止するため,熱的影響が少ない吸気ポート
にスプリングのばね力が付勢される圧力調整円筒を摺動
可能に配設し,圧縮行程において主室で圧縮された空気
圧で吸気弁を通じて前記圧力調整円筒を摺動移動させて
主室の容積を拡大させ,主室の空気圧を減圧し,主室で
の圧縮空気圧の上昇し過ぎを防止して圧縮行程時のフリ
クションの増大を低減し,次いで,膨張行程においてス
プリングに蓄積されたばね力を消費して主室内の燃焼ガ
スに仕事量として戻し,燃費を低減させて熱効率をアッ
プさせるエンジンにおける燃焼室の構造を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems. In order to prevent the pressure in the main chamber from becoming too large, a spring is provided at an intake port having little thermal influence. A pressure adjusting cylinder to which a force is applied is slidably disposed, and the pressure adjusting cylinder is slidably moved through an intake valve by air pressure compressed in the main chamber in a compression stroke to expand the volume of the main chamber; The air pressure in the main chamber is reduced, the excessive increase in the compressed air pressure in the main chamber is prevented to reduce the increase in friction during the compression stroke, and then the spring force accumulated in the spring during the expansion stroke is consumed to consume the main chamber. It is an object of the present invention to provide a structure of a combustion chamber in an engine in which the amount of work is returned to the combustion gas of the engine and the fuel efficiency is reduced and the thermal efficiency is improved.

【0009】この発明は,ポートが形成されたシリンダ
ヘッドに配置された主室を構成する燃焼室部材,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前記ポートにそれぞれ連通し
且つ前記燃焼室部材に形成された吸気弁で開閉される吸
気ポートと排気弁で開閉される排気ポート,及び前記吸
気弁が着座する弁シートが形成され且つ前記吸気ポート
内に摺動自在に挿入された圧力調整円筒を具備し,圧縮
行程時に前記主室内の圧縮空気によって前記圧力調整円
筒をスプリングのばね力に抗して摺動させて前記主室内
の空気圧を減圧させ,膨張行程時に前記スプリングのば
ね力によって前記圧力調整円筒を復帰させることから成
るエンジンにおける燃焼室の構造に関する。
According to the present invention, there is provided a combustion chamber member constituting a main chamber disposed in a cylinder head having a port formed therein, a piston reciprocating in a cylinder constituting the main chamber, and the port formed in the cylinder head. And an intake port opened and closed by an intake valve formed in the combustion chamber member and an exhaust port opened and closed by an exhaust valve, and a valve seat on which the intake valve is seated are formed and slide in the intake port. A pressure adjusting cylinder movably inserted therein, wherein the pressure adjusting cylinder is slid against the spring force of the spring by compressed air in the main chamber during a compression stroke to reduce the air pressure in the main chamber, thereby expanding the cylinder; The present invention relates to a structure of a combustion chamber in an engine, comprising returning the pressure adjusting cylinder by a spring force of the spring during a stroke.

【0010】前記吸気弁は前記圧力調整円筒の前記弁シ
ートに着座する弁ヘッドと前記弁ヘッドに一体の弁ステ
ムから成り,前記弁ステムの端部と前記吸気弁を開閉駆
動するカムとの間には,前記圧力調整円筒による前記吸
気弁の移動量に応じて伸縮するヘッドスプリングが介在
されている。
The intake valve comprises a valve head seated on the valve seat of the pressure adjusting cylinder and a valve stem integral with the valve head. A valve stem is provided between an end of the valve stem and a cam for opening and closing the intake valve. Is provided with a head spring that expands and contracts according to the amount of movement of the intake valve by the pressure adjustment cylinder.

【0011】前記スプリングは前記圧力調整円筒の外面
に設けたフランジ部と前記シリンダヘッドの下面との間
に配置されている。また,前記圧力調整円筒の外周に
は,ガスシール用のシールリングが配置され,前記圧力
調整円筒と吸気ポートとの間の隙間がシールされてい
る。
The spring is disposed between a flange provided on an outer surface of the pressure adjusting cylinder and a lower surface of the cylinder head. A seal ring for gas sealing is arranged on the outer periphery of the pressure adjusting cylinder, and a gap between the pressure adjusting cylinder and the intake port is sealed.

【0012】このエンジンにおける燃焼室の構造は,前
記シリンダヘッドに配置され且つ前記主室と連通する副
室が形成されている副室部材,ガス燃料を前記副室に供
給するための燃料供給路,前記主室と前記副室とを連通
する連絡口を開閉する制御弁,及び前記副室へのガス燃
料を供給する前記燃料供給路を開閉する燃料弁を有する
ガスエンジンに適用されるものである。
The structure of the combustion chamber in this engine is a sub-chamber member disposed in the cylinder head and having a sub-chamber communicating with the main chamber, and a fuel supply passage for supplying gaseous fuel to the sub-chamber. The present invention is applied to a gas engine having a control valve for opening and closing a communication port for communicating the main chamber and the sub chamber, and a fuel valve for opening and closing the fuel supply path for supplying gas fuel to the sub chamber. is there.

【0013】前記制御弁は,圧縮行程終端近傍で前記連
絡孔を開放し且つ排気行程終端付近までに閉鎖するよう
に設定され,また,前記燃料弁は前記連絡孔の閉鎖時に
開放して前記燃料供給路から前記ガス体燃料を前記副室
に供給するものである。
The control valve is set so as to open the communication hole near the end of the compression stroke and close the communication hole near the end of the exhaust stroke. The fuel valve opens when the communication hole is closed to open the fuel valve. The gaseous fuel is supplied to the sub-chamber from a supply path.

【0014】前記副室はセラミックスや耐熱合金から成
る前記副室部材で遮熱構造に構成されている。また,前
記主室はセラミックスや耐熱合金から成る前記燃焼室部
材で遮熱構造に構成されている。更に,前記圧力調整円
筒は,Si3 4 やSiCから成るセラミックスから構
成されている。
The sub-chamber is formed of a heat-shielding structure by the sub-chamber member made of ceramics or heat-resistant alloy. In addition, the main chamber is configured as a heat shielding structure by the combustion chamber member made of ceramics or heat-resistant alloy. Further, the pressure adjusting cylinder is made of ceramics made of Si 3 N 4 or SiC.

【0015】このエンジンにおける燃焼室の構造は,上
記のように構成したので,圧力調整円筒の存在によって
主室内の圧力の上昇し過ぎを防止でき,圧力調整円筒を
押圧したスプリングのばね力に圧縮空気圧を蓄積し,ピ
ストンに消費されるフリクションが増大せず,膨張行程
においてスプリングに蓄えられたばね力を膨張行程で消
費して仕事として戻し,熱効率を向上させることができ
る。即ち,前記主室での圧力の上昇し過ぎを防止してピ
ーク圧力を排除し,図2の符号Aで示す圧縮仕事を排除
できる。従って,本発明は,従来のエンジンに比較して
熱効率をアップできる。
Since the structure of the combustion chamber in this engine is configured as described above, the pressure in the main chamber can be prevented from excessively increasing due to the presence of the pressure adjusting cylinder, and the compression of the pressure in the main chamber is reduced by the spring force of the spring pressing the pressure adjusting cylinder. The air pressure is accumulated, the friction consumed by the piston does not increase, and the spring force stored in the spring during the expansion stroke is consumed in the expansion stroke and returned as work, thereby improving the thermal efficiency. That is, it is possible to prevent the pressure in the main chamber from increasing excessively, to eliminate the peak pressure, and to eliminate the compression work indicated by the symbol A in FIG. Therefore, the present invention can improve the thermal efficiency as compared with the conventional engine.

【0016】また,圧力調整円筒は吸気ポートに配置さ
れているが,吸気ポートは吸気行程では圧力調整円筒と
吸気弁との間を通って大量の吸気が流入することによっ
て吸気ポート領域が常に冷却されるので,圧力調整円筒
の摺動運動に熱による悪影響が及ぶことがなく,焼き付
き等は発生せず,圧力調整円筒が常にスムースに作動で
きることになる。また,吸気ポートへ主室の圧縮空気が
漏洩したとしても,漏洩圧縮空気は再度主室へ戻され,
無駄になることがない。また,圧縮行程中は副室に空気
が存在していないので,ガス燃料が自己着火せず,ノッ
キングが発生することがなく,また,主室にはガス燃料
が存在しないので,空気を所定の空気圧まで圧縮するこ
とができる。
The pressure adjusting cylinder is arranged at the intake port, but the intake port always cools the intake port area during the intake stroke because a large amount of intake air flows between the pressure adjusting cylinder and the intake valve. As a result, the sliding motion of the pressure adjusting cylinder is not adversely affected by heat, seizure does not occur, and the pressure adjusting cylinder can always operate smoothly. Even if the compressed air in the main chamber leaks to the intake port, the leaked compressed air is returned to the main chamber again,
There is no waste. During the compression stroke, no air is present in the sub-chamber, so that the gas fuel does not self-ignite and knocking does not occur. Can be compressed to air pressure.

【0017】このエンジンにおける燃焼室の構造は,主
室と副室とを連通する連絡孔を制御弁によって閉鎖して
いる期間に,燃料弁を開放して副室にガス体燃料を供給
すると共に,吸気行程で主室に導入された空気を圧縮行
程で圧縮しつつその一部を圧力調整円筒を押圧したスプ
リングのばね力として蓄積し,全体として主室内の圧縮
空気圧の上昇し過ぎを避け,フリクション,熱等の増加
を低減し,そこで,制御弁を開放して主室から副室へ圧
縮空気を導入して,副室で圧縮空気とガス体燃料とを混
合着火させ,副室から主室へ火炎,未燃混合気等のガス
を噴き出させてピストンに仕事をさせ,次いで,膨張行
程において前記スプリングのばね力を燃焼ガスを介して
ピストンに仕事として戻し,燃費を向上させる。
The structure of the combustion chamber in this engine is such that the fuel valve is opened to supply gaseous fuel to the sub-chamber while the communication hole communicating the main chamber and the sub-chamber is closed by the control valve. The air introduced into the main chamber during the intake stroke is compressed during the compression stroke, and a part of the air is accumulated as the spring force of the spring that presses the pressure adjusting cylinder, preventing the compressed air pressure in the main chamber from rising too much as a whole. The increase in friction, heat, etc. is reduced, and the control valve is opened to introduce compressed air from the main chamber to the sub-chamber, where the compressed air and gaseous fuel are mixed and ignited in the sub-chamber, A gas such as a flame or an unburned mixture is blown into the chamber to cause the piston to work, and then, in an expansion stroke, the spring force of the spring is returned to the piston via the combustion gas as work to improve fuel efficiency.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
によるエンジンにおける燃焼室の構造の実施例を説明す
る。このエンジンにおける燃焼室の構造は,コジェネレ
ーションシステム或いは自動車用エンジンとして適用で
きるものである。図1はこの発明によるエンジンにおけ
る燃焼室の構造の一実施例を示す断面図,及び図2は図
1のエンジンの作動を説明する線図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the structure of a combustion chamber in an engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The structure of the combustion chamber in this engine can be applied as a cogeneration system or an automobile engine. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of a combustion chamber in an engine according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram explaining the operation of the engine of FIG.

【0019】この燃焼室の構造を組み込んだガスエンジ
ンは,シリンダブロック14,シリンダブロック14の
上面にガスケット38を介して載置して固定されたシリ
ンダヘッド7,シリンダブロック14に形成した孔部3
7に嵌合したシリンダ28を構成するシリンダライナ2
7,シリンダヘッド7のキャビティ9に配置された燃焼
室部材10,シリンダライナ27に形成したシリンダ2
8内を往復運動するピストン15,及び燃焼室部材10
に形成されたキャビティ6に配置された副室2を形成す
る副室部材3を有する。燃焼室部材10には,吸気弁1
8が配置された吸気ポート20と排気弁16が配置され
た排気ポート30が形成されている。吸気ポート20は
シリンダヘッド7に形成された吸気ポート19に連通
し,排気ポート30はシリンダヘッド7に形成された排
気ポート17に連通している。主室1は,燃焼室部材1
0に形成されたシリンダ28とシリンダライナ27で形
成されたシリンダ28とピストン15の頂面35とで囲
まれる領域によって形成される。
The gas engine incorporating the structure of the combustion chamber has a cylinder block 14, a cylinder head 7 mounted and fixed on the upper surface of the cylinder block 14 via a gasket 38, and a hole 3 formed in the cylinder block 14.
Cylinder liner 2 constituting cylinder 28 fitted to 7
7. Combustion chamber member 10 arranged in cavity 9 of cylinder head 7, Cylinder 2 formed in cylinder liner 27
8, a piston 15 reciprocating in the combustion chamber member 8,
And a sub-chamber member 3 for forming the sub-chamber 2 disposed in the cavity 6 formed in the cavity. The combustion chamber member 10 includes an intake valve 1
An intake port 20 in which an exhaust valve 8 is arranged and an exhaust port 30 in which an exhaust valve 16 is arranged are formed. The intake port 20 communicates with an intake port 19 formed in the cylinder head 7, and the exhaust port 30 communicates with an exhaust port 17 formed in the cylinder head 7. The main chamber 1 is a combustion chamber member 1
It is formed by a region surrounded by the cylinder 28 formed at 0, the cylinder 28 formed by the cylinder liner 27, and the top surface 35 of the piston 15.

【0020】シリンダヘッド7のキャビティ9に配置さ
れた燃焼室部材10は,ヘッド下面部46とヘッド下面
部46と一体構造のライナ上部47から構成されたヘッ
ドライナから構成されている。ヘッド下面部46には,
吸気ポート20と排気ポート30が形成され,吸気ポー
ト20には吸気弁18が配置され,また,排気ポート3
0には排気弁16が配置されている。燃焼室部材10の
ヘッド下面部46に配置された副室部材3には,主室1
と副室2とを連通する連絡孔13が形成されている。副
室部材3には,主室1と副室2との連絡孔13を開閉す
るため制御弁4が着座する弁シート31が形成されてい
る。
The combustion chamber member 10 arranged in the cavity 9 of the cylinder head 7 comprises a head liner composed of a head lower surface 46 and a liner upper 47 integrally formed with the head lower surface 46. On the lower surface 46 of the head,
An intake port 20 and an exhaust port 30 are formed, and an intake valve 18 is disposed in the intake port 20.
At 0, an exhaust valve 16 is arranged. The sub-chamber member 3 arranged on the head lower surface portion 46 of the combustion chamber member 10 includes the main chamber 1
A communication hole 13 that communicates with the sub-chamber 2 is formed. The sub-chamber member 3 is formed with a valve seat 31 on which the control valve 4 is seated for opening and closing the communication hole 13 between the main chamber 1 and the sub-chamber 2.

【0021】また,燃焼室部材10は,Si3 4 等の
セラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成され,燃焼室
部材10の外周面とシリンダヘッド7に形成したキャビ
ティ9との間に遮熱空気層36を形成するようにガスケ
ット34を介在してシリンダヘッド7のキャビティ9に
配置され,主室1が遮熱構造に構成されている。更に,
副室部材3は,Si3 4 等のセラミックスや耐熱合金
の耐熱材から形成され,燃焼室部材10に形成したキャ
ビティ6との間に遮熱空気層39を形成するようにガス
ケット33を介在して燃焼室部材10のキャビティ6に
配置され,副室2が遮熱構造に構成されている。
The combustion chamber member 10 is made of a heat-resistant material such as a ceramic such as Si 3 N 4 or a heat-resistant alloy, and has a heat shield between the outer peripheral surface of the combustion chamber member 10 and the cavity 9 formed in the cylinder head 7. The main chamber 1 is configured as a heat shield structure, and is disposed in the cavity 9 of the cylinder head 7 with a gasket 34 interposed therebetween so as to form an air layer 36. Furthermore,
The sub-chamber member 3 is formed of a heat-resistant material such as ceramics such as Si 3 N 4 or a heat-resistant alloy, and a gasket 33 is interposed between the sub-chamber member 3 and the cavity 6 formed in the combustion chamber member 10 so as to form a heat shielding air layer 39. The sub-chamber 2 is arranged in the cavity 6 of the combustion chamber member 10 and has a heat-shielding structure.

【0022】また,ピストン15は,Si3 4 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25と,ピストンヘッド25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26とか
ら構成されている。ピストンヘッド25とピストンスカ
ート26との間にはガスケット41が介在して遮熱空気
層44が形成され,ピストンヘッド25とピストンスカ
ート26とは結合リング29でメタルフロー等によって
固定されている。
The piston 15 includes a piston head 25 formed of a heat-resistant material such as ceramics such as Si 3 N 4 or a heat-resistant alloy, and a piston skirt fixed to the piston head 25 formed of a metal material such as an Al alloy. 26. A gasket 41 is interposed between the piston head 25 and the piston skirt 26 to form a heat shield air layer 44, and the piston head 25 and the piston skirt 26 are fixed by a connecting ring 29 by metal flow or the like.

【0023】このガスエンジンにおいて,副室部材3に
形成された連絡孔13には,シリンダヘッド7と副室部
材3に形成した挿通孔32を貫通して制御弁4が配置さ
れている。また,シリンダヘッド7に形成されたガス燃
料供給路8を通じてガス燃料を副室2に供給するため,
副室部材3には,燃料弁5が配置されたガス燃料導入口
が形成されている。制御弁4は,往復動して圧縮行程終
端近傍で連絡孔13を開放し,副室2と主室1とを連通
状態にし,遅くとも排気行程終端で閉鎖して主室1と副
室2とを遮断するように作動するように設定されてい
る。また,燃料弁5は,連絡孔13の閉鎖時に開放して
燃料供給路8からガス燃料を副室2に供給するように設
定されている。燃料弁5は,制御弁4が連絡孔13の閉
鎖している時にガス燃料導入口を開放するように作動さ
れる。従って,ガス燃料は,吸気行程から圧縮行程にわ
たって燃料弁5がガス燃料導入口を開放すると,ガス燃
料供給路8を通じて副室2に供給されることになる。
In this gas engine, the control valve 4 is disposed in the communication hole 13 formed in the sub-chamber member 3 through the insertion hole 32 formed in the cylinder head 7 and the sub-chamber member 3. Further, in order to supply gas fuel to the sub-chamber 2 through the gas fuel supply passage 8 formed in the cylinder head 7,
The sub-chamber member 3 has a gas fuel inlet in which the fuel valve 5 is arranged. The control valve 4 reciprocates to open the communication hole 13 near the end of the compression stroke, to make the sub chamber 2 and the main chamber 1 in communication, and to close at the end of the exhaust stroke at the latest to close the main chamber 1 and the sub chamber 2. It is set to operate so as to shut off. The fuel valve 5 is set so as to open when the communication hole 13 is closed and supply gaseous fuel from the fuel supply passage 8 to the sub-chamber 2. The fuel valve 5 is operated so as to open the gas fuel inlet when the control valve 4 closes the communication hole 13. Therefore, when the fuel valve 5 opens the gas fuel inlet from the intake stroke to the compression stroke, the gas fuel is supplied to the sub-chamber 2 through the gas fuel supply passage 8.

【0024】このエンジンにおける燃焼室の構造は,特
に,吸気弁18が着座する弁シート51が形成され且つ
燃焼室部材10に形成された吸気ポート20内に摺動自
在に挿入された圧力調整円筒11,及び圧力調整円筒1
1を下方に押し付けているスプリング12を具備してい
ることに特徴を有する。スプリング12は,圧力調整円
筒11の外面に設けたフランジ部48とシリンダヘッド
7の下面との間に配置されている。圧力調整円筒11
は,吸気ポート20に摺動可能に配置され,圧力調整円
筒11の外面と吸気ポート20の内面との隙間は,シー
ルリング50によって密封されている。圧力調整円筒1
1は,圧縮行程時に,主室1内の圧縮空気によってスプ
リング12のばね力に抗して上方に摺動させられ,圧力
調整円筒11が吸気ポート20へ押し込まれた部分だけ
主室1の容積が拡大され,主室1内の空気圧を減圧させ
る。次いで,圧力調整円筒11は,膨張行程時に,主室
1内の燃焼ガス圧が低下することによってスプリング1
2のばね力によって下方に復帰させられる。
The structure of the combustion chamber in this engine is, in particular, a pressure adjusting cylinder in which a valve seat 51 on which the intake valve 18 is seated is formed and which is slidably inserted into an intake port 20 formed in the combustion chamber member 10. 11 and pressure adjusting cylinder 1
It is characterized in that it has a spring 12 which presses the lower part 1. The spring 12 is disposed between a flange portion 48 provided on the outer surface of the pressure adjusting cylinder 11 and the lower surface of the cylinder head 7. Pressure adjusting cylinder 11
Is slidably disposed in the intake port 20, and the gap between the outer surface of the pressure adjusting cylinder 11 and the inner surface of the intake port 20 is sealed by a seal ring 50. Pressure adjusting cylinder 1
Reference numeral 1 denotes the volume of the main chamber 1 which is slid upward by the compressed air in the main chamber 1 against the spring force of the spring 12 during the compression stroke, so that the pressure adjusting cylinder 11 is pushed into the intake port 20. Is expanded, and the air pressure in the main chamber 1 is reduced. Next, during the expansion stroke, the pressure adjusting cylinder 11 causes the spring 1 to fall due to a decrease in the combustion gas pressure in the main chamber 1.
It is returned downward by the spring force of 2.

【0025】吸気弁18と排気弁16は,弁ヘッド42
と弁ヘッド42に一体の弁ステム43から構成されてい
る。吸気弁18と排気弁16は,コッタによって弁ステ
ム43に固定されたバルブシート24とシリンダヘッド
7との間に配置されたリターンスプリング40によって
吸気ポート20と排気ポート30を閉鎖する方向に付勢
されている。吸気弁18は動弁機構のカム22によって
駆動され,また,排気弁16は動弁機構のカム49によ
って駆動される。
The intake valve 18 and the exhaust valve 16 are connected to a valve head 42.
And a valve stem 43 integral with the valve head 42. The intake valve 18 and the exhaust valve 16 are biased in a direction to close the intake port 20 and the exhaust port 30 by a return spring 40 disposed between the valve seat 24 fixed to the valve stem 43 by a cotter and the cylinder head 7. Have been. The intake valve 18 is driven by a cam 22 of the valve operating mechanism, and the exhaust valve 16 is driven by a cam 49 of the valve operating mechanism.

【0026】更に,吸気弁18の弁ヘッド42は,圧力
調整円筒11の弁シート51に着座するように構成され
ている。弁ステム43の端部と吸気弁18を開閉駆動す
るカム22との間には,タペット23を介して圧力調整
円筒11による吸気弁18の移動量に応じて伸縮するヘ
ッドスプリング21が介在されている。
Further, the valve head 42 of the intake valve 18 is configured to be seated on the valve seat 51 of the pressure adjusting cylinder 11. Between the end of the valve stem 43 and the cam 22 that drives the intake valve 18 to open and close, a head spring 21 that expands and contracts according to the amount of movement of the intake valve 18 by the pressure adjusting cylinder 11 via a tappet 23 is interposed. I have.

【0027】このガスエンジンでは,ピストン15の圧
縮行程時に主室1の圧縮空気圧によってスプリング12
のばね力に抗して圧力調整円筒11を上方に摺動移動さ
せて主室1の容積を拡大させて主室1を減圧させ,次い
でピストン15の膨張行程時にスプリング12に蓄積さ
れたばね力によって圧力調整円筒11を下方へ押し下げ
て燃焼ガスを通じてピストン15に仕事をさせるように
構成したことである。圧力調整円筒11は,Si3 4
やSiCから成るセラミックスから構成され,吸気ポー
ト20の壁面と圧力調整円筒11の外周面との間は,シ
ールリング50でシールされ,主室1から吸気ポート2
0,19への圧縮空気の逆流は防止されている。
In this gas engine, the spring 12 is compressed by the compressed air pressure of the main chamber 1 during the compression stroke of the piston 15.
The pressure adjusting cylinder 11 is slid upward to oppose the spring force to expand the volume of the main chamber 1 to depressurize the main chamber 1, and then the spring force accumulated in the spring 12 during the expansion stroke of the piston 15. The configuration is such that the pressure adjusting cylinder 11 is pushed down to cause the piston 15 to work through the combustion gas. The pressure adjusting cylinder 11 is made of Si 3 N 4
A seal ring 50 seals the space between the wall surface of the intake port 20 and the outer peripheral surface of the pressure adjusting cylinder 11.
Backflow of compressed air to 0,19 is prevented.

【0028】天然ガスのガス燃料は,ガス燃料タンク或
いはガス燃料を蓄圧するガス燃料蓄圧室(図示せず)等
のガス燃料供給源に収容されている。連絡孔13の領域
では,燃焼ガスで高温になるため,連絡孔13に配置し
た制御弁4は高温強度を有する耐熱性に優れた窒化ケイ
素,炭化ケイ素等のセラミックスから製作されることが
好ましい。燃料弁5は,通常の動弁機構で作動されても
よいが,電磁力で開閉される電磁弁駆動装置45で作動
されるように構成し,エンジン負荷に応じて燃料弁5の
開弁期間を制御するように構成してもよいものである。
燃料弁5は,ガス導入口を開放することによって,ガス
燃料をガス燃料供給源から必要量だけ副室2に導入する
ように構成されている。
The gas fuel of natural gas is accommodated in a gas fuel supply source such as a gas fuel tank or a gas fuel accumulator (not shown) for accumulating gas fuel. Since the temperature of the communication hole 13 becomes high due to the combustion gas, the control valve 4 disposed in the communication hole 13 is preferably made of ceramics such as silicon nitride and silicon carbide having high temperature strength and excellent heat resistance. The fuel valve 5 may be operated by a normal valve operating mechanism, but is configured to be operated by an electromagnetic valve driving device 45 that is opened and closed by an electromagnetic force, and the valve opening period of the fuel valve 5 is controlled according to the engine load. May be configured to be controlled.
The fuel valve 5 is configured to introduce a required amount of gas fuel from the gas fuel supply source into the sub-chamber 2 by opening the gas inlet.

【0029】次に,この発明による燃焼室の構造を持つ
エンジンの作動を,図2を参照して説明する。このガス
エンジンは,吸気行程,圧縮行程,膨張行程及び排気行
程の4つの行程を順次繰り返すことによって作動される
ものであり,まず,吸入行程では,吸気弁18が吸気ポ
ート19,20を開放して主室1に吸入空気が供給さ
れ,制御弁4が連絡孔13を閉鎖した状態で,燃料弁5
がガス燃料供給路8を開放し,ガス燃料供給路8を通じ
てガス燃料導入口から副室2にガス燃料が供給される。
この時,副室2には,燃焼後の燃焼ガスが若干残留して
いるので,ガス燃料が副室2に導入されると,ガス燃料
は受熱して副室2内で活性化する。
Next, the operation of the engine having the combustion chamber structure according to the present invention will be described with reference to FIG. This gas engine is operated by sequentially repeating four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke and an exhaust stroke. First, in the intake stroke, the intake valve 18 opens the intake ports 19 and 20. When the intake air is supplied to the main chamber 1 and the control valve 4 closes the communication hole 13, the fuel valve 5
Opens the gas fuel supply passage 8, and gas fuel is supplied to the sub chamber 2 from the gas fuel inlet through the gas fuel supply passage 8.
At this time, since the combustion gas after combustion slightly remains in the sub-chamber 2, when the gas fuel is introduced into the sub-chamber 2, the gas fuel receives heat and is activated in the sub-chamber 2.

【0030】次に,このエンジンは圧縮行程に移行する
が,圧縮行程では,制御弁4によって連絡孔13が閉鎖
しており,ピストン15の上昇に伴って主室1の吸入空
気が圧縮されて圧縮空気圧がラインNで示すように上昇
すると共に,主室1の圧縮空気圧Nがスプリング12の
ばね力に抗して圧力調整円筒11を上方に摺動移動さ
せ,主室1内の容積が拡大して圧縮空気圧が減圧され
る。従来の圧力調整円筒を設けていないたいタイプのガ
スエンジンと比較するため,従来のガスエンジンについ
て主室の圧縮空気圧を符号Mで示す。その後は,圧力調
整円筒11によって押し上げられたスプリング12のば
ね力として,圧縮空気圧の一部が維持された状態で蓄積
されるが,主室1の圧縮空気はピストン15の上昇に伴
ってラインMPに従って更に圧縮される。圧縮行程の間
は,副室2内のガス燃料は活性化しつつ若干の圧力上昇
が発生してラインSに示すようになる。
Next, the engine shifts to a compression stroke. In the compression stroke, the communication hole 13 is closed by the control valve 4, and the intake air in the main chamber 1 is compressed as the piston 15 rises. As the compressed air pressure rises as indicated by the line N, the compressed air pressure N in the main chamber 1 slides and moves the pressure adjusting cylinder 11 upward against the spring force of the spring 12, and the volume in the main chamber 1 increases. Then, the compressed air pressure is reduced. For comparison with a conventional gas engine which does not have a pressure adjusting cylinder, the compressed air pressure in the main chamber of the conventional gas engine is indicated by the symbol M. Thereafter, as a spring force of the spring 12 pushed up by the pressure adjusting cylinder 11, the compressed air is accumulated in a state where a part of the compressed air pressure is maintained. Is further compressed according to During the compression stroke, the gas fuel in the sub-chamber 2 is activated and a slight pressure rise occurs, as shown in the line S.

【0031】次いで,ピストン15が更に上昇し,主室
1の圧縮空気が圧縮された圧縮行程終端近傍に達した時
点(符号OP)で,制御弁4が連絡孔13を開放し,連
絡孔13を通じて圧縮された高温(例えば,650℃)
化した圧縮空気が主室1から副室2へ流入し,主室1は
一気に減圧すると共に副室2内の圧力が一気に急激に増
圧する。副室2に導入された圧縮空気は,ガス燃料と混
合して確実に着火燃焼し,副室2内が最高圧力Smax
に達する。一般の急速燃焼時の状態を点線の曲線で参考
として示す。このガスエンジンは,圧力調整円筒11と
スプリング12を設けているので,主室1の圧力ライン
Mは圧力調整円筒11とスプリング12を設けていない
主室の圧力ラインMに比較して,スプリング12にエネ
ルギを蓄積した分だけ低い圧力に抑えられることにな
り,斜線Aで示す領域の分だけ,フリクションや熱に消
費されることがない。
Next, when the piston 15 further rises and reaches the vicinity of the end of the compression stroke in which the compressed air in the main chamber 1 is compressed (reference OP), the control valve 4 opens the communication hole 13 and the communication hole 13 is opened. High temperature (eg, 650 ° C) compressed through
The compressed air flows into the sub-chamber 2 from the main chamber 1, and the main chamber 1 is depressurized at once and the pressure in the sub-chamber 2 is rapidly increased. The compressed air introduced into the sub-chamber 2 is mixed with the gaseous fuel and reliably ignites and burns, and the inside of the sub-chamber 2 has the maximum pressure Smax.
Reach The state at the time of general rapid combustion is shown by a dotted curve for reference. Since this gas engine is provided with the pressure adjusting cylinder 11 and the spring 12, the pressure line M of the main chamber 1 is smaller than the pressure line M of the main chamber without the pressure adjusting cylinder 11 and the spring 12. As a result, the pressure can be suppressed to a low level by the amount of energy stored in the area, and the friction and heat are not consumed in the area indicated by the oblique line A.

【0032】副室2内での着火燃焼は火炎伝播して副室
2内での活性化した混合気の燃焼がスムースに進行し,
副室2での燃焼が急速に進展して燃料リッチでNOX
低減した状態で燃焼する。次いで,膨張行程に移行して
副室2の火炎,未燃混合気等のガスは,連絡孔13を通
じて主室1へ噴出し,主室1に存在する空気を巻き込ん
で燃焼促進しつつ,ピストン15が仕事をし,主室1の
圧力はラインNEに従って降下する。この時,スプリン
グ12のばね力で圧力調整円筒11が下方へ摺動移動さ
せられ,スプリング12に蓄積されているばね力がピス
トン15に作用して仕事をする。従来の圧力調整円筒を
設けていないタイプのガスエンジンと比較するため,従
来のガスエンジンについて膨張行程時の 主室の圧縮空
気圧を符号MEで示す。従って,このガスエンジンは,
圧力調整円筒11を設けていない主室の圧力ラインME
に比較して,斜線Bで示す領域の仕事が増加することに
なる。
The ignition combustion in the sub-chamber 2 propagates the flame, and the combustion of the activated air-fuel mixture in the sub-chamber 2 proceeds smoothly.
Combustion in the auxiliary chamber 2 is burned in a state of reduced NO X in rapid progress to fuel-rich. Next, the process proceeds to the expansion stroke, and gases such as the flame in the sub-chamber 2 and the unburned air-fuel mixture are blown out to the main chamber 1 through the communication hole 13 to entrain the air existing in the main chamber 1 to promote combustion, and the piston 15 works and the pressure in the main chamber 1 drops according to line NE. At this time, the pressure adjusting cylinder 11 is slid downward by the spring force of the spring 12, and the spring force accumulated in the spring 12 acts on the piston 15 to perform work. For comparison with a conventional gas engine without a pressure adjusting cylinder, the compressed air pressure of the main chamber during the expansion stroke of the conventional gas engine is indicated by the symbol ME. Therefore, this gas engine
The pressure line ME of the main chamber without the pressure adjusting cylinder 11
, The work in the area indicated by the oblique line B increases.

【0033】上記のように,この発明による燃焼室の構
造を備えたエンジンは,圧縮行程において,主室1内の
圧縮空気圧の一部がスプリング12のばね力として一旦
蓄積され,主室1内の圧縮空気が全て圧縮されることが
ないので,主室1の圧縮空気圧を低く抑えることがで
き,斜線Aで示す領域のフリクション,熱等にエネルギ
が消費されず,また,膨張行程においてスプリング12
のばね力として蓄積されていた圧縮空気をスプリング1
2のばね力で再び燃焼ガスへ戻すので,斜線Bで示す領
域の熱効率を向上させて燃費を低減できる。また,この
エンジンは,副室2に連絡孔13とガス燃料導入口を設
け,制御弁4で連絡孔13を閉鎖した状態で,ガス燃料
供給源からのガス燃料をガス燃料供給路8から副室2に
供給すると共に,また,吸気ポート19,20から主室
1へ吸入した吸入空気を制御弁4で連絡孔13を閉鎖し
て副室2に吸入空気が供給されない状態で,ピストン1
5の上昇の圧縮行程で圧縮されるので,吸入空気が主室
1内で高圧縮されても,副室2内に供給されたガス燃料
は主室1とは制御弁4で遮断されているので,ガス燃料
が自己着火することがなく,ノッキングが発生すること
がない。また,制御弁4が連絡孔13を開放すること
で,主室1から高圧縮比の吸入空気が副室2に流入して
燃料ガスと吸入空気とが混合して着火し,当量比の大き
い燃料リッチな状態で高速燃焼してNOX ,HC等の発
生が抑制される。
As described above, in the engine having the combustion chamber structure according to the present invention, a part of the compressed air pressure in the main chamber 1 is temporarily accumulated as the spring force of the spring 12 in the compression stroke, and Is not compressed, the compressed air pressure in the main chamber 1 can be kept low, energy is not consumed for friction, heat, etc. in the area indicated by the oblique line A, and the spring 12 is not compressed during the expansion stroke.
Compressed air accumulated as the spring force of
Since the fuel gas is returned to the combustion gas again with the spring force of 2, the thermal efficiency in the region indicated by the oblique line B can be improved and the fuel efficiency can be reduced. In this engine, a communication hole 13 and a gas fuel inlet are provided in the sub-chamber 2, and the gas fuel from the gas fuel supply source is supplied to the sub-chamber 2 through the gas fuel supply passage 8 with the communication hole 13 closed by the control valve 4. In addition to the supply to the chamber 2, the intake air sucked from the intake ports 19 and 20 into the main chamber 1 is closed by the control valve 4 so that the communication hole 13 is closed and the intake air is not supplied to the sub-chamber 2.
5, the gas fuel supplied into the sub-chamber 2 is shut off from the main chamber 1 by the control valve 4 even if the intake air is highly compressed in the main chamber 1. Therefore, the gas fuel does not self-ignite and knocking does not occur. Further, when the control valve 4 opens the communication hole 13, the intake air with a high compression ratio flows from the main chamber 1 into the sub-chamber 2, where the fuel gas and the intake air are mixed and ignited, and the equivalence ratio is large. NO X and fast burning fuel-rich conditions, the generation of HC and the like can be suppressed.

【0034】次に,図3を参照して,この発明によるエ
ンジンにおける燃焼室の構造の別の実施例を説明する。
この実施例は,副室2を設けていない以外は,上記実施
例と同一の構造を有するものであるので,同一部品には
同一符号を付し,重複する説明は省略する。このタイプ
の燃焼室の構造は,例えば,燃料噴射ノズル等によって
主室1に燃料が直接供給される直接噴射式ディーゼルエ
ンジンやガソリンエンジン,或いは,副室を備えていな
い高圧燃料噴射ノズルを用いてガス燃料を燃焼室に供給
するタイプのガスエンジンに適用できるものである。
Next, another embodiment of the structure of the combustion chamber in the engine according to the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment has the same structure as the above embodiment except that the sub-chamber 2 is not provided. Therefore, the same reference numerals are given to the same parts, and the duplicate description will be omitted. This type of combustion chamber structure uses, for example, a direct injection diesel engine or gasoline engine in which fuel is directly supplied to the main chamber 1 by a fuel injection nozzle or the like, or a high-pressure fuel injection nozzle having no sub chamber. The present invention can be applied to a gas engine that supplies gas fuel to a combustion chamber.

【0035】[0035]

【発明の効果】この発明によるエンジンにおける燃焼室
の構造は,上記のように,吸気ポートに圧力調整円筒と
スプリングとを設けて圧縮行程において圧縮空気圧の一
部をスプリングのばね力として蓄積し,膨張行程におい
てスプリングのばね力をピストンの仕事に戻すので,主
室内での圧縮空気圧が異常に上昇することが防止され,
圧縮行程時の仕事量が増加せず,且つ主室の圧力が大き
くなり過ぎずに燃焼室部材の耐久性も向上する。
As described above, the structure of the combustion chamber in the engine according to the present invention is such that the pressure adjusting cylinder and the spring are provided at the intake port and a part of the compressed air pressure is accumulated as the spring force of the spring during the compression stroke. In the expansion stroke, the spring force of the spring is returned to the work of the piston, which prevents the compressed air pressure in the main chamber from rising abnormally.
The amount of work during the compression stroke does not increase, and the pressure of the main chamber does not become too large, so that the durability of the combustion chamber member is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明によるエンジンにおける燃焼室の構造
をガスエンジンに適用した一実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment in which the structure of a combustion chamber in an engine according to the present invention is applied to a gas engine.

【図2】図1のガスエンジンの作動を説明する線図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the gas engine of FIG. 1;

【図3】この発明によるエンジンにおける燃焼室の構造
の別の実施例を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the structure of the combustion chamber in the engine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主室 2 副室 3 副室部材 4 制御弁 5 燃料弁 6,9 キャビティ 7 シリンダヘッド 8 燃料供給路 10 燃焼室部材 11 圧力調整円筒 12 スプリング 13 連絡孔 15 ピストン 16 排気弁 17,30 排気ポート 18 吸気弁 19,20 吸気ポート 21 ヘッドスプリング 22 カム 28 シリンダ 31,51 弁シート 42 弁ヘッド 43 弁ステム 50 シールリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main chamber 2 Sub chamber 3 Sub chamber member 4 Control valve 5 Fuel valve 6, 9 Cavity 7 Cylinder head 8 Fuel supply path 10 Combustion chamber member 11 Pressure adjustment cylinder 12 Spring 13 Communication hole 15 Piston 16 Exhaust valve 17, 30 Exhaust port 18 Intake valve 19, 20 Intake port 21 Head spring 22 Cam 28 Cylinder 31, 51 Valve seat 42 Valve head 43 Valve stem 50 Seal ring

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポートが形成されたシリンダヘッドに配
置された主室を構成する燃焼室部材,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
ドに形成された前記ポートにそれぞれ連通し且つ前記燃
焼室部材に形成された吸気弁で開閉される吸気ポートと
排気弁で開閉される排気ポート,及び前記吸気弁が開閉
可能に着座する弁シートが形成され且つ前記吸気ポート
内に摺動自在に挿入された圧力調整円筒を具備し,圧縮
行程時に前記主室内の圧縮空気によって前記圧力調整円
筒をスプリングのばね力に抗して摺動させて前記主室の
体積を増大させて前記主室内の空気圧を減圧させ,膨張
行程時に前記スプリングのばね力によって前記圧力調整
円筒を復帰させることから成るエンジンにおける燃焼室
の構造。
1. A combustion chamber member constituting a main chamber disposed in a cylinder head having a port formed therein, a piston reciprocating in a cylinder constituting the main chamber, and a port formed in the cylinder head, respectively. An intake port communicated with and opened and closed by an intake valve formed in the combustion chamber member, an exhaust port opened and closed by an exhaust valve, and a valve seat on which the intake valve is openably and closably formed are formed in the intake port. A pressure adjusting cylinder slidably inserted therein, wherein the pressure adjusting cylinder is slid against the spring force of a spring by compressed air in the main chamber during a compression stroke to increase the volume of the main chamber. A structure of a combustion chamber in an engine, comprising reducing air pressure in the main chamber and returning the pressure adjusting cylinder by a spring force of the spring during an expansion stroke.
【請求項2】 前記吸気弁は前記圧力調整円筒の前記弁
シートに着座する弁ヘッドと前記弁ヘッドに一体の弁ス
テムから成り,前記弁ステムの端部と前記吸気弁を開閉
駆動するカムとの間には,前記圧力調整円筒による前記
吸気弁の移動量に応じて伸縮するヘッドスプリングが介
在されている請求項1に記載のエンジンにおける燃焼室
の構造。
2. The intake valve comprises a valve head seated on the valve seat of the pressure adjusting cylinder, and a valve stem integral with the valve head. An end of the valve stem and a cam for opening and closing the intake valve are provided. 2. The structure of a combustion chamber in an engine according to claim 1, wherein a head spring that expands and contracts in accordance with the amount of movement of the intake valve by the pressure adjusting cylinder is interposed between the two.
【請求項3】 前記スプリングは前記圧力調整円筒の外
面に設けたフランジ部と前記シリンダヘッドの下面との
間に配置されている請求項1に記載のエンジンにおける
燃焼室の構造。
3. The structure of a combustion chamber in an engine according to claim 1, wherein said spring is disposed between a flange provided on an outer surface of said pressure adjusting cylinder and a lower surface of said cylinder head.
【請求項4】 前記燃焼室部材に配置され且つ前記主室
と連通する副室が形成されている副室部材,ガス燃料を
前記副室に供給するための燃料供給路,前記主室と前記
副室とを連通する連絡口を開閉する制御弁,及び前記副
室へのガス燃料を供給する前記燃料供給路を開閉する燃
料弁を有するガスエンジンに適用される請求項1に記載
のエンジンにおける燃焼室の構造。
4. A sub-chamber member disposed in the combustion chamber member and formed with a sub-chamber communicating with the main chamber, a fuel supply passage for supplying gaseous fuel to the sub-chamber, the main chamber and the sub-chamber. 2. The engine according to claim 1, wherein the engine is applied to a gas engine having a control valve for opening and closing a communication port communicating with a sub-chamber, and a fuel valve for opening and closing the fuel supply path for supplying gas fuel to the sub-chamber. Combustion chamber structure.
【請求項5】 前記制御弁は,圧縮行程終端近傍で前記
連絡孔を開放し且つ排気行程終端付近までに閉鎖するよ
うに設定され,また,前記燃料弁は前記連絡孔の閉鎖時
に開放して前記燃料供給路から前記ガス体燃料を前記副
室に供給することから成る請求項4に記載のエンジンに
おける燃焼室の構造。
5. The control valve is configured to open the communication hole near the end of the compression stroke and close the communication hole near the end of the exhaust stroke, and to open the fuel valve when the communication hole is closed. 5. The structure of a combustion chamber in an engine according to claim 4, comprising supplying the gaseous fuel to the sub-chamber from the fuel supply passage.
【請求項6】 前記副室はセラミックスや耐熱合金から
成る前記副室部材で遮熱構造に構成されている請求項4
又は5に記載のエンジンにおける燃焼室の構造。
6. The sub-chamber is constituted by a sub-chamber member made of ceramics or a heat-resistant alloy to form a heat shielding structure.
Or a structure of a combustion chamber in the engine according to 5.
【請求項7】 前記主室はセラミックスや耐熱合金から
成る前記燃焼室部材で遮熱構造に構成されている請求項
1に記載のエンジンにおける燃焼室の構造。
7. The structure of a combustion chamber in an engine according to claim 1, wherein the main chamber is formed of a heat shielding structure by the combustion chamber member made of ceramics or a heat-resistant alloy.
【請求項8】 前記圧力調整円筒は,Si3 4 やSi
Cから成るセラミックスから構成されている請求項1に
記載のエンジンにおける燃焼室の構造。
8. The pressure adjusting cylinder is made of Si 3 N 4 or Si 3 N 4.
The structure of the combustion chamber in the engine according to claim 1, wherein the combustion chamber is made of ceramics made of C.
【請求項9】 前記圧力調整円筒の外周には,ガスシー
ル用のシールリングが配置され,前記圧力調整円筒と吸
気ポートとの間の隙間がシールされている請求項1に記
載のエンジンにおける燃焼室の構造。
9. The combustion in the engine according to claim 1, wherein a seal ring for gas sealing is arranged on an outer periphery of the pressure adjusting cylinder, and a gap between the pressure adjusting cylinder and an intake port is sealed. The structure of the room.
JP9215506A 1997-07-28 1997-07-28 Structure of combustion chamber in engine Pending JPH1144227A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9215506A JPH1144227A (en) 1997-07-28 1997-07-28 Structure of combustion chamber in engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9215506A JPH1144227A (en) 1997-07-28 1997-07-28 Structure of combustion chamber in engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1144227A true JPH1144227A (en) 1999-02-16

Family

ID=16673539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9215506A Pending JPH1144227A (en) 1997-07-28 1997-07-28 Structure of combustion chamber in engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1144227A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103573400A (en) * 2012-07-30 2014-02-12 刘增兴 Pneumatic continuously-variable transmission comprising engine capable of outputting high-pressure gas directly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103573400A (en) * 2012-07-30 2014-02-12 刘增兴 Pneumatic continuously-variable transmission comprising engine capable of outputting high-pressure gas directly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5970944A (en) Combustion chamber structure in engines
CN1188845A (en) Combustion chamber structure of engine
JPH09158729A (en) Indirect injection gas engine
JPH10205333A (en) Structure of combustion chamber in engine
JP3695019B2 (en) Sub-chamber variable gas engine
JP3653964B2 (en) Control valve drive device in engine
JP3695085B2 (en) Gas engine combustion chamber structure
JP2000073769A (en) Sub-chamber gas engine with gas fuel compression means
JPH10205332A (en) Structure of combustion chamber in engine
JP3651145B2 (en) Variable compression ratio sub-chamber gas engine
JPH07127452A (en) Sub-chamber gas engine
JP2000136724A (en) Gas engine with main chamber volume variable means
JP3069454B2 (en) Gas engine with auxiliary combustion chamber
JP4977355B2 (en) Gas engine with auxiliary combustion chamber
JPH1162590A (en) Gas engine with decompression device
JP3038091B2 (en) Gas engine using ceramic valve
JPH11193720A (en) Gas engine combustion chamber structure
JPH09158733A (en) Gas fuel supply device for sub-chamber gas engine
JP3653819B2 (en) Sub-combustion chamber type gas engine with ignition device
JPH11280501A (en) Gas engine with intake valve open period control device
JP3663949B2 (en) Sub-chamber gas engine with fuel cooling device
JP2000204988A (en) Sub-chamber gas engine with intake fuel nozzle
JP3404886B2 (en) Gas engine
JPH09158732A (en) Sub-chamber seal structure in sub-chamber gas engine
JPH07189848A (en) Combustion method of internal combustion engine