JP2001173446A

JP2001173446A - 副室付き内燃機関

Info

Publication number: JP2001173446A
Application number: JP35977199A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iiyama; 明裕飯山; 幸大 ▲吉▼沢; Yukihiro Yoshizawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】副室内での酸素不足を解消して自己着火燃焼
を安定化させるとともに、負荷に応じて自己着火時期を
最適に制御し自己着火運転領域を拡大する。【解決手段】燃焼室９と副室２１と連通する連絡孔２
３を開閉する開閉弁２７が、圧縮上死点付近で開弁して
いる状態で、その後の吸気行程から圧縮行程にかけて燃
焼室９内の混合気が副室２１に入り、圧縮行程中に開閉
弁２７が閉じる。混合気が入り込んだ副室２１内では、
副燃料噴射弁３１が燃料を噴射するとともに、遮熱され
た高温の壁部２５などの影響によって温度が高まり、燃
料の熱分解や酸化などの改質が進む。その後、圧縮上死
点付近にて開閉弁２７が開くことで、燃焼室９の圧縮さ
れた高温の混合気が副室２１に入り込み、まず改質が進
んでいる副室２１から自己着火燃焼が起こる。この自己
着火燃焼による発熱で燃焼室９の温度や圧力が上昇し、
燃焼室９内の混合気も順次自己着火燃焼に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼室に連絡孔
を介して連通する副室を備えた副室付き内燃機関に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の副室付き内燃機関として
は、例えば特開平６−１４６８８７号公報に開示されて
いる。この副室付き内燃機関は、燃焼室と副室とを連通
する連絡口を開閉する制御弁を備えるとともに、副室に
燃焼噴射弁および点火栓をそれぞれ備えている。

【０００３】制御弁を、機関の部分負荷域では、膨張行
程初期に開弁する一方、膨張行程終期に閉弁すること
で、高温の燃焼ガスを副室内に残留させて、副室内での
燃料の気化や活性化を図っている。また、機関高負荷域
では、膨張行程初期に開いた制御弁を、排気行程に閉じ
ることで、より高圧の燃焼残留ガスを副室内に残留させ
て同様の効果を狙っている。

【０００４】そして、副室の内壁温度が所定温度より低
いときには、副室内にて点火栓による着火を行う一方、
内壁温度が高いときには、副室内にて自己着火を行わ
せ、それぞれ副室内にて燃焼を開始させた後、燃焼室で
の燃焼に移行する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の副室付き内燃機関は、燃焼残留ガスを副室内
に閉じ込めて、次サイクルにて噴射される燃料の気化お
よび活性化を図っているので、特にガソリンなどのセタ
ン価が低い燃料で自己着火を行う内燃機関に適用した場
合には、副室内で酸素が不足して燃料の活性化が不充分
となり、自己着火を安定して起こすことができない。ま
た、自己着火運転では、高負荷運転時ほど温度・圧力が
高まることから早く着火してノッキングの発生要因とな
るので、高負荷ほど自己着火時期を遅らせることが望ま
しいが、上記した従来の副室付き内燃機関では、負荷に
応じて自己着火の時期を制御することができず、安定し
た自己着火の運転領域が狭いという問題がある。

【０００６】そこで、この発明は、副室内での酸素不足
を解消して自己着火燃焼を安定化させるとともに、負荷
に応じて自己着火時期を最適に制御して自己着火運転領
域を拡大することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、燃焼室に連絡孔を介して連通す
る副室を設け、この副室に燃料を供給する燃料供給手段
を設けるとともに、前記連絡孔を開閉する開閉弁を設
け、この開閉弁を、吸気行程後の圧縮行程中に閉じて前
記燃焼室内の混合気を取り込む一方、圧縮上死点付近に
開いて副室内にて自己着火させる構成としてある。

【０００８】このような構成の副室付き内燃機関によれ
ば、開閉弁が圧縮上死点付近にて開弁している状態で、
その後の膨張行程および排気行程に続く吸気行程から圧
縮行程にかけて燃焼室内の混合気の一部が副室内に入り
込み、圧縮行程中に開閉弁が閉じる。混合気が閉じ込め
られた副室内では、燃料供給手段によって燃料が供給さ
れるとともに、燃焼残留ガスなどの影響によって温度が
高まり、燃料の熱分解や酸化などの改質が進む。その
後、圧縮上死点付近にて開閉弁が開くことで、燃焼室内
の圧縮された高温の酸素の過剰な混合気の一部が副室内
に入り込むことにより、まず改質が進んでいる副室から
自己着火燃焼が起こる。この自己着火燃焼による発熱で
燃焼室の温度や圧力が上昇し、燃焼室内の混合気も順次
自己着火燃焼に移行する。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明の構成
において、機関負荷が高いほど、開閉弁の開時期を遅ら
せる構成としてある。

【００１０】例えば、圧縮上死点で開閉弁を開いて自己
着火を開始すると、高温高圧のため熱発生が非常に大き
くなり、圧力上昇率も大きくなって騒音も大きなものと
なる。このため、開閉弁の開時期を高負荷ほど圧縮上死
点から遅らせて自己着火開始時期を遅らせ、熱発生をよ
りピストン下降側にて起こすことで、燃焼室内の圧力上
昇が抑えられる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２の発明の構成
において、高負荷では、圧縮上死点後クランク角度で１
０度となる位置で開閉弁を開く構成としてある。

【００１２】開閉弁の開時期を、圧縮上死点後クランク
角度で１０度となる位置より遅くすると、燃焼室内の圧
力が低くなり過ぎて燃焼が不安定となる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかの発明の構成において、燃料供給手段は、副室内
の燃料混合比が量論混合比となるよう燃料を供給する構
成としてある。

【００１４】上記構成によれば、副室内が量論混合比と
なることで、燃料の熱分解や酸化が起こりやすくなる。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれかの発明の構成において、機関温度や外気温度が低
いときに、開閉弁の閉時期を遅らせる構成としてある。

【００１６】上記構成によれば、開閉弁の閉時期を遅ら
せると、より多くの混合気が副室内に導入され、低温時
であっても、より多量の燃料が熱分解や酸化する。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかの発明の構成において、機関回転数が高いほど、
開閉弁の開時期を早める構成としてある。

【００１８】自己着火に至るまでの化学的な変化に要す
る時間はほぼ一定であるため、機関回転数が高くなる
と、燃焼がクランク角度で見て長くかかり、自己着火し
にくくなる。このため、自己着火開始時期を制御する開
閉弁の開時期を早めることで、自己着火が望ましいクラ
ンク角度で起こるようになる。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１ないし６のい
ずれかの発明の構成において、機関回転数が高いほど、
開閉弁の閉時期を遅らせる構成としてある。

【００２０】上記構成によれば、高回転域ほど、より多
量の混合気が副室内に導入されて、より多量の熱分解や
酸化された燃料が、副室から燃焼室に供給されることに
なる。

【００２１】請求項８の発明は、請求項１ないし７のい
ずれかの発明の構成において、部分負荷運転時に、開閉
弁の開動作による自己着火燃焼を行い、それ以外の運転
領域では、燃焼室に設けた点火栓により火花点火燃焼を
行う。

【００２２】上記構成によれば、部分負荷運転領域で自
己着火を行わせることで、副室からの熱分解や酸化した
燃料が、より効果的に燃焼開始の手段として利用され
る。

【００２３】請求項９の発明は、請求項８の発明の構成
において、火花点火燃焼時には、開閉弁を常時閉とする
構成としてある。

【００２４】上記構成によれば、火花点火時において、
高温の副室からのノッキング開始が回避される。

【００２５】請求項１０の発明は、請求項８の発明の構
成において、火花点火燃焼時には、燃焼室をリーン混合
気とする一方、副室をリッチ混合気とし、全体で量論混
合比となるようにする。

【００２６】上記構成によれば、燃焼室内の混合気はリ
ーンであることから、火花点火後の火炎伝播速度が遅く
なるとともに、エンドガスにおける冷炎反応が抑制され
てノッキングが抑制される。開閉弁の開弁により、副室
内のリッチな混合気が自己着火して、燃焼室内に噴出す
ることで、燃焼室内の未燃燃料も確実に燃焼する。

【００２７】請求項１１の発明は、請求項１ないし１０
のいずれかの発明の構成において、副室の内壁面に、燃
料の熱分解や酸化を促進する触媒層を設けた構成として
ある。

【００２８】上記構成によれば、副室内での燃料の熱分
解や酸化が促進され、燃焼がより安定化する。

【００２９】請求項１２の発明は、請求項１ないし１１
のいずれかの発明の構成において、副室を形成する壁部
は、遮熱性の高い材料で構成されている。

【００３０】上記構成によれば、副室内の温度がより高
温に保たれる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、燃焼室と副室
とを連通する連絡孔を開閉する開閉弁を、吸気行程後の
圧縮行程中に閉じるようにしたので、燃焼室から副室内
に新気を含む混合気を導入できて副室内での燃料の熱分
解や酸化が促進され、その後の圧縮行程上死点付近で開
閉弁を開くことで、燃焼室内の圧縮された高温の混合気
が副室内に入り込むことにより、燃料の改質が進んでい
る副室にて自己着火燃焼を安定して発生させることがで
きる。

【００３２】請求項２の発明によれば、機関負荷が高い
ほど、開閉弁の開時期を遅らせるようにしたので、副室
内での自己着火開始時期が遅くなって熱発生がよりピス
トン下降側にて発生し、これにより燃焼室内の圧力上昇
が抑えられ、機関高負荷域でのノッキングを抑制するこ
とができる。

【００３３】請求項３の発明によれば、機関高負荷域で
は、圧縮上死点後クランク角度で１０度となる位置で開
閉弁を開くようにしたので、燃焼室内の圧力が低くなり
過ぎることなく、より確実にノッキングを抑制すること
ができる。

【００３４】請求項４の発明によれば、燃料供給手段
は、副室内の燃料混合比が量論混合比となるよう燃料を
供給するようにしたので、副室内にて燃料の熱分解や酸
化が起こりやすくなり、燃焼をより安定させることがで
きる。

【００３５】請求項５の発明によれば、機関温度や外気
温度が低いときに、開閉弁の閉時期を遅らせるようにし
たので、より多くの混合気を副室内に導入でき、これに
より、より多量の燃料が熱分解や酸化して燃焼を安定さ
せることができ、低温から良好な燃費や排気性能を得る
ことができる。

【００３６】請求項６の発明によれば、機関回転数が高
いほど、開閉弁の開時期を早めるようにしたので、高回
転となっても、自己着火が望ましいクランク角度で起こ
るようになり、燃焼が改善されて燃費や排気性能の改善
効果が高まる。

【００３７】請求項７の発明によれば、機関回転数が高
いほど、開閉弁の閉時期を遅らせるようにしたので、高
回転域ほど、より多量の混合気が副室内に導入でき、こ
れにより、より多量の熱分解や酸化された燃料を副室内
から燃焼室に供給できて燃焼が改善され、燃費や排気性
能の改善効果が高まる。

【００３８】請求項８の発明によれば、部分負荷運転時
に、開閉弁の開動作による自己着火燃焼を行い、それ以
外の運転領域では、燃焼室に設けた点火栓により火花点
火燃焼を行うようにしたので、部分負荷運転領域におい
て、副室からの熱分解や酸化した燃料をより効果的に燃
焼開始の手段として利用でき、より広い運転範囲で自己
着火燃焼を実現することができ、燃費および排気性能が
大幅に向上する。

【００３９】請求項９の発明によれば、火花点火燃焼時
には、開閉弁を常時閉とするようにしたので、高温の副
室からのノッキング開始を防止できて出力が向上すると
ともに、副室を利用しないことから高圧縮化でき、燃費
向上を図ることができる。

【００４０】請求項１０の発明によれば、火花点火燃焼
時には、燃焼室をリーン混合気とする一方、副室をリッ
チ混合気とし、全体で量論混合比となるようにしたの
で、燃焼室内では、火花点火後の火炎伝播速度が遅くな
るとともに、エンドガスにおける冷炎反応が抑制されて
ノッキングを抑制でき、出力や燃費の向上が図られ、ま
た、開閉弁を開くことにより、副室内のリッチな混合気
が自己着火して、燃焼室内に噴出することで、燃焼室内
の未燃燃料も確実に燃焼させることができる。

【００４１】請求項１１の発明によれば、副室の内壁面
に、燃料の熱分解や酸化を促進する触媒層を設けたの
で、燃焼がより安定化し、これにより、副室の容積、開
閉弁および燃料供給手段の小型化が図れ、よりコンパク
トで低コストな内燃機関が得られる。

【００４２】請求項１２の発明によれば、副室を形成す
る壁部は、遮熱性の高い材料で構成されているので、副
室内の温度がより高温に保たれ、副室内での燃料の熱分
解や酸化を促進させることができ、これにより、副室の
容積、開閉弁および燃料供給手段の小型化が図れ、より
コンパクトで低コストな内燃機関が得られる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００４４】図１は、この発明の実施の一形態を示す副
室付き内燃機関の簡略化した断面図で、シリンダブロッ
ク１のシリンダ３内にはピストン５が上下可能に収容さ
れ、上記シリンダブロック１とピストン５とシリンダヘ
ッド７との間に燃焼室９が形成されている。

【００４５】シリンダヘッド７には、吸気通路となる吸
気ポート１１の燃焼室９への開口部を、動弁機構１３に
よって開閉する吸気弁１５および、図示しない排気ポー
トの燃焼室９への開口部を開閉する排気弁がそれぞれ設
けられている。吸気ポート１１には、燃焼噴射弁１７に
よってガソリン燃料が噴射供給されるとともに、火花点
火運転領域において、燃焼室９の上部中央にて点火栓１
９によって点火動作がなされる。

【００４６】また、シリンダヘッド７には、副室２１が
連絡孔２３を介して連通して形成されており、この副室
２１は、壁部２５が遮熱性の高い材料、例えばセラミッ
クスで構成されている。連絡孔２３は、開閉弁２７によ
って開閉され、開閉弁２７は開閉弁制御機構２９によっ
て開閉制御される。上記副室２３に対し燃料供給手段と
しての副燃料噴射弁３１によってガソリン燃料が噴射供
給される。この副燃料噴射弁３１と前記した燃料噴射弁
１７とにより、運転条件により要求される燃料の全量が
噴射される。

【００４７】図２は、上記した副室付き内燃機関におけ
る運転領域別の燃焼形態を示す。部分負荷運転領域では
自己着火燃焼とし、それ以外では火花点火燃焼とするも
のであるが、本発明では、上記した自己着火燃焼の安定
した運転領域を拡大するために、副室２１を設け、連絡
孔２３を開閉する開閉弁２７の開閉時期を制御しようと
するもので、特に、機関負荷に応じて開閉弁２７の開閉
時期を制御するものである。なお、曲線Ｌは全負荷運転
時での軸トルクを示している。

【００４８】図３は、吸気弁１５、排気弁および開閉弁
２７の各開閉時期、燃料噴射弁１７および副燃料噴射弁
３１の各燃料噴射時期をそれぞれ示している。吸気弁１
５は、吸気上死点前に開弁し、吸気下死点後に閉弁す
る。排気弁は、排気下死点前の膨張行程終期に開弁し、
吸気上死点後に閉弁する。一方、開閉弁２７は、圧縮行
程中にＴcの時期に閉弁し、圧縮上死点付近である圧縮
上死点後Ｔoの時期に開弁する。

【００４９】燃料噴射弁１７は、膨張行程途中から排気
行程途中に至る、吸気弁１５が閉じている時期に吸気ポ
ート１１に燃料を噴射する。一方、副燃料噴射弁３１
は、開閉弁２７が閉じている期間の早い時期に副室２１
に燃料を噴射する。燃料噴射弁１７および副燃料噴射弁
３１による燃料の噴射量は、双方合わせたものが、機関
の運転条件より要求される燃料の全量に相当するが、副
室２１内においては、燃料の改質効果が最も高くなる、
量論混合比となるよう燃料噴射を行うことが望ましい。

【００５０】図２に示した自己着火領域での自己着火燃
焼は、次のようにしてなされる。吸気弁１５の開弁後の
吸気行程で、燃料噴射弁１７によって既に噴射されてい
る燃料と空気との混合気が、吸気ポート１１から燃焼室
９に吸入され、圧縮行程にて、この混合気が圧縮され
る。一方、副室２１においては、それ以前の膨張行程に
て開閉弁２７が開弁しているので、上記吸気行程にて燃
焼室９に吸入された混合気の一部が入り込み、圧縮行程
途中のＴcにて開閉弁２７が閉じる。その後副燃料噴射
弁３１によって燃料が噴射される副室２１内では、セラ
ミックスなどからなる壁部２５によって遮熱されて高温
となっている内壁面や、燃焼室９よりは多い燃焼残留ガ
スによる高温化により、燃料の熱分解や酸化などの改質
が進む。ここで、副室２１内の燃料混合比を量論混合比
となるよう燃料を噴射することで、燃料の熱分解や酸化
が起こりやすくなり、燃焼がより安定化する。

【００５１】圧縮上死点後には開閉弁２７が開いて、燃
焼室９内の高温の酸素の過剰な混合気が副室２１内に入
り込み、これにより、まず、燃料の改質が進んでいる副
室２１内で自己着火燃焼が起こる。この自己着燃焼によ
る発熱で燃焼室９の温度や圧力が上昇し、燃料室９内の
混合気も順次自己着火燃焼していく。このようにして、
燃料噴射弁１７および副燃料噴射弁３１によって噴射さ
れた燃料のほぼ全量が自己着火燃焼する。つまり、開閉
弁２７の開時期は、燃焼室９全体の自己着火燃焼の開始
時期を決める手段であると言える。

【００５２】図４は、開閉弁２７の閉時期Ｔcと、燃焼
室９内の圧力Ｐcとの関係を示す。これによれば、開閉
弁２７の閉時期Ｔcが遅いほど、ピストン５による燃焼
室９内の混合気に対する圧縮により、副室２１内により
多くの混合気が閉じ込められるとともに、この閉じ込め
た混合気の圧力と温度が高くなり、副室２１内の燃料の
気化や活性化が促進される。

【００５３】このため、外気温度が低い場合や、暖機運
転途中など機関温度が低いときには、開閉弁２７の閉時
期Ｔcを遅らせることで、改質効果の高い混合気をより
多量に生成でき、低温時であっても自己着火燃焼を安定
して行わせることが可能となる。図５は、機関の冷却水
温あるいは外気温度に対する、開閉弁２７の閉時期の一
例を示している。温度ｔ_１からｔ_２までの期間が暖機運
転でのものであり、この期間においては、温度が低いほ
ど（ｔ_１に近いほど）開閉弁２７の閉時期を、Ｔc_１か
らＴc_２との間で圧縮上死点（ＣＴＤＣ）に近くなるよ
う遅らせている。

【００５４】ところで、前記図２に示したような自己着
火燃焼を行う部分負荷燃焼領域において、副室２１内を
量論混合比に保とうとすると、自ずと副室２１内に存在
する空気量は負荷に応じて上限が決まるので、その空気
量に対する量論混合比の燃料量も、決まってくる。この
ことから開閉弁２７の閉時期の遅れ側の限界も決まって
くる。

【００５５】図６は、開閉弁２７の開時期Ｔoと燃焼室
９内の圧力Ｐoとの関係を示す。開閉弁２７の開時期
は、前述したように、燃焼室９全体の自己着火燃焼の開
始時期を決める手段であることから、図３で示したよう
に、圧縮上死点より遅いことが望ましい。特に、機関高
負荷運転領域では、クランク角度で約１０圧縮上死点よ
り遅いことが有効である。

【００５６】この理由は、例えば圧縮上死点で開閉弁２
７が開弁して燃焼室９全体で自己着火を開始すると、高
温高圧のため、熱発生が極めて大きくなり、圧力上昇率
も大きくなってノッキングが発生するなど機関騒音が大
きくなるという問題があるからである。このため、自己
着火開始時期を遅らせて、ピストン５が下降中に熱発生
を起こすことにより、燃焼室９内の圧力上昇を抑え、よ
り多い燃料を騒音が少ないように燃焼させることで、自
己着火燃焼領域の高負荷側の騒音で決まる限界を拡大で
きる。

【００５７】これに対して低負荷運転領域では、高負荷
時よりも自己着火しにくいことから、逆に、より高温高
圧の条件化としたほうが、安定した自己着火燃焼が行え
るので、開閉弁２７の開時期は、高負荷時より圧縮上死
点に近い時期に設定する。

【００５８】図７は、機関負荷に対する開閉弁２７の開
時期の一例を示している。上記したように、低負荷時で
は、自己着火を安定して起こすために、圧縮上死点（Ｔ
ＤＣ）により近い時期で開閉弁２７を開弁して自己着火
燃焼を開始する。一方、高負荷時では、開閉弁２７を、
圧縮上死点に対しクランク角度で約１０遅らせて開弁さ
せ、多量の熱発生があっても燃焼室９内の圧力上昇率を
抑え、騒音や振動を抑える。

【００５９】部分負荷運転領域における自己着火領域以
外の火花点火領域では、開閉弁２７は常時閉とする。こ
れにより、火花点火時において高温の副室２１からのノ
ッキング開始を防止できて出力が向上するとともに、副
室２１を使用しない分高圧縮比となるので、燃費がより
向上する。また、部分負荷運転時に、自己着火燃焼を行
うようにしているので、副室２１からの熱分解や酸化し
た燃料を効果的に燃焼開始の手段として利用でき、より
広い運転範囲で自己着火燃焼が実現できる。

【００６０】図８は、開閉弁２７の開時期の他の例を示
しており、機関回転数によって開時期を変化させてい
る。機関回転数が高くなると、自己着火しにくくなる。
これは、自己着火に至るまでの化学的な変化に要する時
間はほぼ一定であることから、回転数が高くなると、燃
焼がクランク角度から見て長くかかるためである。この
ため、図８に示すように、自己着火開始時期を制御する
開閉弁２７の開時期を、アイドル時を基準として回転数
が高くなるほど早める制御を行い、最高で１０度進角さ
せるよう補正する。これにより自己着火が、望ましいク
ランク角度で起こるようになり、出力や燃費を所定に維
持でき、より高回転域まで自己着火燃焼が可能となって
燃費や排気性状が向上する。

【００６１】また、機関回転数が高いほど、開閉弁２７
の閉時期を遅くすることで、より多量の混合気が副室２
１内に導入されて、より多量の熱分解や酸化された燃料
が副室２１内から燃焼室９へ供給されるので、より完全
に燃料が燃焼し、燃費や排気性状の向上が実現できる。

【００６２】図９は、機関負荷に対する開閉弁２７の開
時期の他の例を示している。これは、火花点火時にも開
閉弁２７を開閉制御しようというものである。但し、火
花点火時での開閉弁２７の開時期は、前記図７における
高負荷時と同様に、圧縮上死点後クランク角度で約１０
度遅らせてあり、点火栓１９による伝播火炎がシリンダ
３の内壁面に到達する時期になってから、としてある。

【００６３】これにより、火花点火時においても、ノッ
キングが回避されて出力向上が期待できるとともに、副
室２１から燃焼室９へのガスの噴出および、燃焼室９か
ら副室２１内へのガス流入作用によって、燃焼室９内に
て乱れが生成され、燃焼室９内の燃え残っていた燃料が
攪拌されて酸素と出会ってより完全に燃焼するようにな
り、未燃ＨＣの低減効果が期待できる。

【００６４】また、この場合、燃焼室９内および副室２
１内のそれぞれの混合比を、量論混合比からずらすこと
により、全体の混合比は量論混合比でありながら、ノッ
キングを抑制して出力を高めることが可能となる。例え
ば、燃焼室９内をリーンとし、副室２１内をリッチとす
ることにより、燃焼室９内の火炎伝播速度が遅くなると
ともに、エンドガスにおける冷炎反応が抑制されてノッ
キングが抑制される。燃焼後期に開閉弁２７が開いて副
室２１が燃焼室９に連通し、副室２１内のリッチな混合
気に着火して、燃焼室９内に噴出することで、燃料のほ
ぼ全量を確実に短時間に燃焼させることができる。

【００６５】このようにして、ノッキングが抑制され、
より多くの燃料を燃焼させることができ、しかも点火時
期も点火栓１９によってＭＢＴ（最適点火時期）付近に
設定できるので、出力の向上効果が極めて高くなる。な
お、この場合には、開閉弁２７の熱負荷が増大するの
で、開閉弁２７は、セラミックスやＮａ封入材など耐熱
性の優れる材質とすることが望ましい。

【００６６】なお、副室２１を形成する壁部２５の内壁
面に、燃料の熱分解や酸化をより促進させるために、酸
化触媒を塗布すると、より自己着火に適した混合気性状
とすることができる。

【００６７】また、開閉弁２９を規定時期に開閉させる
ための開閉弁制御機構２９は、例えば電磁コイルによる
電磁駆動弁機構を用いてもよく、機械的な公知の可変動
弁機構を用いてもよい。上記開閉弁制御機構２９は、火
花点火時に開閉弁２９を常時閉とするために、弁リフト
がゼロであるカムを別途設け、そのカムとリフト付きの
カムとを切り替える機構が必要となる。

【００６８】図９に示した例では、火花点火時にも開閉
弁２７を開閉するので、上記した弁リフトゼロのカムが
不要であり、その分機構が簡素化され、コスト的も重量
的にも有利なものとなる。

【００６９】また、上記実施の形態では、図１に示すよ
うに、燃焼噴射弁１７が吸気ポート１１に設けられてい
るが、これに代えて燃焼室に直接燃料を噴射する筒内直
接噴射式でも構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示す副室付き内燃機
関の簡略化した断面図である。

【図２】図１の副室付き内燃機関における運転領域別の
燃焼形態を示す説明図である。

【図３】図１の副室付き内燃機関における吸気弁、排気
弁および開閉弁の各開閉時期、燃料噴射弁および副燃料
噴射弁の各燃料噴射時期をそれぞれ示す動作説明図であ
る。

【図４】図１の副室付き内燃機関における開閉弁の閉時
期と燃焼室内の圧力との相関図である。

【図５】図１の副室付き内燃機関における機関の冷却水
温あるいは外気温度に対する開閉弁の閉時期の一例を示
す説明図である。

【図６】図１の副室付き内燃機関における開閉弁の開時
期と燃焼室内の圧力との相関図である。

【図７】図１の副室付き内燃機関における機関負荷に対
する開閉弁の開時期の一例を示す説明図である。

【図８】図１の副室付き内燃機関における機関回転数に
対する開閉弁の開時期を示す説明図である。

【図９】図１の副室付き内燃機関における機関負荷に対
する開閉弁の開時期の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

９燃焼室１９点火栓２１副室２３連絡孔２５壁部２７開閉弁３１副燃料噴射弁（燃料供給手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G023 AA02 AA04 AA06 AB00 AB06 AC02 AC03 AC04 AD21 AE01 AE04 AE06 3G092 AA00 AA05 AA06 AA07 AB02 BA08 BA09 DA07 DA13 EA03 EA04 EA14 FA01 FA16 FA18 GA02 GA03 GA16 HE01X

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室に連絡孔を介して連通する副室を
設け、この副室に燃料を供給する燃料供給手段を設ける
とともに、前記連絡孔を開閉する開閉弁を設け、この開
閉弁を、吸気行程後の圧縮行程中に閉じて前記燃焼室内
の混合気を取り込む一方、圧縮上死点付近に開いて副室
内にて自己着火させることを特徴とする副室付き内燃機
関。
【請求項２】機関負荷が高いほど、開閉弁の開時期を
遅らせることを特徴とする請求項１記載の副室付き内燃
機関。
【請求項３】高負荷では、圧縮上死点後クランク角度
で１０度となる位置で開閉弁を開くことを特徴とする請
求項２記載の副室付き内燃機関。
【請求項４】燃料供給手段は、副室内の燃料混合比が
量論混合比となるよう燃料を供給することを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載の副室付き内燃機
関。
【請求項５】機関温度や外気温度が低いときに、開閉
弁の閉時期を遅らせることを特徴とする請求項１ないし
４のいずれかに記載の副室付き内燃機関。
【請求項６】機関回転数が高いほど、開閉弁の開時期
を早めることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
に記載の副室付き内燃機関。
【請求項７】機関回転数が高いほど、開閉弁の閉時期
を遅らせることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
かに記載の副室付き内燃機関。
【請求項８】部分負荷運転時に、開閉弁の開動作によ
る自己着火燃焼を行い、それ以外の運転領域では、燃焼
室に設けた点火栓により火花点火燃焼を行うことを特徴
とする請求項１ないし７のいずれかに記載の副室付き内
燃機関。
【請求項９】火花点火燃焼時には、開閉弁を常時閉と
することを特徴とする請求項８記載の副室付き内燃機
関。
【請求項１０】火花点火燃焼時には、燃焼室をリーン
混合気とする一方、副室をリッチ混合気とし、全体で量
論混合比となるようにすることを特徴とする請求項８記
載の副室付き内燃機関。
【請求項１１】副室の内壁面に、燃料の熱分解や酸化
を促進する触媒層を設けたことを特徴とする請求項１な
いし１０のいずれかに記載の副室付き内燃機関。
【請求項１２】副室を形成する壁部は、遮熱性の高い
材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし
１１のいずれかに記載の副室付き内燃機関。