WO2024111268A1 - 副室式ガスエンジン - Google Patents

Abstract

主燃焼室及び主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を有する副室式ガスエンジンであって、主燃焼室を形成する主燃焼室形成部と、副室を形成する副室形成部と、ガス燃料及び空気を含む混合気を主燃焼室に導くための吸気ラインと、副室に配置され、未燃燃料を点火するように構成された点火プラグと、吸気ラインから分岐し、吸気ラインを流れる混合気を未燃燃料の少なくとも一部として副室に導くための混合気導入ラインと、を備える。

Description

副室式ガスエンジン

　本開示は、副室式ガスエンジンに関する。
　本願は、２０２２年１１月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－１８６１１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主燃焼室と、該主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室（副燃焼室）と、を備える副室式ガスエンジンが知られている（例えば、特許文献１）。副室式ガスエンジンは、副室に配置された点火プラグにより、副室の混合気を着火し、該着火により生じた燃焼火炎が複数の噴孔の各々から噴出することで、主燃焼室の希薄予混合気を燃焼させる。

特開２０１６－１４２２２２号公報

　副室式ガスエンジンには、副室にガス燃料を供給することで点火プラグ周辺の混合気の可燃濃度を高めるアクティブ副室がある。このアクティブ副室は、混合気の過給圧と同程度までガス燃料を昇圧しないと、副室の内部にガス燃料を供給できない。このため、アクティブ副室は、ガス燃料を昇圧するための専用の圧縮機が必要であり、副室式ガスエンジンの構造の複雑化を招くという問題がある。

　副室式ガスエンジンには、副室に燃料供給がないパッシブ副室がある。このパッシブ副室は、前サイクルにおいて主燃焼室や副室に残留した排ガスの影響を受ける。パッシブ副室において噴孔や副室の形状を工夫することで、点火プラグ周辺の混合気の可燃濃度を高めることができるが、噴孔や副室の形状の制約が大きいという問題がある。

　上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、構造の複雑化を抑制しつつ、副室内の点火プラグ近傍の混合気の可燃濃度を高めることができる副室式ガスエンジンを提供することを目的とする。

　本開示の少なくとも一実施形態に係る副室式ガスエンジンは、
　主燃焼室及び前記主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を有する副室式ガスエンジンであって、
　前記主燃焼室を形成する主燃焼室形成部と、
　前記副室を形成する副室形成部と、
　ガス燃料及び空気を含む混合気を前記主燃焼室に導くための吸気ラインと、
　前記副室に配置され、未燃燃料を点火するように構成された点火プラグと、
　前記吸気ラインから分岐し、前記吸気ラインを流れる前記混合気を前記未燃燃料の少なくとも一部として前記副室に導くための混合気導入ラインと、を備える。

　本開示の少なくとも一実施形態によれば、構造の複雑化を抑制しつつ、副室内の点火プラグ近傍の混合気の可燃濃度を高めることができる副室式ガスエンジンが提供される。

本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジンを模式的に示す図である。 本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの副室形成部の概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの副室形成部の概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの副室を副室の中心軸線の延在方向における主燃焼室側から視た概略図である。 本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジンの副室形成部の概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジンを模式的に示す図である。

　以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（副室式ガスエンジン）
　図１及び図６の各々は、本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジン１を模式的に示す図である。幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図１及び図６に示されるように、該エンジン１の主燃焼室２０及び該主燃焼室２０と複数の噴孔３１を介して連通される副室（副燃焼室）３０を有する。本開示の副室式ガスエンジン１は、自動車用、舶用又は産業用（例えば、陸上発電用）に利用可能である。

　副室式ガスエンジン１は、図１及び図６に示されるように、主燃焼室２０を形成する主燃焼室形成部２と、副室３０を形成する副室形成部３と、ガス燃料及び空気を含む混合気を主燃焼室２０に導くための吸気ライン４と、副室３０に配置され、未燃燃料を点火するように構成された点火プラグ５と、吸気ライン４から分岐し、吸気ライン４を流れる混合気を上記未燃燃料の少なくとも一部として副室３０に導くための混合気導入ライン６と、を備える。

　副室式ガスエンジン１は、図１及び図６に示されるように、主燃焼室２０の中心軸線ＣＭに沿って延在するシリンダボア（円筒孔）１１１が形成されたシリンダブロック１１、及び、該シリンダボア１１１の開口端を閉塞する閉塞部１２１を有するシリンダヘッド部材１２により構成されるシリンダ１３と、シリンダボア１１１の内部に収納され、シリンダボア１１１の軸線（主燃焼室２０の中心軸線ＣＭ）の延在方向に沿って往復運動可能なピストン１４と、副室口金１９と、を備える。

（主燃焼室）
　上述した主燃焼室２０は、シリンダボア１１１の内周面、ピストン１４の頂面、及び、閉塞部１２１のピストン１４の頂面に隙間を挟んで対向するボア側面１２２、により画定される。閉塞部１２１及び該閉塞部１２１のボア側面１２２は、主燃焼室２０の中心軸線ＣＭに対して直交方向に沿って延在する。主燃焼室形成部２は、シリンダブロック１１のシリンダボア１１１が形成された部分、シリンダヘッド部材１２の閉塞部１２１、及び、ピストン１４を含む。

（シリンダヘッド部材）
　シリンダヘッド部材１２は、上述した閉塞部１２１と、点火プラグ５を支持する点火プラグ支持部１２３と、を有する。図示される実施形態では、シリンダヘッド部材１２は、閉塞部１２１を有するシリンダヘッド１２Ａと、点火プラグ支持部１２３を有する副室プラグホルダ１２Ｂと、を含む。シリンダヘッド１２Ａは、副室プラグホルダ１２Ｂとは別体に構成され、副室プラグホルダ１２Ｂを支持するプラグホルダ支持部１２４を有する。副室プラグホルダ１２Ｂは、プラグホルダ支持部１２４に支持されることで、シリンダヘッド１２Ａに内装される。なお、他の幾つかの実施形態では、シリンダヘッド部材１２は、シリンダヘッド１２Ａと副室プラグホルダ１２Ｂとが一体的に構成されていてもよい。

　図２、図３及び図５の各々は、本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジン１の副室形成部３の概略断面図である。図２、図３及び図５では、副室形成部３の副室３０の中心軸線ＣＳに沿った、中心軸線ＣＳを含む断面が示されている。副室プラグホルダ１２Ｂは、閉塞部１２１に対して主燃焼室２０とは反対側（図１中上側）に配置され、閉塞部１２１との間に副室口金１９を挟持している。副室プラグホルダ１２Ｂは、点火プラグ５の軸線ＣＰに沿って延在するプラグホール１２３Ａを有する。点火プラグ５は、プラグホール１２３Ａの内部に収容されている。点火プラグ５の外面に形成されたネジ部と、プラグホール１２３Ａの内面に形成されたネジ部と、が螺合することで、点火プラグ５が副室プラグホルダ１２Ｂに固定支持される。点火プラグ支持部１２３は、ネジ部が内面に形成されたプラグホール１２３Ａを含む。

（点火プラグ）
図１～図３、図５及び図６に示されるように、点火プラグ５は、点火プラグ５の軸線ＣＰの延在方向における一方側（主燃焼室２０側）に設けられる点火部５１（火花放電部）を含み、点火部５１において火花放電を起こすことで、混合気に点火するスパークプラグである。

　点火部５１は、図２、図３及び図５に示されるように、中心電極５２と、中心電極５２に非接触に配設される接地電極５３であって、中心電極５２との間に火花を発生させるための火花放電ギャップを形成する接地電極５３と、を含む。点火部５１は、副室３０に配置されている。図示される実施形態では、点火部５１は、副室プラグホルダ１２Ｂの主燃焼室２０側の端部１２５の端面よりも主燃焼室２０側（図中下側）に配置されている。

（副室口金）
　副室口金１９は、主燃焼室２０側の端部が閉塞された有底筒状に形成され、主燃焼室２０から離隔した側の端部が、副室プラグホルダ１２Ｂの主燃焼室２０側の端部に当接した状態で直列に連結されている。副室口金１９は、閉塞部１２１に形成された中心軸線ＣＭに沿って延在する貫通孔１２６を挿通する。副室口金１９の主燃焼室２０側の端部１２５は、主燃焼室２０に面するようになっている。

（副室）
　副室３０は、図２、図３及び図５に示されるように、副室口金１９の内面と、副室プラグホルダ１２Ｂの主燃焼室２０側の端部１２５の端面と、により画定される。上述した副室形成部３は、副室口金１９及び副室プラグホルダ１２Ｂの主燃焼室２０側の端部１２５を含む。副室口金１９の主燃焼室２０側の端部に、その内部に形成された副室３０と外部とを連通する複数の噴孔３１が形成されている。これらの複数の噴孔３１を介して主燃焼室２０と副室３０とが連通される。

　図１及び図６に示されるように、閉塞部１２１における副室口金１９の周囲に主燃焼室２０に夫々連通する吸気孔１５及び排気孔１６が形成されている。副室式ガスエンジン１は、吸気孔１５を開閉可能な吸気弁１７と、排気孔１６を開閉可能な排気弁１８と、をさらに備える。以下、副室式ガスエンジン１が、主燃焼室２０内に混合気（ガス燃焼を含む空気）を導く給気工程、主燃焼室２０内の混合気を圧縮する圧縮工程、点火プラグ５により点火された混合気が燃焼する燃焼工程、及び主燃焼室２０内から排ガスを排出する排気工程、を備える４ストロークエンジンである場合について説明するが、本開示の副室式ガスエンジン１は、２ストロークエンジンにも適用可能である。

（吸気ライン）
　吸気ライン４は、ガス燃料及び空気を含む混合気が流れる流路を有する。吸気ライン４の下流端に上述した吸気孔１５が形成されている。図示される実施形態では、副室式ガスエンジン１は、吸気ライン４に設けられ、吸気ライン４を流れる混合気を圧縮するように構成された圧縮機４１と、吸気ライン４の圧縮機４１よりも上流側に接続され、ガス燃料を供給するためのガス燃料供給ライン７と、をさらに備える。

　圧縮機４１を駆動させることで、吸気ライン４のガス燃料供給ライン７との接続部よりも上流側から空気が吸引される。吸気ライン４は、上流端が開放されていてもよいし、酸素濃度が大気中の空気よりも高い気体（リッチ酸素ガス）の供給源（例えば、リッチ酸素ガスを貯留するガスタンク）に接続されていてもよい。ガス燃料供給ライン７の上流端は、ガス燃料の供給源（例えば、ガス燃料を貯留するガス燃料タンク）７０に接続されている。ガス燃料供給ライン７を流れる燃料ガスは、吸気ライン４の圧縮機４１よりも上流側を流れる混合気よりも高圧になっている。ガス燃料供給ライン７を介して吸気ライン４に流入したガス燃料が吸気ライン４を流れる空気に混ざることで、混合気が形成される。

　図示される実施形態では、副室式ガスエンジン１は、主燃焼室２０から排ガスを排出するための排気ライン９と、排気ライン９に設けられ、排気ライン９を流れる排ガスのエネルギにより駆動するように構成されたタービン４３と、圧縮機４１及びタービン４３を連結する回転シャフト４２と、をさらに備える。副室式ガスエンジン１は、圧縮機４１、回転シャフト４２及びタービン４３から構成される過給機（ターボチャージャ）を含む。回転シャフト４２の一端側に圧縮機４１が連結され、回転シャフト４２の他端側にタービン４３が連結されている。圧縮機４１は、タービン４３に回転シャフト４２を介して同軸で連結されているので、回転シャフト４２とともにタービン４３の回転に連動して回転する。圧縮機４１は、主燃焼室２０から排出される排ガスのエネルギにより駆動し、吸気ライン４を流れる混合気を圧縮するように構成されている。

（混合気導入ライン）
　混合気導入ライン６の上流端は、吸気ライン４のガス燃料供給ライン７との接続部よりも下流側に接続されている。混合気導入ライン６の下流端には、副室３０に連通する混合気導入口６１が形成されている。図示される実施形態では、混合気導入口６１は、副室プラグホルダ１２Ｂの主燃焼室２０側の端部１２５の端面に形成されている。図示されるように、副室式ガスエンジン１は、混合気導入ライン６に設けられ、混合気導入口６１から吸気ライン４との接続部Ｐ２に向かう気体の流通を阻止する逆流防止装置（図示例では、逆止弁）９０をさらに備えていてもよい。

　給気工程において、吸気孔１５を介して主燃焼室２０に導入される混合気を主燃焼室側混合気とする。給気工程において、混合気導入ライン６を介して副室３０に導入される混合気を副室側混合気とする。主燃焼室側混合気は、主燃焼室２０に残留した排ガスが混ざるので、副室側混合気よりも可燃濃度が低下する。副室側混合気が副室３０内の気体に混ざることで副室３０内に過濃な混合気を形成する。副室３０内の混合気は、点火プラグ５の点火部５１における火花放電により着火されて燃焼する。そして、着火火炎は、複数の噴孔３１を介して主燃焼室２０に噴出し、主燃焼室２０内の希薄混合気を燃焼させる。

　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図１及び図６に示されるように、主燃焼室２０を形成する上述した主燃焼室形成部２と、副室３０を形成する上述した副室形成部３と、上述した吸気ライン４と、上述した点火プラグ５と、上述した混合気導入ライン６と、を備える。

　上記の構成によれば、副室式ガスエンジン１は、吸気ライン４を流れる混合気を、混合気導入ライン６を介して副室３０に導くことができ、副室３０内の点火プラグ５近傍の混合気の可燃濃度を高めることができる。上述した副室式ガスエンジン１は、アクティブ副室に比べて、副室３０に送るガス燃料を過給圧程度まで昇圧するための専用の圧縮機を必要としないため、その構造の複雑化を抑制できる。また、副室式ガスエンジン１は、パッシブ副室に比べて、前サイクルの残留排ガスの影響が小さくなるため、複数の噴孔３１や副室３０の形状についての設計自由度が高まる。

　幾つかの実施形態では、図１及び図６に示されるように、上述した副室式ガスエンジン１は、吸気ライン４に設けられ、混合気を圧縮するように構成された圧縮機４１を備える。吸気ライン４の混合気導入ライン６との接続部Ｐ１は、圧縮機４１よりも下流側に設けられている。上記の構成によれば、圧縮機４１により昇圧した混合気を、混合気導入ライン６を介して副室３０に導くことができる。この場合には、専用の圧縮機がなくても、混合気導入ライン６を介して副室３０に導かれる混合気の供給圧を高くできるため、該混同気を効果的に副室３０に供給できる。

　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図２、図３及び図５に示されるように、複数の噴孔３１の各々は、副室形成部３における副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における主燃焼室２０側の端部３２に形成されている。点火プラグ５は、副室形成部３における副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における主燃焼室２０から離隔した側の端部３３に取り付けられている。混合気導入ライン６に形成された副室３０に連通する混合気導入口６１は、副室形成部３における副室３０の主燃焼室２０から離隔した側の端部３３に形成されている。

　上記の構成によれば、点火プラグ５及び混合気導入口６１が、副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における同じ側（主燃焼室２０から離隔した側）に位置するため、混合気導入口６１から副室３０内に導入した混合気により、点火プラグ５近傍の混合気の可燃濃度を迅速に高めることができる。また、給気工程中に混合気導入口６１から副室３０内に導入した混合気により、点火プラグの温度を低減できるため、点火プラグ５の熱による損傷を抑制できる。

　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図２、図３及び図５に示されるように、上述した副室３０が、点火プラグ５の点火部５１が配置され、且つ混合気導入口６１が形成された第１領域３０Ａと、複数の噴孔３１が形成された第２領域３０Ｂと、第１領域３０Ａと第２領域３０Ｂとの間に形成され、第１領域３０Ａよりも副室３０の中心軸線ＣＳに直交する面積が小さい第３領域３０Ｃと、を含む。

　第１領域３０Ａは、第３領域３０Ｃよりも主燃焼室２０から離れた側に位置し、第２領域３０Ｂは、第３領域３０Ｃよりも主燃焼室２０側に位置している。図示される実施形態では、第１領域３０Ａは、副室口金１９（副室形成部３）の貫通孔１２６に挿通する部分よりも主燃焼室２０から離れた側に位置している。第１領域３０Ａは、副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における主燃焼室２０側に向かうにつれて、副室３０の中心軸線ＣＳに直交する面積が小さくなる面積縮小部を少なくとも一部に含み、副室３０の中心軸線ＣＳに直交する面積が最小となる主燃焼室２０側端が第３領域３０Ｃに接続されている。図示されるように、第３領域３０Ｃは、第１領域３０Ａとの接続部から第２領域３０Ｂとの接続部までに亘り、副室３０の中心軸線ＣＳに直交する面積が一定になっていてもよい。

　上記の構成によれば、副室３０は、第３領域３０Ｃが第１領域３０Ａよりも副室３０の中心軸線ＣＳに直交する面積が小さいため、混合気導入口６１から第１領域３０Ａに導かれた混合気を、点火プラグ５の点火部５１が存在する第１領域３０Ａに滞留させることができる。これにより、点火プラグ５近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口６１から副室３０内に導入した混合気による点火プラグ５の冷却効果を高めることができる。

　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図２及び図５に示されるように、上述した点火プラグ５が、副室３０の中心軸線ＣＳに沿った断面において、点火プラグ５の軸線ＣＰが副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向に沿って延在する。この場合には、点火プラグ５の軸線ＣＰが副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向に対して傾斜する場合に比べて、点火プラグ５の設置が容易となる。

　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図３に示されるように、上述した点火プラグ５が、副室３０の中心軸線ＣＳに沿った断面において、点火プラグ５の軸線ＣＰが、主燃焼室２０側に向かうにつれて副室３０の中心軸線ＣＳからの距離が短くなるように傾斜する。この場合には、点火プラグ５の軸線ＣＰが副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向に沿って延在している場合に比べて、点火プラグ５の点火部５１に、混合気導入口６１から副室３０内に導入される混合気が向かうように構成することが容易となる。

　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図２、図３及び図５に示されるように、副室３０の中心軸線ＣＳに沿った断面において、上述した混合気導入ライン６の混合気導入口６１を含む少なくとも一部である傾斜部６０が、混合気導入口６１側に向かうにつれて点火プラグ５の軸線ＣＰからの距離（最短距離）が短くなるように傾斜する。

　上記の構成によれば、混合気導入ライン６の混合気導入口６１を含む少なくとも一部（傾斜部６０）を点火プラグ５の軸線ＣＰに向けて傾斜させることで、混合気導入口６１から副室３０内に導入される混合気を、点火プラグ５近傍に導くことができる。これにより、点火プラグ５近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口６１から副室３０内に導入した混合気による点火プラグ５の冷却効果を高めることができる。

　図４は、本開示の一実施形態に係る副室式ガスエンジン１の副室３０を副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における主燃焼室２０側から視た概略図である。幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図４に示されるように、副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における一方側から視た場合において、混合気導入ライン６の混合気導入口６１を含む少なくとも一部（傾斜部６０）が、点火プラグ５の点火部５１に向かって延在している。

　図示される実施形態では、点火プラグ５の点火部５１は、副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における一方側から視た場合において、混合気導入口６１の中心（図心）を通る仮想直線ＥＬ上に位置する。仮想直線ＥＬは、混合気導入口６１を含む仮想平面に直交する直線であってもよいし、傾斜部６０の軸線を延長した直線であってもよい。

　上記の構成によれば、副室３０の中心軸線ＣＳの延在方向における一方側から視た場合において、混合気導入ライン６の混合気導入口６１を含む少なくとも一部を、点火プラグ５の点火部５１に向かって延在させることで、混合気導入口６１から副室３０内に導入される混合気を、点火部５１近傍に導くことができる。これにより、点火部５１近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口６１から副室３０内に導入した混合気による点火部５１の冷却効果を高めることができる。

　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図５に示されるように、副室３０の中心軸線ＣＳに沿った断面において、上述した点火プラグ５の点火部５１が、混合気導入口６１の中心（図心）を通る仮想直線ＥＬ上に位置する。仮想直線ＥＬは、混合気導入口６１を含む仮想平面に直交する直線であってもよいし、傾斜部６０の軸線を延長した直線であってもよい。

　上記の構成によれば、混合気導入口６１から副室３０内に導入される混合気を、点火プラグ５の点火部５１に導くことができる。これにより、点火部５１近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口６１から副室３０内に導入した混合気による点火部５１の冷却効果を高めることができる。

（ガス燃料導入ライン）
　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図６に示されるように、上述したガス燃料供給ライン７から分岐し、ガス燃料供給ライン７を流れるガス燃料を未燃燃料の少なくとも一部として副室３０に導くためのガス燃料導入ライン８と、をさらに備える。

　図示される実施形態では、ガス燃料導入ライン８の下流端が混合気導入ライン６に接続されているが、ガス燃料導入ライン８の下流端に副室３０に連通するガス燃料導入口が形成されてもよい。該ガス燃料導入口は、副室プラグホルダ１２Ｂの主燃焼室２０側の端部１２５の端面に形成されてもよい。

　副室式ガスエンジン１を定格出力に対して所定割合（例えば、３０％）以下の低負荷や無負荷で運転した場合に、混合気導入ライン６を介して副室３０に導かれる混合気の供給圧が低くなり、副室式ガスエンジン１の燃焼が不安定になる虞がある。副室式ガスエンジン１の低負荷運転時や無負荷運転時には、副室３０にガス燃料を送るために必要なガス燃料の供給圧が低いので、ガス燃料供給ライン７やガス燃料導入ライン８にガス燃料を昇圧するための圧縮機を設けなくても、ガス燃料導入ライン８を介してガス燃料を副室３０に導入できる。ガス燃料導入ライン８を介して副室３０に導入されたガス燃料が、副室３０内の気体に混ざることで、副室３０内に過濃な混合気を形成できる。

　上記の構成によれば、副室式ガスエンジン１を定格出力に対して所定割合（例えば、３０％）以下の低負荷や無負荷で運転した場合に、混合気導入ライン６を介して副室３０に導かれる混合気の供給圧が低くなり、副室式ガスエンジン１の燃焼が不安定になる虞がある。副室式ガスエンジン１の低負荷運転時や無負荷運転時に、ガス燃料導入ライン８を介して副室３０にガス燃料を導くことで、副室式ガスエンジン１の燃焼が不安定になることを抑制できる。

（第１逆流防止装置、第２逆流防止装置）
　幾つかの実施形態に係る副室式ガスエンジン１は、図６に示されるように、第１逆流防止装置（図示例では、逆止弁）９１と、第２逆流防止装置（図示例では、逆止弁）９２と、をさらに備える。ガス燃料導入ライン８は、混合気導入ライン６に接続されている。第１逆流防止装置９１は、混合気導入ライン６における吸気ライン４との接続部Ｐ２とガス燃料導入ライン８との接続部Ｐ３との間に設けられ、ガス燃料導入ライン８との接続部Ｐ３から吸気ライン４との接続部Ｐ２に向かう気体の流通を阻止するように構成されている。第２逆流防止装置９２は、ガス燃料導入ライン８に設けられ、混合気導入ライン６との接続部Ｐ４からガス燃料供給ライン７との接続部Ｐ５に向かう気体の流通を阻止するように構成されている。

　図６に示されるように、混合気導入ライン６のガス燃料導入ライン８との接続部Ｐ３と混合気導入口６１との間に、上述した逆流防止装置９０を設置してもよい。

　副室式ガスエンジン１の低負荷運転時や無負荷運転時には、ガス燃料供給ライン７を流れるガス燃料の圧力が、吸気ライン４の圧縮機４１よりも下流側を流れる混合気の圧力よりも高くなる。この場合には、ガス燃料導入ライン８及び混合気導入ライン６のガス燃料導入ライン８との接続部Ｐ３よりも下流側を介して、副室３０にガス燃料を供給できる。

　副室式ガスエンジン１の高負荷運転時には、吸気ライン４の圧縮機４１よりも下流側を流れる混合気の圧力が、ガス燃料供給ライン７を流れるガス燃料の圧力よりも高くなる。この場合には、混合気導入ライン６を介して、副室３０に混合気を供給できる。

　上記の構成によれば、副室式ガスエンジン１は、第１逆流防止装置９１を備えることで、ガス燃料が混合気導入ライン６を介して吸気ライン４に導入されることを抑制できる。また、副室式ガスエンジン１は、第２逆流防止装置９２を備えることで、混合気がガス燃料導入ライン８を介してガス燃料供給ライン７に導入されることを抑制できる。上記の構成によれば、副室式ガスエンジン１の低負荷運転時や無負荷運転時に、副室３０にガス燃料を供給でき、副室式ガスエンジン１の高負荷運転時に、副室３０に混合気導入ライン６を介して混合気を供給できる。

　本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

　本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

　上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

１）本開示の少なくとも一実施形態に係る副室式ガスエンジン（１）は、
　主燃焼室（２０）及び前記主燃焼室（２０）と複数の噴孔（３１）を介して連通される副室（３０）を有する副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記主燃焼室（２０）を形成する主燃焼室形成部（２）と、
　前記副室（３０）を形成する副室形成部（３）と、
　ガス燃料及び空気を含む混合気を前記主燃焼室（２０）に導くための吸気ライン（４）と、
　前記副室（３０）に配置され、未燃燃料を点火するように構成された点火プラグ（５）と、
　前記吸気ライン（４）から分岐し、前記吸気ライン（４）を流れる前記混合気を前記未燃燃料の少なくとも一部として前記副室（３０）に導くための混合気導入ライン（６）と、を備える。

　上記１）の構成によれば、副室式ガスエンジン（１）は、吸気ライン（４）を流れる混合気を、混合気導入ライン（６）を介して副室（３０）に導くことができ、副室（３０）内の点火プラグ（５）近傍の混合気の可燃濃度を高めることができる。副室式ガスエンジン（１）は、アクティブ副室に比べて、副室（３０）に送るガス燃料を過給圧程度まで昇圧するための専用の圧縮機を必要としないため、その構造の複雑化を抑制できる。副室式ガスエンジン（１）は、パッシブ副室に比べて、前サイクルの残留排ガスの影響が小さくなるため、複数の噴孔や副室の形状についての設計自由度が高まる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記複数の噴孔（３１）の各々は、前記副室（３０）の中心軸線（ガス燃料供給ライン７）の延在方向における前記主燃焼室（２０）側の端部（３２）に形成され、
　前記点火プラグ（５）は、前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）の延在方向における前記主燃焼室（２０）から離隔した側の端部（３３）に取り付けられ、
　前記混合気導入ライン（６）に形成された前記副室（３０）に連通する混合気導入口（６１）は、前記副室（３０）の前記主燃焼室（２０）から離隔した側の端部（３３）に形成された。

　上記２）の構成によれば、点火プラグ（５）及び混合気導入口（６１）が、副室（３０）の中心軸線（ＣＳ）の延在方向における同じ側（主燃焼室２０から離隔した側）に位置するため、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入した混合気により、点火プラグ（５）近傍の混合気の可燃濃度を迅速に高めることができる。また、給気工程中に混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入した混合気により、点火プラグの温度を低減できるため、点火プラグ（５）の熱による損傷を抑制できる。

３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記副室（３０）は、
　前記点火プラグ（５）の点火部（５１）が配置され、且つ前記混合気導入口（６１）が形成された第１領域（３０Ａ）と、
　前記複数の噴孔（３１）が形成された第２領域（３０Ｂ）と、
　前記第１領域（３０Ａ）と前記第２領域（３０Ｂ）との間に形成され、前記第１領域（３０Ａ）よりも前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）に直交する面積が小さい第３領域（３０Ｃ）と、を含む。

　上記３）の構成によれば、副室（３０）は、第３領域（３０Ｃ）が第１領域（３０Ａ）よりも副室（３０）の中心軸線（ＣＳ）に直交する面積が小さいため、混合気導入口（６１）から第１領域（３０Ａ）に導かれた混合気を、点火プラグ（５）の点火部（５１）が存在する第１領域（３０Ａ）に滞留させることができる。これにより、点火プラグ（５）近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入した混合気による点火プラグ（５）の冷却効果を高めることができる。

４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記点火プラグ（５）は、前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）に沿った断面において、前記点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）が前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）の延在方向に沿って延在する。

　上記４）の構成によれば、点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）が、副室（３０）の中心軸線（ＣＳ）の延在方向に沿って延在している。この場合には、点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）が副室（３０）の中心軸線（ＣＳ）の延在方向に対して傾斜する場合に比べて、点火プラグ（５）の設置が容易となる。

５）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記点火プラグ（５）は、前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）に沿った断面において、前記点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）が、前記主燃焼室（２０）側に向かうにつれて前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）からの距離が短くなるように傾斜する。

　上記５）の構成によれば、点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）が、副室（３０）の中心軸線（ＣＳ）の延在方向に対して傾斜している。この場合には、点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）が副室（３０）の中心軸線（ＣＳ）の延在方向に沿って延在している場合に比べて、点火プラグ（５）の点火部（５１）に、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入される混合気が向かうように構成することが容易となる。

６）幾つかの実施形態では、上記２）から上記５）までの何れかに記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記混合気導入ライン（６）は、前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）に沿った断面において、前記混合気導入口（６１）を含む少なくとも一部が、前記混合気導入口（６１）側に向かうにつれて前記点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）からの距離が短くなるように傾斜する。

　上記６）の構成によれば、混合気導入ライン（６）の混合気導入口（６１）を含む少なくとも一部を点火プラグ（５）の軸線（ＣＰ）に向けて傾斜させることで、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入される混合気を、点火プラグ（５）近傍に導くことができる。これにより、点火プラグ（５）近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入した混合気による点火プラグ（５）の冷却効果を高めることができる。

７）幾つかの実施形態では、上記２）から上記６）までの何れかに記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）の延在方向における一方側から視た場合において、
　前記混合気導入ライン（６）の前記混合気導入口（６１）を含む少なくとも一部は、前記点火プラグ（５）の点火部（５１）に向かって延在している。

　上記７）の構成によれば、副室（３０）の中心軸線（ＣＳ）の延在方向における一方側から視た場合において、混合気導入ライン（６）の混合気導入口（６１）を含む少なくとも一部を、点火プラグ（５）の点火部（５１）に向かって延在させることで、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入される混合気を、点火部（５１）近傍に導くことができる。これにより、点火部（５１）近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入した混合気による点火部（５１）の冷却効果を高めることができる。

８）幾つかの実施形態では、上記２）から上記７）までの何れかに記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記点火プラグ（５）の点火部（５１）は、前記副室（３０）の前記中心軸線（ＣＳ）に沿った断面において、前記混合気導入口（６１）の中心を通る仮想直線（ＥＬ）上に位置する。

　上記８）の構成によれば、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入される混合気を、点火プラグ（５）の点火部（５１）に導くことができる。これにより、点火部（５１）近傍の混合気の可燃濃度を効果的に高めることができ、混合気導入口（６１）から副室（３０）内に導入した混合気による点火部（５１）の冷却効果を高めることができる。

９）幾つかの実施形態では、上記１）から上記８）までの何れかに記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記吸気ライン（４）に設けられ、前記混合気を圧縮するように構成された圧縮機（４１）をさらに備え、
　前記吸気ライン（４）の前記混合気導入ライン（６）との接続部（Ｐ１）は、前記圧縮機（４１）よりも下流側に設けられた。

　上記９）の構成によれば、圧縮機（４１）により昇圧した混合気を、混合気導入ライン（６）を介して副室（３０）に導くことができる。この場合には、専用の圧縮機がなくても、混合気導入ライン（６）を介して副室（３０）に導かれる混合気の供給圧を高くできるため、該混同気を効果的に副室（３０）に供給できる。

１０）幾つかの実施形態では、上記９）に記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記吸気ライン（４）の前記圧縮機（４１）よりも上流側に接続され、前記ガス燃料を供給するためのガス燃料供給ライン（７）と、
　前記ガス燃料供給ライン（７）から分岐し、前記ガス燃料供給ライン（７）を流れる前記ガス燃料を前記未燃燃料の少なくとも一部として前記副室（３０）に導くためのガス燃料導入ライン（８）と、をさらに備える。

　上記１０）の構成によれば、副室式ガスエンジン（１）を定格出力に対して所定割合以下の低負荷や無負荷で運転した場合に、混合気導入ライン（６）を介して副室（３０）に導かれる混合気の供給圧が低くなり、副室式ガスエンジン（１）の燃焼が不安定になる虞がある。副室式ガスエンジン（１）の低負荷運転時や無負荷運転時に、ガス燃料導入ライン（８）を介して副室（３０）にガス燃料を導くことで、副室式ガスエンジン（１）の燃焼が不安定になることを抑制できる。

１１）幾つかの実施形態では、上記１０）に記載の副室式ガスエンジン（１）であって、
　前記ガス燃料導入ライン（８）は、前記混合気導入ライン（６）に接続され、
　前記副室式ガスエンジン（１）は、
　前記混合気導入ライン（６）における前記吸気ライン（４）との接続部（Ｐ２）と前記ガス燃料導入ライン（８）との接続部（Ｐ３）との間に設けられ、前記ガス燃料導入ライン（８）との接続部（Ｐ３）から前記吸気ライン（４）との接続部（Ｐ２）に向かう気体の流通を阻止する第１逆流防止装置（９１）と、
　前記ガス燃料導入ライン（８）に設けられ、前記混合気導入ライン（６）との接続部（Ｐ４）から前記ガス燃料供給ライン（７）との接続部（Ｐ５）に向かう気体の流通を阻止する第２逆流防止装置（９２）と、をさらに備える。

　上記１１）の構成によれば、副室式ガスエンジン（１）は、第１逆流防止装置（９１）を備えることで、ガス燃料が混合気導入ライン（６）を介して吸気ライン（４）に導入されることを抑制できる。また、副室式ガスエンジン（１）は、第２逆流防止装置（９２）を備えることで、混合気がガス燃料導入ライン（８）を介してガス燃料供給ライン（７）に導入されることを抑制できる。上記１１）の構成によれば、副室式ガスエンジン（１）の低負荷運転時や無負荷運転時に、副室（３０）にガス燃料を供給でき、副室式ガスエンジン（１）の高負荷運転時に、副室（３０）に混合気導入ライン（６）を介して混合気を供給できる。

１　　　　　副室式ガスエンジン
２　　　　　主燃焼室形成部
３　　　　　副室形成部
４　　　　　吸気ライン
５　　　　　点火プラグ
６　　　　　混合気導入ライン
７　　　　　ガス燃料供給ライン
８　　　　　ガス燃料導入ライン
９　　　　　排気ライン
１１　　　　シリンダブロック
１２　　　　シリンダヘッド部材
１２Ａ　　　シリンダヘッド
１２Ｂ　　　副室プラグホルダ
１３　　　　シリンダ
１４　　　　ピストン
１５　　　　吸気孔
１６　　　　排気孔
１７　　　　吸気弁
１８　　　　排気弁
１９　　　　副室口金
２０　　　　主燃焼室
３０　　　　副室
３１　　　　噴孔
４１　　　　圧縮機
４２　　　　回転シャフト
４３　　　　タービン
５１　　　　点火部
６１　　　　混合気導入口
９０　　　　逆流防止装置
９１　　　　第１逆流防止装置
９２　　　　第２逆流防止装置
１１１　　　シリンダボア
１２１　　　閉塞部
１２２　　　ボア側面
１２３　　　点火プラグ支持部
１２４　　　プラグホルダ支持部
１２５　　　端部
１２６　　　貫通孔
ＣＰ　　　　点火プラグの軸線
ＣＳ　　　　副室の中心軸線
ＥＬ　　　　仮想直線

Claims (11)

1. 　主燃焼室及び前記主燃焼室と複数の噴孔を介して連通される副室を有する副室式ガスエンジンであって、
   　前記主燃焼室を形成する主燃焼室形成部と、
   　前記副室を形成する副室形成部と、
   　ガス燃料及び空気を含む混合気を前記主燃焼室に導くための吸気ラインと、
   　前記副室に配置され、未燃燃料を点火するように構成された点火プラグと、
   　前記吸気ラインから分岐し、前記吸気ラインを流れる前記混合気を前記未燃燃料の少なくとも一部として前記副室に導くための混合気導入ラインと、を備える、
   副室式ガスエンジン。
2. 　前記複数の噴孔の各々は、前記副室の中心軸線の延在方向における前記主燃焼室側の端部に形成され、
   　前記点火プラグは、前記副室の前記中心軸線の延在方向における前記主燃焼室から離隔した側の端部に取り付けられ、
   　前記混合気導入ラインに形成された前記副室に連通する混合気導入口は、前記副室の前記主燃焼室から離隔した側の端部に形成された、
   請求項１に記載の副室式ガスエンジン。
3. 　前記副室は、
   　前記点火プラグの点火部が配置され、且つ前記混合気導入口が形成された第１領域と、
   　前記複数の噴孔が形成された第２領域と、
   　前記第１領域と前記第２領域との間に形成され、前記第１領域よりも前記副室の前記中心軸線に直交する面積が小さい第３領域と、を含む、
   請求項２に記載の副室式ガスエンジン。
4. 　前記点火プラグは、前記副室の前記中心軸線に沿った断面において、前記点火プラグの軸線が前記副室の前記中心軸線の延在方向に沿って延在する、
   請求項３に記載の副室式ガスエンジン。
5. 　前記点火プラグは、前記副室の前記中心軸線に沿った断面において、前記点火プラグの軸線が、前記主燃焼室側に向かうにつれて前記副室の前記中心軸線からの距離が短くなるように傾斜する、
   請求項３に記載の副室式ガスエンジン。
6. 　前記混合気導入ラインは、前記副室の前記中心軸線に沿った断面において、前記混合気導入口を含む少なくとも一部が、前記混合気導入口側に向かうにつれて前記点火プラグの軸線からの距離が短くなるように傾斜する、
   請求項２乃至５の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
7. 　前記副室の前記中心軸線の延在方向における一方側から視た場合において、
   　前記混合気導入ラインの前記混合気導入口を含む少なくとも一部は、前記点火プラグの点火部に向かって延在している、
   請求項２乃至５の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
8. 　前記点火プラグの点火部は、前記副室の前記中心軸線に沿った断面において、前記混合気導入口の中心を通る仮想直線上に位置する、
   請求項２乃至５の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
9. 　前記吸気ラインに設けられ、前記混合気を圧縮するように構成された圧縮機をさらに備え、
   　前記吸気ラインの前記混合気導入ラインとの接続部は、前記圧縮機よりも下流側に設けられた、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
10. 　前記吸気ラインの前記圧縮機よりも上流側に接続され、前記ガス燃料を供給するためのガス燃料供給ラインと、
    　前記ガス燃料供給ラインから分岐し、前記ガス燃料供給ラインを流れる前記ガス燃料を前記未燃燃料の少なくとも一部として前記副室に導くためのガス燃料導入ラインと、をさらに備える、
    請求項９に記載の副室式ガスエンジン。
11. 　前記ガス燃料導入ラインは、前記混合気導入ラインに接続され、
    　前記副室式ガスエンジンは、
    　前記混合気導入ラインにおける前記吸気ラインとの接続部と前記ガス燃料導入ラインとの接続部との間に設けられ、前記ガス燃料導入ラインとの接続部から前記吸気ラインとの接続部に向かう気体の流通を阻止する第１逆流防止装置と、
    　前記ガス燃料導入ラインに設けられ、前記混合気導入ラインとの接続部から前記ガス燃料供給ラインとの接続部に向かう気体の流通を阻止する第２逆流防止装置と、をさらに備える、
    請求項１０に記載の副室式ガスエンジン。

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