JP5090974B2

JP5090974B2 - エンジン

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Publication number: JP5090974B2
Application number: JP2008066448A
Authority: JP
Inventors: 裕紀佐藤; 俊作中井; 誠一伊藤
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: JP2009221937A

Description

本発明は、ピストンに面する主室と、この主室に噴孔を介して連通する副室とで燃焼室が構成され、前記副室に燃料ガスを供給する副燃料供給路に対して前記副室の圧力低下時に開放する逆止弁を備えているエンジンに関する。

上記のように構成されたエンジンとしては特許文献１と特許文献２に記載されるものが存在する。特許文献１には、主燃焼室（本発明の主室）の上部位置に、副室を備え、ピストンの吸気作動における副室の減圧によって開放して副室に対する燃料ガスの供給を行う副室ガス弁（本発明の逆止弁）を備え、この副室に点火栓（点火プラグ）を備えたガスエンジンが示されている。

特許文献２には、燃焼室として、主燃焼室（本発明の主室）と、予燃焼室（本発明の副室）とを備えたガスエンジンが示され、予燃焼室にパイロットガスを供給するパイロットガス主管には２つの圧力レギュレータを備えており、この圧力レギュレータは制御手段によって制御される。パイロットガスの圧力と吸気圧力との差圧を検出する差圧検出手段を備え、この差圧検出手段で検出した差圧に基づいて圧力レギュレータを制御する制御形態と、エンジン回転数やエンジンの負荷等の運転状態を検出するセンサを備え、このセンサでの検出に基づいて供給圧を制御する制御形態とが示されている。

特開２００１‐３７５３号公報（段落番号〔００１７〕〜〔００１９〕、図１）特許第３４９０２３７号公報（段落番号〔００１２〕〜〔００３５〕、図１〜図４）

上記のように逆止弁を介して副室に燃料ガスを供給するエンジンでは、特許文献１、特許文献２にも記載されるようにピストンの作動による圧力低下によって逆止弁が開放するため、カム軸等の外部からの駆動力で開閉作動する弁を備えるものと比較して構造が簡単となり、製造が容易で小型化、コスト低下に繋がるものである。

尚、逆止弁は、バネの付勢力の作用によってボール等の弁体を閉じ位置に維持する構造を有すると共に、バネの付勢力に抗する方向に作用する圧力（負圧）がバネの付勢力を超えたタイミングで弁体を開放し、燃料ガスの供給を許す作動形態となる。

主室に供給される燃料ガスと空気との混合気の圧力と、副室に供給される燃料ガスのガス圧との差圧を最適値に維持する制御系を備えたエンジンを想定すると、定格運転時には差圧に基づいた良好な運転を実現するものであるが、エンジンの起動時や低負荷時には混合気の圧力が低いため、副室に供給される燃料ガスの圧力が高く設定される結果、副室に供給される燃料ガスの量が過剰になる傾向がある。

このような不都合は、逆止弁を介して副室に供給される燃料ガスの供給量が定格運転時において適正となるように設計されていることにも原因がある。特に、主室に対して過給器によって混合気を供給するエンジンでは、エンジンの起動時や低負荷時には過給器が殆ど機能しないため、主室に供給される混合気の圧力が定格運転時と比較して極めて低いものとなり、この傾向が一層強く表れるものとなる。

特許文献２にはエンジンの回転数に基づいてパイロットガスの圧力と吸気圧との差圧の最適値（目標値）を変更する点が記載され、このように最適値を変更するものでは、エンジンの起動時や低負荷時において副室に対して燃料ガスが過剰に供給される不都合を、ある程度は解消し得るものとなる。しかしながら、差圧の最適値を変更するものでは、エンジンの起動時や低負荷時のようにエンジン回転数が低い場合には副室に供給される燃料ガスの供給量の低減化が図れるものの、燃料ガスの供給量の低減化に伴って、副室に供給される燃料ガスの圧力も大きく低下する現象に繋がるため、制御が困難になり安定的な制御を行い難くなるものであった。

本発明の目的は、エンジンの起動時や低負荷時に副室に過剰な燃料ガスが供給される不都合を解消して適正な燃焼による運転が可能なエンジンを合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、ピストンに面する主室と、この主室に噴孔を介して連通する副室とで燃焼室が構成され、前記副室に燃料ガスを供給する副燃料供給路に対して前記副室の圧力低下時に開放する逆止弁を備えているエンジンにおいて、
前記副燃料供給路に、前記逆止弁を備える逆止弁付副燃料供給路が並列的に複数形成され、この複数の逆止弁付副燃料供給路から選択したものに燃料ガスを供給する弁機構を備えると共に、エンジンの負荷に基づいて前記弁機構を制御する選択制御手段を備え、
複数の前記逆止弁付副燃料供給路に供給される燃料ガスの圧力を調整する圧力調整弁を、前記副燃料供給路における複数の前記逆止弁付副燃料供給路よりも上流側に備えると共に、この副燃料供給路において前記圧力調整弁より下流側でかつ複数の前記逆止弁付副燃料供給路の上流側に燃料ガスの圧力を計測する燃料圧センサを備え、前記主室に燃料ガスと空気との混合気を供給する吸気路における吸気圧を計測する吸気圧センサを備え、
前記燃料圧センサと吸気圧センサとの差圧に基づいて前記圧力調整弁を制御する圧力制御手段を備えている点にある。

この構成によると、例えば、エンジンの起動時や低負荷時のように副室に燃料ガスが過剰に供給される状況では、選択制御手段が弁機構を制御して複数の副燃料供給路の選択を行うことにより副室に対して適切な量の燃料ガスの供給を実現する。具体例として、一方における燃料ガスの供給量が他方より大きい２つの副燃料供給路を形成し、状況に応じて弁機構で一方を選択することにより、副室に対する燃料ガスの供給量の切換を行うものや、複数の副燃料供給路の全てを弁機構で選択する状態と、一部を弁機構で選択する状態とを選択するもの等が考えられる。従って、弁機構を制御することにより、エンジンの起動時や低負荷時に副室に過剰な燃料ガスが供給される不都合を解消して、低負荷から高負荷の広い範囲に亘って適正な燃焼による運転が可能なエンジンが合理的に構成された。

また、前記副燃料供給路に供給される燃料ガスの圧力を調整する圧力調整弁を備えると共に、この副燃料供給路において前記圧力調整弁より下流側に燃料ガスの圧力を計測する燃料圧センサを備え、前記主室に燃料ガスと空気との混合気を供給する吸気路における吸気圧を計測する吸気圧センサを備え、前記燃料圧センサと吸気圧センサとの差圧に基づいて前記圧力調整弁を制御する圧力制御手段を備えているから、差圧に基づいて副燃料供給路に供給される燃料ガスの量を混合気の圧力に連係して自動的に制御できることになる。

本発明は、前記副燃料供給路における逆止弁の部位における連通路径が、複数の副燃料供給路毎に異なる値に設定されても良い。これによると、複数の副燃料供給路のいずれかを選択することで副室に供給する燃料ガスの供給量を調整できる。

本発明は、前記副燃料供給路における逆止弁に作用するバネの付勢力が、複数の副燃料供給路毎に異なる値に設定しても良い。例えば、逆止弁に作用するバネのバネ定数を、複数の副燃料供給路毎に異なる値に設定する、又は、逆止弁に作用するバネのプリロードを、複数の副燃料供給路毎に異なる値に設定しても良い。これによると、主室の圧力が低下して逆止弁が開放する際のタイミングを異ならせることが可能となり、このタイミングの違いから副室に供給される燃料ガスの供給量を調整できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔エンジンの構造〕
図１に示すように、シリンダヘッド１、シリンダブロック２、クランクケース（図示せず）、オイルパン（図示せず）を上下に重ね合わせる形態で連結し、シリンダヘッド１には開閉自在な吸気バルブ３と排気バルブ４とを備え、シリンダブロック２に形成されたシリンダボアに対して摺動自在にピストン５を収容し、このピストン５の往復作動力をクランク機構６Ｃから出力軸６に伝えて回転動力として出力する出力系を備え、更に、この出力軸６からの動力を前記吸気バルブ３と排気バルブ４とを開閉作動させるカムシャフト等（図示せず）に伝える駆動系を備えてエンジンが構成されている。

このエンジンは、前記シリンダヘッド１の下面側でピストン５の上端に面する主室１０Ｍと、この主室１０Ｍに対して噴孔１１を介して連通するようにシリンダヘッド１に形成した副室１０Ｓとで燃焼室１０が構成されている。このエンジンは、気体燃料ガスあるいは都市ガス等の燃料ガスを使用するものであり、この燃料ガスと空気との希薄混合気を主室１０Ｍに供給すると共に、前記副室１０Ｓに燃料ガスを供給し、この副室１０Ｓの点火プラグ１２での点火によって副室内で燃焼させた燃焼ガスを、副室１０Ｓの噴孔１１を介して主室１０Ｍに火炎ジェットＦとして噴射する点火構造が採用されている。

図面には１つのピストン５を示しているが、このエンジンは複数のピストン５を備えた４ストローク型の多気筒型エンジンとして構成されるものであり、出力軸６からの駆動力を発電機（図示せず）に伝えて発電を行い、このエンジンの排熱を熱媒体を介して取り出して温水を作り出すコージェネレーションシステムに使用されるものを想定している。

このエンジンでは、燃焼室１０を基準にして吸気側（インテーク側）にコンプレッサーＴａを配置し、燃焼室１０を基準にして排気側（エグゾースト側）にタービンＴｂを配置した過給器Ｔを備えている。コンプレッサーＴａから加圧空気が送られる吸気路２０には空気の供給量（吸気量）を制御するスロットル弁２１を備え、これより下流側には、この吸気路２０の空気に燃料ガスを混合するミキサ２２を配置し、これより下流側には、この吸気路２０の圧力を計測する吸気圧センサ２３を配置して吸気系が構成されている。そして、この吸気系（前記吸気路２０）からの混合気は前記吸気バルブ３を介して前記主室１０Ｍに供給される。また、主室１０Ｍの燃焼ガスは排気バルブ４を介して燃焼排ガスを排気路２８に排出し、更に前記タービンＴｂに導くように排気系が構成されている。

前記コンプレッサーＴａから吸気路２０に送られる加圧空気の圧力は比較的高い値（例えば、２２０ｋＰａ（Ｇａｕｇｅ））に維持されており、更に、タービンＴｂの上流側の排気路２８の圧力についても、タービンＴｂの背圧により吸気圧力と略同等の圧力に維持される。

前記スロットル弁２１は弁の開度を制御する電動型のアクチュエータ（図示せず）を備え、また、前記ミキサ２２に対して燃料ガスを供給する主燃料供給路ＭＬには、燃料ガスの圧力を調整する電磁式の主圧力調整弁２４を備えている。

前記副室１０Ｓは、その下端に前記噴孔１１が形成された口金１３を有し、この口金１３は下端部を下方に突出させる形態でシリンダヘッド１に支持されている。この口金１３の上部位置に前記点火プラグ１２を有する点火ユニット１４が配置され、この点火ユニット１４には、前記副室１０Ｓに燃料ガスを供給するガス流路１５が形成されている。更に、この点火ユニット１４のガス流路１５に対して第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２とが合流接続している。

この第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２とは、燃料ガスが供給される副燃料供給路ＳＬを構成するものであり、これらは副燃料供給路ＳＬの下流側で分岐して並列的に形成されている。副燃料供給路ＳＬには副圧力調整弁３３と、この副燃料供給路ＳＬに送られる燃料ガスの圧力を計測する燃料圧センサ３４とを備えている。

前記第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２とは、図２に示すように、管路３５の中間位置にボール３６と、このボール３６が接当することで閉塞状態に達する弁座３７と、このボール３６を弁座３７の方向に付勢するコイルバネ３８とで成る逆止弁ＣＶを備えた等しい構造を有するものであり、逆止弁付副燃料供給路に相当する。

夫々の逆止弁ＣＶは等しい構造を有するものであるが、第１副燃料供給路３１に備えた逆止弁ＣＶの開放時の流量が、第２副燃料供給路３２に備えた逆止弁ＣＶの開放時の流量より大きく設定されている。具体的には、弁座３７の連通路径（開口径）を異ならせることや、差異を管路３５の内径を異ならせている。ちなみに、この逆止弁ＣＶはボール式に限るものではなくポペットを作動させるポペット型であっても良い。

また、第１副燃料供給路３１において前記逆止弁ＣＶの上流位置に第１電磁弁Ｖ１（弁機構の一例）を備え、第２副燃料供給路３２において前記逆止弁ＣＶの上流位置に第２電磁弁Ｖ２（弁機構Ｖの一例）を備えている。

本発明では、第１電磁弁Ｖ１と第２電磁弁Ｖ２との２つの電磁弁によって、本発明の弁機構Ｖ（第１電磁弁Ｖ１と第２電磁弁Ｖ２との上位概念）を構成しているが、単一の電磁弁によって弁機構Ｖを構成するものでも良い。特に、本発明では、副燃料経路を３つ以上形成しても良く、これに対応して３つ以上の電磁弁で弁機構Ｖを構成して良く、更に、この３つ以上の電磁弁に代えて、複数の流路の切換を行い得る単一の電磁弁によって、本発明の弁機構Ｖを構成するものであっても良い。

〔制御構成〕
図１に示すように、エンジンを制御するＥＣＵ（ Engine Control Unit）４０に対して前記出力軸６の回転角及び回転量を計測するタイミングセンサＴｓと、エンジンの出力系に作用する負荷を計測する負荷センサＬｓと、前記吸気圧センサ２３と、燃料圧センサ３４とからの信号が入力する入力系が形成されると共に、このＥＣＵ４０から前記点火プラグ１２と、前記主圧力調整弁２４と、副圧力調整弁３３と、スロットル弁２１と、第１電磁弁Ｖ１と、第２電磁弁Ｖ２とを制御する出力系が形成されている。

前記タイミングセンサＴｓは出力軸６に備えたギヤ状の磁性体の歯部の位置を電磁的に検出することで出力軸６の回転角を検出するピックアップ型や、出力軸６と一体的に回転するシャッターによる光線の遮断と透過とのタイミングから回転角を取得する光学型等が使用される。また、負荷センサＬｓは出力軸６、又は、この出力軸６から駆動力が伝えられる減速系の伝動軸等の歪み量等から負荷（トルク）を計測する構造のものが用いられる。尚、このタイミングセンサＴｓ、負荷センサＬｓはこれらの構造にものに限らず、同様の機能のものの使用が可能である。

前記吸気圧センサ２３と、燃料圧センサ３４とは、圧力を計測する部位に配置されたダイヤフラム（図示せず）の変形量を電気信号（電圧信号）として出力するものが使用され、前記主圧力調整弁２４と、副圧力調整弁３３とは、電気信号（電力値）に正比例した開度を得る電磁比例制御型等が使用される。

前記第１電磁弁Ｖ１と、第２電磁弁Ｖ２とは電気信号によって供給位置と遮断位置との切換を行う電磁式の切換弁が使用され、第１電磁弁Ｖ１は電力が供給されない非駆動状態において連通状態を維持し、第２電磁弁Ｖ２は電力が供給されない非駆動状態において遮断状態を維持するものが使用されている。

前記ＥＣＵ４０は、前記タイミングセンサＴｓと負荷センサＬｓとから信号が入力する運転制御手段４１を備えると共に、前記吸気圧センサ２３の計測値と燃料圧センサ３４の計測値との比較によって差圧を求め、この差圧を示す信号を運転制御手段４１に出力する差圧計測回路４２と、運転制御手段４１からの信号に基づいて前記スロットル弁２１を制御して吸気量を設定する吸気制御回路４３と、運転制御手段４１からの信号に基づき前記主圧力調整弁２４によって主燃料供給路ＭＬに供給される燃料ガスの量を設定し、かつ、副圧力調整弁３３によって副燃料供給路ＳＬに供給される燃料ガスの量を設定する圧力制御回路４４（圧力制御手段の一例）と、運転制御手段４１からの信号に基づいて前記第１電磁弁Ｖ１と第２電磁弁Ｖ２との制御を行う選択制御回路４５（選択制御手段の一例）と、運転制御手段４１からの信号に基づいて前記点火プラグ１２に電力を供給する点火プラグ制御回路４６とを備えている。

このＥＣＵ４０は、運転情報に基づいて前記スロットル弁２１で空気量を設定し、主圧力調整弁２４を制御してミキサ２２に供給される燃料ガスの量を設定することにより、希薄混合気の供給量を設定する共に、このＥＣＵ４０は、前記吸気圧センサ２３で計測される吸気路２０の吸気圧と、燃料圧センサ３４で計測される副燃料供給路ＳＬの燃料ガスの供給圧との差圧を目標値に維持するように前記副圧力調整弁３３を制御することにより、運転に適した燃料ガスを前記副室１０Ｓに供給する。ちなみに、前記差圧の目標値は決まった値のものであって良く、エンジンの回転数に対応して値が変更されるものであっても良い。

更に、このＥＣＵ４０は、前記タイミングセンサＴｓや負荷センサＬｓ、あるいは、運転情報に基づいてエンジンが定格運転にあることを判別した際には、図２に示すように、前記第１電磁弁Ｖ１を供給位置に維持し、第２電磁弁Ｖ２を遮断位置に維持することによって定格運転に適した燃料ガスを前記副室１０Ｓに供給する。また、このように供給される燃料ガスの量は、前記副圧力調整弁３３によって決まるものであり、この副圧力調整弁３３は、前記吸気圧センサ２３で計測される吸気路２０の吸気圧と、燃料圧センサ３４で計測される副燃料供給路ＳＬの燃料ガスの供給圧との差圧を目標値に維持するように制御される。

これに対して、前記タイミングセンサＴｓや負荷センサＬｓ、あるいは、運転情報からの信号に基づいてエンジンが起動時にあることや低負荷であることを判別した際には、前記第１電磁弁Ｖ１を遮断位置に切換え、第２電磁弁Ｖ２を供給位置に切換えることによって定格運転より少ない燃料ガスを前記副室１０Ｓに供給する。これにより、吸気路２０の吸気圧と副燃料供給路ＳＬの燃料ガスの供給圧との差圧を目標値に維持する制御が行われている場合でも、このエンジンの起動時や低負荷時において副室１０Ｓに対して燃料ガスが過剰に供給される不都合や、制御が不安定になる不都合を解消して適正な燃焼を実現する。

このように燃料ガスの量が第２電磁弁Ｖ２によって物理的に低減される状況では、定格運転時のように吸気路２０の吸気圧と副燃料供給路ＳＬの燃料ガスの供給圧との差圧に基づいた制御が、副室１０Ｓに供給される燃料ガスの供給量には直接的に反映されないので、この差圧に基づいた制御を並行して行っても良く、この差圧に基づいた制御の制御形態を変更する等の特別の処理を行わずに済み、結果として制御形態を簡素化できる。

〔エンジンの運転〕
このエンジンは吸気ストローク、圧縮ストローク、膨張ストローク、排気ストローク夫々のストロークを、この順序で行う４ストローク型の内燃機関と基本的に同じ作動を行う。

前記吸気ストロークでは、吸気バルブ３を開放した状態でピストン５が下降することにより、吸気路２０から希薄混合気を主室１０Ｍに吸引し、この吸引時には主室１０Ｍの減圧とともに副室１０Ｓも減圧することから前記逆止弁ＣＶが自動的に開放し、副燃料供給路ＳＬからの燃料ガスが副室１０Ｓに導かれる。

この吸引ストロークでは、過給器ＴのコンプレッサーＴａで加圧された空気の量がスロットル弁２１で制御され、この空気に対して設定量の燃料ガスがミキサ２２において混合されることで希薄混合気が作り出され吸気路２０に送られる。このように混合気が送られる吸気路２０の吸気圧が吸気圧センサ２３で計測されると共に、副燃料供給路ＳＬにおける燃料ガスの圧力が燃料圧センサ３４で計測され、夫々の計測値が前記差圧計測回路４２で取得され、この差圧計測回路４２で算出した差圧が予め設定された目標値となるように、前記運転制御手段４１が制御量を設定し、前記圧力制御回路４４を介して前記副圧力調整弁３３が制御される。この制御の結果、副燃料供給路ＳＬから副室１０Ｓに供給される燃料ガスの量が決まる。

つまり、吸気路２０の圧力が増大した場合には、副燃料供給路ＳＬに送られる燃料ガスの圧力を増大させる制御を行うことにより、主室１０Ｍの混合気の濃度と副室１０Ｓに供給される燃料ガスの量とをバランスさせて適正な燃焼を実現しているのである。尚、前記目標値として決まった値を想定しているが、吸気圧に対応して異なった目標値を選択するように、例えば、吸気圧と目標値との関係のデータを保存するテーブルを備え、このテーブルから差圧の目標値を取得しても良い。

このエンジンでは、吸気ストロークにおいて、吸気バルブ３の閉タイミングを下死点よりも早い時期に設定することにより、公知のミラーサイクルエンジンと同様に、膨張比を圧縮比よりも高く設定し、更に、過給器ＴのコンプレッサーＴａが圧縮仕事の不足分を補うことにより、実質的に圧縮比が高まったと同一の効果を得て、効率の向上が図られている。

この吸気ストロークにおいては、タイミングセンサＴｓや負荷センサＬｓ、あるいは、運転情報からエンジンが定格運転であることが判定された場合には、前記第１電磁弁Ｖ１から第１副燃料供給路３１に燃料ガスが送られることにより定格運転に適した量の燃料ガスを副室１０Ｓに供給する。これに対して、タイミングセンサＴｓや負荷センサＬｓ、あるいは、運転情報からエンジンが起動時にあることや、低負荷であることが判定された場合には、ＥＣＵ４０の選択制御回路４５が、前記第１電磁弁Ｖ１を遮断位置に切換え、かつ、第２電磁弁Ｖ２を供給位置に切換えることにより、第２副燃料供給路３２によって燃料ガスが送られる状態が選択されるものの、この第２副燃料供給路３２で送られる燃料ガスの量は、定格運転時において第１副燃料供給路３１で送られる燃料ガスの量より少ないため、この副室１０Ｓに対して燃料ガスが過剰に供給される不都合を解消して適正な燃焼を実現する。

具体的な数値として、無負荷〜６０％負荷では、第２副燃料供給路３２からの燃料ガスを副室１０Ｓに供給し、６０％〜設定負荷（定格負荷）では第１副燃料供給路３１からの燃料ガスを副室１０Ｓに供給するように第１電磁弁Ｖ１と第２電磁弁Ｖ２とを制御することになり、低負荷から定格負荷までの出力軸６の回転数変動を小さくできるものにしている。

特に、負荷センサＬｓで設定値（定格負荷）を超える高負荷が計測された場合には、第１電磁弁Ｖ１から第１副燃料供給路３１に燃料ガスを供給する状態を維持したまま、第２電磁弁Ｖ２を供給位置に切換えることにより、第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２とから副室１０Ｓに燃料ガスを供給するように制御形態を設定しても良い。

前記圧縮ストロークでは、出力軸６の回転に連動し、前記ミラーサイクルエンジンに対応したタイミングで吸気バルブ３が閉じ（排気バルブ４は閉じ状態を維持し）、ピストン５を上昇させることにより希薄混合気を圧縮する。

次に、前記膨張ストロークではピストン５が上死点に達した（厳密に上死点でなくても良い）ことを、タイミングセンサＴｓからの信号によって判定した場合には、ＥＣＵ４０の点火プラグ制御回路４６からの電力を点火プラグ１２に供給して火花点火を行わせる。この点火時には副室内で燃焼させた燃焼ガスを、副室１０Ｓの噴孔１１を介して主室１０Ｍに火炎ジェットＦとして噴射することにより、主室１０Ｍの希薄混合気を燃焼させ、この主室１０Ｍにおいて燃焼ガスの膨張が行われ、燃焼ガスの圧力によってピストン５が下降を開始する。この点火タイミングは従来からのエンジンと同様に、出力軸６の回転に連動して電気的なコンタクトを制御して点火タイミングを決め、デストリビュータによって各点火プラグ１２に電力を供給するものを用いても良い。

次に、排気ストロークでは、ピストン５が下死点に達した（厳密に下死点でなくても良い）後に、出力軸６の回転に連動して排気バルブ４が機械的に開放し（吸気バルブ３は閉じ状態を維持し）、ピストン５の上昇に伴って排気バルブ４から燃焼排ガスが排出される。

この後に、出力軸６の回転に連動して排気バルブ４が機械的に閉じるとともに、吸気バルブ３が開放することにより、前記吸気ストロークが開始される。

このように、本発明によると、副室１０Ｓに対して燃料ガスを供給する副燃料供給路ＳＬから第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２とを分岐形成し、第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２との何れか一方で副室１０Ｓに対して選択的に燃料ガスを供給するための第１電磁弁Ｖ１と第２電磁弁Ｖ２とを備え、更に、第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２とに逆止弁ＣＶを備えることにより、吸気ストロークでは副室１０Ｓの圧力低下時には、第１副燃料供給路３１と第２副燃料供給路３２との何れか一方から副室１０Ｓに対して同じタイミングで燃料ガスを供給できる。

また、副室１０Ｓに燃料ガスを供給する際に、定格運転時において第１副燃料供給路３１が選択された場合と比較して、第２副燃料供給路３２が選択された場合には、副室１０Ｓに供給される燃料ガスの量が低減されるので、吸気路２０の吸気圧と副燃料供給路ＳＬの燃料ガスの供給圧との差圧に基づいて副燃料供給路ＳＬに供給される燃料ガスの供給量を設定する制御を変更しなくとも、エンジンの起動時や低負荷時において副室１０Ｓに対して燃料ガスが過剰に供給される不都合を解消して適正な燃焼を実現する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施の形態以外に以下のように構成しても良い。

（ａ）燃料ガスを副室に供給する複数の副燃料供給路を並列的に形成し、定格運転時には複数の副燃料供給路に対して同時に燃料ガスを供給し、エンジンの起動時や低負荷時には、定格運転時より少ない数の副燃料供給路に燃料ガスを供給するように弁機構を制御する選択制御手段を備える。

つまり、前記実施形態のように第１副燃料供給路３１と、第２副燃料供給路３２とを備えたものでは、定格運転時には第１電磁弁Ｖ１と第２電磁弁Ｖ２とを供給位置に設定し、エンジンの起動時や低負荷時には第１電磁弁Ｖ１と第２電磁弁Ｖ２との一方を遮断位置に設定するように選択制御手段を機能させることになる。この場合、第１副燃料供給路３１と、第２副燃料供給路３２とが等しい量の燃料ガスを送る性能のものであっても良い。

（ｂ）燃料ガスを副室１０Ｓに供給する複数の副燃料供給路ＳＬを並列的に形成し、複数の副燃料供給路ＳＬに備える逆止弁ＣＶのバネの付勢力を異ならせる。このようにバネの付勢力を異ならせることによって負圧が作用した場合に、逆止弁ＣＶが開放するタイミングに差が作り出され、バネの付勢力を大きく設定したものほど、吸気ストロークにおいて副室１０Ｓに供給される燃料ガスの量を低減でき、低負荷時等において副室１０Ｓに燃料ガスを過剰に供給する不都合を解消できる。

（ｃ）燃料ガスを副室１０Ｓに供給する複数の副燃料供給路ＳＬを並列的に形成し、この複数の副燃料供給路ＳＬに備える逆止弁ＣＶのバネ３８のバネ定数を異ならせる。このようにバネ３８のバネ定数を異ならせることにより、負圧が作用した場合に、逆止弁ＣＶが開放するタイミングに差が作り出され、バネ定数が大きいものほど吸気ストロークにおいて副室１０Ｓに供給される燃料ガスの量を低減でき、低負荷時等において副室１０Ｓに燃料ガスを過剰に供給する不都合を解消できる。

（ｄ）燃料ガスを副室に供給する複数の副燃料供給路ＳＬを並列的に形成し、複数の副燃料供給路ＳＬに備える逆止弁ＣＶのバネ３８のプリロードを異ならせる。このようにバネ３８のプリロードを異ならせることにより、負圧が作用した場合に、逆止弁ＣＶが開放するタイミングに差が作り出され、プリロードが大きいものほど吸気ストロークにおいて副室１０Ｓに供給される燃料ガスの量を低減でき、低負荷時等において副室１０Ｓに燃料ガスを過剰に供給する不都合を解消できる。

エンジンの構造及び制御系を示す図逆止弁の構造を示す断面図

符号の説明

５ピストン
１０燃焼室
１０Ｍ主室
１０Ｓ副室
１１噴孔
２０吸気路
２３吸気圧センサ
３３圧力調整弁（副圧力調整弁）
３４燃料圧センサ
３８バネ
４４圧力制御手段（圧力制御回路）
４５選択制御手段（選択制御回路）
ＣＶ逆止弁
ＳＬ副燃料供給路
Ｖ弁機構（第１制御弁・第２制御弁）

Claims

ピストンに面する主室と、この主室に噴孔を介して連通する副室とで燃焼室が構成され、前記副室に燃料ガスを供給する副燃料供給路に対して前記副室の圧力低下時に開放する逆止弁を備えているエンジンであって、
前記副燃料供給路に、前記逆止弁を備える逆止弁付副燃料供給路が並列的に複数形成され、この複数の逆止弁付副燃料供給路から選択したものに燃料ガスを供給する弁機構を備えると共に、エンジンの負荷に基づいて前記弁機構を制御する選択制御手段を備え、
複数の前記逆止弁付副燃料供給路に供給される燃料ガスの圧力を調整する圧力調整弁を、前記副燃料供給路における複数の前記逆止弁付副燃料供給路よりも上流側に備えると共に、この副燃料供給路において前記圧力調整弁より下流側でかつ複数の前記逆止弁付副燃料供給路の上流側に燃料ガスの圧力を計測する燃料圧センサを備え、前記主室に燃料ガスと空気との混合気を供給する吸気路における吸気圧を計測する吸気圧センサを備え、
前記燃料圧センサと吸気圧センサとの差圧に基づいて前記圧力調整弁を制御する圧力制御手段を備えているエンジン。
前記逆止弁付副燃料供給路における逆止弁の部位における連通路径が、複数の副燃料供給路毎に異なる値に設定されている請求項１記載のエンジン。
前記逆止弁付副燃料供給路における逆止弁に作用するバネの付勢力が、複数の副燃料供給路毎に異なる値に設定されている請求項１記載のエンジン。