(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
副室ガス供給路から副室ガス弁により開閉される副室内に着火用燃料ガスを導入し、燃焼室から副室噴口を通って流入する希薄混合気と該着火用燃料ガスとを混合して形成される濃混合気に着火し、この着火火炎を前記副室噴口から前記燃焼室内に噴出せしめて該燃焼室内の希薄混合気を完全燃焼するように構成されたガスエンジンにおける副室弁装置において、前記ガスエンジンのクランク軸に連動されるカム軸に設けられた副室弁カムと、該副室弁カムと前記副室ガス弁とを連結し該副室弁カムの回転により往復動せしめられて該副室ガス弁を開閉する動弁機構とを備え、前記副室弁カムは、前記カム軸に吸気弁開閉用の吸気カム及び排気弁開閉用の排気カムと並設されるとともに、前記副室弁カムによって、前記吸気弁の開弁中において所望の時期及び開度で前記副室ガス弁を開閉して前記副室ガス供給路から副室内に着火用燃料ガスを導入するように構成したことを特徴とするガスエンジンの副室弁装置。
【請求項２】
前記副室弁カムは、前記副室ガス弁を前記吸気弁よりも遅れて開弁し該吸気弁よりも早期に閉弁せしめるように設定されてなることを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの副室弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、副室ガス供給路から副室ガス弁により開閉される副室内に着火用燃料ガスを導入し、該着火用燃料ガスと燃焼室から副室噴口を通って流入する希薄混合気とを混合して形成される濃混合気に着火するように構成されたガスエンジンにおいて前記副室ガス弁を開閉するための副室弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガス等の清浄ガスを主燃料とするガスエンジンは、副室内において副室ガス供給路を通して供給される着火用燃料ガスと燃焼室から副室噴口を通って流入する希薄混合気とを混合して形成される濃混合気に着火する副室式希薄燃焼ガスエンジンが多く用いられている。
【０００３】
図４はかかる副室式希薄燃焼ガスエンジンの１例を示す燃焼室近傍の要部断面図である。
図４において、４２はシリンダヘッド、４３はピストン、４４は該ピストン４３の上面に凹設された燃焼室（主室）、０４７は前記シリンダヘッドの中央部に固定された副室口金である。４１は該副室口金０４７の内部に形成された下部副室、４８は該下部副室４１の上部に連設された上部副室で、該下部副室４１及び上部副室４８により副室２を構成する。
１０はトーチ着火用の副室ガスが通流する副室ガス通路である。１はガス弁本体３０内に往復摺動自在に嵌合された副室ガス弁で、開閉により前記副室ガス通路１０と前記副室２との間を連通あるいは遮断する。３３は前記副室２内の副室ガスに点火して着火するための点火プラグである。
【０００４】
かかる副室式希薄燃焼ガスエンジンにおいては、吸気管路を経て空気過剰率１．７〜２．２程度の混合気を前記燃焼室４４に供給する主室ガス系統と、副室ガス供給管から前記副室ガス通路１０及び副室ガス弁１を経て副室２に着火用として理論混合比付近の混合気を供給する副室ガス系統との２系統の燃料ガス系統を有している。
そして、かかる副室式希薄燃焼ガスエンジンにおいては、吸気管路にて燃料ガスと空気とが混合された希薄混合気を該吸気管路を通して燃焼室４４内に導入し、副室２内において副室ガス通路１０を通して供給される着火用燃料ガスと前記燃焼室４４から副室噴口０２を通って流入する前記希薄混合気とを混合して形成される濃混合気に着火し、この着火火炎を前記副室噴口０２から燃焼室４４内に噴出せしめて該燃焼室４４内の希薄混合気を完全燃焼している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかるガスエンジンにおいては、前記副室ガス弁１は吸気弁を開閉制御する吸気弁カムと共通のカムを用いており、このため弁開閉タイミングを示す図３の（Ａ）のように、該副室ガス弁１は吸気弁と同一タイミングで以って開閉されることとなる。
このためかかる従来技術にあっては、前記副室ガス弁１の開閉タイミングは吸気弁の開閉タイミングによって一義的に決められることとなり、該副室ガス弁１の開閉時期や開度を自由に設定することができず、該開閉時期や開度の不適正に起因する失火や燃焼の不均一等による運転の不整定が発生し易い。
等の問題点を有している。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、機械駆動式の副室ガス弁を備えた希薄燃焼ガスエンジンにおいて、副室ガス弁の開閉タイミングや開度を任意に設定可能として、副室への燃料ガスの供給時期及び供給量を適正値に保持することにより、失火や燃焼の不均一等による運転の不整定発生を回避し得るガスエンジンの副室弁装置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】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、副室ガス供給路から副室ガス弁により開閉される副室内に着火用燃料ガスを導入し、燃焼室から副室噴口を通って流入する希薄混合気と該着火用燃料ガスとを混合して形成される濃混合気に着火し、この着火火炎を前記副室噴口から前記燃焼室内に噴出せしめて該燃焼室内の希薄混合気を完全燃焼するように構成されたガスエンジンにおける副室弁装置において、前記ガスエンジンのクランク軸に連動されるカム軸に設けられた副室弁カムと、該副室弁カムと前記副室ガス弁とを連結し該副室弁カムの回転により往復動せしめられて該副室ガス弁を開閉する動弁機構とを備え、前記副室弁カムは、前記カム軸に吸気弁開閉用の吸気カム及び排気弁開閉用の排気カムと並設されるとともに、前記副室弁カムによって、前記吸気弁の開弁中において所望の時期及び開度で前記副室ガス弁を開閉して前記副室ガス供給路から副室内に着火用燃料ガスを導入するように構成したことを特徴とするガスエンジンの副室弁装置を提案する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記副室弁カムは、前記副室ガス弁を前記吸気弁よりも遅れて開弁し該吸気弁よりも早期に閉弁せしめるように設定されてなることを特徴とする。
【０００９】
かかる発明によれば、該副室弁カムを、カム軸に、吸気弁開閉用の吸気カム及び排気弁開閉用の排気カムと並設することにより該吸気カムとは別個に独立して設け、該副室弁カムからタペット、プッシュロッド、ロッカーアーム等より構成される動弁機構により副室ガス弁を吸気弁とは独立して開閉するように構成したので、該副室ガス弁の開閉タイミングを従来技術のように吸気弁の開閉タイミングに規制されることなく任意に設定できる。
【００１０】
これにより、副室ガス弁を吸気弁の開弁中において所望の開閉タイミングにて開閉することにより、すなわち、請求項２に記載のように副室ガス弁を前記吸気弁よりも遅れて開弁し該吸気弁よりも早期に閉弁することにより、エンジンの要求性能に適合した開閉時期及び開度で以って開閉制御することができ、該副室ガス弁の開閉時期や開度の不適正に起因する失火や燃焼の不均一等による運転の不整定の発生を回避でき、ガスエンジンを良好な燃焼で安定して運転することができる。
また前記のように、副室ガス弁をエンジンの要求性能に適合した開閉時期及び開度で以って開閉制御することができるので、副室内におけるガスの濃度を均一化でき、点火プラグの寿命にばらつきを生ずることがなく、該点火プラグの信頼性が向上する。
【００１１】
また、副室弁カムから前記動弁機構を介しての機械的駆動装置によって前記のような副室ガス弁の開閉制御を行うため、シリンダヘッドに装着した電磁弁を用いる電子制御等に比べて、簡単な構造で低コストの装置で以って副室ガス弁の適正な開閉制御を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１３】
図１は本発明の実施例に係るガスエンジンの副室ガス弁を含む弁駆動装置の概略構造図、図２は副室ガス弁駆動装置の一部断面を含む構造図である。図３は副室ガス弁を含む弁開閉タイミング線図である。
【００１４】
本発明が適用される副室式希薄燃焼ガスエンジンを示す図４において、４２はエンジンのシリンダヘッド、４３はピストン、４４は該ピストン４３の上面に凹設された燃焼室（主室）、０４７は前記シリンダヘッドの中央部に固定された副室口金である。４１は該副室口金０４７の内部に形成された下部副室、４８は該下部副室４１の上部に連設された上部副室で、該下部副室４１及び上部副室４８により副室２を構成する。
１０は副室ガス供給管（図示省略）から導入されるトーチ着火用の副室ガスが通流する副室ガス通路である。１はガス弁本体３０内に往復摺動自在に嵌合された副室ガス弁で、クランク軸（図示省略）の回転と同期して開閉作動することにより前記副室ガス通路１０と前記副室２との間を連通あるいは遮断する。３３は前記副室２内の副室ガスに点火して着火するための点火プラグである。
【００１５】
以上に示すガスエンジン燃焼室周りの構成は通常の副室式希薄燃焼ガスエンジンと同様である。本発明は、かかるガスエンジンおける副室ガス弁の弁駆動装置に係るものである。
【００１６】
本発明の実施例を示す図１ないし図２において、７はカム軸で、クランク軸（図示省略）に歯車列により連結され該クランク軸に連動されて回転する。該カム軸７には吸気弁カム２５及び排気弁カム２６に加えて両者の間に副室弁カム８が形成されている（該副室弁カム８の、吸気弁カム２５及び排気弁カム２６に対する軸方向位置は任意でよい）。
１３は吸気ポート０１３を開閉する吸気弁で、前記吸気弁カム２５からタペット２２、プッシュロッド２１、ロッカー軸１６に回動可能に支持されたロッカーアーム１５を介して往復動するようになっている。１４は吸気弁ばねである。
１７は排気ポート０１７を開閉する排気弁で、前記排気弁カム２６からタペット２２、プッシュロッド２１、ロッカー軸２０に回動可能に支持されたロッカーアーム１９を介して往復動するようになっている。１８は排気弁ばねである。
前記吸気弁１３及び排気弁１７の弁駆動装置は従来のものと同様である。
【００１７】
１０はガス弁本体３０内に形成されて着火用燃料ガスが導入される副室ガス通路、２は副室、１は該副室２と副室ガス通路との間を開閉する副室ガス弁である。０４７は前記シリンダヘッド４２に固定された副室口金で下部側に前記副室２と燃焼室４４とを連通する複数の副室噴口０２が穿孔されている。
０３３は前記シリンダヘッド４２の上面に固定されたブラケット、４は両端部を該ブラケット０３３に固定支持されたロッカー軸５に揺動可能に支持された副室弁ロッカーアームである。９は前記副室弁カム８に転接されて該副室弁カム８の回転により往復動せしめられる副室弁タペット、６は副室弁プッシュロッドで、該の下端部は前記副室弁タペット９に当接され上端部は前記副室弁ロッカーアーム４の一端側にねじ込まれた調整ねじ３２に当接されている。３は前記ガス弁本体３０の上面（シリンダヘッド４２の上面でも良い）とバネ受３１との間に介装された副室弁ばねである。
【００１８】
前記副室ガス弁１の上端部はバネ受３１を介して前記副室弁ロッカーアーム４の他端側に固定された接触子０３に当接されている。０２は前記シリンダヘッド４２に固定された弁座で、該弁座０２’に前記副室ガス弁１が着座あるいは離隔することにより前記副室ガス通路１０と副室２との間を開閉するようになっている。３３は前記副室２に臨んで設けられた点火プラグである。
【００１９】
かかる構成からなる副室式希薄燃焼ガスエンジンの運転時において、前記吸気弁カム２５がリフトし、タペット２２、プッシュロッド２１、ロッカーアーム１５を介して吸気弁１３を吸気弁ばね１４のバネ力に抗して押し下げて該吸気弁１３が開くと、吸気ポート０１３から空気過剰率１．７〜２．２程度の混合気が前記燃焼室４４に供給される。
次いで、図３（Ｂ）に示すように、前記吸気弁１３よりもクランク角でａだけ遅れて前記副室弁カム８が副室弁タペット９、副室弁プッシュロッド６、調整ねじ３２、副室弁ロッカーアーム４、接触子０３を介して副室ガス弁１を副室弁ばね３のバネ力に抗して押し下げて副室ガス弁１が開くと、副室ガス通路１０から燃料ガスが副室ガス弁１を経て副室２に供給される。
【００２０】
そして、ピストン４３の圧縮行程にて燃焼室４４内の混合気が副室噴口０２を通って副室２内に流入して高濃度の燃料ガスを混合し、該副室２において着火用として理論混合比付近の混合気が形成される。かかる混合気に前記点火プラグ３３により火花点火することにより着火し、この着火火炎が副室噴口０２から燃焼室４４内に噴出せしめられ、該燃焼室４４内の希薄混合気の完全燃焼がなされる。
かかる燃焼後、排気弁１７が開弁すると該燃焼室４４内の燃焼ガスは排気ポート０１７を経て過給機等に送給される。
図３（Ｂ）に示すように、前記副室ガス弁１は吸気弁１３よりもクランク角でｂだけ早く閉弁される。
【００２１】
かかる実施例によれば、カム軸７に吸気弁カム２５とは別個に専用の副室弁カム８を設けて、該副室弁カム８から副室弁タペット９、副室弁プッシュロッド６、副室弁ロッカーアーム４等より構成される動弁機構により副室ガス弁１を前記吸気弁１３とは独立して開閉するように構成したので、該副室ガス弁１の開閉タイミングを従来技術のように吸気弁１３の開閉タイミングに規制されることなく任意に設定できることとなる。
【００２２】
これにより、副室ガス弁１を図３（Ｂ）に示すように、吸気弁１３の開弁中において所望の開閉タイミングで開閉することにより、エンジンの要求性能に適合した開閉時期及び開度で以って開閉制御することができ、該副室ガス弁１の開閉時期や開度の不適正に起因する失火や燃焼の不均一等による運転の不整定の発生が防止され、ガスエンジンを良好な燃焼で安定して運転することができる。
また前記のように、副室ガス弁１をエンジンの要求性能に適合した開閉時期及び開度で以って開閉制御することができるので、副室２内におけるガスの濃度を均一化でき、点火プラグ３３の寿命にばらつきを生ずることがなく、該点火プラグ３３の信頼性が向上する。
【００２３】
また、副室弁カム８から前記動弁機構を介しての機械的駆動装置によって前記のような副室ガス弁１の開閉制御を行うため、シリンダヘッドに装着した電磁弁を用いる電子制御等に比べて、簡単な構造で低コストの装置で以って副室ガス弁１の適正な開閉制御を行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、副室弁カムを、カム軸に、吸気弁開閉用の吸気カム及び排気弁開閉用の排気カムと並設することにより該吸気カムとは別個に独立して設け、該副室弁カムから動弁機構により副室ガス弁を吸気弁とは独立して開閉するように構成したので、該副室ガス弁の開閉タイミングを従来技術のように吸気弁の開閉タイミングに規制されることなく任意に設定できる。
【００２５】
これにより、副室ガス弁を吸気弁の開弁中において所望の開閉タイミングにて開閉することにより、すなわち、請求項２に記載のように副室ガス弁を前記吸気弁よりも遅れて開弁し該吸気弁よりも早期に閉弁することにより、エンジンの要求性能に適合した開閉時期及び開度で以って開閉制御することができ、失火や燃焼の不均一等による運転の不整定の発生が回避され、ガスエンジンを良好な燃焼で安定して運転することができる。
また前記のように、副室ガス弁を適正な開閉時期及び開度で以って開閉制御することができるので、副室内におけるガスの濃度を均一化でき、点火プラグの寿命にばらつきを生ずることがなく、該点火プラグの信頼性が向上する。
【００２６】
また、副室弁カムから前記動弁機構を介しての機械的駆動装置によって前記のような副室ガス弁の開閉制御を行うため、シリンダヘッドに装着した電磁弁を用いる電子制御等に比べて、簡単な構造で低コストの装置で以って副室ガス弁の適正な開閉制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施例に係るガスエンジンの副室ガス弁を含む弁駆動装置の概略構造図である。
【図２】  副室ガス弁駆動装置の一部断面を含む構造図である。
【図３】  副室ガス弁を含む弁開閉タイミング線図である。
【図４】  副室式希薄燃焼ガスエンジンの１例を示す燃焼室近傍の要部断面図である。
【符号の説明】
１      副室ガス弁
２      副室
０２    副室噴口
３      副室弁ばね
４      副室弁ロッカーアーム
５      副室弁ロッカー軸
６      副室弁プッシュロッド
７      カム軸
８      副室弁カム
９      副室弁タペット
１０    副室ガス通路
１３    吸気弁
１７    排気弁
２５    吸気弁カム
２６    排気弁カム
３０    ガス弁本体
３３    点火プラグ
４２  シリンダヘッド
４４    燃焼室
【図１】
0004052422.tif 000002
【図２】
0004052422.tif 000003
【図３】
0004052422.tif 000004
【図４】
0004052422.tif 000005