JPH11324805A - 予燃焼室方式ガスエンジン - Google Patents
予燃焼室方式ガスエンジンInfo
- Publication number
- JPH11324805A JPH11324805A JP10132371A JP13237198A JPH11324805A JP H11324805 A JPH11324805 A JP H11324805A JP 10132371 A JP10132371 A JP 10132371A JP 13237198 A JP13237198 A JP 13237198A JP H11324805 A JPH11324805 A JP H11324805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion chamber
- ignition
- pilot
- fuel injection
- gas engine
- 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.)
- Granted
Links
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
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低ＮＯｘを維持しながら、より高いエンジン
熱効率を得ることができ、それによりガスエンジンの低
公害性（低ＣＯ２）を生かすことのできる予燃焼室方式
ガスエンジンを提供する。 【解決手段】 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気体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、前
記シリンダヘッドに、前記主燃焼室内の混合気の着火源
となる点火プラグ付予燃焼室とパイロット燃料噴射弁付
予燃焼室とを設けた。
熱効率を得ることができ、それによりガスエンジンの低
公害性（低ＣＯ２）を生かすことのできる予燃焼室方式
ガスエンジンを提供する。 【解決手段】 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気体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、前
記シリンダヘッドに、前記主燃焼室内の混合気の着火源
となる点火プラグ付予燃焼室とパイロット燃料噴射弁付
予燃焼室とを設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として定置型発
電設備の駆動源として有用な予燃焼室方式ガスエンジン
に関する。
電設備の駆動源として有用な予燃焼室方式ガスエンジン
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低公害の要請から希薄燃焼ガスエ
ンジンが注目されている。従来の希薄燃焼ガスエンジン
は、点火プラグを着火源とする予燃焼室方式が主流であ
った。また、これとは別に、パイロット噴射ガスエンジ
ン（デュアルフュエルエンジン）というエンジンも知ら
れている。このエンジンは、全熱量比の５〜１５％程度
のパイロツト油（液体）を直接主燃焼室に噴射させ、こ
れを着火源としてガス燃料を燃焼させる構造のエンジン
である。これは一般的なディーゼルエンジンの主燃料噴
射弁から少量のパイロット燃料を噴射させることで実現
している。
ンジンが注目されている。従来の希薄燃焼ガスエンジン
は、点火プラグを着火源とする予燃焼室方式が主流であ
った。また、これとは別に、パイロット噴射ガスエンジ
ン（デュアルフュエルエンジン）というエンジンも知ら
れている。このエンジンは、全熱量比の５〜１５％程度
のパイロツト油（液体）を直接主燃焼室に噴射させ、こ
れを着火源としてガス燃料を燃焼させる構造のエンジン
である。これは一般的なディーゼルエンジンの主燃料噴
射弁から少量のパイロット燃料を噴射させることで実現
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の点火
プラグ付予燃焼室方式ガスエンジンは、希薄混合気の燃
焼であるが故に、強力な点火エネルギを付与させない
と、失火を伴う燃焼変動を生ずることがある。また、同
一シリンダ径のディーゼルエンジンに比較すると、ＮＯ
ｘは約１／１０と低く、環境に対して有利であるが、エ
ンジン熱効率が低い欠点がある。
プラグ付予燃焼室方式ガスエンジンは、希薄混合気の燃
焼であるが故に、強力な点火エネルギを付与させない
と、失火を伴う燃焼変動を生ずることがある。また、同
一シリンダ径のディーゼルエンジンに比較すると、ＮＯ
ｘは約１／１０と低く、環境に対して有利であるが、エ
ンジン熱効率が低い欠点がある。
【０００４】燃焼変動の改善に関しては、予燃焼室内の
燃焼を確実にするために予燃焼室内での点火プラグ位置
の最適化や予燃焼室内の混含気の均一化についての研究
が種々行われている。しかし、点火エネルギの増大に寄
与するものではないため、エンジン熱効率や燃焼変動の
改善を図るにも限界があった。
燃焼を確実にするために予燃焼室内での点火プラグ位置
の最適化や予燃焼室内の混含気の均一化についての研究
が種々行われている。しかし、点火エネルギの増大に寄
与するものではないため、エンジン熱効率や燃焼変動の
改善を図るにも限界があった。
【０００５】また、従来のパイロット噴射ガスエンジン
は、ＮＯｘと煤塵を低減することには限界があり、ガス
エンジンの利点である排ガス低公害性を生かしきれてい
ない欠点があった。
は、ＮＯｘと煤塵を低減することには限界があり、ガス
エンジンの利点である排ガス低公害性を生かしきれてい
ない欠点があった。
【０００６】本発明は、上記事情を考慮し、低ＮＯｘを
維持しながら、より高いエンジン熱効率を得ることがで
き、それによりガスエンジンの低公害性（低ＣＯ２）を
生かすことのできる予燃焼室方式ガスエンジンを提供す
ることを目的とする。
維持しながら、より高いエンジン熱効率を得ることがで
き、それによりガスエンジンの低公害性（低ＣＯ２）を
生かすことのできる予燃焼室方式ガスエンジンを提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、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
焼室に気体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、シリンダヘッドに、主
燃焼室内の混合気の着火源となる点火プラグ付予燃焼室
とパイロット燃料噴射弁付予燃焼室とを設けたことを特
徴とする。
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
焼室に気体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、シリンダヘッドに、主
燃焼室内の混合気の着火源となる点火プラグ付予燃焼室
とパイロット燃料噴射弁付予燃焼室とを設けたことを特
徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、同
一燃焼サイクルにおいて前記点火プラグ付予燃焼室とパ
イロット燃料噴射弁付予燃焼室とをほぼ同時に、または
若干ずらして機能させて、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。
一燃焼サイクルにおいて前記点火プラグ付予燃焼室とパ
イロット燃料噴射弁付予燃焼室とをほぼ同時に、または
若干ずらして機能させて、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。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２にお
いて、前記パイロット燃料噴射弁につながる燃料噴射ポ
ンプを、クランクケースのカム室のドアに取り付けたこ
とを特徴とする。
いて、前記パイロット燃料噴射弁につながる燃料噴射ポ
ンプを、クランクケースのカム室のドアに取り付けたこ
とを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は実施形態のガスエンジンのシ
リンダヘッド部分の側断面図である。図において、２は
シリンダ、２ａはシリンダライナ、３はピストン、４は
シリンダヘッドで、主燃焼室１は、ピストン３、シリン
ダライナ２ａ、シリンダヘッド４で囲まれている。この
例では、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。
基づいて説明する。図１は実施形態のガスエンジンのシ
リンダヘッド部分の側断面図である。図において、２は
シリンダ、２ａはシリンダライナ、３はピストン、４は
シリンダヘッドで、主燃焼室１は、ピストン３、シリン
ダライナ２ａ、シリンダヘッド４で囲まれている。この
例では、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。
【００１１】点火プラグ付予燃焼室ユニット（以下、単
に「点火プラグ付予燃焼室」と言う場合もある）１０
は、シリンダヘッド４に、予燃焼室噴口１４と予燃焼室
本体１３を組み込むことにより形成されている。１５
は、予燃焼室噴口１４内に確保された予燃焼室１２内へ
直接燃料ガス（パイロットガス）を供給するための燃料
噴射孔である。主燃焼室１と予燃焼室１２は、予燃焼室
１２の下端部に設けられた複数の連絡孔１７により連通
されている。予燃焼室本体１３には点火プラグ１１が装
着されており、これが予燃焼室１２内の混合気の点火源
となる。点火プラグ付予燃焼室ユニット１０の予燃焼室
１２の容積比（圧縮上死点時の総燃焼室容積に対する
比）を数％と小さくして、超低ＮＯｘ化を実現してい
る。
に「点火プラグ付予燃焼室」と言う場合もある）１０
は、シリンダヘッド４に、予燃焼室噴口１４と予燃焼室
本体１３を組み込むことにより形成されている。１５
は、予燃焼室噴口１４内に確保された予燃焼室１２内へ
直接燃料ガス（パイロットガス）を供給するための燃料
噴射孔である。主燃焼室１と予燃焼室１２は、予燃焼室
１２の下端部に設けられた複数の連絡孔１７により連通
されている。予燃焼室本体１３には点火プラグ１１が装
着されており、これが予燃焼室１２内の混合気の点火源
となる。点火プラグ付予燃焼室ユニット１０の予燃焼室
１２の容積比（圧縮上死点時の総燃焼室容積に対する
比）を数％と小さくして、超低ＮＯｘ化を実現してい
る。
【００１２】また、パイロット燃料噴射弁付予燃焼室ユ
ニット（以下、単に「パイロット燃料噴射弁付予燃焼
室」と言う場合もある）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
ト燃料の噴射により予燃焼室３１内の混合気を点火させ
る。主燃焼室１と予燃焼室３１は、予燃焼室下端部に設
けられた単数または複数の連絡孔３３により連通されて
いる。
ニット（以下、単に「パイロット燃料噴射弁付予燃焼
室」と言う場合もある）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
ト燃料の噴射により予燃焼室３１内の混合気を点火させ
る。主燃焼室１と予燃焼室３１は、予燃焼室下端部に設
けられた単数または複数の連絡孔３３により連通されて
いる。
【００１３】このエンジンの場合、点火プラグ付予燃焼
室１０を主着火源として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、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。従って、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。これは、従来の予燃焼型
ディーゼルエンジンの予燃焼室の容積比が２０〜３０％
と設計されているのと大きく異なる点である。
室１０を主着火源として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、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。従って、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。これは、従来の予燃焼型
ディーゼルエンジンの予燃焼室の容積比が２０〜３０％
と設計されているのと大きく異なる点である。
【００１４】また、パイロット燃料噴射弁３２につなが
る燃料噴射ポンプは、図２、図３に示すように、クラン
クケースのカム室のドアに取り付けられている。図２、
図３において、５０はクランクケース、５１はカム軸、
５２はクランクケース上面、５３はカム室のドア、５４
はカム面点検窓であり、カム室のドア５３の座に燃料噴
射ポンプ６０が設けられている。この場合、パイロット
油量がディーゼル運転を仮定した場合の定格噴射量に対
して０．２〜５％程度と非常に少ないので、一般のディ
ーゼルエンジン用のものと比べて非常に小型の燃料噴射
ポンプ６０が取り付けられている。
る燃料噴射ポンプは、図２、図３に示すように、クラン
クケースのカム室のドアに取り付けられている。図２、
図３において、５０はクランクケース、５１はカム軸、
５２はクランクケース上面、５３はカム室のドア、５４
はカム面点検窓であり、カム室のドア５３の座に燃料噴
射ポンプ６０が設けられている。この場合、パイロット
油量がディーゼル運転を仮定した場合の定格噴射量に対
して０．２〜５％程度と非常に少ないので、一般のディ
ーゼルエンジン用のものと比べて非常に小型の燃料噴射
ポンプ６０が取り付けられている。
【００１５】次に運転モードについて説明する。運転モ
ードとしては、 （１）火花点火による予燃焼室方式ガスエンジン （２）パイロット着火ガスエンジン （３）２種着火源（火花点火、パイロット着火）ガスエ
ンジン のいずれかを任意に選択できる。点火源の数と方法が複
数ある上、それらが並列系となっているので、点火源の
信頼性が高まっている。
ードとしては、 （１）火花点火による予燃焼室方式ガスエンジン （２）パイロット着火ガスエンジン （３）２種着火源（火花点火、パイロット着火）ガスエ
ンジン のいずれかを任意に選択できる。点火源の数と方法が複
数ある上、それらが並列系となっているので、点火源の
信頼性が高まっている。
【００１６】実際には、起動時は点火プラグ着火、負荷
時はパイロット噴射着火を併用するのが望ましく、そう
することで積極的に燃焼効率を改善することができる
が、負荷時に火花着火を停止させても運転上は差し支え
ない。
時はパイロット噴射着火を併用するのが望ましく、そう
することで積極的に燃焼効率を改善することができる
が、負荷時に火花着火を停止させても運転上は差し支え
ない。
【００１７】（１）火花点火による運転モードのとき：
この運転モードでは、燃料としては気体燃料（ガス）の
みを用い、点火プラグ付予燃焼室を、主燃焼室１の気体
燃料と空気との混合気の点火源とする。具体的には、排
気行程後半から吸気行程前半において、点火プラグ付予
燃焼室ユニット１０（以降の各符号は図１による）の燃
料噴射孔１５から、予燃焼室１２内にパイロットガスを
供給する。パイロットガスは、パイロツトガスヘッダ
（図示略）内の圧力と主燃焼室１内の圧力との差圧によ
り供給され、その量は前記差圧を変えることにより調整
される。また、主燃焼室には、燃料ガスと空気の混合気
を吸気行程において供給する。圧縮行程では、ピストン
３により主燃焼室１内の希薄混含気が圧縮されること
で、同混合気の一部が点火プラグ付予燃焼室ユニット１
０の連絡孔１７を介して予燃焼室１２に流入する。流入
の際に、予燃焼室１２内の燃料ガスと希薄混合気が混ざ
り、平均空気過剰率１．０程度の濃度となる。この状態
になったところで、点火プラグ１１のギャップ間におい
て火花放電を生じさせて、予燃焼室内の混合気を着火燃
焼させる。予燃焼室１２において燃焼した火炎は、主燃
焼室１へ伝播し、主燃焼室１の混合気の着火源となり、
主燃焼室１内の混合気全体を燃焼させる。
この運転モードでは、燃料としては気体燃料（ガス）の
みを用い、点火プラグ付予燃焼室を、主燃焼室１の気体
燃料と空気との混合気の点火源とする。具体的には、排
気行程後半から吸気行程前半において、点火プラグ付予
燃焼室ユニット１０（以降の各符号は図１による）の燃
料噴射孔１５から、予燃焼室１２内にパイロットガスを
供給する。パイロットガスは、パイロツトガスヘッダ
（図示略）内の圧力と主燃焼室１内の圧力との差圧によ
り供給され、その量は前記差圧を変えることにより調整
される。また、主燃焼室には、燃料ガスと空気の混合気
を吸気行程において供給する。圧縮行程では、ピストン
３により主燃焼室１内の希薄混含気が圧縮されること
で、同混合気の一部が点火プラグ付予燃焼室ユニット１
０の連絡孔１７を介して予燃焼室１２に流入する。流入
の際に、予燃焼室１２内の燃料ガスと希薄混合気が混ざ
り、平均空気過剰率１．０程度の濃度となる。この状態
になったところで、点火プラグ１１のギャップ間におい
て火花放電を生じさせて、予燃焼室内の混合気を着火燃
焼させる。予燃焼室１２において燃焼した火炎は、主燃
焼室１へ伝播し、主燃焼室１の混合気の着火源となり、
主燃焼室１内の混合気全体を燃焼させる。
【００１８】（２）パイロット燃料噴射による着火の運
転モードのとき：この運転モードでは、主燃料として気
体燃料を用いるものの、副燃料として液体燃料をパイロ
ット油として使用する。そして、パイロット燃料噴射弁
付予燃焼室ユニット３０の予燃焼室３１内に、パイロッ
ト燃料噴射弁３２よりパイロット油を噴射する。即ち、
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、圧縮行程では、ピストン３により主燃焼室１
内の希薄混合気が圧縮されて、予燃焼室連絡孔３３を介
して予燃焼室３１に流入する。そこで、上死点直前の１
０〜３０°（クランク角度）あたりで、パイロット燃料
噴射弁３２から少量の燃料油を噴射する。そうすると、
噴射した燃料が着火燃焼し、これが点火源となって混合
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へ伝播し、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。
転モードのとき：この運転モードでは、主燃料として気
体燃料を用いるものの、副燃料として液体燃料をパイロ
ット油として使用する。そして、パイロット燃料噴射弁
付予燃焼室ユニット３０の予燃焼室３１内に、パイロッ
ト燃料噴射弁３２よりパイロット油を噴射する。即ち、
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、圧縮行程では、ピストン３により主燃焼室１
内の希薄混合気が圧縮されて、予燃焼室連絡孔３３を介
して予燃焼室３１に流入する。そこで、上死点直前の１
０〜３０°（クランク角度）あたりで、パイロット燃料
噴射弁３２から少量の燃料油を噴射する。そうすると、
噴射した燃料が着火燃焼し、これが点火源となって混合
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へ伝播し、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。
【００１９】図４はパイロット燃料油量を変化させなが
ら性能試験を実施した結果（正味熱効率とＮＯｘ・スモ
ーク度の関係）を、各種燃焼方式（デュアルフュエルエ
ンジン、ディーゼルエンジン、予燃焼室方式火花点火ガ
スエンジン）と比較して示している。本図から、パイロ
ット燃料噴射でのエンジン性能は、予燃焼室方式火花点
火ガスエンジンと同レベルの排気ガス性状（ＮＯｘと煤
塵）を達成しながら、熱効率は火花点火よりも高く、デ
ィーゼルエンジンと同レベルであることが分かる。
ら性能試験を実施した結果（正味熱効率とＮＯｘ・スモ
ーク度の関係）を、各種燃焼方式（デュアルフュエルエ
ンジン、ディーゼルエンジン、予燃焼室方式火花点火ガ
スエンジン）と比較して示している。本図から、パイロ
ット燃料噴射でのエンジン性能は、予燃焼室方式火花点
火ガスエンジンと同レベルの排気ガス性状（ＮＯｘと煤
塵）を達成しながら、熱効率は火花点火よりも高く、デ
ィーゼルエンジンと同レベルであることが分かる。
【００２０】なお、パイロット燃料噴射の場合、点火プ
ラグ付予燃焼室１０のパイロットガスは不要となる。ま
た、パイロット油量は全熱量比０．２〜５％程度にでき
るので、常時噴射させてもガバニングに影響を与えな
い。従って、燃料噴射ポンプのラックは固定しても差し
支えなく、複雑なリンク機構が不要である。また、エン
ジン運転時の調速は、エンジンガバナによって燃料ガス
量を調整することにより実施することができる。
ラグ付予燃焼室１０のパイロットガスは不要となる。ま
た、パイロット油量は全熱量比０．２〜５％程度にでき
るので、常時噴射させてもガバニングに影響を与えな
い。従って、燃料噴射ポンプのラックは固定しても差し
支えなく、複雑なリンク機構が不要である。また、エン
ジン運転時の調速は、エンジンガバナによって燃料ガス
量を調整することにより実施することができる。
【００２１】（３）ハイブリッドイグニッションガスエ
ンジン運転モード：この運転モードでは、同一燃焼サイ
クルにおいて、中央の点火プラグ付予燃焼室１０と、両
サイドのパイロット燃料噴射弁付予燃焼室３０をほぼ同
時に、または若干ずらして作用させ、これらを着火源と
して主燃焼室１の混合気を燃焼させる。従って、多点点
火による混合気の燃焼促進を実現できる。さらに、これ
ら着火源の火花点火時期及びパイロット燃料噴射時期と
噴射量を最適調整することにより、混合気の燃焼性が改
善され、短期燃焼化による熱効率改善の効果が得られ
る。
ンジン運転モード：この運転モードでは、同一燃焼サイ
クルにおいて、中央の点火プラグ付予燃焼室１０と、両
サイドのパイロット燃料噴射弁付予燃焼室３０をほぼ同
時に、または若干ずらして作用させ、これらを着火源と
して主燃焼室１の混合気を燃焼させる。従って、多点点
火による混合気の燃焼促進を実現できる。さらに、これ
ら着火源の火花点火時期及びパイロット燃料噴射時期と
噴射量を最適調整することにより、混合気の燃焼性が改
善され、短期燃焼化による熱効率改善の効果が得られ
る。
【００２２】このように、ハイブリッドイグニッション
ガスエンジンモードで運転した場合の多点点火による急
速燃焼化の作用効果について補足する。図５（ａ）は単
一燃焼室方式（予燃焼室を持たない主燃焼室だけの方
式）と予燃焼室方式（本実施形態と類似の場合）の熱発
生率の比較実験をした結果を示している。図５（ａ）に
おいて、ＰＣＣは予燃焼室方式を示し、ＯＣは単一燃焼
室方式を示す。但し、ＯＣの場合、点火プラグ１個の場
合＝ＯＣ（1 Spark Plug）と、点火プラグ２個の場合＝
ＯＣ（2 Spark Plugs)についても比較した。実験に際し
ては、図５（ｂ）に示すように、中央とサイドに第１、
第２の点火プラグ（Spark Plug）Ａ、Ｂを配置し、点火
プラグ１個の場合は中央の点火プラグＡのみ使用し、点
火プラグ２個の場合は両方の点火プラグＡ、Ｂを使用し
た。
ガスエンジンモードで運転した場合の多点点火による急
速燃焼化の作用効果について補足する。図５（ａ）は単
一燃焼室方式（予燃焼室を持たない主燃焼室だけの方
式）と予燃焼室方式（本実施形態と類似の場合）の熱発
生率の比較実験をした結果を示している。図５（ａ）に
おいて、ＰＣＣは予燃焼室方式を示し、ＯＣは単一燃焼
室方式を示す。但し、ＯＣの場合、点火プラグ１個の場
合＝ＯＣ（1 Spark Plug）と、点火プラグ２個の場合＝
ＯＣ（2 Spark Plugs)についても比較した。実験に際し
ては、図５（ｂ）に示すように、中央とサイドに第１、
第２の点火プラグ（Spark Plug）Ａ、Ｂを配置し、点火
プラグ１個の場合は中央の点火プラグＡのみ使用し、点
火プラグ２個の場合は両方の点火プラグＡ、Ｂを使用し
た。
【００２３】図５（ａ）に示される熱発生率パターン
は、多点点火（点火プラグ２個の場合）や、強力な点火
エネルギの発生（予燃焼室を着火源とするＰＣＣの場
合）が、急速燃焼を実現するためにきわめて有効な技術
であることを証明している。すなわち、点火プラグの本
数を２本（図中一点鎖線）にすると、上死点後４０度近
辺までに熱発生が完了しており、点火プラグ１本（図中
破線）に比較すると、短期燃焼していることが分かる。
また、更に強力な点火エネルギを有する予燃焼室方式
（図中実線）によれば、上死点後３０度近辺までに熱発
生が完了しており、より短期燃焼が実現できることが分
かる。短期燃焼は熱効率の向上に寄与するので、本実施
形態のように、強力な点火エネルギを有する点火源を多
数配置する（予燃焼室を３つ配置する）ことにより、燃
焼改善に寄与することができ、高熱効率を実現すること
ができるようになる。
は、多点点火（点火プラグ２個の場合）や、強力な点火
エネルギの発生（予燃焼室を着火源とするＰＣＣの場
合）が、急速燃焼を実現するためにきわめて有効な技術
であることを証明している。すなわち、点火プラグの本
数を２本（図中一点鎖線）にすると、上死点後４０度近
辺までに熱発生が完了しており、点火プラグ１本（図中
破線）に比較すると、短期燃焼していることが分かる。
また、更に強力な点火エネルギを有する予燃焼室方式
（図中実線）によれば、上死点後３０度近辺までに熱発
生が完了しており、より短期燃焼が実現できることが分
かる。短期燃焼は熱効率の向上に寄与するので、本実施
形態のように、強力な点火エネルギを有する点火源を多
数配置する（予燃焼室を３つ配置する）ことにより、燃
焼改善に寄与することができ、高熱効率を実現すること
ができるようになる。
【００２４】ちなみに、点火エネルギについて比較して
みると、点火プラグのみの場合は約０．１Ｊであるが、
点火プラグ付予燃焼室（予燃焼室容積比２％）の場合
は、供給燃料ガスの熱量を点火エネルギとすることがで
きることから、３０００Ｊにもなる。また、パイロット
噴射の場合は、パイロット燃料の油量を全熱量比の１％
とすると、約６００Ｊになる。従って、点火プラグ付予
燃焼室１０及びパイロット燃料噴射弁付予燃焼室３０に
よる多点点火が燃焼改善に寄与するところは非常に大き
いことが分かる。
みると、点火プラグのみの場合は約０．１Ｊであるが、
点火プラグ付予燃焼室（予燃焼室容積比２％）の場合
は、供給燃料ガスの熱量を点火エネルギとすることがで
きることから、３０００Ｊにもなる。また、パイロット
噴射の場合は、パイロット燃料の油量を全熱量比の１％
とすると、約６００Ｊになる。従って、点火プラグ付予
燃焼室１０及びパイロット燃料噴射弁付予燃焼室３０に
よる多点点火が燃焼改善に寄与するところは非常に大き
いことが分かる。
【００２５】なお、上記実施形態では、中央に点火プラ
グ付予燃焼室１０を配置し、両サイドにパイロット燃料
噴射弁付予燃焼室３０を配置した場合を示したが、中央
にパイロット燃料噴射弁付予燃焼室３０を配置し、両サ
イドに点火プラグ付予燃焼室１０を配置してもよい。
グ付予燃焼室１０を配置し、両サイドにパイロット燃料
噴射弁付予燃焼室３０を配置した場合を示したが、中央
にパイロット燃料噴射弁付予燃焼室３０を配置し、両サ
イドに点火プラグ付予燃焼室１０を配置してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２の
発明によれば、シリンダヘッドに、主燃焼室内の混合気
の着火源となる点火プラグ付予燃焼室とパイロット燃料
噴射弁付予燃焼室とを設けたので、火花点火による着
火、パイロット燃料噴射による着火、２種同時着火のい
ずれかの運転モードを任意に選択することができる。従
って、起動時は点火プラグ着火、負荷時はさらにパイロ
ット噴射着火を併用することにより、低ＮＯｘを維持し
ながら、高いエンジン熱効率を得ることができ、これに
よりガスエンジンの低公害性（低ＣＯ２）を生かすこと
ができる。また、請求項３の発明によれば、小さな燃料
噴射ポンプでもクランクケースを特別に改造せずに設置
することができる。
発明によれば、シリンダヘッドに、主燃焼室内の混合気
の着火源となる点火プラグ付予燃焼室とパイロット燃料
噴射弁付予燃焼室とを設けたので、火花点火による着
火、パイロット燃料噴射による着火、２種同時着火のい
ずれかの運転モードを任意に選択することができる。従
って、起動時は点火プラグ着火、負荷時はさらにパイロ
ット噴射着火を併用することにより、低ＮＯｘを維持し
ながら、高いエンジン熱効率を得ることができ、これに
よりガスエンジンの低公害性（低ＣＯ２）を生かすこと
ができる。また、請求項３の発明によれば、小さな燃料
噴射ポンプでもクランクケースを特別に改造せずに設置
することができる。
【図１】 本発明の実施形態のガスエンジンの要部側断
面図である。
面図である。
【図２】 本発明の実施形態のガスエンジンにおける燃
料噴射ポンプの取付状態を示す平面図である。
料噴射ポンプの取付状態を示す平面図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】 実施形態のエンジンの性能の説明に用いる特
性図である。
性図である。
【図５】 同エンジンの性能の説明に用いる特性図で、
（ａ）は単一燃焼室方式と予燃焼室方式の熱発生率の比
較図、（ｂ）は点火プラグの配置箇所を示す平面図であ
る。
（ａ）は単一燃焼室方式と予燃焼室方式の熱発生率の比
較図、（ｂ）は点火プラグの配置箇所を示す平面図であ
る。
１ 主燃焼室 ２ シリンダ ３ ピストン ４ シリンダヘッド １０ 点火プラグ付予燃焼室ユニット（点火プラグ付予
燃焼室） １１ 点火プラグ １２ 予燃焼室 ３０ パイロット燃料噴射弁予燃焼室ユニット（パイロ
ット燃料噴射弁予燃焼室） ３１ 予燃焼室 ３２ パイロット燃料噴射弁 ５３ カム室のドア ６０ 燃料噴射ポンプ
燃焼室） １１ 点火プラグ １２ 予燃焼室 ３０ パイロット燃料噴射弁予燃焼室ユニット（パイロ
ット燃料噴射弁予燃焼室） ３１ 予燃焼室 ３２ パイロット燃料噴射弁 ５３ カム室のドア ６０ 燃料噴射ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 43/02 Ｆ０２Ｂ 43/02 Ｆ０２Ｄ 19/10 Ｆ０２Ｄ 19/10 Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｐ ３１０Ｕ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０３ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０３Ａ (72)発明者 坂上 健幸 東京都大田区蒲田本町一丁目10番１号 株 式会社新潟鉄工所内
Claims (3)
- 【請求項１】 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気体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、前
記シリンダヘッドに、前記主燃焼室内の混合気の着火源
となる点火プラグ付予燃焼室とパイロット燃料噴射弁付
予燃焼室とを設けたことを特徴とする予燃焼室方式ガス
エンジン。 - 【請求項２】 同一燃焼サイクルにおいて前記点火プラ
グ付予燃焼室とパイロット燃料噴射弁付予燃焼室とをほ
ぼ同時に、または若干ずらして機能させて、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記載の予燃焼室方式ガスエンジン。 - 【請求項３】 前記パイロット燃料噴射弁につながる燃
料噴射ポンプを、クランクケースのカム室のドアに取り
付けたことを特徴とする請求項１または２記載の予燃焼
室方式ガスエンジン。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13237198A JP3930639B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 予燃焼室方式ガスエンジン |
| 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 |
| NO19992306A NO327837B1 (no) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Magertforbrennende gassmotor |
| DE69932282T DE69932282T2 (de) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Magermotor |
| ES99401167T ES2268834T3 (es) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Motor de gas de combustion pobre. |
| AT99401167T ATE333039T1 (de) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Magermotor |
| DK99401167T DK0957246T3 (da) | 1998-05-14 | 1999-05-12 | Gasmotor med mager forbrænding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13237198A JP3930639B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 予燃焼室方式ガスエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324805A true JPH11324805A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3930639B2 JP3930639B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=15079817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13237198A Expired - Lifetime JP3930639B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 予燃焼室方式ガスエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3930639B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002061523A (ja) * | 2000-08-17 | 2002-02-28 | Niigata Eng Co Ltd | パイロット着火ガスエンジンの起動装置 |
| JP2004197623A (ja) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスエンジンの燃焼制御装置 |
| 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 |
| US7028645B2 (en) | 2001-08-29 | 2006-04-18 | Niigata Power Systems Co., Ltd. | Pilot oil ignition gas engine and method of operating pilot oil ignition gas engine |
| KR101132038B1 (ko) | 2004-04-16 | 2012-04-02 | 바르실라 핀랜드 오이 | 가스엔진의 운전방법 |
| JP2014522941A (ja) * | 2011-07-08 | 2014-09-08 | ヴェルツィラ シュヴェイツ アーゲー | ２−ストローク内燃エンジン、２−ストローク内燃エンジンの運転方法及び２−ストロークエンジンの変換方法 |
| CN114790934A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-26 | 吉林大学 | 一种天然气发动机预燃室点火装置 |
| CN117803486A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-04-02 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种氢气发动机燃烧***的控制方法及装置 |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP13237198A patent/JP3930639B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002061523A (ja) * | 2000-08-17 | 2002-02-28 | Niigata Eng Co Ltd | パイロット着火ガスエンジンの起動装置 |
| US6990946B2 (en) | 2000-08-17 | 2006-01-31 | Niigata Power Systems Co., Ltd. | Starting system for pilot-ignition gas engine |
| US7028645B2 (en) | 2001-08-29 | 2006-04-18 | Niigata Power Systems Co., Ltd. | Pilot oil ignition gas engine and method of operating pilot oil ignition gas engine |
| US7117826B2 (en) | 2001-08-29 | 2006-10-10 | Niigata Power Systems Co., Ltd. | Pilot oil ignition gas engine and method of operating pilot oil ignition gas engine |
| JP2004197623A (ja) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスエンジンの燃焼制御装置 |
| 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 |
| KR101132038B1 (ko) | 2004-04-16 | 2012-04-02 | 바르실라 핀랜드 오이 | 가스엔진의 운전방법 |
| JP2014522941A (ja) * | 2011-07-08 | 2014-09-08 | ヴェルツィラ シュヴェイツ アーゲー | ２−ストローク内燃エンジン、２−ストローク内燃エンジンの運転方法及び２−ストロークエンジンの変換方法 |
| CN114790934A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-26 | 吉林大学 | 一种天然气发动机预燃室点火装置 |
| CN114790934B (zh) * | 2022-03-09 | 2023-11-17 | 吉林大学 | 一种天然气发动机预燃室点火装置 |
| CN117803486A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-04-02 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种氢气发动机燃烧***的控制方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3930639B2 (ja) | 2007-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4715753B2 (ja) | 内燃機関 | |
| JP2009108778A (ja) | 圧縮着火式内燃機関の燃料噴射装置 | |
| JP4657187B2 (ja) | 内燃機関 | |
| CN114320571A (zh) | 操作氢燃料内燃机的方法 | |
| JPH0768904B2 (ja) | 高圧縮比火花点火式希薄内燃機関 | |
| CN211666804U (zh) | 一种具有夹气喷嘴的预燃***及其内燃机 | |
| JP2009299592A (ja) | エンジン | |
| JP3930639B2 (ja) | 予燃焼室方式ガスエンジン | |
| JP2003254105A (ja) | ディーゼルエンジン及びその運転方法 | |
| JP2002266645A (ja) | エンジン及びその運転方法及び副室機構 | |
| JP5065168B2 (ja) | エンジン | |
| JP2003049650A (ja) | 圧縮自己着火式内燃機関 | |
| JP4073315B2 (ja) | 副室式エンジン | |
| JP2005232988A (ja) | 副室式エンジン | |
| JP2002266644A (ja) | エンジン及び副室機構 | |
| JP2009500560A (ja) | 内燃機関運転方法 | |
| JP2002266643A (ja) | エンジン及びその運転方法及び副室機構 | |
| JP4086440B2 (ja) | エンジン | |
| JP4386781B2 (ja) | エンジン | |
| JP2007315357A (ja) | 多種燃料内燃機関 | |
| JP4007729B2 (ja) | エンジン及びその運転方法 | |
| JP4145177B2 (ja) | エンジン及びその運転方法 | |
| JPH06241077A (ja) | 気体燃料エンジン | |
| EP3864267B1 (en) | A pre-chamber arrangement for a gas engine and a gas engine | |
| JPH07127530A (ja) | 副室を有するガスエンジン |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040928 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041126 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20041203 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20050114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070309 |
|
| 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: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316 Year of fee payment: 6 |
|
| 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: 20130316 Year of fee payment: 6 |
|
| 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: 20130316 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140316 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |