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JP2875897B2 - Spark ignition gas internal combustion engine - Google Patents
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JP2875897B2 - Spark ignition gas internal combustion engine - Google Patents

Spark ignition gas internal combustion engine

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JP2875897B2
JP2875897B2 JP2105091A JP2105091A JP2875897B2 JP 2875897 B2 JP2875897 B2 JP 2875897B2 JP 2105091 A JP2105091 A JP 2105091A JP 2105091 A JP2105091 A JP 2105091A JP 2875897 B2 JP2875897 B2 JP 2875897B2
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gas
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、天然ガス等のガス燃料
を用いた副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関に関し、
特に機関の始動性を改善したものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sub-chamber combustion type spark ignition gas internal combustion engine using a gas fuel such as natural gas.
In particular, the engine startability has been improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、燃料としてガソリン等を主体とす
る火花点火内燃機関よりも、熱効率や排気公害等の点で
有利な液化天然ガス等のガス燃料を用いた火花点火ガス
内燃機関が見直されつつある。この火花点火ガス内燃機
関の基本的な構造は、ガソリン機関とほぼ同じである
が、ガス漏れや空気の混入による爆発防止のため、ガス
遮断弁等の安全装置を組み込む必要がある等の点で、ガ
ソリン機関における燃料供給方式等とは相違する。
2. Description of the Related Art In recent years, a spark ignition gas internal combustion engine using a gaseous fuel such as liquefied natural gas which is more advantageous in terms of thermal efficiency and emission pollution than a spark ignition internal combustion engine mainly comprising gasoline or the like as a fuel has been reviewed. It is getting. The basic structure of this spark ignition gas internal combustion engine is almost the same as that of a gasoline engine, except that it is necessary to incorporate a safety device such as a gas shutoff valve to prevent explosion due to gas leakage or air mixing. It is different from a fuel supply method in a gasoline engine.

【0003】このような従来の火花点火ガス内燃機関と
して知られているものに、図2に示す如き副室燃焼方式
のものがある。
[0003] As such a conventional spark ignition gas internal combustion engine, there is a sub-chamber combustion type as shown in FIG.

【0004】即ち、この副室燃焼方式の火花点火ガス内
燃機関の概念を表す図2に示すように、コンロッド10
1を介して機関102のクランク軸103に連結された
ピストン104を摺動自在に収納するシリンダブロック
105には、吸気弁106及び図示しない排気弁を摺動
自在に保持するシリンダヘッド107が取り付けられて
いる。このシリンダヘッド107とシリンダブロック1
05とピストン104とで囲まれた主燃焼室108に
は、この主燃焼室108にそれぞれ臨む前記吸気弁10
6及び排気弁を介して吸気管109及び図示しない排気
管がそれぞれ連通しており、前記吸気管109の途中に
は運転者のアクセル操作に連動するスロットル弁110
を組付けたガスミキサー111が設けられている。
That is, as shown in FIG. 2 showing the concept of the spark ignition gas internal combustion engine of the sub-chamber combustion system, a connecting rod 10 is used.
A cylinder head 107 that slidably holds an intake valve 106 and an exhaust valve (not shown) is attached to a cylinder block 105 that slidably accommodates a piston 104 that is connected to a crankshaft 103 of an engine 102 through a cylinder 1. ing. This cylinder head 107 and cylinder block 1
A main combustion chamber 108 surrounded by the main combustion chamber 108 and the piston 104 is provided with the intake valve 10 facing the main combustion chamber 108, respectively.
The intake pipe 109 and an exhaust pipe (not shown) communicate with each other via the exhaust valve 6 and the exhaust valve.
Is provided.

【0005】このガスミキサー111には、図示しない
燃料貯蔵ボンベからのガス燃料の通路となる燃料供給管
112が連通しており、ガスミキサー111に臨むこの
燃料供給管112の下流端には、ガス燃料の流量を調整
する流量調整弁113が介装されている。又、この燃料
供給管112の途中には、当該燃料供給管112内を流
れるガス燃料の圧力を例えば一平方センチメートル当た
り数キログラムまで上げる昇圧器114と、機関102
に対するガス燃料の供給を停止するための安全装置とし
て機能する開閉可能な手動遮断弁115と、燃料供給管
112内のガス燃料の流量を検出するための燃料流量計
116と、燃料供給管112内のガス燃料の圧力を調整
可能な燃料調圧器117とがその上流側から順に介装さ
れている。
[0005] A fuel supply pipe 112 serving as a passage for gas fuel from a fuel storage cylinder (not shown) communicates with the gas mixer 111. A flow control valve 113 for adjusting the flow rate of the fuel is provided. Further, in the middle of the fuel supply pipe 112, a booster 114 for increasing the pressure of the gas fuel flowing through the fuel supply pipe 112 to, for example, several kilograms per square centimeter, and an engine 102
An openable manual shutoff valve 115 functioning as a safety device for stopping supply of gaseous fuel to the fuel supply pipe, a fuel flow meter 116 for detecting a flow rate of gaseous fuel in the fuel supply pipe 112, And a fuel pressure regulator 117 capable of adjusting the pressure of the gaseous fuel are interposed in order from the upstream side.

【0006】一方、シリンダヘッド107の中央部には
主燃焼室108に臨む副室118が形成されている。点
火プラグ119の先端部が臨むこの副室118には、前
記手動遮断弁115と燃料流量計116との間の燃料供
給管112から分岐する副室用燃料供給管120が連通
しており、この副室用燃料供給管120の途中には、副
室118に対するガス燃料の供給を停止するための安全
装置として機能する開閉可能な手動遮断弁121と、副
室用燃料供給管120内のガス燃料の圧力を調整可能な
燃料調圧器122と、図2中、ピストン104が上昇す
る圧縮行程の際のガス燃料の逆流を防止するための逆止
め弁123とがその上流側から順に介装されている。
On the other hand, a sub-chamber 118 facing the main combustion chamber 108 is formed in the center of the cylinder head 107. The sub-chamber 118 facing the tip of the ignition plug 119 communicates with a sub-chamber fuel supply pipe 120 branched from the fuel supply pipe 112 between the manual shutoff valve 115 and the fuel flow meter 116. In the middle of the sub-chamber fuel supply pipe 120, an openable / closable manual shut-off valve 121 functioning as a safety device for stopping the supply of gas fuel to the sub-chamber 118, and the gas fuel in the sub-chamber fuel supply pipe 120. 2, and a check valve 123 for preventing the backflow of gas fuel during the compression stroke in which the piston 104 rises in FIG. I have.

【0007】前記流量調整弁113には、クランク軸1
03の回転数(以下、これを機関回転数と呼称する)と
スロットル弁110の開度とに基づく燃料供給量を設定
し、これに対応する開放期間を当該流量調整弁113に
与えるコントローラ124が接続しており、このコント
ローラ124は燃料供給管112側の燃料調圧器117
と副室用燃料供給管120側の燃料調圧器122にも接
続し、スロットル弁110の開度等に基づいてこれら燃
料調圧器113,122によるガス燃料の圧力をそれぞ
れ最適に制御している。
The flow control valve 113 has a crankshaft 1
The controller 124 sets a fuel supply amount based on the engine speed 03 (hereinafter referred to as the engine speed) and the opening degree of the throttle valve 110, and gives an opening period corresponding to the fuel supply amount to the flow regulating valve 113. The controller 124 is connected to the fuel pressure regulator 117 on the fuel supply pipe 112 side.
And the fuel pressure regulator 122 on the side of the sub-chamber fuel supply pipe 120, and the pressure of the gas fuel by the fuel pressure regulators 113 and 122 is optimally controlled based on the opening degree of the throttle valve 110 and the like.

【0008】従って、燃料供給管112内を流れるガス
燃料は、コントローラ124によって制御された燃料調
圧器117により適切な圧力に調整され、理論空燃比と
すべく機関回転数とスロットル弁110の開度とに基づ
く燃料供給量がコントローラ120にて設定され、これ
に対応する開放期間が流量調整弁113に与えられる。
これにより、ガスミキサー111内にて空気とガス燃料
とが均一に混合され、吸気管109を通って主燃焼室1
08内に送り込まれる。
Accordingly, the gas fuel flowing through the fuel supply pipe 112 is adjusted to an appropriate pressure by the fuel pressure regulator 117 controlled by the controller 124, and the engine speed and the opening of the throttle valve 110 are adjusted so as to obtain the stoichiometric air-fuel ratio. Is set by the controller 120, and an opening period corresponding to this is given to the flow regulating valve 113.
As a result, the air and the gas fuel are uniformly mixed in the gas mixer 111 and pass through the intake pipe 109 to the main combustion chamber 1.
08.

【0009】一方、副室用燃料供給管120内を流れる
ガス燃料は、コントローラ124によって制御された燃
料調圧器122により適切な圧力に調整され、ピストン
104が上昇する圧縮行程の途中で逆止め弁123を介
し、このガス燃料が副室118内に圧送される。又、こ
の圧縮行程の途中にて、主燃焼室108内の理論空燃比
に設定された混合気の一部が副室118側へ流れ込み、
副室用燃料供給管120側からこの副室118内に供給
されたガス燃料と混ざり合う。そして、圧縮行程の終了
前に起こる点火プラグ119の火花放電により、副室1
18内のガス燃料が着火し、その火炎が主燃焼室108
側へと伝搬して行く。
On the other hand, the gas fuel flowing through the sub-chamber fuel supply pipe 120 is adjusted to an appropriate pressure by a fuel pressure regulator 122 controlled by a controller 124, and a check valve is provided during the compression stroke in which the piston 104 rises. This gas fuel is pumped into the sub chamber 118 via 123. In the middle of the compression stroke, a part of the air-fuel mixture set to the stoichiometric air-fuel ratio in the main combustion chamber 108 flows into the sub-chamber 118,
It mixes with the gas fuel supplied into the sub-chamber 118 from the sub-chamber fuel supply pipe 120 side. The spark discharge of the ignition plug 119 occurring before the end of the compression stroke causes the sub-chamber 1
18 ignites the gas fuel in the main combustion chamber 108
Propagating to the side.

【0010】ところで、図2に示す如き副室燃焼方式の
火花点火ガス内燃機関を始動させる場合、従来ではスロ
ットル弁110や流量調整弁113の開度並びに燃料調
圧器122による副室118側へのガス燃料の供給圧力
を、予めコントローラ124内に始動用として経験的に
設定された値に調整している。
Conventionally, when starting a sub-chamber combustion type spark ignition gas internal combustion engine as shown in FIG. 2, the opening degree of the throttle valve 110 and the flow regulating valve 113 and the opening of the sub-chamber 118 by the fuel pressure regulator 122 are controlled. The gas fuel supply pressure is adjusted to a value empirically set in advance in the controller 124 for starting.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図2に示した副室燃焼
方式における火花点火ガス内燃機関では、副室118内
に主燃焼室108側の混合気の一部が流入するものの、
副室側燃料供給管120からガス燃料のみが圧送されて
来るため、この副室118内の空燃比が主燃焼室108
内の空燃比よりも高い、いわゆるリッチな状態となって
燃焼排ガス中に占める窒素酸化物の濃度を低下させるこ
とができる利点を有する。
In the spark ignition gas internal combustion engine in the sub-chamber combustion system shown in FIG. 2, although a part of the air-fuel mixture on the main combustion chamber 108 side flows into the sub-chamber 118,
Since only gaseous fuel is pumped from the sub-chamber side fuel supply pipe 120, the air-fuel ratio in the sub-chamber 118
The air-fuel ratio is higher than the air-fuel ratio inside the fuel cell, which is a so-called rich state, and has an advantage that the concentration of nitrogen oxides in the combustion exhaust gas can be reduced.

【0012】しかし、この副室燃焼方式の火花点火ガス
内燃機関においては、主要なガス燃料としてメタンを主
成分とする安価な液化天然ガス(以下、LNGと記述す
る)を専ら使用しており、メタンはその可燃範囲が対空
気比で5%〜15%程度しかなく、着火性が余り良くな
い性質を有することは周知の通りである。
However, in the spark ignition gas internal combustion engine of the sub-chamber combustion system, inexpensive liquefied natural gas (hereinafter, referred to as LNG) mainly composed of methane is mainly used as a main gas fuel. It is well known that methane has a flammable range of only about 5% to 15% in terms of an air ratio, and has a property that ignitability is not so good.

【0013】このため、LNGを使用した副室燃焼方式
の火花点火ガス内燃機関を冷間始動させる場合、副室1
18内の空燃比も理論空燃比か、或いはそれに近い値に
設定することが望ましい。そこで、従来ではスロットル
弁110や流量調整弁113の開度並びに燃料調圧器1
22による副室118側へのガス燃料の供給圧力を、予
めコントローラ124内に始動用として経験的に設定さ
れた値に調整しているが、冬季等のように吸入空気温度
が低下したり、ガス燃料の性状が変化するような場合、
或いは副室118内の形状の仕様変更等があった場合に
は、副室118内のガス燃料の濃度分布にばらつきが発
生し、ガス燃料の着火性が不安定になる虞がある。特
に、点火プラグ119の状態が悪いことに起因して火花
放電のエネルギが弱くなると、副室118内の点火プラ
グ119回りの温度が低い上に機関回転数も極低速とな
り、圧縮ガス温度も低いという悪条件が重なってしまう
ことと相俟って、上述した傾向が一層顕著になって機関
の始動が困難となる場合もある。
Therefore, when the spark ignition gas internal combustion engine of the sub-chamber combustion system using LNG is cold-started, the sub-chamber 1
It is desirable that the air-fuel ratio in 18 is also set to a stoichiometric air-fuel ratio or a value close thereto. Therefore, conventionally, the opening degree of the throttle valve 110 and the flow regulating valve 113 and the fuel pressure regulator 1
The supply pressure of the gas fuel to the sub-chamber 118 side by 22 is adjusted in advance to a value empirically set for starting in the controller 124, but the intake air temperature decreases as in winter or the like, If the properties of gas fuel change,
Alternatively, when there is a change in the specification of the shape of the sub-chamber 118, the concentration distribution of the gas fuel in the sub-chamber 118 may vary, and the ignitability of the gas fuel may become unstable. In particular, when the energy of the spark discharge is weakened due to the poor state of the ignition plug 119, the temperature around the ignition plug 119 in the sub chamber 118 is low, the engine speed is extremely low, and the compressed gas temperature is low. The above-mentioned tendency becomes more conspicuous, and the starting of the engine becomes difficult in some cases, in combination with the adverse conditions overlapping.

【0014】[0014]

【発明の目的】本発明は、機関の冷間始動時等に副室内
を理論空燃比に設定することにより、LNG等のガス燃
料の着火性を従来のものよりも改善し、これによって始
動性の良好な副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関を提
供することを目的とする。
An object of the present invention is to improve the ignitability of gaseous fuel such as LNG and the like by setting the stoichiometric air-fuel ratio in the sub-chamber at the time of a cold start of the engine, etc. It is an object of the present invention to provide a spark ignition gas internal combustion engine of a sub-chamber combustion system excellent in the above.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明による火花点火ガ
ス内燃機関は、主燃焼室に連通し且つこの主燃焼室に対
する吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられた吸
気管と、この吸気管を介して前記主燃焼室内にガス燃料
を供給するための燃料供給管と、この燃料供給管の途中
に設けられて前記主燃焼室に対するガス燃料の供給量を
変更可能な燃料流量調整弁とを有する火花点火ガス内燃
機関において、前記主燃焼室に連通する副室と、先端部
がこの副室内に臨み且つ前記ガス燃料を点火させる点火
プラグと、前記燃料流量調整弁よりも上流側で前記燃料
供給管から分岐し且つ前記副室内に前記ガス燃料を供給
するための副室用燃料供給管と、この副室用燃料供給管
の途中に設けられて前記副室に対する前記ガス燃料の供
給を停止し得る開閉可能な遮断弁と、この遮断弁の開閉
を制御する制御手段とを具えたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A spark ignition gas internal combustion engine according to the present invention has an intake pipe provided with a throttle valve which communicates with a main combustion chamber and adjusts an amount of intake air to the main combustion chamber, and the intake pipe. A fuel supply pipe for supplying gaseous fuel into the main combustion chamber through the fuel supply pipe, and a fuel flow control valve provided in the middle of the fuel supply pipe and capable of changing the supply amount of gas fuel to the main combustion chamber. A spark-ignited gas internal combustion engine having a sub-chamber communicating with the main combustion chamber, a spark plug having a front end portion facing the sub-chamber and igniting the gaseous fuel, and the fuel upstream of the fuel flow control valve. A fuel supply pipe for a sub-chamber that branches off from a supply pipe and supplies the gas fuel to the sub-chamber, and is provided in the middle of the fuel supply pipe for the sub-chamber and stops the supply of the gas fuel to the sub-chamber. Possible opening And shut-off valve capable, in which and control means for controlling the opening and closing of the shut-off valve.

【0016】[0016]

【作用】副室用燃料供給管から副室内へのガス燃料の供
給を遮断した場合、副室内の空燃比は吸気管側から主燃
焼室に吸入される混合気の空燃比と一対一に対応する。
そこで、機関の始動時においては、制御手段が遮断弁を
操作して副室用燃料供給管から副室側へのガス燃料の供
給を停止させ、吸気管を介して主燃焼室内へ供給される
理論空燃比に設定された混合気の一部を副室内へ送り込
む。これにより、副室内の混合気は着火性の最も良好な
理論空燃比となり、この混合気を点火プラグによる火花
放電にて着火させ、その火炎を主燃焼室側の混合気に伝
搬させることによって機関の始動を行う。
When the supply of gas fuel from the sub-chamber fuel supply pipe to the sub-chamber is cut off, the air-fuel ratio in the sub-chamber corresponds to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the main combustion chamber from the intake pipe side. I do.
Therefore, when the engine is started, the control means operates the shut-off valve to stop the supply of gas fuel from the sub chamber fuel supply pipe to the sub chamber, and is supplied to the main combustion chamber via the intake pipe. A part of the air-fuel mixture set to the stoichiometric air-fuel ratio is sent into the sub chamber. As a result, the air-fuel mixture in the sub-chamber has the stoichiometric air-fuel ratio with the best ignitability. The air-fuel mixture is ignited by spark discharge from a spark plug, and the flame is propagated to the air-fuel mixture on the main combustion chamber side. Start up.

【0017】機関回転数がある程度上昇し、機関が停止
する虞がなくなった時点で制御手段は遮断弁を再び操作
し、副室用燃料供給管から副室側へのガス燃料の供給を
開始させ、通常の副室燃焼方式を行う。
When the engine speed has increased to some extent and there is no possibility that the engine will stop, the control means operates the shut-off valve again to start supplying gas fuel from the sub-chamber fuel supply pipe to the sub-chamber side. Then, a normal sub-chamber combustion method is performed.

【0018】[0018]

【実施例】本発明による副室燃焼形式の火花点火ガス内
燃機関の一実施例の概念を表す図1に示すように、コン
ロッド11を介して機関12のクランク軸13に連結さ
れたピストン14を摺動自在に収納するシリンダブロッ
ク15には、吸気弁16及び図示しない排気弁を摺動自
在に保持するシリンダヘッド17が取り付けられてい
る。このシリンダヘッド17とシリンダブロック15と
ピストン14とで囲まれた主燃焼室18には、この主燃
焼室18にそれぞれ臨む前記吸気弁16及び排気弁を介
して吸気管19及び図示しない排気管がそれぞれ連通し
ており、前記吸気管19の途中には運転者のアクセル操
作に連動するスロットル弁20を組付けたガスミキサー
21が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, which shows the concept of an embodiment of a spark ignition gas internal combustion engine of the sub chamber combustion type according to the present invention, a piston 14 connected to a crankshaft 13 of an engine 12 via a connecting rod 11 is provided. A cylinder head 17 that slidably holds an intake valve 16 and an exhaust valve (not shown) is attached to a slidably stored cylinder block 15. In a main combustion chamber 18 surrounded by the cylinder head 17, the cylinder block 15, and the piston 14, an intake pipe 19 and an exhaust pipe (not shown) are provided via the intake valve 16 and the exhaust valve facing the main combustion chamber 18, respectively. A gas mixer 21 having a throttle valve 20 that is linked to the accelerator operation of the driver is provided in the middle of the intake pipe 19 in communication with each other.

【0019】このガスミキサー21には、図示しない燃
料貯蔵ボンベからのガス燃料の通路となる燃料供給管2
2が連通しており、ガスミキサー21に臨むこの燃料供
給管22の下流端には、ガス燃料の流量を調整する流量
調整弁23が介装されている。又、この燃料供給管22
の途中には、当該燃料供給管22内を流れるガス燃料の
圧力を例えば一平方センチメートル当たり数キログラム
まで上げる昇圧器24と、機関12に対するガス燃料の
供給を停止するための安全装置として機能する開閉可能
な手動遮断弁25と、燃料供給管22内のガス燃料の流
量を検出するための燃料流量計26と、燃料供給管22
内のガス燃料の圧力を調整可能な燃料調圧器27とがそ
の上流側から順に介装されている。
The gas mixer 21 has a fuel supply pipe 2 serving as a passage for gas fuel from a fuel storage cylinder (not shown).
The fuel supply pipe 22 facing the gas mixer 21 is provided at its downstream end with a flow control valve 23 for controlling the flow rate of gas fuel. Also, this fuel supply pipe 22
A booster 24 that increases the pressure of gas fuel flowing through the fuel supply pipe 22 to, for example, several kilograms per square centimeter, and an openable / closable device that functions as a safety device for stopping the supply of gas fuel to the engine 12. A manual shut-off valve 25, a fuel flow meter 26 for detecting the flow rate of gaseous fuel in the fuel supply pipe 22,
A fuel pressure regulator 27 capable of adjusting the pressure of gas fuel inside the fuel cell is interposed in order from the upstream side.

【0020】一方、シリンダヘッド17の中央部には主
燃焼室18に臨む副室28が形成されている。点火プラ
グ29の先端部が臨むこの副室28には、前記手動遮断
弁25と燃料流量計26との間の燃料供給管22から分
岐する副室用燃料供給管30が連通しており、この副室
用燃料供給管30の途中には、副室28に対するガス燃
料の供給を停止するための安全装置として機能する開閉
可能な手動遮断弁31と、副室用燃料供給管30内のガ
ス燃料の圧力を調整可能な燃料調圧器32と、本発明の
遮断弁として機能する電磁遮断弁35と、図2中、ピス
トン14が上昇する圧縮行程の際のガス燃料の逆流を防
止するための逆止め弁33とがその上流側から順に介装
されている。
On the other hand, a sub-chamber 28 facing the main combustion chamber 18 is formed in the center of the cylinder head 17. A sub-chamber fuel supply pipe 30 branched from the fuel supply pipe 22 between the manual shut-off valve 25 and the fuel flow meter 26 communicates with the sub-chamber 28 facing the tip of the ignition plug 29. In the middle of the sub-chamber fuel supply pipe 30, an openable / closable manual shut-off valve 31 functioning as a safety device for stopping the supply of gas fuel to the sub-chamber 28, and the gas fuel in the sub-chamber fuel supply pipe 30. 2, a fuel pressure regulator 32 capable of adjusting the pressure, an electromagnetic shut-off valve 35 functioning as a shut-off valve of the present invention, and a reverse for preventing a backflow of gas fuel during a compression stroke in which the piston 14 rises in FIG. The stop valve 33 is interposed in order from the upstream side.

【0021】前記流量調整弁23には、クランク軸13
の回転数(以下、これを機関回転数と呼称する)とスロ
ットル弁20の開度とに基づく燃料供給量を設定し、こ
れに対応する開放期間を当該流量調整弁23に与えるコ
ントローラ34が接続しており、本発明の制御手段を構
成するこのコントローラ34は、燃料供給管22側の燃
料調圧器27及び副室用燃料供給管30側の燃料調圧器
32並びに電磁遮断弁35にも接続し、スロットル弁2
0の開度等に基づいてこれら燃料調圧器23,32によ
るガス燃料の圧力をそれぞれ最適に制御する他、機関1
2の始動時等に副室用燃料供給管30から副室18内へ
のガス燃料の供給を停止すべく、電磁遮断弁35の開閉
を制御するようにしている。
The flow regulating valve 23 has a crankshaft 13
The controller 34 sets a fuel supply amount based on the engine speed (hereinafter referred to as the engine speed) and the opening degree of the throttle valve 20, and provides the flow control valve 23 with an opening period corresponding thereto. The controller 34 constituting the control means of the present invention is also connected to the fuel pressure regulator 27 on the fuel supply pipe 22 side, the fuel pressure regulator 32 on the sub-chamber fuel supply pipe 30 side, and the electromagnetic shutoff valve 35. , Throttle valve 2
In addition to optimally controlling the pressure of the gaseous fuel by the fuel pressure regulators 23 and 32 based on the opening degree of 0, the engine 1
The opening and closing of the electromagnetic shut-off valve 35 is controlled so as to stop the supply of gaseous fuel from the sub-chamber fuel supply pipe 30 into the sub-chamber 18 at the time of start-up or the like.

【0022】従って、燃料供給管22内を流れるガス燃
料は、コントローラ124によって制御された燃料調圧
器27により適切な圧力に調整され、機関回転数とスロ
ットル弁20の開度とに基づく燃料供給量がコントロー
ラ30にて設定され、これに対応する開放期間が流量調
整弁23に与えられる。これにより、ガスミキサー11
内にて空気とガス燃料とが均一に混合され、吸気管19
を通って主燃焼室18内に送り込まれる。
Accordingly, the gas fuel flowing through the fuel supply pipe 22 is adjusted to an appropriate pressure by the fuel pressure regulator 27 controlled by the controller 124, and the fuel supply amount based on the engine speed and the opening of the throttle valve 20. Is set by the controller 30, and a corresponding open period is given to the flow regulating valve 23. Thereby, the gas mixer 11
The air and gas fuel are uniformly mixed in the
Through the main combustion chamber 18.

【0023】一方、副室用燃料供給管30内を流れるガ
ス燃料は、コントローラ34によって制御された燃料調
圧器32により適切な圧力に調整され、ピストン14が
上昇する圧縮行程の途中で逆止め弁33を介し、このガ
ス燃料が副室28内に圧送される。又、この圧縮行程の
途中にて、主燃焼室18内の混合気の一部が副室28側
へ流れ込み、副室用燃料供給管30側からこの副室28
内に供給されたガス燃料と混ざり合う。そして、圧縮行
程の終了前に起こる点火プラグ29の火花放電により、
副室28内のガス燃料が着火し、その火炎が主燃焼室1
8側へと伝搬して行く。
On the other hand, the gas fuel flowing through the sub-chamber fuel supply pipe 30 is adjusted to an appropriate pressure by a fuel pressure regulator 32 controlled by a controller 34, and a check valve is provided during the compression stroke in which the piston 14 rises. This gaseous fuel is pumped into the sub-chamber 28 via 33. In the middle of the compression stroke, a part of the air-fuel mixture in the main combustion chamber 18 flows into the sub-chamber 28, and from the sub-chamber fuel supply pipe 30 to the sub-chamber 28.
Mixes with the gas fuel supplied inside. And, by the spark discharge of the ignition plug 29 occurring before the end of the compression stroke,
The gas fuel in the sub chamber 28 is ignited, and the flame is
Propagation to the 8 side.

【0024】通常の機関12の運転時には、コントロー
ラ34が電磁遮断弁35を開放状態に保持し、副室用燃
料供給管30を介してガス燃料を副室28内に圧送す
る。これにより、副室28内は主燃焼室18内の理論空
燃比に設定された混合気の一部と副室用燃料供給管30
からのガス燃料とが混ざり合ってリッチな状態となり、
燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を低減させることが可能
となる。
During normal operation of the engine 12, the controller 34 holds the electromagnetic shut-off valve 35 in an open state, and feeds gas fuel into the sub-chamber 28 via the sub-chamber fuel supply pipe 30. As a result, a part of the air-fuel mixture set to the stoichiometric air-fuel ratio in the main combustion chamber 18 and the sub-chamber fuel supply pipe 30
Mixed with the gaseous fuel from
It is possible to reduce the concentration of nitrogen oxides in the combustion exhaust gas.

【0025】一方、機関12が始動時であることをコン
トローラ34が判断すると、このコントローラ34は電
磁遮断弁35を遮断状態に保持し、副室用燃料供給管3
0側から副室28内へのガス燃料の供給を停止させる。
そして、図示しない始動用モータを駆動して機関12の
クランク軸13を駆動回転させることにより、副室28
内には主燃焼室18内の理論空燃比に設定された混合気
の一部のみが供給されることとなり、圧縮行程の終了前
に起こる点火プラグ29の火花放電により、副室28内
の理論空燃比に設定された着火性の良い混合気に着火さ
せ、その火炎を主燃焼室18側の混合気に伝搬させるこ
とによって、機関12の始動を行う。
On the other hand, when the controller 34 determines that the engine 12 is at the time of starting, the controller 34 keeps the electromagnetic shut-off valve 35 in the shut-off state, and the fuel supply pipe 3
The supply of gaseous fuel from the zero side into the sub chamber 28 is stopped.
Then, by driving a starting motor (not shown) to drive and rotate the crankshaft 13 of the engine 12, the sub chamber 28
Only a part of the air-fuel mixture set at the stoichiometric air-fuel ratio in the main combustion chamber 18 is supplied to the inside of the main combustion chamber 18. The engine 12 is started by igniting a mixture having good ignitability set to the air-fuel ratio and transmitting the flame to the mixture in the main combustion chamber 18.

【0026】このようにして機関回転数がある程度上昇
し、機関12が停止する虞がなくなった時点で、コント
ローラ34は電磁遮断弁35を再び開放状態に操作し、
副室用燃料供給管30から副室28側へのガス燃料の供
給を開始させ、通常の副室燃焼方式を行う。
At this point, when the engine speed has increased to some extent and there is no possibility that the engine 12 will stop, the controller 34 operates the electromagnetic shut-off valve 35 again to open.
The supply of gaseous fuel from the sub-chamber fuel supply pipe 30 to the sub-chamber 28 side is started, and a normal sub-chamber combustion system is performed.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の火花点火ガス内燃機関による
と、主燃焼室に連通する副室内にガス燃料を供給するた
めの副室用燃料供給管を燃料流量調整弁よりも上流側で
燃料供給管から分岐させ、この副室用燃料供給管の途中
に副室に対するガス燃料の供給を停止し得る開閉可能な
遮断弁を設け、機関の始動時にこの遮断弁の開閉を制御
する制御手段を設けたことにより、副室内の空燃比を必
要に応じて着火性の良い理論空燃比に設定することがで
きる結果、機関の冷間始動時であっても良好な始動性を
常に確保することができる。
According to the spark ignition gas internal combustion engine of the present invention, the fuel supply pipe for the sub-chamber for supplying gaseous fuel to the sub-chamber communicating with the main combustion chamber is supplied with the fuel upstream of the fuel flow control valve. An open / close shutoff valve is provided in the middle of the sub-chamber fuel supply pipe for stopping supply of gas fuel to the sub-chamber, and control means for controlling the opening / closing of the shut-off valve when the engine is started is provided. As a result, the air-fuel ratio in the sub-chamber can be set to a stoichiometric air-fuel ratio with good ignitability as required, so that good startability can always be ensured even during a cold start of the engine. .

【0028】又、吸入空気の温度やガス燃料の性状が変
化したり、或いは副室の形状等の仕様の変更等があった
りしても、制御装置による遮断弁の開閉を適宜制御する
ことにより、常に機関の始動性を良好に保つことが可能
である。
Even if the temperature of the intake air or the properties of the gas fuel changes, or if there is a change in the specifications such as the shape of the sub-chamber, the opening and closing of the shut-off valve by the control device is appropriately controlled. Thus, it is possible to always keep the startability of the engine good.

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

【図1】本発明による副室燃焼方式の火花点火ガス内燃
機関の一実施例を表す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a spark ignition gas internal combustion engine of a sub-chamber combustion type according to the present invention.

【図2】従来の副室燃焼方式の火花点火ガス内燃機関の
一例を表す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an example of a conventional sub-chamber combustion type spark ignition gas internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12は機関、18は主燃焼室、19は吸気管、20はス
ロットル弁、22は燃料供給管、23は燃料流量調整
弁、27,32は燃料調圧器、28は副室、29は点火
プラグ、30は副室用燃料供給管、33は逆止め弁、3
4はコントローラ、35は電磁遮断弁である。
12 is an engine, 18 is a main combustion chamber, 19 is an intake pipe, 20 is a throttle valve, 22 is a fuel supply pipe, 23 is a fuel flow control valve, 27 and 32 are fuel regulators, 28 is a sub chamber, and 29 is a spark plug. , 30 is a fuel supply pipe for the sub chamber, 33 is a check valve, 3
4 is a controller, 35 is an electromagnetic shutoff valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 21/00 - 21/06 F02B 19/08 F02B 19/10 F02D 19/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) F02M 21/00-21/06 F02B 19/08 F02B 19/10 F02D 19/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主燃焼室に連通し且つこの主燃焼室に対
する吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられた吸
気管と、この吸気管を介して前記主燃焼室内にガス燃料
を供給するための燃料供給管と、この燃料供給管の途中
に設けられて前記主燃焼室に対するガス燃料の供給量を
変更可能な燃料流量調整弁とを有する火花点火ガス内燃
機関において、前記主燃焼室に連通する副室と、先端部
がこの副室内に臨み且つ前記ガス燃料を点火させる点火
プラグと、前記燃料流量調整弁よりも上流側で前記燃料
供給管から分岐し且つ前記副室内に前記ガス燃料を供給
するための副室用燃料供給管と、この副室用燃料供給管
の途中に設けられて前記副室に対する前記ガス燃料の供
給を停止し得る開閉可能な遮断弁と、この遮断弁の開閉
を制御する制御手段とを具えた火花点火ガス内燃機関。
An intake pipe provided with a throttle valve communicating with a main combustion chamber and adjusting an intake air amount to the main combustion chamber, and for supplying gas fuel to the main combustion chamber via the intake pipe. A fuel supply pipe, and a fuel flow control valve provided in the middle of the fuel supply pipe and capable of changing a supply amount of gaseous fuel to the main combustion chamber, in communication with the main combustion chamber. A sub-chamber, a spark plug whose front end faces the sub-chamber and ignites the gaseous fuel, and branches off from the fuel supply pipe upstream of the fuel flow rate regulating valve and transfers the gaseous fuel into the sub-chamber. A fuel supply pipe for the sub-chamber for supplying, a shut-off valve provided in the middle of the fuel supply pipe for the sub-chamber and capable of stopping supply of the gas fuel to the sub-chamber, and opening and closing of the shut-off valve Control means for controlling And a spark ignition gas internal combustion engine.
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