JP3235302B2 - 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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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/06—Engines characterised by precombustion chambers with auxiliary piston in chamber for transferring ignited charge to cylinder space
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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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、天然ガスを副室のガ
ス室に供給して圧縮比を大きくした副室式ガスエンジン
に関する。
ス室に供給して圧縮比を大きくした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エンジン
は、コジェネレーション型エンジンとして、政府、官公
庁研究機関或いは民間会社で開発が進められている。こ
のコジェネレーション型エンジンは、動力を発電機で電
気エネルギーとして取り出し、排気ガスエネルギーが有
する熱を熱交換器で水を加熱して温水にして給湯用とし
て利用している。そして、このコジェネレーション型エ
ンジンは、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。天然ガスを
燃料とするガスエンジンとして、例えば、特開昭５４−
１５６９１１号公報、特開昭６３−６３５８号公報、特
開平１−２３２１１９号公報、実公平３−４１０６８号
公報に開示されたものがある。
は、コジェネレーション型エンジンとして、政府、官公
庁研究機関或いは民間会社で開発が進められている。こ
のコジェネレーション型エンジンは、動力を発電機で電
気エネルギーとして取り出し、排気ガスエネルギーが有
する熱を熱交換器で水を加熱して温水にして給湯用とし
て利用している。そして、このコジェネレーション型エ
ンジンは、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。天然ガスを
燃料とするガスエンジンとして、例えば、特開昭５４−
１５６９１１号公報、特開昭６３−６３５８号公報、特
開平１−２３２１１９号公報、実公平３−４１０６８号
公報に開示されたものがある。
【０００３】また、実開平４−１０００２９号公報に開
示されたトーチ点火式ガスエンジンのトーチ点火装置
は、プレチャンバ内でスワールを伴ったリッチ混合気が
形成され、リッチ混合気に点火されると、噴口より強力
な燃焼火炎が噴出され、主燃焼室で良好な燃焼が行わ
れ、ＣＯ，ＮＯX 等の有害燃焼ガスを低減して、熱効率
を高くせんとするものである。該トーチ点火式ガスエン
ジンのトーチ点火装置は、点火用プレチャンバと主燃焼
室とを連通する通路部の中心をプレチャンバの中心より
偏心させ、主燃焼室への火炎を噴出する噴口と通路部と
を非対称に形成したものである。
示されたトーチ点火式ガスエンジンのトーチ点火装置
は、プレチャンバ内でスワールを伴ったリッチ混合気が
形成され、リッチ混合気に点火されると、噴口より強力
な燃焼火炎が噴出され、主燃焼室で良好な燃焼が行わ
れ、ＣＯ，ＮＯX 等の有害燃焼ガスを低減して、熱効率
を高くせんとするものである。該トーチ点火式ガスエン
ジンのトーチ点火装置は、点火用プレチャンバと主燃焼
室とを連通する通路部の中心をプレチャンバの中心より
偏心させ、主燃焼室への火炎を噴出する噴口と通路部と
を非対称に形成したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ナチュ
ラルガスを燃料とするガスエンジンは、燃料がガス体で
あるので、ガソリンと同じように燃料ガスを吸気バルブ
から吸入され、圧縮、着火されるので、圧縮比を大きく
することができず、理論熱効率は必ずしも高くない。通
常使用されているガスエンジンは、圧縮比が１２〜１３
程度であり、理論熱効率は４８％に過ぎないものであ
り、ガスエンジンの動力を電気エネルギーにした場合に
は、熱効率は３４〜３５％で、場合によっては３０％を
割るような効率である。そこで、ガスエンジンから電気
エネルギーとして取り出す場合に、熱効率を向上させる
ことが望まれているのが現状である。ガスエンジンは、
ナチュラルガス即ち天然ガスを燃料とするものであり、
燃料が気体である。そこで、吸入行程でガスを吸入し、
次いで圧縮すると、高圧縮となり温度が高くなり、自己
着火の現象即ちノッキングが発生する。しかるに、天然
ガスのガス燃料は圧縮比が１２以下でないと、自己着火
するものである。また、エンジンの熱効率については、
圧縮比が小さいと熱効率が小さくなるという現象があ
る。従って、ガスエンジンでは、ガス燃料の自己着火を
避けて、圧縮比を如何に高くするかの課題があると共
に、ＮＯX の発生を抑制するという課題がある。
ラルガスを燃料とするガスエンジンは、燃料がガス体で
あるので、ガソリンと同じように燃料ガスを吸気バルブ
から吸入され、圧縮、着火されるので、圧縮比を大きく
することができず、理論熱効率は必ずしも高くない。通
常使用されているガスエンジンは、圧縮比が１２〜１３
程度であり、理論熱効率は４８％に過ぎないものであ
り、ガスエンジンの動力を電気エネルギーにした場合に
は、熱効率は３４〜３５％で、場合によっては３０％を
割るような効率である。そこで、ガスエンジンから電気
エネルギーとして取り出す場合に、熱効率を向上させる
ことが望まれているのが現状である。ガスエンジンは、
ナチュラルガス即ち天然ガスを燃料とするものであり、
燃料が気体である。そこで、吸入行程でガスを吸入し、
次いで圧縮すると、高圧縮となり温度が高くなり、自己
着火の現象即ちノッキングが発生する。しかるに、天然
ガスのガス燃料は圧縮比が１２以下でないと、自己着火
するものである。また、エンジンの熱効率については、
圧縮比が小さいと熱効率が小さくなるという現象があ
る。従って、ガスエンジンでは、ガス燃料の自己着火を
避けて、圧縮比を如何に高くするかの課題があると共
に、ＮＯX の発生を抑制するという課題がある。
【０００５】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、副室のガス燃料室に天然ガスを導
入し、主室で吸入空気のみを圧縮して圧縮比を高め、し
かもガス燃料の自己着火を防止してノッキングの発生を
防止し、主室内の空気を高温に上昇させた状態で副室ピ
ストンの上昇に伴ってガス燃料室を主室に連通させ、主
室の高圧縮空気をガス室に流入させ、ガス燃料室内の天
然ガスと高圧縮空気とを混合させると共に、混合気をス
パークプラグの助けで着火燃焼させ、火炎、未燃混合気
等のガスをガス燃料室から主室へ噴出させ、主室での燃
焼スピードを短縮して燃焼を短期に完結させ、ＮＯX 、
ＨＣ等の発生を低減し、高圧縮比化すると共にリーン燃
焼を可能にして熱効率を高める副室式ガスエンジンを提
供することである。
解決することであり、副室のガス燃料室に天然ガスを導
入し、主室で吸入空気のみを圧縮して圧縮比を高め、し
かもガス燃料の自己着火を防止してノッキングの発生を
防止し、主室内の空気を高温に上昇させた状態で副室ピ
ストンの上昇に伴ってガス燃料室を主室に連通させ、主
室の高圧縮空気をガス室に流入させ、ガス燃料室内の天
然ガスと高圧縮空気とを混合させると共に、混合気をス
パークプラグの助けで着火燃焼させ、火炎、未燃混合気
等のガスをガス燃料室から主室へ噴出させ、主室での燃
焼スピードを短縮して燃焼を短期に完結させ、ＮＯX 、
ＨＣ等の発生を低減し、高圧縮比化すると共にリーン燃
焼を可能にして熱効率を高める副室式ガスエンジンを提
供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、次のように構成されている。即ち、こ
の発明は、シリンダ側に形成した主室、シリンダ内を往
復動するピストン、吸排気ポートに配置した吸排気弁、
シリンダヘッドに形成した上部に大径部を備えた副室、
前記副室内をガス燃料室と空気室に２分して往復運動す
る副室ピストン、前記副室の前記大径部に配置したスパ
ークプラグ、前記副室の前記大径部によって形成される
前記ガス燃料室にガス燃料を供給するガス燃料供給手
段、及び前記副室ピストンが前記大径部に位置する期間
において前記ガス燃料室を前記主室に連通させることが
できる前記副室の下部に形成された連絡孔、から構成し
たことを特徴とする副室式ガスエンジンに関する。
を達成するため、次のように構成されている。即ち、こ
の発明は、シリンダ側に形成した主室、シリンダ内を往
復動するピストン、吸排気ポートに配置した吸排気弁、
シリンダヘッドに形成した上部に大径部を備えた副室、
前記副室内をガス燃料室と空気室に２分して往復運動す
る副室ピストン、前記副室の前記大径部に配置したスパ
ークプラグ、前記副室の前記大径部によって形成される
前記ガス燃料室にガス燃料を供給するガス燃料供給手
段、及び前記副室ピストンが前記大径部に位置する期間
において前記ガス燃料室を前記主室に連通させることが
できる前記副室の下部に形成された連絡孔、から構成し
たことを特徴とする副室式ガスエンジンに関する。
【０００７】また、この副室式ガスエンジンにおいて、
前記副室ピストンが前記大径部に位置して前記ガス燃料
室と前記主室とを前記連絡孔を通じて連通させる期間
は、圧縮行程後半から膨張行程前半までと排気行程後半
から吸気行程前半までとの期間である。
前記副室ピストンが前記大径部に位置して前記ガス燃料
室と前記主室とを前記連絡孔を通じて連通させる期間
は、圧縮行程後半から膨張行程前半までと排気行程後半
から吸気行程前半までとの期間である。
【０００８】また、この副室式ガスエンジンにおいて、
前記ガス燃料供給手段は前記副室にガス燃料供給口を開
口するガス燃料供給路、及び該ガス燃料供給口に配置さ
れたガス燃料弁から構成されている。
前記ガス燃料供給手段は前記副室にガス燃料供給口を開
口するガス燃料供給路、及び該ガス燃料供給口に配置さ
れたガス燃料弁から構成されている。
【０００９】また、この副室式ガスエンジンにおいて、
前記連絡孔は前記副室からシリンダ周辺方向に傾斜して
複数形成されているものである。
前記連絡孔は前記副室からシリンダ周辺方向に傾斜して
複数形成されているものである。
【００１０】
【作用】この発明による副室式ガスエンジンは、上記の
ように構成されており、次のように作用する。即ち、こ
の副室式ガスエンジンは、大径部を備えた副室をシリン
ダヘッドに形成し、前記副室内をガス燃料室と空気室に
２分して往復運動する副室ピストンを配置し、前記副室
の前記大径部にスパークプラグを配置すると共に、前記
副室の上部に形成されるガス燃料室にガス燃料を供給す
るガス燃料供給手段を設け、前記副室ピストンが前記大
径部に位置する期間で前記副室の下部に形成された連絡
孔を通じて前記ガス燃料室を前記主室に連通させたの
で、前記副室には所定量のガス燃料を供給でき、また、
前記主室の空気を高圧縮することができ、理論熱効率を
向上させることができる。更に、前記副室にはスパーク
プラグを設けているので、混合気の着火ミスは発生する
ことがなく、また、火炎、未燃混合気等のガスは前記ガ
ス燃料室から前記空気室に噴出され、前記空気室の空気
を巻き込みながら、前記連絡孔を通じて前記主室へ噴出
され、リーン燃焼が可能になり、理論熱効率を向上させ
ることができる。
ように構成されており、次のように作用する。即ち、こ
の副室式ガスエンジンは、大径部を備えた副室をシリン
ダヘッドに形成し、前記副室内をガス燃料室と空気室に
２分して往復運動する副室ピストンを配置し、前記副室
の前記大径部にスパークプラグを配置すると共に、前記
副室の上部に形成されるガス燃料室にガス燃料を供給す
るガス燃料供給手段を設け、前記副室ピストンが前記大
径部に位置する期間で前記副室の下部に形成された連絡
孔を通じて前記ガス燃料室を前記主室に連通させたの
で、前記副室には所定量のガス燃料を供給でき、また、
前記主室の空気を高圧縮することができ、理論熱効率を
向上させることができる。更に、前記副室にはスパーク
プラグを設けているので、混合気の着火ミスは発生する
ことがなく、また、火炎、未燃混合気等のガスは前記ガ
ス燃料室から前記空気室に噴出され、前記空気室の空気
を巻き込みながら、前記連絡孔を通じて前記主室へ噴出
され、リーン燃焼が可能になり、理論熱効率を向上させ
ることができる。
【００１１】また、この副室式ガスエンジンは、吸入空
気が主室内で高圧縮比になっても、前記主室内にはガス
燃料が存在しておらず、また前記ガス室のガス燃料には
圧縮行程上死点近傍まで空気が導入されないので、ガス
燃料が自己着火することなく、ノッキングが発生するこ
とがない。
気が主室内で高圧縮比になっても、前記主室内にはガス
燃料が存在しておらず、また前記ガス室のガス燃料には
圧縮行程上死点近傍まで空気が導入されないので、ガス
燃料が自己着火することなく、ノッキングが発生するこ
とがない。
【００１２】
【実施例】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、及び
図２は図１の副室式ガスエンジンにおけるピストン変位
に対する吸排気弁、副室ピストン、スパークプラグ及び
ガス燃料の供給の各タイミングを示す説明図である。
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、及び
図２は図１の副室式ガスエンジンにおけるピストン変位
に対する吸排気弁、副室ピストン、スパークプラグ及び
ガス燃料の供給の各タイミングを示す説明図である。
【００１３】この副室式ガスエンジンは、シリンダブロ
ック１４、シリンダブロック１４にガスケット２１を介
在させて固定されたシリンダヘッド７、シリンダヘッド
７に形成された吸気ポート１５、吸気ポート１５に配置
された吸気弁８、シリンダヘッド７に形成された排気ポ
ート１６、排気ポート１６に配置された排気弁９、シリ
ンダヘッド７に形成されたキャビティ１８に設けられた
副室２、シリンダブロック１４に形成した孔部１９に嵌
合したシリンダライナ１３、該シリンダライナ１３に形
成したシリンダ２０内を往復運動するピストン４、シリ
ンダ２０側に形成された主室１、及び主室１と副室２と
を連通するシリンダヘッド７の副室２の下部に形成され
た複数の連絡孔１２を有している。連絡孔１２は副室２
からシリンダ２０周辺方向に傾斜して複数形成されてお
り、副室２から主室１への火炎、未燃混合気等のガスを
シリンダ周辺側へ噴出するように形成されている。
ック１４、シリンダブロック１４にガスケット２１を介
在させて固定されたシリンダヘッド７、シリンダヘッド
７に形成された吸気ポート１５、吸気ポート１５に配置
された吸気弁８、シリンダヘッド７に形成された排気ポ
ート１６、排気ポート１６に配置された排気弁９、シリ
ンダヘッド７に形成されたキャビティ１８に設けられた
副室２、シリンダブロック１４に形成した孔部１９に嵌
合したシリンダライナ１３、該シリンダライナ１３に形
成したシリンダ２０内を往復運動するピストン４、シリ
ンダ２０側に形成された主室１、及び主室１と副室２と
を連通するシリンダヘッド７の副室２の下部に形成され
た複数の連絡孔１２を有している。連絡孔１２は副室２
からシリンダ２０周辺方向に傾斜して複数形成されてお
り、副室２から主室１への火炎、未燃混合気等のガスを
シリンダ周辺側へ噴出するように形成されている。
【００１４】この副室式ガスエンジンは、特に、シリン
ダヘッド７に形成した副室２及び副室２内を往復運動す
る副室ピストン６を有することを特徴としている。副室
２には、上部に大径部１１を備え、該大径部１１によっ
てガス燃料室１７が形成されている。副室ピストン６は
カム２４及びロッカアーム２７を通じてリターンスプリ
ング２６に抗して副室２内を２分して往復運動するもの
であり、副室ピストン６の上方側の室がガス燃料室１７
に構成され、また、副室ピストン６の下方側の室が空気
室３に構成される。更に、ガス燃料室１７には、ガス燃
料室１７にガス燃料を供給するためガス燃料供給路１０
に通じるガス燃料供給口２２が開口しており、該ガス燃
料供給口２２にはガス燃料供給手段としてガス燃料弁２
３が配置されている。また、ガス燃料室１７を構成する
大径部１１には、ガス燃料と空気との混合気の着火を補
助するため、スパークプラグ２５が配置されている。
ダヘッド７に形成した副室２及び副室２内を往復運動す
る副室ピストン６を有することを特徴としている。副室
２には、上部に大径部１１を備え、該大径部１１によっ
てガス燃料室１７が形成されている。副室ピストン６は
カム２４及びロッカアーム２７を通じてリターンスプリ
ング２６に抗して副室２内を２分して往復運動するもの
であり、副室ピストン６の上方側の室がガス燃料室１７
に構成され、また、副室ピストン６の下方側の室が空気
室３に構成される。更に、ガス燃料室１７には、ガス燃
料室１７にガス燃料を供給するためガス燃料供給路１０
に通じるガス燃料供給口２２が開口しており、該ガス燃
料供給口２２にはガス燃料供給手段としてガス燃料弁２
３が配置されている。また、ガス燃料室１７を構成する
大径部１１には、ガス燃料と空気との混合気の着火を補
助するため、スパークプラグ２５が配置されている。
【００１５】この副室式ガスエンジンは、吸入行程、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４ストロークで作動され、図２でピス
トン変位として示すように、ピストン４はシリンダ２０
内を２往復して４ストロークを行うものである。また、
副室ピストン６はピストン４に対応して副室２内を往復
運動し、カム２４は対向する側に突出した形状に形成さ
れている。更に、通常どおりに吸気行程で吸気弁８が開
放し、排気行程で排気弁９が開放するものである。この
副室式ガスエンジンは、上記行程において、副室ピスト
ン６が大径部１１に位置する期間、即ち、副室ピストン
６が図２の符号Ａの位置より上方へリフトした期間にお
いて、副室ピストン６の外周と大径部１１の壁面との間
に隙間５が形成され、その隙間５を通じてガス燃料室１
７を空気室３と連絡孔１２とを通じて主室１に連通させ
ることができる。副室ピストン６が大径部１１に位置し
てガス燃料室１７と主室１とを空気室３と連絡孔１２を
通じて連通させる期間は、図２に示すように、圧縮行程
後半から膨張行程前半までと排気行程後半から吸気行程
前半までとの期間である。
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４ストロークで作動され、図２でピス
トン変位として示すように、ピストン４はシリンダ２０
内を２往復して４ストロークを行うものである。また、
副室ピストン６はピストン４に対応して副室２内を往復
運動し、カム２４は対向する側に突出した形状に形成さ
れている。更に、通常どおりに吸気行程で吸気弁８が開
放し、排気行程で排気弁９が開放するものである。この
副室式ガスエンジンは、上記行程において、副室ピスト
ン６が大径部１１に位置する期間、即ち、副室ピストン
６が図２の符号Ａの位置より上方へリフトした期間にお
いて、副室ピストン６の外周と大径部１１の壁面との間
に隙間５が形成され、その隙間５を通じてガス燃料室１
７を空気室３と連絡孔１２とを通じて主室１に連通させ
ることができる。副室ピストン６が大径部１１に位置し
てガス燃料室１７と主室１とを空気室３と連絡孔１２を
通じて連通させる期間は、図２に示すように、圧縮行程
後半から膨張行程前半までと排気行程後半から吸気行程
前半までとの期間である。
【００１６】また、ガス燃料供給手段は、副室２にガス
燃料供給口２２を開口するガス燃料供給路１０、及び該
ガス燃料供給口２２に配置されたガス燃料弁２３から構
成されている。ガス燃料供給手段は、例えば、燃料タン
クからの天然ガスが蓄圧室で蓄圧され、該蓄圧室の天然
ガスをガス燃料供給路１０を通じてガス燃料供給口２２
から副室２に供給することができるものである。ガス燃
料弁２３は、副室ピストン６がガス燃料室１７と空気室
３とを遮断している時、例えば、吸気行程の中頃に開放
し、副室ピストン６の下降と共にガス燃料供給路１０か
らガス燃料室１７へ供給し、吸気行程下死点近傍までの
間のガス燃料室１７の体積が最も大きくなる時までのガ
ス燃料の供給を完了し、吸気行程下死点で閉鎖するよう
に設定されている。
燃料供給口２２を開口するガス燃料供給路１０、及び該
ガス燃料供給口２２に配置されたガス燃料弁２３から構
成されている。ガス燃料供給手段は、例えば、燃料タン
クからの天然ガスが蓄圧室で蓄圧され、該蓄圧室の天然
ガスをガス燃料供給路１０を通じてガス燃料供給口２２
から副室２に供給することができるものである。ガス燃
料弁２３は、副室ピストン６がガス燃料室１７と空気室
３とを遮断している時、例えば、吸気行程の中頃に開放
し、副室ピストン６の下降と共にガス燃料供給路１０か
らガス燃料室１７へ供給し、吸気行程下死点近傍までの
間のガス燃料室１７の体積が最も大きくなる時までのガ
ス燃料の供給を完了し、吸気行程下死点で閉鎖するよう
に設定されている。
【００１７】この副室式ガスエンジンは、吸気行程下死
点でガス燃料室１７へのガス燃料の供給が完了し、次い
で圧縮行程でピストン４の上昇に伴って主室１内の吸入
空気が圧縮され、ガス燃料室１７にはガス燃料が導入さ
れているが、主室１にはガス燃料が存在しないので、吸
入空気を高圧縮しても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。そして、ピスト
ン４の上昇に連れて副室ピストン６も上昇してガス燃料
室１７内のガス燃料を圧縮するが、ガス燃料室１７には
空気は存在しないので着火することはない。副室ピスト
ン６の下面が図１又は図２の符号Ａ点より上方にリフト
すると、ガス燃料室１７と空気室３とが副室ピストン６
の外周と大径部１１の壁面との間に隙間５を通じて連通
され、従って、ガス燃料室１７が空気室３と連絡孔１２
を通じて主室１に連通する。
点でガス燃料室１７へのガス燃料の供給が完了し、次い
で圧縮行程でピストン４の上昇に伴って主室１内の吸入
空気が圧縮され、ガス燃料室１７にはガス燃料が導入さ
れているが、主室１にはガス燃料が存在しないので、吸
入空気を高圧縮しても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。そして、ピスト
ン４の上昇に連れて副室ピストン６も上昇してガス燃料
室１７内のガス燃料を圧縮するが、ガス燃料室１７には
空気は存在しないので着火することはない。副室ピスト
ン６の下面が図１又は図２の符号Ａ点より上方にリフト
すると、ガス燃料室１７と空気室３とが副室ピストン６
の外周と大径部１１の壁面との間に隙間５を通じて連通
され、従って、ガス燃料室１７が空気室３と連絡孔１２
を通じて主室１に連通する。
【００１８】主室１とガス燃料室１７とが連通すると、
主室１から空気室３に送り込まれている圧縮された高温
空気が隙間を通じてガス燃料室１７に流入し、ガス燃料
と空気とが一気に混合される。その時、スパークプラグ
２５で火花を飛ばし、混合気を着火燃焼させる。ガス燃
料室１７で混合気が着火燃焼すると、空気室３の空気を
利用しつつリーン燃焼が可能になり、引き続き燃焼が進
展して膨張行程に移行して仕事をすると共に、副室２の
空気室３に存在する火炎、未燃混合気等のガスは副室ピ
ストン６によって押し出され、噴出エネルギーを大きく
して、連絡孔１２から主室１のシリンダ周辺へと火炎、
未燃混合気等のガスが噴出する。
主室１から空気室３に送り込まれている圧縮された高温
空気が隙間を通じてガス燃料室１７に流入し、ガス燃料
と空気とが一気に混合される。その時、スパークプラグ
２５で火花を飛ばし、混合気を着火燃焼させる。ガス燃
料室１７で混合気が着火燃焼すると、空気室３の空気を
利用しつつリーン燃焼が可能になり、引き続き燃焼が進
展して膨張行程に移行して仕事をすると共に、副室２の
空気室３に存在する火炎、未燃混合気等のガスは副室ピ
ストン６によって押し出され、噴出エネルギーを大きく
して、連絡孔１２から主室１のシリンダ周辺へと火炎、
未燃混合気等のガスが噴出する。
【００１９】次いで、排気行程に移行して主室１内の燃
焼ガスが排気されるが、排気行程中頃過ぎに再び副室ピ
ストン６が符号Ａ点より上方にリフトし、ガス燃料室１
７と空気室３とが隙間５で連通するようになり、ガス燃
料室１７に残留している燃焼ガスが空気室３及び連絡孔
１２を通じて排気され、吸気行程へ移行する。吸気行程
ではピストン４の下降に従って主室１へ吸入空気が導入
されると共に、副室ピストン６も下降する。この時、ガ
ス燃料室１７へは空気は殆ど供給されることはない。吸
気行程中頃になって再び副室ピストン６は符号Ａ点より
下方に下降して隙間５は無くなり、ガス燃料室１７と空
気室３とは遮断される。ガス燃料室１７と空気室３とは
遮断されると、ガス燃料弁２３がガス燃料供給口２２を
開口してガス燃料室１７にガス燃料が供給されることに
なる。
焼ガスが排気されるが、排気行程中頃過ぎに再び副室ピ
ストン６が符号Ａ点より上方にリフトし、ガス燃料室１
７と空気室３とが隙間５で連通するようになり、ガス燃
料室１７に残留している燃焼ガスが空気室３及び連絡孔
１２を通じて排気され、吸気行程へ移行する。吸気行程
ではピストン４の下降に従って主室１へ吸入空気が導入
されると共に、副室ピストン６も下降する。この時、ガ
ス燃料室１７へは空気は殆ど供給されることはない。吸
気行程中頃になって再び副室ピストン６は符号Ａ点より
下方に下降して隙間５は無くなり、ガス燃料室１７と空
気室３とは遮断される。ガス燃料室１７と空気室３とは
遮断されると、ガス燃料弁２３がガス燃料供給口２２を
開口してガス燃料室１７にガス燃料が供給されることに
なる。
【００２０】この副室式ガスエンジンでは、図示してい
ないが、連絡孔１２及び副室２の領域は、燃焼ガスで高
温になるため、副室２を耐熱性に富んだ窒化ケイ素、炭
化ケイ素等のセラミックスで作製された壁体で構成し、
また、副室２内を往復運動する副室ピストン６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することが好ましいものである。
また、ピストン４は、例えば、耐熱性に優れた窒化ケイ
素等のセラミックスから成るピストンヘッドと、ピスト
ンヘッドにメタルフローによって固定したピストンスカ
ートから構成することができるものである。
ないが、連絡孔１２及び副室２の領域は、燃焼ガスで高
温になるため、副室２を耐熱性に富んだ窒化ケイ素、炭
化ケイ素等のセラミックスで作製された壁体で構成し、
また、副室２内を往復運動する副室ピストン６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することが好ましいものである。
また、ピストン４は、例えば、耐熱性に優れた窒化ケイ
素等のセラミックスから成るピストンヘッドと、ピスト
ンヘッドにメタルフローによって固定したピストンスカ
ートから構成することができるものである。
【００２１】
【発明の効果】この発明による副室式ガスエンジンは、
上記のように構成されており、次のような効果を有す
る。即ち、この副室式ガスエンジンは、上部に大径部を
備えた副室をシリンダヘッドに形成し、前記副室内を２
分して往復運動する副室ピストンを設け、前記大径部に
スパークプラグを配置すると共に、前記大径部によって
形成されるガス燃料室にガス燃料を供給するガス燃料供
給手段を設け、前記副室ピストンが前記大径部に位置す
る期間において前記ガス燃料室を前記主室に連通させる
ことができる連絡孔を前記副室の下部に形成したので、
前記主室に吸入された空気はガス燃料が存在しない状態
で圧縮され、また、前記副室に形成された前記ガス燃料
室には空気がほとんど存在しない状態でガス燃料が供給
され、高圧縮比にすることができ、理論熱効率を向上さ
せることができる。また、圧縮行程上死点近傍で前記ガ
ス燃料室と前記副室の空気室とが隙間を通じて連通され
ると、高圧縮された高温空気が前記ガス燃料室に流入
し、空気とガス燃料との混合が促進されて混合気が生成
され、そこで、スパークプラグで火花を飛ばして混合気
に着火させて混合気を燃焼させる。
上記のように構成されており、次のような効果を有す
る。即ち、この副室式ガスエンジンは、上部に大径部を
備えた副室をシリンダヘッドに形成し、前記副室内を２
分して往復運動する副室ピストンを設け、前記大径部に
スパークプラグを配置すると共に、前記大径部によって
形成されるガス燃料室にガス燃料を供給するガス燃料供
給手段を設け、前記副室ピストンが前記大径部に位置す
る期間において前記ガス燃料室を前記主室に連通させる
ことができる連絡孔を前記副室の下部に形成したので、
前記主室に吸入された空気はガス燃料が存在しない状態
で圧縮され、また、前記副室に形成された前記ガス燃料
室には空気がほとんど存在しない状態でガス燃料が供給
され、高圧縮比にすることができ、理論熱効率を向上さ
せることができる。また、圧縮行程上死点近傍で前記ガ
ス燃料室と前記副室の空気室とが隙間を通じて連通され
ると、高圧縮された高温空気が前記ガス燃料室に流入
し、空気とガス燃料との混合が促進されて混合気が生成
され、そこで、スパークプラグで火花を飛ばして混合気
に着火させて混合気を燃焼させる。
【００２２】また、前記ガス燃料室で混合気が着火燃焼
すると、火炎、未燃混合気等のガスは前記空気室に噴出
して前記空気室の空気を巻き込みながらリーン燃焼が進
展し、前記空気室から前記連絡孔を通じて主室１のシリ
ンダ周辺側へ噴出される。この副室式ガスエンジンで
は、前記連絡孔が前記副室からシリンダ周辺方向に傾斜
して複数形成されているので、前記副室から前記連絡孔
を通じて前記主室へ火炎、未燃混合気等のガスが噴出す
る時、前記副室ピストンは前記副室内を下降して前記空
気室に存在する火炎、未燃混合気等のガスを前記連絡孔
から前記主室へ押し出し、噴出エネルギーを増大させ、
前記連絡孔から噴出する火炎、未燃混合気等のガスはシ
リンダ周辺へと到達し、前記主室に存在する新気との混
合を短期に行って、燃焼スピードを早め、燃焼期間を短
縮して熱効率を向上させる。
すると、火炎、未燃混合気等のガスは前記空気室に噴出
して前記空気室の空気を巻き込みながらリーン燃焼が進
展し、前記空気室から前記連絡孔を通じて主室１のシリ
ンダ周辺側へ噴出される。この副室式ガスエンジンで
は、前記連絡孔が前記副室からシリンダ周辺方向に傾斜
して複数形成されているので、前記副室から前記連絡孔
を通じて前記主室へ火炎、未燃混合気等のガスが噴出す
る時、前記副室ピストンは前記副室内を下降して前記空
気室に存在する火炎、未燃混合気等のガスを前記連絡孔
から前記主室へ押し出し、噴出エネルギーを増大させ、
前記連絡孔から噴出する火炎、未燃混合気等のガスはシ
リンダ周辺へと到達し、前記主室に存在する新気との混
合を短期に行って、燃焼スピードを早め、燃焼期間を短
縮して熱効率を向上させる。
【００２３】また、この副室式ガスエンジンでは、前記
副室ピストンが前記大径部に位置して前記ガス燃料室と
前記主室とを前記連絡孔を通じて連通させる期間は、圧
縮行程後半から膨張行程前半までと排気行程後半から吸
気行程前半までとの期間であるように設定されている。
また、前記ガス燃料供給手段は、前記副室にガス燃料供
給口を開口するガス燃料供給路、及び該ガス燃料供給口
に配置されたガス燃料弁から構成することができるもの
である。
副室ピストンが前記大径部に位置して前記ガス燃料室と
前記主室とを前記連絡孔を通じて連通させる期間は、圧
縮行程後半から膨張行程前半までと排気行程後半から吸
気行程前半までとの期間であるように設定されている。
また、前記ガス燃料供給手段は、前記副室にガス燃料供
給口を開口するガス燃料供給路、及び該ガス燃料供給口
に配置されたガス燃料弁から構成することができるもの
である。
【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けるピストン変
位、副室ピストン変位、吸排気弁、ガス燃料弁、スパー
クプラグの各タイミングを示す説明図である。
位、副室ピストン変位、吸排気弁、ガス燃料弁、スパー
クプラグの各タイミングを示す説明図である。
１ 主室 ２ 副室 ３ 空気室 ４ ピストン ５ 隙間 ６ 副室ピストン ７ シリンダヘッド ８ 吸気弁 ９ 排気弁 １０ ガス燃料供給路（ガス燃料供給手段） １１ 大径部 １２ 連絡孔 １５ 吸気ポート １６ 排気ポート １７ ガス燃料室 ２０ シリンダ ２２ ガス燃料供給口（ガス燃料供給手段） ２３ ガス燃料弁（ガス燃料供給手段） ２５ スパークプラグ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−191620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−156911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−189311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6358（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−232119（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−100029（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−95151（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 19/00 - 19/18 F02M 21/02 F02D 15/04
Claims (4)
- 【請求項１】 シリンダ側に形成した主室、シリンダ内
を往復動するピストン、吸排気ポートに配置した吸排気
弁、シリンダヘッドに形成した上部に大径部を備えた副
室、前記副室内をガス燃料室と空気室に２分して往復運
動する副室ピストン、前記副室の前記大径部に配置した
スパークプラグ、前記副室の前記大径部によって形成さ
れる前記ガス燃料室にガス燃料を供給するガス燃料供給
手段、及び前記副室ピストンが前記大径部に位置する期
間において前記ガス燃料室を前記主室に連通させること
ができる前記副室の下部に形成された連絡孔、から構成
したことを特徴とする副室式ガスエンジン。 - 【請求項２】 前記副室ピストンが前記大径部に位置し
て前記ガス燃料室と前記主室とを前記連絡孔を通じて連
通させる期間は、圧縮行程後半から膨張行程前半までと
排気行程後半から吸気行程前半までとの期間であること
を特徴とする請求項１に記載の副室式ガスエンジン。 - 【請求項３】 前記ガス燃料供給手段は前記副室にガス
燃料供給口を開口するガス燃料供給路、及び該ガス燃料
供給口に配置されたガス燃料弁から構成されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の副室式ガスエンジ
ン。 - 【請求項４】 前記連絡孔は前記副室からシリンダ周辺
方向に傾斜して複数形成されていることを特徴とする請
求項１に記載の副室式ガスエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29252293A JP3235302B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 副室式ガスエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29252293A JP3235302B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 副室式ガスエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07127452A JPH07127452A (ja) | 1995-05-16 |
| JP3235302B2 true JP3235302B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=17782900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29252293A Expired - Fee Related JP3235302B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 副室式ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235302B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE232265T1 (de) * | 1998-11-24 | 2003-02-15 | Dan Merritt | Brennkraftmaschine |
| US8844498B2 (en) | 2010-11-11 | 2014-09-30 | Ge Oil & Gas Compression Systems, Llc | Positive displacement radical injection system |
| US8567369B2 (en) | 2010-11-11 | 2013-10-29 | Cameron International Corporation | Spark ignited radical injection system |
| JP2013167208A (ja) * | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関 |
| KR101459901B1 (ko) * | 2013-05-09 | 2014-11-10 | 현대자동차주식회사 | 플레임 제트 이그니션 엔진 |
| WO2015110257A2 (de) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | Peter Kreuter | Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie verfahren zum betreiben einer hubkolbenbrennkraftmaschine |
| CL2015002015A1 (es) * | 2015-07-17 | 2015-10-02 | Pérez Gutiérrez Carlos | Sistema de admisión y escape de gases al cilindro del motor de combustión interna de cuatro tiempos con una cámara de intercambio de gases que permite a las válvulas del cilindro actuar con doble función de admisión y escape; y que pueden ser accionadas electrónicamente. |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP29252293A patent/JP3235302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07127452A (ja) | 1995-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |