JP3820032B2 - パイロット着火ガスエンジン - Google Patents
パイロット着火ガスエンジン Download PDFInfo
- Publication number
- JP3820032B2 JP3820032B2 JP22841698A JP22841698A JP3820032B2 JP 3820032 B2 JP3820032 B2 JP 3820032B2 JP 22841698 A JP22841698 A JP 22841698A JP 22841698 A JP22841698 A JP 22841698A JP 3820032 B2 JP3820032 B2 JP 3820032B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- pilot
- ignition
- engine
- fuel
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- 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
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、産業用あるいは民生用の定置型発電設備として利用されるパイロット着火ガスエンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のパイロット着火ガスエンジンはディーゼル運転を行わないため、熱量比0.2〜5%程度の少量噴射が可能な噴射系を備えている。この噴射系は、エンジン起動時のクランキング回転数(150〜200rpm程度)においては、燃料ポンプ吐出圧力が十分に上昇せず、燃料噴射弁の開弁圧力以上とならず燃料噴射ができない。このため、エンジン起動を可能とする別の機構が必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解決するためのガスエンジンとしては、例えば、本出願人が提案した新規の予燃焼室方式ガスエンジン(特願平10ー132371号参照)がある。この予燃焼室方式ガスエンジンは、図8に示すように、主燃焼室1がピストン2、シリンダライナ3、シリンダヘッド4で囲まれてなり、シリンダヘッド4の中央に点火プラグ付予燃焼室ユニット10が配設され、両サイドにパイロット燃料噴射弁付予燃焼室ユニット30が配設されている。そして、この点火プラグ付予燃焼室ユニット10は、シリンダヘッド4に、予燃焼室噴口11と予燃焼室本体12とを組み込むことにより予燃焼室13が形成されている。主燃焼室1と予燃焼室13とは、予燃焼室13の下端部に設けられた複数の連絡孔14により連通されている。また、予燃焼室13内には、点火プラグ15が装着されており、この点火プラグ15が予燃焼室13内の混合気の点火源となるものである。さらに、パイロット燃料噴射弁付予燃焼室ユニット30は、予燃焼室31内に臨ませてパイロット燃料噴射弁32を備えており、パイロット燃料油の噴射により予燃焼室31内の混合気を点火させる。そして、主燃焼室1と予燃焼室31とは、予燃焼室31の下端部に設けられた連絡孔33により連通されている。なお、符号16は予燃焼室13内へ直接燃料ガスを供給するための燃料噴射孔である。
ところで、上記のように構成された予燃焼室方式ガスエンジンにあっては、シリンダヘッド4の中央の予燃焼室13に装着された点火プラグ15によって、エンジンを起動させるようにしているが、圧縮行程時に主燃焼室1から約100m/sで予燃焼室13に進入する希薄混合気が点火プラグ15を直撃するため、点火プラグ15のギャップ間での飛火後に形成された火炎核が吹き消され失火を生じる場合がある。
この問題を解決するためには、点火プラグ15まわりの混合気濃度を厳密に制御する必要がある。しかしながら、主燃焼室1から予燃焼室13に進入する希薄混合気の影響による混合気濃度の不均一性は回避できないので、点火の難しさは依然として残る。図9は燃料ガス量を制御する機構の一例である。この機構は、ガス圧力調整弁40、41を備えた燃料ガス主管42が、バランシングバルブ43を介して、各主燃焼室1に連通され、圧力レギュレータ45、46、47及び逆止弁48、49を経たパイロットガス主管50が、逆止弁51を介して、予燃焼室13に連通されるとともに、給気管44により主燃焼室1内に空気が供給されかつこの給気管44の空気により上記各圧力レギュレータ45、46、47が制御されるものである。なお、符号52はガス圧力調整弁41を制御するガバナである。
上記のように構成された機構において、予燃焼室13に直接供給する燃料ガス量すなわちパイロットガス量が不適切であると、図10に示すように、エンジン回転が上昇中でも失火を生じてエンジンが停止することがある。図10に示すエンジン停止の例においては、500rpm近辺で予燃焼室内に投入されたパイロットガス量が多い(図9の機構におけるパイロットガス主管50の圧力と給気管44の圧力との差圧を示すΔPが高い)ために、点火プラグ15近傍の混合気濃度が高くなって失火を生じエンジン停止したものである。
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、エンジン停止することなく、円滑にエンジンを起動することができるとともに、エンジンの運転を確実に継続することができる上に、燃焼を促進させることができて、燃焼性を改善することができ、かつ熱効率を向上させることができるパイロット着火ガスエンジンを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1は、ピストンとシリンダとシリンダヘッドにより画定される主燃焼室に燃料を供給して燃焼させることにより駆動出力を得るガスエンジンであって、上記シリンダヘッドに、上記主燃焼室に面して配置され主燃焼室内の混合気に直接着火する着火源となる点火プラグと、パイロット油を噴射するパイロット燃料噴射弁を装着し上記主燃焼室内の混合気の着火源となるパイロット燃料噴射弁付予燃焼室とが設けられ、点火プラグの火花点火によりエンジンを起動させ、所定のエンジン回転数に達すると前記パイロット燃料噴射弁から噴射されるパイロット油の着火によりエンジンを運転させるものである。
本発明の請求項2は、同一燃焼サイクルにおいて、点火プラグとパイロット噴射弁付予燃焼室を同時または若干ずらして機能させ、これらを着火源として主燃焼室の混合気を燃焼させるものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図7に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1〜図2は本発明の実施の一形態を示すもので、これらの図において、図8と図9に示す構成と同様の構成の部分については、同符号を付けて説明を簡略化する。
図1において、シリンダヘッド4の中央には、点火プラグ60が、主燃焼室1に面して配置されており、かつ両サイドには、パイロット燃料噴射弁32を装着した予燃焼室31がそれぞれ配置されている。また、燃料ガス量の制御は、図2に示すような簡素化された機構により行われる。
本実施形態においては、図8と図9に示す本出願人が提案した新規の予燃焼室方式ガスエンジンに比べて、シリンダヘッド4の中央には予燃焼室13がなく点火プラグ60が配されていること、パイロットガス供給系統(圧力レギュレータ45、46、47、逆止弁48、49、51、パイロットガス主管50)が不要であることの特徴を有する。
【0007】
図3は本実施形態のエンジンのガバニングすなわち運転制御機構を示すものである。この図において、着火源70は、点火プラグ60による火花点火装置と、パイロット油を使用するパイロット燃料噴射弁付予燃焼室ユニット30を併用する。また、燃料ガス制御系統80は、エンジンスピードガバナ81によって、アクチュエータ82を介してガス圧力調整弁83を制御し、燃料ガス量を調整することにより実施される。さらに、給気圧制御系統90は、給気系91と排気系92との間に過給機93が配されるとともに、この過給機93と並設して給気系91に設けられた給気圧力調整弁94を、空燃比制御装置95により、アクチュエータ96を介して制御するようになっている。
【0008】
このエンジンの場合、点火プラグ60を使用してエンジンを起動させる。つまり、ディーゼル起動はしないので、各パイロット燃料噴射弁付予燃焼室ユニット30を小さくできる。パイロット油量を全熱量比の0.2〜5%程度とすると、予燃焼室31の容積比は全体の1〜3%程度に小さくすることができる。したがって、パイロット燃料噴射弁付予燃焼室ユニット30をシリンダヘッド4の両サイドに配置することが可能となる。
【0009】
また、パイロット燃料噴射系はエンジン起動時から動作させる。実際に噴射開始となるのは、パイロット油量、すなわち燃料噴射ポンプのラックの設定値にもよるが、例えば、全熱量比1%と設定すると、この場合の噴射開始は、エンジン回転数が900〜1000rpmとなってからである。ここで、パイロット油量を全熱量比の0.2〜5%程度としているので、常時噴射させてもガバニングに影響を与えない。したがって、複雑なリンク機構を用いないで、所望の噴射量に応じて上記燃料噴射ポンプのラックを調整し固定しても差し支えない。
【0010】
上記のように構成されたパイロット着火ガスエンジンにあっては、起動時には、点火プラグ60による火花点火を用いて、主燃焼室1内に供給された気体燃料と空気との混合気に確実に着火するから、エンジンが起動時に停止するようなことがなく円滑にエンジンが起動される。この時、パイロット燃料噴射系は動作させているが、所定の回転数に達していないため、着火せず、着火源として機能していない。
次いで、パイロット油量(燃料噴射ポンプのラック)の設定値に応じた所定のエンジン回転数に達すると、パイロット燃料噴射による着火が開始される。すなわち、吸気行程において主燃焼室1に燃料と空気の混合気を供給すると、圧縮行程においてピストン2により主燃焼室1内の希薄混合気が圧縮されて、連絡孔33を介して予燃焼室31に流入する。そこで、上死点直前の10〜30゜(クランク角度)あたりで、パイロット燃料噴射弁32から少量の燃料油(パイロット油)を噴射する。そうすると、この噴射した燃料油が着火燃焼し、これが点火源となって予燃焼室31内の混合気が着火燃焼する。そして、予燃焼室31にて燃焼した火炎が、主燃焼室1に伝播し、主燃焼室1の混合気の着火源となって、主燃焼室1の混合気全体が燃焼する。
なお、パイロット燃料噴射による着火が確実となり、これを点火源としての運転が可能となったら、火花放電を止めても差し支えない。火花放電を継続させた場合には、多点点火による燃焼促進の効果を得ることができる。
【0011】
図4は本発明のパイロット着火ガスエンジンにおいて、エンジン起動時の適正燃料ガス圧力を実験により求めたものである。この図からも明らかなように、予燃焼室方式のエンジン起動では、0.05〜0.15kgf/cm2に対して、本発明の方式では0.1〜0.3kgf/cm2と適正圧力レベルが高くかつ範囲が広い。このことは、圧力制御装置の制御精度は上記予燃焼室方式よりも厳密性を要求されず、簡単な装置として設計することが可能であることを示している。さらに、主燃焼室1内の混合気濃度は、吸気圧縮行程において生ずる燃焼室全体の流動攪拌作用によってほぼ均一な状態となるので、点火プラグ60による火付きが容易である。
【0012】
図5はシリンダ径260mmの単シリンダエンジンを供試してエンジンの起動性を検証した例を示す。この図から、燃料ガス主管42内のガス圧力が、エンジン起動操作の瞬間に、急激に0.48kgf/cm2[図5(b)参照]に上昇してもエンジンが起動できること、逆に燃料ガスの供給が遅れて0.01kgf/cm2[図5(a)参照]と低くてもエンジン起動ができることが確認された。このように、燃料ガス圧力調整の過渡状態において、図4に示す適正範囲を若干外れた状態でも起動は可能であり、予燃焼室方式の起動に要求されるような微妙な燃料ガス圧力調整は不要であることが明らかになった。
【0013】
さらに、波及効果として、負荷運転に入っても点火プラグ60による火花点火を継続させれば、多点点火となって燃焼性の改善が図られる。その具体的な例を図6に示す。この図6は運転負荷率25%(BMEP3.75kgf/cm2)の低負荷において、火花点火をさせた場合と停止させた場合のシリンダ出口排気温度変化を示すものである。この図から火花点火をさせると排気温度が15℃低下することがわかる。これは排気弁の熱負荷を軽減させて弁の耐久性を高める効果をもたらす。
ここで、この排気温度が低下する理由を説明する。図7に示すように、クランク角毎の熱発生率を比較すると、膨張行程、上死点後30〜50゜における熱発生率が火花点火付加の場合は低い。つまり膨張による温度降下に対して、発生熱が少ない分排気温度降下の割合が大きく、その結果シリンダ出口排気温度が低くなったものである。
【0014】
【発明の効果】
本発明の請求項1にあっては、シリンダヘッドに設けられた点火プラグとパイロット燃料噴射弁付予燃焼室とを適宜使用することにより、起動時には点火プラグの火花点火により直接主燃焼室内の混合気に着火を行い、所定回転数を越えると、パイロット燃料噴射弁による着火を行う。これにより、エンジン停止することなく、円滑にエンジンを起動することができるとともに、エンジンの運転を確実に継続することができる。
本発明の請求項2にあっては、点火プラグとパイロット燃料噴射弁付予燃焼室をともに主燃焼室の混合気の着火源として使用することにより、多点点火による燃焼促進を図ることができて、エンジンの燃焼性を改善することができ、かつエンジン熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の一形態を示す燃焼室構造の断面図である。
【図2】 燃料ガス供給系の制御系統図である。
【図3】 運転制御系のブロック図である。
【図4】 エンジン起動のための燃料ガス圧力条件を示す説明図である。
【図5】 エンジン起動時を示す説明図である。
【図6】 負荷運転時のシリンダ出口排気温度を示す説明図である。
【図7】 熱発生率を比較した説明図である。
【図8】 本出願人が提案した予燃焼室方式ガスエンジンの断面図である。
【図9】 燃料ガス圧力制御系統図である。
【図10】 エンジン起動の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 主燃焼室 2 ピストン
3 シリンダライナ 4 シリンダヘッド
30 パイロット燃料噴射弁付予燃焼室ユニット
31 予燃焼室 32 パイロット燃料噴射弁
33 連絡孔 60 点火プラグ
Claims (2)
- ピストンとシリンダとシリンダヘッドにより画定される主燃焼室に燃料を供給して燃焼させることにより駆動出力を得るガスエンジンであって、上記シリンダヘッドに、上記主燃焼室に面して配置され主燃焼室内の混合気に直接着火する着火源となる点火プラグと、パイロット油を噴射するパイロット燃料噴射弁を装着し上記主燃焼室内の混合気の着火源となるパイロット燃料噴射弁付予燃焼室とが設けられ、前記点火プラグの火花点火によりエンジンを起動させ、所定のエンジン回転数に達すると前記パイロット燃料噴射弁から噴射されるパイロット油の着火によりエンジンを運転させることを特徴とするパイロット着火ガスエンジン。
- 同一燃焼サイクルにおいて、点火プラグとパイロット燃料噴射弁付予燃焼室を同時または若干ずらして機能させ、これらを着火源として主燃焼室の混合気を燃焼させることを特徴とする請求項1記載のパイロット着火ガスエンジン。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22841698A JP3820032B2 (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | パイロット着火ガスエンジン |
US09/307,899 US6209511B1 (en) | 1998-05-14 | 1999-05-10 | Lean combustion gas engine |
EP99401167A EP0957246B1 (en) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Lean combustion gas engine |
ES99401167T ES2268834T3 (es) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Motor de gas de combustion pobre. |
DK99401167T DK0957246T3 (da) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Gasmotor med mager forbrænding |
AT99401167T ATE333039T1 (de) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Magermotor |
NO19992306A NO327837B1 (no) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Magertforbrennende gassmotor |
DE69932282T DE69932282T2 (de) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Magermotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22841698A JP3820032B2 (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | パイロット着火ガスエンジン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000064838A JP2000064838A (ja) | 2000-02-29 |
JP3820032B2 true JP3820032B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=16876144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22841698A Expired - Lifetime JP3820032B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-08-12 | パイロット着火ガスエンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3820032B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003018982A1 (fr) | 2001-08-29 | 2003-03-06 | NIIGATA POWER SYSTEMS Co.,Ltd. | Moteur a gaz a allumage par combustible liquide pilote et mode de fonctionnement de ce moteur a gaz a allumage par combustible liquide pilote |
CA2406137C (en) * | 2002-10-02 | 2004-12-28 | Westport Research Inc. | Control method and apparatus for gaseous fuelled internal combustion engine |
JP2005090381A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Niigata Power Systems Co Ltd | パイロット油着火ガスエンジン |
JP6672348B2 (ja) * | 2018-02-02 | 2020-03-25 | 株式会社Ihi原動機 | パイロット燃料ガス供給装置 |
CN110067637A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-07-30 | 山东中拓新能源有限公司 | 燃气发动机预燃组件、含该组件的气缸及气缸的供气*** |
-
1998
- 1998-08-12 JP JP22841698A patent/JP3820032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000064838A (ja) | 2000-02-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4599390B2 (ja) | マイクロパイロット噴射式ガスエンジン | |
US6095102A (en) | Dual fuel engine which creates a substantially homogeneous mixture of gaseous fuel, air, and pilot fuel during a compression stroke | |
US8910612B2 (en) | Pre-chamber jet igniter and engine including combustion chamber employing the same | |
US6948474B2 (en) | Cylinder direct injection type internal combustion engine | |
JPH04183922A (ja) | 筒内直接噴射式火花点火機関 | |
US6209511B1 (en) | Lean combustion gas engine | |
JP4871141B2 (ja) | 副室式エンジン | |
JPH084562A (ja) | マルチヒューエルエンジン | |
JP5939836B2 (ja) | 副室式エンジン及びその運転制御方法 | |
JP3820032B2 (ja) | パイロット着火ガスエンジン | |
JP2005232988A (ja) | 副室式エンジン | |
JP2008280922A (ja) | 副室式エンジン | |
JP3930639B2 (ja) | 予燃焼室方式ガスエンジン | |
JP4386781B2 (ja) | エンジン | |
JP2003239748A (ja) | 圧縮自着火式内燃機関 | |
JP3278225B2 (ja) | 気体燃料エンジン | |
JP4184322B2 (ja) | ガスエンジンの運転方法及びガスエンジン | |
JP2004278428A (ja) | ディーゼルエンジン及びその運転方法 | |
JP3649479B2 (ja) | 希薄燃焼ガスエンジンの始動装置 | |
JP2005105944A (ja) | 予混合圧縮着火エンジン及びその運転制御方法 | |
JP4073314B2 (ja) | エンジン | |
JP2002357138A (ja) | 制御弁付き副室式ガスエンジンとその運転方法 | |
JPH0972269A (ja) | 着火装置を持つ副燃焼室式ガスエンジン | |
JP3332631B2 (ja) | 希薄燃焼ガスエンジンの始動装置 | |
JPH03115725A (ja) | 副室式断熱エンジンの燃料噴射装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040512 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040908 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040914 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060221 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060419 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060523 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060616 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130623 Year of fee payment: 7 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130623 Year of fee payment: 7 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140623 Year of fee payment: 8 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |