JP2017137820A - ガスエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】副室を備えたガスエンジンにおいて、副室及び主室における混合気の着火性を向上させる。【解決手段】シリンダ４の壁面及びピストン７の冠面７Ａによって画定される主室８と、主室と複数の連通孔２２によって接続され、主室に対して小さな容積を有する副室２０と、副室内に配置された発火部を有する点火プラグ３６とを有し、発火部は、連通孔の軸線が副室内において互いに交差する交点に配置されていることを特徴とするガスエンジンを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、主室及び副室を含む燃焼室を備えたガスエンジンに関する。

ＣＮＧ等の気体燃料を燃料とするガスエンジンにおいて、希薄燃焼を安定的に行うために、主室と、主室に連通孔を介して接続された副室とによって燃焼室を形成し、点火プラグ及び燃料供給弁を副室に配置した副室エンジンが公知となっている（例えば、特許文献１）。このガスエンジンでは、主室に対して副室内の混合気の当量比が高く維持されるため、副室における着火性が向上する。また、副室において発生した火炎は、連通孔からトーチ状に主室内に噴出し、主室内の希薄混合気を確実に着火させることができる。

特開２００１−３７５３号公報

副室における既燃焼ガスの排出及び新気の流入は連通孔を通じて行われるため、副室内の各部において混合気の成分及び温度等は異なる。そのため、連通孔に対する点火プラグの発火部の相対位置が、副室の混合気の着火性に影響すると考えられる。また、点火プラグの発火部において発生した火炎は、連通孔を通じて主室に噴出する。そのため、連通孔に対する点火プラグの発火部の相対位置が、主室の混合気の着火性に影響すると考えられる。

本発明は、以上の背景を鑑み、副室を備えたガスエンジンにおいて、副室及び主室における混合気の着火性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、シリンダ（４）の壁面及びピストン（７）の冠面（７Ａ）によって画定される主室（８）と、前記主室と複数の連通孔（２２）によって接続され、前記主室に対して小さな容積を有する副室（２０）と、前記副室内に配置された発火部（３６Ｆ）を有する点火プラグ（３６）とを有し、前記発火部は、前記連通孔の軸線が前記副室内において互いに交差する交点（Ｂ）に配置されていることを特徴とするガスエンジンを提供する。

この態様によれば、発火部が連通孔の延長線上に配置されるため、圧縮行程において連通孔を通過して主室から副室に流入する新気又は混合気が発火部に供給され、発火部近傍の既燃焼ガスが換気される。また、圧縮行程において連通孔を通過して主室から副室に流入する新気又は混合気は高温であるため、発火部の温度が上昇する。これらによって、副室内の混合気の着火性が向上する。また、連通孔が発火部を中心とした放射方向に延びているため、発火部で発生した火炎は円滑に連通孔を通過することができ、連通孔から主室に噴出するトーチ状の火炎は高いエネルギーを維持したまま主室内に広がる。これにより、主室内の混合気の着火性が向上する。

また、上記の態様において、前記副室は、所定の中心軸線を有し、前記交点は、前記中心軸線上に配置されているとよい。

この態様によれば、発火部において発生した火炎は、副室内を放射状に広がることができる。

また、上記の態様において、前記連通孔のそれぞれは、前記中心軸線を対称軸として回転対称形に形成され、周方向に等間隔に配置されているとよい。

この態様によれば、発火部から各連通孔までの距離が等しくなり、各連通孔から主室内に噴出するトーチ状の火炎が概ね等しくなる。また、連通孔が周方向に等間隔に配置されているため、トーチ状の火炎は主室内を概ね均質に広がる。

また、上記の態様において、前記副室は、前記中心軸線が前記シリンダの軸線であるシリンダ軸線と一致するように配置され、前記主室側に突出する隔壁（１７）によって前記主室と区画され、前記ピストンは、前記冠面に前記シリンダ軸線を中心とした円形に凹設されたキャビティ（４５）と、前記キャビティの底部に突設され、前記シリンダ軸線を中心とした略円錐形の凸部（４７）とを有し、前記隔壁は、前記ピストンが上死点にあるときに、前記キャビティ内に突入し、前記凸部と隙間を介して対向するとよい。

この態様によれば、各連通孔から噴出するトーチ状の火炎は、凸部に沿ってキャビティ内を径方向に広がり、キャビティ内の混合気を燃焼させる。

また、上記の態様において、前記連通孔の軸線と前記シリンダ軸線とのなす角度が、前記凸部の外面と前記シリンダ軸線とのなす角度が概ね等しいとよい。

この態様によれば、各連通孔から噴出するトーチ状の火炎が、一層円滑に凸部に沿って進行する。

また、上記の態様において、前記点火プラグは、一端における中央に配置された中心電極（３６Ｂ）と、一端における周縁部から突出し、前記中心電極と隙間を介して対向する接地電極（３６Ｃ）とを有し、互いに対向する前記中心電極及び前記接地電極の間の部分が前記発火部となり、前記接地電極は、前記交点と前記連通孔のそれぞれとを結ぶ各線分（Ｃ）を避けて配置されているとよい。また、上記の態様において、前記点火プラグの軸線は、前記副室の中心軸線に対して傾斜し、前記接地電極の基端部（３６Ｄ）が、前記中心電極に対して前記主室側と相反する側に配置されているとよい。

これらの態様によれば、各連通孔から発火部に流れる新気又は混合気の流れと接地電極との干渉が避けられる。また、発火部から各連通孔に向けて進行する火炎と接地電極との干渉が避けられる。

また、上記の態様において、前記副室内に向けて気体燃料を噴射するインジェクタ（３０）を有するとよい。

この態様によれば、副室内の当量比を主室に対して高く設定することが可能になる。

また、上記の態様において、前記副室は、前記主室側に突出する半球形の隔壁（１７）によって前記主室と区画され、前記連通孔は前記隔壁に形成され、前記交点は、半球形をなす前記隔壁の中心に配置されているとよい。

この態様によれば、発火部において発生した火炎が副室内を主室側に向けて半球状に広がることができる。

以上の構成によれば、副室を備えたガスエンジンにおいて、副室及び主室における混合気の着火性を向上させることができる。

第１実施形態に係る内燃機関の断面図 （Ａ）副室を拡大して示す断面図、（Ｂ）図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図 第１実施形態に係る内燃機関の断面図であって、ピストンが上死点にある状態を示す 第２実施形態に係る内燃機関の断面図 （Ａ）第２実施形態に係る内燃機関の副室を拡大して示す断面図、（Ｂ）図５（Ａ）のＢ−Ｂ断面図 発火部の位置と点火時期における発火部の温度との関係を示すグラフ

以下、図面を参照して、本発明を４バルブのＣＮＧを燃料とするガスエンジンに適用した実施形態について説明する。

（第１実施形態）
ガスエンジン１は、４ストローク機関であり、図１に示すように、シリンダブロック２Ａと、シリンダブロック２Ａの上端面に締結されたシリンダヘッド２Ｂとを含むエンジン本体２を有する。シリンダブロック２Ａには、シリンダブロック２Ａの上端面に開口する断面円形のシリンダ４が形成されている。シリンダヘッド２Ｂの下端面においてシリンダ４の上端と対向する部分は、平面に形成され、シリンダ４の上端をなす燃焼室天井部５となっている。シリンダ４の軸線をシリンダ軸線Ａとする。シリンダ４には、ピストン７がシリンダ軸線Ａに沿って往復動可能に受容されている。燃焼室天井部５を含むシリンダ４の壁面と、ピストン７の冠面７Ａとによって主室８が画定されている。

図１に示すように、燃焼室天井部５には、２つの吸気ポート１１と、２つの排気ポート１２とが開口している。燃焼室天井部５において、一側である吸気側に２つの吸気ポート１１が配置され、他側である排気側に２つの排気ポート１２が配置されている。吸気ポート１１及び排気ポート１２の燃焼室天井部５側の開口端は、ポペットバルブである吸気バルブ１３及び排気バルブ１４によって開閉される。

シリンダヘッド２Ｂには、上下に貫通し、下端が燃焼室天井部５の中央部に開口する支持孔１６が形成されている。支持孔１６は、シリンダ軸線Ａと同軸に形成された段付き孔であり、下側から小径の下部１６Ａ、下部１６Ａに対して拡径された中間部１６Ｂ、中間部１６Ｂに対して拡径された上部１６Ｃとを有する。下部１６Ａと中間部１６Ｂとの間には上方を向く環状の肩面１６Ｄが形成されている。中間部１６Ｂの上部の内面には、雌ねじが形成されている。

図１及び図２に示すように、支持孔１６の下部１６Ａ及び中間部１６Ｂには、有底筒形の隔壁部材１７が挿入されている。隔壁部材１７は、シリンダ軸線Ａと同軸に配置された円筒形の筒部１７Ａと、筒部１７Ａの下端を閉塞する端壁部１７Ｂと、筒部１７Ａの上部における外周面に突設され、周方向に延びる環状のフランジ部１７Ｃとを有する。フランジ部１７Ｃは、環状のシール部材（符号省略）を介して肩面１６Ｄに当接している。中間部１６Ｂには、雌ねじに螺合する雄ねじを外周面に備えた環状の支持部材１９が装着されている。フランジ部１７Ｃは、肩面１６Ｄと支持部材１９の下面との間で上下から挟持され、シリンダヘッド２Ｂに対して固定される。筒部１７Ａの内周部における上部は、下部に対して縮径された縮径部となっている。筒部１７Ａの内周部における下部は、副室２０を画定している。副室２０は、主室８と共に燃焼室を構成する。副室２０の容積は、ピストン７が下死点に位置するときの主室８の容積に対して小さく設定されている。

隔壁部材１７の端壁部１７Ｂは、下方に向けて凸となる略半球形に形成され、燃焼室天井部５よりも下方に突出している。端壁部１７Ｂの下端部（平面視における中央）は、平面状に形成されている。略半球形に形成された端壁部１７Ｂの中心は、シリンダ軸線Ａ上、かつ燃焼室天井部５を外挿した仮想平面上に配置されている。

端壁部１７Ｂには、厚み方向に貫通し、主室８と副室２０とを連通する複数の連通孔２２が形成されている。各連通孔２２は、直線状に延び、それぞれの軸線が副室２０内における１つの交点Ｂにおいて互いに交差している。すなわち、各連通孔２２は、交点Ｂを中心とした放射状に延びている。各連通孔２２は、隔壁部材１７の軸線を中心として回転対称形に形成され、交点Ｂは、シリンダ軸線Ａと一致する隔壁部材１７の軸線上に位置している。交点Ｂは、略半球形に形成された端壁部１７Ｂの中心と一致している。各連通孔２２の軸線と隔壁部材１７の軸線とのなす角度は、例えば１０°以上８０°以下であるとよい。本実施形態では、連通孔２２は５つ設けられ、隔壁部材１７の軸線を中心として周方向に等間隔に配置されている。各連通孔２２の軸線と隔壁部材１７の軸線とのなす角度は６０°に設定されている。また、各連通孔２２の横断面は任意であってよく、例えば円形に形成されている。主室８と副室２０とは、複数の連通孔２２のみによって互いに連通し、流体の流通が可能になっている。主室８と副室２０とは、連通孔２２を除く他の部分においては互いに分離され、流体の流通が遮断されている。

図１に示すように、支持孔１６にはインジェクタ３０が挿入されている。インジェクタ３０は、気体燃料を噴射する手段である。本実施形態では、インジェクタ３０は、ＣＮＧに適合したものであり、デリバリパイプや圧力制御弁を介してＣＮＧボンベと接続されている。インジェクタ３０に供給されるＣＮＧの圧力は例えば２ＭＰａ程度であってよい。インジェクタ３０は、略円筒形の本体部３０Ａと、本体部３０Ａの一端に同軸に設けられたノズル３０Ｂとを有する。ノズル３０Ｂの先端には気体燃料を噴射する噴射孔（図示省略）が形成され、本体部３０Ａ及びノズル３０Ｂの内部にはデリバリパイプと噴射孔とを接続する燃料通路（図示省略）が形成されている。ノズル３０Ｂの内部には燃料通路を開閉する弁体（図示省略）が設けられ、本体部３０Ａの内部には弁体を駆動するアクチュエータ（図示省略）が設けられている。アクチュエータは、ソレノイドやピエゾ素子を使用したものであってよい。

インジェクタ３０の本体部３０Ａの外周には、周方向に延びる環状のフランジ３０Ｃが形成されている。インジェクタ３０は、ノズル３０Ｂが隔壁部材１７の上部開口Ｄを通過し、ノズル３０Ｂの先端が副室２０内に位置するように支持孔１６に配置される。インジェクタ３０は、フランジ３０Ｃが支持部材１９の上端に突き当たるように、図示しないホルダによってシリンダヘッド２Ｂに固定されている。インジェクタ３０は、シリンダ軸線Ａと同軸に配置されている。本実施形態では噴射孔は、１つであり、シリンダ軸線Ａに沿って下方を向いている。噴射孔から噴射されるＣＮＧは、シリンダ軸線Ａを中心とし、下方（ピストン７側）に向けて広がる円錐状の噴霧形状をなす。ノズル３０Ｂの外周面と筒部１７Ａの内周面との間にはシール部材（符号省略）が配置され、副室２０の上部が気密に閉塞されている。

シリンダヘッド２Ｂにおける２つの吸気ポート１１の間には、貫通孔である点火プラグ孔３３が形成されている。点火プラグ孔３３は、直線状に延びる段付き孔であり、シリンダ軸線Ａに対して傾斜して延び、下端が支持孔１６の下部１６Ａの内周面に開口している。点火プラグ孔３３は、上部が下部に対して径が大きく形成されている。隔壁部材１７の筒部１７Ａにおいて、点火プラグ孔３３の下端開口と対向する部分には、貫通孔であり、副室２０と点火プラグ孔３３とを連通する透孔３４が形成されている。透孔３４の幅は点火プラグ孔３３の下端の幅よりも大きく、透孔３４の周縁部は支持孔１６の下部１６Ａの内周面と接している。隔壁部材１７の筒部１７Ａの外周面と支持孔１６の下部１６Ａの内周面とは、密着しており、気密にシールされている。

図１及び図２に示すように、点火プラグ孔３３には、スパークプラグである点火プラグ３６が挿入されている。点火プラグ３６は、軸状に延びる本体部３６Ａと、本体部３６Ａの先端中央に設けられた中心電極３６Ｂと、本体部３６Ａの先端周縁から突出した接地電極３６Ｃとを有する。本体部３６Ａの外周面には、雄ねじが形成されており、点火プラグ孔３３の下部に形成された雌ねじに螺合している。中心電極３６Ｂは電源に接続されている。接地電極３６Ｃは、中心電極３６Ｂに対して絶縁され、本体部３６Ａの外周部を介してシリンダヘッド２Ｂに接地されている。接地電極３６Ｃは、本体部３６Ａの先端周縁から点火プラグ３６の軸線と略平行に延びる基端部３６Ｄと、基端部３６Ｄに対して略直角に屈曲し、点火プラグ３６の軸線側（中央側）に径方向内向きに延びる先端部３６Ｅとを有する。接地電極３６Ｃの先端部３６Ｅは、点火プラグ３６の軸線方向において中心電極３６Ｂと隙間を介して対向している。中心電極３６Ｂと接地電極３６Ｃの先端部３６Ｅとの間は、発火部３６Ｆとなり、点火時に中心電極３６Ｂに電圧が印加されることによって火花が発生する。

図２に示すように、点火プラグ３６の発火部３６Ｆは、副室２０内において、各連通孔２２の軸線の交点Ｂと一致する位置に配置されている。詳細には、点火プラグ３６の発火部３６Ｆは、各連通孔２２の交点Ｂから２ｍｍ未満の範囲に配置されている。また、接地電極３６Ｃは、交点Ｂと連通孔２２のそれぞれとを結ぶ各線分Ｃを避けて配置されている。具体的には、接地電極３６Ｃの基端部３６Ｄは、中心電極３６Ｂに対して主室８側と相反する側、すなわち中心電極３６Ｂの上方に配置されている。また、接地電極３６Ｃの先端部３６Ｅは、シリンダ軸線Ａに沿った方向から見て、隣り合う２つの連通孔２２のそれぞれと交点Ｂとを結ぶ線分Ｃの間に配置されている。また、点火プラグ３６の本体部３６Ａ及び透孔３４は、シリンダ軸線Ａに沿った方向から見て、１つの連通孔２２と重なる位置に互いに平行に配置されている。また、本実施形態では、発火部３６Ｆは、隔壁部材１７（副室２０）の軸線上に配置され、端壁部１７Ｂの中心上にも配置されている。

図１に示すように、ピストン７は、円板状のクラウン部４１と、クラウン部４１の周縁部から下方に突出した一対のスカート部４２と、各スカート部４２の対応する側縁同士を互いに連結する一対の連結壁部４３とを有している。ピストン７の軸線はシリンダ軸線Ａと一致している。クラウン部４１の外周部には、周方向に延在する第１環状溝、第２環状溝及び第３環状溝（符号省略）が上から順に形成されている。第１環状溝及び第２環状溝にはそれぞれコンプレッションリング（符号省略）が嵌め付けられ、第３環状溝にはオイルリング（符号省略）が嵌め付けられる。

クラウン部４１の燃焼室天井部５側を向く冠面７Ａは、シリンダ軸線Ａと垂直な平面に形成されている。冠面７Ａの中央部には、キャビティ４５が凹設されている。キャビティ４５は、シリンダ軸線Ａを中心とした円形に形成され、底部４５Ａと、底部４５Ａの周縁部に設けられた縁壁部４５Ｂとを有する。縁壁部４５Ｂは、シリンダ軸線Ａを中心とした円筒面に形成され、上端において冠面７Ａと略垂直に接続している。縁壁部４５Ｂと底部４５Ａとの境界の表面は、滑らかな曲面に形成されている。

底部４５Ａの中央には、シリンダ軸線Ａを中心とした略円錐形の凸部４７が突設されている。凸部４７の突出端は、冠面７Ａよりも下方に配置されている。凸部４７の周縁部は底部４５Ａの周縁部の近傍まで延びている。凸部４７の突出端は、面取りがなされた滑らかな曲面に形成されている。また、凸部４７の周縁部と底部４５Ａとの境界の表面は、滑らかな曲面に形成されている。

キャビティ４５及び凸部４７は、協働してシリンダ軸線Ａを中心としたトロイダル形状をなし、周縁部の深さが中央部に対して深くなっている。キャビティ４５及び凸部４７を含む冠面７Ａは、シリンダ軸線Ａを対称軸とした軸対称形に形成されている。

図３に示すように、ピストン７が上死点にあるときに、隔壁部材１７の端壁部１７Ｂはキャビティ４５内に突入し、隙間を介して凸部４７と対向するように、端壁部１７Ｂの突出長さ、キャビティ４５の深さ、及び凸部４７の高さが設定されている。凸部４７の外面とシリンダ軸線Ａとのなす角度は、連通孔２２の軸線とシリンダ軸線Ａ（隔壁部材１７の軸線）とのなす角度と概ね等しく設定されている。

本実施形態に係るガスエンジン１では、吸気行程においてピストン７が下降すると、吸気バルブ１３が開かれ、吸気ポート１１から主室８に新気が供給される。このとき、主室８の圧力が副室２０に対して低下するため、副室２０内の前回の燃焼時に発生した既燃焼ガスが各連通孔２２を通して主室８に流れる。その後の圧縮行程においてピストン７が上昇すると、主室８の圧力が副室２０に対して上昇するため、主室８の新気（空気）が各連通孔２２を通して副室２０に流れる。インジェクタ３０は、吸気行程の後期から圧縮行程にかけてＣＮＧ（気体燃料）を副室２０に噴射する。副室２０に噴射されたＣＮＧの一部は、吸気行程において連通孔２２を通して主室８に流れ、残りは副室２０に留まる。点火時期において、主室８には希薄混合気が形成され、副室２０には主室８よりも当量比が高く、着火可能な混合気が形成される。

圧縮行程の上死点付近に設定された点火時期において、点火プラグ３６が発火部３６Ｆに火花を発生させることによって、発火部３６ＦにおいてＣＮＧが着火し、火炎が発生する。発火部３６Ｆで発生した火炎は、放射状に広がり、図３に示すように各連通孔２２を通過して各連通孔２２からトーチ状の火炎ジェットとなって主室８のキャビティ４５内に噴出する。このとき、ピストン７が上死点付近にあることから、キャビティ４５が主室８の大部分を占めている。各連通孔２２から噴出する火炎ジェットは、凸部４７の表面に沿ってキャビティ４５内を放射状に広がり、キャビティ４５内の混合気を確実に燃焼させる。

以上のように構成されたガスエンジン１では、発火部３６Ｆが直線状の各連通孔２２の延長線上に配置されるため、圧縮行程において各連通孔２２を通過して主室８から副室２０に流入する新気が発火部３６Ｆに供給され、発火部３６Ｆ近傍の既燃焼ガスが換気され、発火部３６Ｆに酸素が供給される。また、圧縮行程において各連通孔２２を通過して主室８から副室２０に流入する新気は、シリンダ４の壁面及びピストン７の冠面７Ａによって加熱され、高温となっているため、発火部３６Ｆの温度が上昇する。これらによって、副室２０内の混合気の着火性が向上する。また、各連通孔２２が発火部３６Ｆを中心とした放射方向に延びているため、発火部３６Ｆから放射状に広がる火炎は円滑に連通孔２２を通過することができ、連通孔２２から主室８に噴出するトーチ状の火炎ジェットは高いエネルギーを維持したまま主室８内に広がる。これにより、主室８内の混合気の着火性が向上すると共に、火炎の伝播速度が増加する。

また、各連通孔２２の交点Ｂが副室２０（隔壁部材１７）の軸線上に配置されているため、発火部３６Ｆにおいて発生した火炎は、副室２０内を放射状に広がることができる。また、各連通孔２２のそれぞれが、副室２０の軸線を対称軸として回転対称形に形成され、周方向に等間隔に配置されているため、発火部３６Ｆから各連通孔２２までの距離が等しくなり、各連通孔２２から主室８内に噴出する火炎ジェットが概ね等しくなる。また、各連通孔２２が周方向に等間隔に配置されているため、火炎ジェットは主室８内を概ね均質に広がる。

各連通孔２２から火炎ジェットが主室８に向けて噴出するとき、キャビティ４５が主室８の大部分を占めているため、主室８のシリンダ軸線Ａを中心とした径方向の幅が狭く、火炎ジェットが主室８の全体に広がるまでに要する時間が短縮される。また、火炎ジェットは、凸部４７に沿ってキャビティ４５内を径方向に広がり、キャビティ４５内の混合気を燃焼させることができる。連通孔２２の軸線とシリンダ軸線Ａとのなす角度が、凸部４７の外面とシリンダ軸線Ａとのなす角度が概ね等しいため、各連通孔２２から噴出する火炎ジェットは、円滑に凸部４７に沿って進むことができる。

接地電極３６Ｃが、各連通孔２２の交点Ｂと各連通孔２２のそれぞれとを結ぶ各線分Ｃを避けて配置されているため、圧縮行程において各連通孔２２から発火部３６Ｆに流れる新気の流れと接地電極３６Ｃとの干渉が避けられる。また、膨張行程において発火部３６Ｆから各連通孔２２に向けて進行する火炎と接地電極３６Ｃとの干渉が避けられる。特に、接地電極３６Ｃの基端部３６Ｄが、中心電極３６Ｂに対して上方に配置されているため、接地電極３６Ｃが連通孔２２を通して副室２０に流入する新気及び発火部３６Ｆから連通孔２２に広がる火炎と干渉することが確実に避けられる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係るガスエンジン１００は、第１実施形態に係るガスエンジン１００と比べて、インジェクタ３０が吸気ポート１１に向けて燃料を噴射する点、点火プラグ３６が支持孔１６に配置され、シリンダ軸線Ａに沿って配置されている点、及び隔壁部材１７の形状が異なる。第２実施形態に係るガスエンジン１００において、第１実施形態に係るガスエンジン１００と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように第２実施形態に係るガスエンジン１００では、インジェクタ３０は、ノズル３０Ｂの噴射孔が吸気ポート１１内に向くようにシリンダヘッド２Ｂに配置され、吸気ポート１１に向けて燃料を噴射する。

図５に示すように、ガスエンジン１００における隔壁部材１７の端壁部１７Ｂには、４つの連通孔２２が形成されている。各連通孔２２は、直線状に延び、それぞれの軸線が副室２０内における１つの交点Ｂにおいて互いに交差している。各連通孔２２は、隔壁部材１７の軸線を中心として回転対称形に形成され、交点Ｂは隔壁部材１７の軸線上に位置している。交点Ｂは、略半球形に形成された端壁部１７Ｂの中心と一致している。各連通孔２２は、隔壁部材１７の軸線を中心として周方向に等間隔に配置されている。

点火プラグ３６は、シリンダ軸線Ａに沿うように支持孔１６内に挿入され、本体部３６Ａの先端が隔壁部材１７の上端から副室２０内に挿入されている。副室２０の上部は、点火プラグ３６の本体部３６Ａによって閉じられている。点火プラグ３６の発火部３６Ｆは、各連通孔２２の交点Ｂと一致するように配置されている。接地電極３６Ｃは、交点Ｂと連通孔２２のそれぞれとを結ぶ各線分Ｃを避けて配置されている。具体的には、シリンダ軸線Ａに沿った方向から見て、接地電極３６Ｃの基端部３６Ｄは、隣り合う２つの連通孔２２から周方向において等距離となる中間位置に配置され、接地電極３６Ｃの先端部３６Ｅは隣り合う２つの連通孔２２から周方向において等距離となる位置をシリンダ軸線Ａの径方向に延びている。

図６は、発火部３６Ｆが交点Ｂに一致するガスエンジン１００（実施例）、第２実施形態に係るガスエンジン１００において発火部３６Ｆを交点Ｂから上方に２ｍｍ移動させた比較例１、及び上方に４ｍｍ移動させた比較例２の、発火部３６Ｆの温度の計算結果を示すグラフである。図６に示すように、実施例に対して発火部３６Ｆの位置を上方に２ｍｍ以上ずらすと、点火時期において発火部３６Ｆの温度は約７０℃程度低下することが確認される。これは、点火プラグ３６の位置が上方にずれることによって、各連通孔２２と交点Ｂとを結ぶ線分Ｃ上に接地電極３６Ｃの先端部３６Ｅが配置されることに起因すると考えられる。この場合、主室８から連通孔２２を通過して副室２０に流入する高温ガスは、接地電極３６Ｃの先端部３６Ｅに衝突し、発火部３６Ｆへの円滑な流れが阻害される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記の実施形態では、気体燃料としてＣＮＧを使用した例について説明したが、気体燃料は水素やメタン、プロパン等であってもよい。また、隔壁部材１７の形状及び大きさは、適宜変更することができる。特に、連通孔２２の数、大きさ、シリンダ軸線Ａに対する傾斜角、及び配置は、適宜変更することができる。

１、１００ ：ガスエンジン
４ ：シリンダ
７ ：ピストン
７Ａ ：冠面
８ ：主室
１６ ：支持孔
１７ ：隔壁部材
１７Ａ ：筒部
１７Ｂ ：端壁部
２０ ：副室
２２ ：連通孔
３０ ：インジェクタ
３３ ：点火プラグ孔
３４ ：透孔
３６ ：点火プラグ
３６Ａ ：本体部
３６Ｂ ：中心電極
３６Ｃ ：接地電極
３６Ｄ ：基端部
３６Ｅ ：先端部
３６Ｆ ：発火部
４５ ：キャビティ
４７ ：凸部
Ａ ：シリンダ軸線
Ｂ ：交点
Ｃ ：線分

Claims (9)

1. シリンダの壁面及びピストンの冠面によって画定される主室と、
   前記主室と複数の連通孔によって接続され、前記主室に対して小さな容積を有する副室と、
   前記副室内に配置された発火部を有する点火プラグとを有し、
   前記発火部は、前記連通孔の軸線が前記副室内において互いに交差する交点に配置されていることを特徴とするガスエンジン。
2. 前記副室は、所定の中心軸線を有し、
   前記交点は、前記中心軸線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスエンジン。
3. 前記連通孔のそれぞれは、前記中心軸線を対称軸として回転対称形に形成され、周方向に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガスエンジン。
4. 前記副室は、前記中心軸線が前記シリンダの軸線であるシリンダ軸線と一致するように配置され、前記主室側に突出する隔壁によって前記主室と区画され、
   前記ピストンは、前記冠面に前記シリンダ軸線を中心とした円形に凹設されたキャビティと、前記キャビティの底部に突設され、前記シリンダ軸線を中心とした略円錐形の凸部とを有し、
   前記隔壁は、前記ピストンが上死点にあるときに、前記キャビティ内に突入し、前記凸部と隙間を介して対向することを特徴とする請求項３に記載のガスエンジン。
5. 前記連通孔の軸線と前記シリンダ軸線とのなす角度が、前記凸部の外面と前記シリンダ軸線とのなす角度が概ね等しいことを特徴とする請求項４に記載のガスエンジン。
6. 前記点火プラグは、一端における中央に配置された中心電極と、一端における周縁部から突出し、前記中心電極と隙間を介して対向する接地電極とを有し、互いに対向する前記中心電極及び前記接地電極の間の部分が前記発火部となり、
   前記接地電極は、前記交点と前記連通孔のそれぞれとを結ぶ各線分を避けて配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載のガスエンジン。
7. 前記点火プラグの軸線は、前記副室の中心軸線に対して傾斜し、
   前記接地電極の基端部が、前記中心電極に対して前記主室側と相反する側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のガスエンジン。
8. 前記副室内に向けて気体燃料を噴射するインジェクタを有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つの項に記載のガスエンジン。
9. 前記副室は、前記主室側に突出する半球形の隔壁によって前記主室と区画され、
   前記連通孔は前記隔壁に形成され、
   前記交点は、半球形をなす前記隔壁の中心に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つの項に記載のガスエンジン。

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