JPH1144227A - エンジンにおける燃焼室の構造 - Google Patents

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。

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，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。

【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。

【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。

【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ＮＯ_X が増加する
という問題が発生する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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 Ｎ₄ やＳｉＣから成るセラミックスから構
成されている。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２１】また，燃焼室部材１０は，Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等の
セラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成され，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 Ｎ₄ 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。

【００２２】また，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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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 Ｎ₄
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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ＮＯ_X を
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。

【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ＮＯ_X ，ＨＣ等の発
生が抑制される。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１のガスエンジンの作動を説明する線図であ
る。

【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。

【符号の説明】

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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【請求項８】 前記圧力調整円筒は，Ｓｉ₃ Ｎ₄ 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。
9. 【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。