JP2005291065A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、主燃料からなる混合気を圧縮した燃焼室１において、燃料噴射弁２５から副燃料ＳＦを噴射して自己着火燃焼させることで混合気を着火させる噴射着火運転を行うエンジン１００に関し、その目的は、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行をスムーズに行い、更には、火花点火運転において混合気を適切に燃焼させて失火及び排ガスの温度の高温化を回避することができる技術を提供する点にある。
【解決手段】 燃焼室１に複数の点火プラグ３０を備え、起動運転時若しくは無負荷運転時に、燃焼室１において圧縮された混合気を複数の点火プラグ３０の全てを作動させて点火する火花点火運転を行うように構成され、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行時に、燃焼室１において圧縮された混合気を複数の点火プラグ３０のうちの一部のみを作動させて点火する部分点火運転を移行運転として行うように構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主燃料と酸素含有ガスとの混合気を圧縮した燃焼室において、燃料噴射弁から副燃料を噴射して自己着火燃焼させることで前記混合気を着火させる噴射着火運転を行うエンジンに関する。

天然ガスなどの主燃料と空気（酸素含有ガス）との混合気を圧縮した燃焼室において、燃料噴射弁から軽油や灯油などの副燃料を噴射して自己着火燃焼させることで該混合気を着火させる噴射着火運転を行うエンジン（上記副燃料を着火用パイロット燃料と呼ぶ場合があることから、このようなエンジンをパイロット着火エンジンと呼ぶ場合がある。）が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
また、このようなエンジンは、上記噴射着火運転において、主燃料からなる混合気の着火のために燃料噴射弁により副燃料を噴射して自己着火させるので、副燃料の噴射量の総熱量に対する熱量比が数％と微量である点でディーゼルエンジンとは異なる。

上記のようなエンジンでは、主燃料からなる混合気を副燃料の自己着火燃焼により発生する熱エネルギにより安定して着火させることができるので、燃焼室における平均有効圧を高めて高効率化を図ることができ、更には、上記主燃料からなる混合気を比較的低当量比で安定して希薄燃焼させることができるので、低ＮＯｘ化を図ることができる。

また、上記特許文献１のエンジンは、燃焼室に１つの点火プラグが設けられ、起動運転時などに燃焼室における副燃料の自己着火が安定して発生しない場合に、その点火プラグを作動させて、主燃料からなる混合気を点火する火花点火運転を行うように構成されている。また、燃料噴射弁から噴射された副燃料の自己着火が開始されて噴射着火運転が行われるようになっても、この点火プラグを継続して作動させることで主燃料からなる混合気の着火を補助するように構成されている。

特開２０００−６４８３８号公報

上記特許文献１に記載のエンジンでは、起動運転時に、点火プラグを作動させた状態で、燃料噴射弁から噴射された副燃料の自己着火が開始されて噴射着火運転が開始されると、混合気の燃焼期間が短くなりすぎて、ノッキングなどが発生する場合がある。

一方、エンジンにかかる負荷が遮断された無負荷状態においても、燃焼室の圧力が比較的低いことから、火花点火運転により点火プラグを作動させて混合気を火花点火する場合が考えられるが、この場合でも、無負荷状態からエンジンに負荷が加えられる加負荷状態に移行して、点火プラグを作動させた状態で、燃焼室の圧力が上昇することにより燃料噴射弁から噴射された副燃料の自己着火が開始されて噴射着火運転が開始されると、混合気の燃焼期間が短くなりすぎて、ノッキングなどが発生する場合がある。

また、上記のようなノッキングを回避するために、燃料噴射弁から噴射された副燃料の自己着火が開始されたときに点火プラグの作動を停止すると、副燃料が噴射される副室が充分に暖機されていないなどの理由により、副燃料の自己着火が不安定となって失火やエンジンストールが発生する場合がある。

また、火花点火運転において、作動される点火プラグの点火エネルギが小さすぎると、失火が発生したり混合気の燃焼期間が長期化して燃焼した排ガスが例えば７００℃程度と高温のまま排気路に排出されてしまう場合がある。

従って、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所謂パイロット着火エンジンにおいて、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行をスムーズに行い、更には、火花点火運転において混合気を適切に燃焼させて失火及び排ガス温度の高温化を回避することができる技術を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るエンジンは、主燃料と酸素含有ガスとの混合気を圧縮した燃焼室において、燃料噴射弁から副燃料を噴射して自己着火燃焼させることで前記混合気を着火させる噴射着火運転を行うエンジンであって、その第１特徴構成は、前記燃焼室に複数の点火プラグを備え、
起動運転時若しくは無負荷運転時に、前記燃焼室において圧縮された混合気を前記複数の点火プラグの全てを作動させて点火する火花点火運転を行うように構成され、
前記火花点火運転と前記噴射着火運転との間の移行時に、前記燃焼室において圧縮された混合気を前記複数の点火プラグのうち一部の点火プラグのみを作動させて点火する部分点火運転を移行運転として行うように構成されている点にある。

上記第１特徴構成によれば、上記起動運転時や無負荷運転時において、複数の点火プラグを作動させる火花点火運転を行うことで、点火エネルギを充分に大きくして主燃料からなる混合気を安定して点火することができるので、失火及び排ガスの高温化を回避することができる。
また、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行時に行われる移行運転として上記部分点火運転を行うことで、燃料噴射弁から噴射された副燃料の自己着火が不安定となっている移行時において、一部の点火プラグの点火エネルギにより混合気の着火を補助して混合気を安定して燃焼させながら、点火エネルギを極力低下させることによりノッキングを回避することができ、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行をスムーズに行うことができる。

本発明に係るエンジンの第２特徴構成は、前記燃料噴射弁が前記燃焼室の中央部に配置され、前記複数の点火プラグが前記燃焼室の中央部を中心に対称配置されている点にある。

上記第２特徴構成によれば、複数の点火プラグを設ける場合には、その複数の点火プラグを燃料噴射弁が配置されている燃焼室の中央部を中心に対称配置することで、火花点火運転において、その複数の点火プラグの全てを作動させて混合気を点火すると、混合気が燃焼室において均一な状態で燃焼することになるので、混合気の燃焼期間をできるだけ短くして、排ガス温度の高温化を一層抑制することができる。

上記目的を達成するための本発明に係るエンジンの第３特徴構成は、前記燃焼室に点火プラグを備えると共に、前記燃焼室の前記燃料噴射弁により副燃料が噴射される領域に予熱プラグを備え、
起動運転時若しくは無負荷運転時に、前記燃焼室において圧縮された混合気を前記点火プラグにより点火する火花点火運転を行うように構成され、
前記火花点火運転と前記噴射着火運転との間の移行時に、前記点火プラグの作動を停止させ前記予熱プラグを作動させた状態で前記燃料噴射弁により噴射される副燃料を自己着火燃焼させる予熱噴射着火運転を移行運転として行うように構成されている点にある。

上記第３特徴構成によれば、上記起動運転時や無負荷運転時において、複数又は単数の点火プラグを作動させる火花点火運転を行う場合において、その火花点火運転と噴射着火運転との間の移行時に行われる移行運転として上記予熱噴射着火運転を行うことで、燃料噴射弁から噴射された副燃料の自己着火が不安定となっている移行時において、その副燃料を予熱プラグにより確実に燃焼させながら、点火プラグを停止させることによりノッキングを回避することができ、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行をスムーズに行うことができる。

本発明に係るエンジンの第４特徴構成は、前記燃焼室から排出される排ガス状態を検出する排ガス状態検出手段を備え、
前記排ガス状態検出手段の検出結果に基づいて前記火花点火運転と前記移行運転と前記噴射着火運転との間の移行時期を判定する移行時期判定手段を備えた点にある。

これまで説明してきた火花点火運転と移行運転と噴射着火運転との間の移行時期は、夫々の運転時間を予め決定し、その時間が経過したことにより判定しても構わないが、上記第４特徴構成によれば、排ガス状態検出手段により検出した排ガス状態の変化により上記移行時期を判定することができ、エンジンの運転環境等が変化した場合でも、その変化に応じて上記移行時期を適切な時期とすることができる。
例えば、排ガス状態検出手段により、上記排ガス状態として、排ガスの温度や酸素濃度を検出する場合には、排ガスの温度や酸素濃度の低下により、燃焼室に噴射された副燃料が自己着火し始めたか否かを認識することができるので、その自己着火が開始されたが未だ不安定である時期には上記移行運転を行い、その自己着火が安定した時期には上記噴射着火運転を行うように、上記移行時期を判定することができる。

本発明に係るエンジンの第５特徴構成は、前記燃焼室として、シリンダ内に形成された主室と、シリンダヘッド内に形成され前記主室に連通する副室とを備え、
前記燃料噴射弁が前記副室に配置され、前記点火プラグが前記主室に配置されている点にある。

上記第５特徴構成によれば、燃焼室として上記主室と上記副室とを設け、その副室に燃料噴射弁を配置することで、副室に噴射された副燃料を燃焼室全体に拡散することを抑制しながら副室において良好に自己着火燃焼させることができ、その自己着火燃焼により発生する火炎ジェットを主室に噴出させることで主室の例えば低当量比の混合気を良好に着火させることができる。
そして、このようなエンジンにおいても、火花点火運転と噴射着火運転との間で、上述した移行運転を行うことで、その移行をスムーズに行うことができる。

本発明の実施の形態について、図１〜図３に基づいて説明する。
エンジン１００は、ピストン２と、ピストン２を収容するシリンダ３とを備え、ピストン２をシリンダ３内で往復運動させると共に、吸気弁４及び排気弁５を開閉動作させて、シリンダ３内に形成された燃焼室１において吸気、圧縮、燃焼・膨張、排気の諸行程を行い、ピストン２の往復動をクランク軸１７の回転運動として出力されるものであり、このような構成は、通常の４ストローク内燃機関と変わるところはない。

このエンジン１００は、メタンを主成分とする天然ガスである主燃料ＭＦと空気との混合気ＭＧを吸気路６に形成し、吸気行程において吸気弁４を開状態として吸気路６からその混合気ＭＧを燃焼室１に吸気して、圧縮行程において排気弁５を閉状態としてその吸気した混合気ＭＧを圧縮し、燃焼・膨張行程においてその圧縮した混合気を着火して燃焼させ、排気行程において排気弁５を開状態として燃焼後の排ガスを排気路７に排出する。
尚、混合気ＭＧの当量比は、１未満、好ましくは０．５以上０．７以下の範囲内程度に設定される。

燃焼室１には、上記吸気路６から吸気される主燃料ＭＦとは異なり、主燃料ＭＦよりも着火性に優れた液体燃料である軽油や灯油などの副燃料ＳＦを、圧縮行程終了時に燃焼室１に高圧噴射して自己着火させる燃料噴射弁２５が設けられている。

この燃料噴射弁２５は、一般的なディーゼルエンジンなどで用いられている例えばコモンレール方式の燃料噴射機構と同様の構成を採用することができ、高圧縮された状態で供給された副燃料ＳＦを燃焼室１に噴射するように構成される。

しかし、そのディーゼルエンジン用の燃料噴射機構は高圧噴射した液体燃料を拡散燃焼させることによりピストンを押し下げるために比較的多くの液体燃料を噴射する点と比較して、この燃料噴射弁２５は、副燃料ＳＦの噴射量が微量である点で相違する。

即ち、本実施形態のエンジン１００では、圧縮行程終了時において、燃料噴射弁２５から燃焼室１に微量の副燃料ＳＦを高圧噴射して自己着火燃焼させることにより、燃焼・膨張行程において、その副燃料ＭＦの自己着火燃焼により発生した熱エネルギによって吸気路６から吸気された混合気ＭＧが安定して着火されて燃焼し、その燃焼によりピストン２が押し下げられて、運転が継続されるのである。

尚、燃料噴射弁２５による副燃料ＳＦの噴射量は、主燃料ＭＦと副燃料ＳＦとの熱量の合計に対する熱量比で０．２％以上５％以下の範囲内好ましくは１％以下の範囲内とされる。
即ち、副燃料ＳＦの噴射量の総熱量に対する熱量比を０．２％よりも小さくすると、その自己着火燃焼により発生する熱量が小さすぎて混合気ＭＧを安定して着火させることができずに失火が発生する場合があり、一方５％よりも大きくすると、その自己着火燃焼により発生する熱量が大きすぎて燃焼室１の最高圧力が過剰に大きくなりノッキング等が発生する場合があり、更に、主燃料ＭＦに対する副燃料ＳＦの消費量が大きくなるから、副燃料ＳＦを貯留しておくタンクなどの大型化により装置の大型化を招いてしまう。
また、副燃料ＳＦの噴射量の総熱量に対する熱量比を１％以下とすることで、上記のような失火及びノッキングを回避しながら、一層の小型化を図ることができる。

そして、エンジン１００は、上記のような構成を採用することにより、主燃料ＭＦとして天然ガス等を用いた当量比０.５〜０.７の混合気ＭＧを、燃料噴射弁２５から高圧噴射された微量の副燃料ＭＦの自己着火燃焼により安定して着火させることができるので、燃焼室１における図示平均有効圧力を高くして、高出力且つ高効率化を図ることができる。

また、燃料噴射弁２５への副燃料ＳＦを供給する副燃料供給手段５０について説明を加えると、副燃料ＳＦは、副燃料タンク５３に貯留されており、その副燃料タンク５３に貯留されている副燃料ＳＦが、副燃料供給路５４において、クランク軸１７の回転動力を利用して駆動する燃料ポンプ５１により高圧縮され、燃料噴射弁２５に供給される。
また、燃料噴射弁２５による副燃料ＳＦの噴射量は、燃料噴射弁２５自身の作動を調整することにより調整される。尚、この燃料噴射弁２５における噴射量は、副燃料供給路５４に設けたガバナを調整して、燃料噴射弁２５へ供給される副燃料ＳＦの圧力を調整することでも調整することができる。
また、副燃料供給路５４には、副燃料ＳＦの流量を計測する流量計５２が設けられている。

また、本実施形態のエンジン１００は、燃焼室１として、シリンダ３の内面とピストン２の頂面とシリンダヘッド９の下面とで規定される主室１１と、シリンダヘッド９の中央部（シリンダ３の軸心に沿った部分）に設けられた副室口金２０内に形成された副室２１とが設けられ、この主室１１と副室２１とは、上記副室口金２０の主室１１への突出部に形成された連通孔２２を介して連通する。尚、上記副室２１の容積比は、燃焼室１全体の２％以上２０％以下程度が好ましい。

更に、ピストン２の頂面の中央部には、ピストン２が上死点に位置するときに、主室１１に突出する上記副室口金２０を囲う形態で凹部２ａが形成されており、凹部２ａにより、圧縮行程においてピストン２が上昇するときに、ピストン２の頂面外周部から凹部２ａの中心部に流れるスキッシュが発生する。

更に、燃料噴射弁２５は、上記副室口金２０の上方に設けられて、副室２１に副燃料ＳＦを高圧噴射するように構成されている。

即ち、このエンジン１００は、上記のような構成を採用することにより、主室１１に吸気された混合気ＭＧをピストン２の上昇により圧縮して、圧縮された混合気ＭＧを主室１１に開口する連通孔２２を介して副室２１に流入させ、副室２１において圧縮された混合気ＭＧに燃料噴射弁２５により副燃料ＳＦを噴射して自己着火燃焼させることで火炎を形成し、その火炎を副室２１から連通孔２２を介して主室１１に火炎ジェットＦＪとして噴射して、この火炎ジェットＦＪにより主室１１の混合気ＭＧを着火させて燃焼させる所謂噴射着火運転を行うように構成されている。

エンジン１００には、コンピュータからなるエンジン・コントロール・ユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）４０が設けられ、このＥＣＵ４０は、クランク軸１７の回転角度を測定するクランク角センサ１６の検出結果によりエンジン回転数を監視しながら、そのエンジン回転数が所望の目標回転数範囲内に設定するように、吸気路６に設けられたスロットルバルブ１５の開度調整により燃焼室１への混合気ＭＧの吸気量を調整するエンジン回転数設定手段４１として機能するように構成されている。

エンジン１００は、図２に示すように、燃料噴射弁２５が燃焼室１の中央部に配置され、複数具体的には２個の点火プラグ３０が燃焼室１の中央部を中心に対称配置されており、更に、燃料噴射弁２５は副室２１に配置され、複数の点火プラグ３０は主室１１に配置されている。また、これら点火プラグ３０は、例えば起動運転時や無負荷運転時等の燃焼室１において副燃料ＳＦの自己着火や混合気ＭＧの着火が安定していないときに、ＥＣＵ４０により作動されて、主室１１に吸気された混合気ＭＧを安定して火花点火して燃焼させるものである。

特に、エンジン１００の起動運転時には、燃焼室１が充分に昇温しておらず、更には、燃料噴射弁２５に供給される副燃料ＳＦの圧力が充分に上昇していないので、噴射着火運転を行って燃料噴射弁２５により副燃料ＳＦを噴射しても、その副燃料ＳＦが自己着火しない場合がある。
また、エンジン１００のクランク軸１７にかかるエンジン負荷が遮断された無負荷状態においても、燃焼室１の圧力が比較的低いことから、噴射着火運転を行って燃料噴射弁２５により副燃料ＳＦを噴射しても、その副燃料ＳＦが自己着火しない場合がある。

そこで、ＥＣＵ４０は、起動運転時や無負荷運転時において、燃焼室１において圧縮された混合気ＭＧを、上記点火プラグ３０を作動させて点火する火花点火運転を行う運転制御手段４２として機能するように構成されている。

即ち、この運転制御手段４２は、エンジン始動指令が入力されエンジン１００を起動させる起動運転を行ったときに、先ず、モータ８によりクランク軸１７を回転駆動させながら、上記点火プラグ３０を作動させることにより、上記火花点火運転を行うことで、点火プラグ３０の火花点火により混合気ＭＧが火花点火されて燃焼し、その混合気ＭＧの燃焼により、エンジン１００が充分に暖機されることになり、上記火花点火運転の初期若しくは中期から燃料噴射弁２５からの副燃料ＳＦの噴射を開始することにより、エンジン１００の暖機が進行して、その副燃料ＳＦの自己着火燃焼が開始される。

そして、燃料噴射弁２５により噴射された副燃料ＳＦの自己着火燃焼が安定して発生する状態となったときに、運転制御手段４２は、上記点火プラグ３０の作動が停止されて、副燃料ＳＦの自己着火燃焼により主燃料ＭＦからなる混合気ＭＧを着火させる噴射着火運転に移行させる。

また、この運転制御手段４２は、エンジン負荷３６が遮断されて無負荷状態となったときにも、上記点火プラグ３０を作動させることにより、上記火花点火運転を行う。そして、エンジン負荷３６が加えられる加負荷状態となったときには、上記点火プラグ３０の作動を停止して、副燃料ＳＦの自己着火燃焼により主燃料ＭＦからなる混合気ＭＧを着火させる噴射着火運転に移行させる。

更に、上記火花点火運転から上記噴射着火運転との間の移行時においては、燃料噴射弁から噴射された副燃料の自己着火が不安定となっている場合がある。そこで、上記運転制御手段４２は、その移行時において所定の移行運転を行うことで、その移行をスムーズなものとするように構成されている。

即ち、運転制御手段４２は、火花点火運転において、全ての点火プラグ３０を作動させて混合気ＭＧを火花点火している場合には、噴射着火運転との間の移行運転として、混合気ＭＧを複数の点火プラグ３０のうちの一部具体的には１個の点火プラグ３０のみを作動させて点火する部分点火運転を行うように構成されており、この部分点火運転を移行運転として行うことで、一部の点火プラグ３０の点火エネルギにより混合気ＭＧの着火を補助して混合気ＭＧを安定して燃焼させながら、点火エネルギを極力低下させることによりノッキングを回避することができる。

尚、上記のように火花点火運転において複数の点火プラグ３０で混合気ＭＧを火花点火することにより、混合気ＭＧの燃焼期間が長期化を抑制して、排気路７に排出される排ガスの温度を６００℃程度と低下させることができる。
また、燃料噴射弁２５により噴射された副燃料ＳＦの自己着火が開始されて噴射着火運転が開始されると、混合気ＭＧの燃焼期間が一層短くなって排気路７に排出される排ガスの温度が更に４５０℃程度と大幅に低下する。
ちなみに、火花点火運転において１つの点火プラグ３０のみで混合気ＭＧを火花点火した場合には、混合気ＭＧの燃焼期間が長期化により、排ガスが例えば７００℃程度と高温のまま排気路７に排出されてしまう。

更に、燃焼室１の燃料噴射弁２５により副燃料ＳＦが噴射される領域即ち副室２１に予熱プラグ３２が設けられており、運転制御手段４２は、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行運転として、点火プラグ３０の作動を停止させ予熱プラグ３２を作動させた状態で燃料噴射弁２５により噴射される副燃料ＳＦを自己着火燃焼させる予熱噴射着火運転を行うように構成されており、この予熱噴射着火運転を移行運転として行うことで、副燃料ＳＦを予熱プラグ３２により確実に燃焼させながら、点火プラグ３０を停止させることによりノッキングを回避することができる。

また、運転制御手段４２は、上記移行運転として、上記部分点火運転及び上記予熱噴射着火運転との一方のみを行うように構成することができるが、例えば、移行運転において、先ず上記部分点火運転を行って後に上記予熱噴射着火運転を行うように構成することができる。

更に、火花点火運転と噴射着火運転との移行時において、燃料噴射弁２５による副燃料ＳＦの噴射は継続しておくことができるが、火花点火運転において副燃料ＳＦの噴射を停止し、例えば、移行時に先立って副燃料ＳＦの噴射を再開するように構成しても構わない。

また、エンジン１００の排気路７には、燃焼室１から排出される排ガス状態として、排ガスＥの温度を検出する温度センサ３４（排ガス状態検出手段の一例）、及び、排ガスＥの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３５（排ガス状態検出手段の一例）が設けられている。
そして、ＥＣＵ４０は、温度センサ３４及び酸素濃度センサ３５で検出された排ガス状態としての排ガスＥの温度又は酸素濃度に基づいて、上記火花点火運転と上記移行運転と上記噴射着火運転との間の移行時期を判定する移行時期判定手段４３として機能するように構成されている。
即ち、移行時期判定手段４３は、排ガスＥの温度や酸素濃度が所定の閾値以下に低下となったときに、燃焼室１が、副燃料ＳＧが安定して自己着火燃焼し得る状態となったと認識して、上記火花点火運転から上記移行運転への移行時期、若しくは、上記移行運転から上記噴射着火運転への移行時期であると判定することができる。
尚、上記火花点火運転から上記移行運転への切替えは、火花点火運転において６００℃程度であった排ガスＥの温度が副燃料ＳＦの自己着火燃焼が開始された場合に４５０℃程度と大幅に低下することを利用して、排ガスＥの温度が４５０℃よりも若干大きい閾値以下になったときに行うことが好ましい。

また、起動運転時においてエンジン１００の暖機が進行し、燃焼室１において混合気ＭＧが安定して着火されるようになると、エンジン回転数やエンジン出力が安定状態となる。
そこで、移行時期判定手段４３は、エンジン出力又はクランク角センサ１６の検出結果から認識されるエンジン回転数を監視し、それらの分散が所定閾値以下となった場合に、エンジン１００の暖機が進行したと認識して、火花点火運転から移行運転を介して噴射着火運転への移行時期であると判定しても構わない。

〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態では、火花点火運転で作動させる点火プラグ３０を２個設けたが、別に、３個以上の点火プラグを設け火花点火運転において作動させても構わない。
また、火花点火運転において３個以上の点火プラグを作動させる場合には、部分点火運転において作動させる点火プラグの数を１個又は複数個づつ段階的減少させる形態で作動させることができる。

（２）上記実施の形態では、火花点火運転と噴射着火運転との間の移行時に、部分点火運転と予熱噴射着火運転の両方を行うように構成したが、別に、一方のみを行うように構成しても構わない。また、予熱噴射着火運転を行わない場合には、予熱プラグ３２を省略することができ、更に、火花点火運転で作動せる点火プラグ３０の数を１個としても構わない。

（３）上記実施の形態では、燃料噴射弁２５を燃焼室１の中央部に配置された副室２１に配置し、更に、点火プラグ３０を燃焼室１としての主室１１の中央部を中心に対称配置したが、上記燃料噴射弁２５及び点火プラグ３０の配置は適宜改変可能である。

（４）上記実施の形態では、火花点火運転と移行運転と噴射着火運転との移行時期を、排ガスＥの温度や酸素濃度を用いて判定する移行時期判定手段４３を設けたが、別に、火花点火運転と移行運転と噴射着火運転との夫々の運転時間を予め決定しておき、その運転時間が経過することにより、上記移行時期を判定しても構わない。

（５）上記実施の形態では、燃焼室１として主室１１及び副室２１を設けたが、別に、副室２１を設けることなく、主室１１のみで燃焼室１を構成しても構わない。

（６）上記実施の形態では、主燃料ＭＦとして天然ガスを、副燃料ＳＦとして軽油や灯油を用いたが、別に、主燃料ＭＦ及び副燃料ＳＦは適宜改変可能である。尚、特に、副燃料ＳＦについては、燃焼室１に高圧状態で噴射して自己着火させるので、着火性に優れた液体燃料を利用することが好ましい。

エンジンの燃焼室部分の側断面及び概略構成を示す図 エンジンの燃焼室部分の側断面図 エンジンの燃焼室部分の平断面図

符号の説明

１：燃焼室
１１：主室（燃焼室）
１５：スロットルバルブ
１６：クランク角センサ
２１：副室（燃焼室）
２２：連通孔
２５：燃料噴射弁
３０：点火プラグ
３２：予熱プラグ
３４：温度センサ（排ガス状態検出手段）
３５：酸素濃度センサ（排ガス状態検出手段）
３６：エンジン負荷
４０：エンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）
４１：エンジン回転数設定手段
４２：運転制御手段
４３：移行時期判定手段
５０：副燃料供給手段
１００：エンジン
ＭＦ：主燃料
ＳＦ：副燃料
ＭＧ：混合気

Claims (5)

1. 主燃料と酸素含有ガスとの混合気を圧縮した燃焼室において、燃料噴射弁から副燃料を噴射して自己着火燃焼させることで前記混合気を着火させる噴射着火運転を行うエンジンであって、
   前記燃焼室に複数の点火プラグを備え、
   起動運転時若しくは無負荷運転時に、前記燃焼室において圧縮された混合気を前記複数の点火プラグの全てを作動させて点火する火花点火運転を行うように構成され、
   前記火花点火運転と前記噴射着火運転との間の移行時に、前記燃焼室において圧縮された混合気を前記複数の点火プラグのうち一部の点火プラグのみを作動させて点火する部分点火運転を移行運転として行うように構成されているエンジン。
2. 前記燃料噴射弁が前記燃焼室の中央部に配置され、前記複数の点火プラグが前記燃焼室の中央部を中心に対称配置されている請求項１に記載のエンジン。
3. 主燃料と酸素含有ガスとの混合気を圧縮した燃焼室において、燃料噴射弁から副燃料を噴射して自己着火燃焼させることで前記混合気を着火させる噴射着火運転を行うエンジンであって、
   前記燃焼室に点火プラグを備えると共に、前記燃焼室の前記燃料噴射弁により副燃料が噴射される領域に予熱プラグを備え、
   起動運転時若しくは無負荷運転時に、前記燃焼室において圧縮された混合気を前記点火プラグにより点火する火花点火運転を行うように構成され、
   前記火花点火運転と前記噴射着火運転との間の移行時に、前記点火プラグの作動を停止させ前記予熱プラグを作動させた状態で前記燃料噴射弁により噴射される副燃料を自己着火燃焼させる予熱噴射着火運転を移行運転として行うように構成されているエンジン。
4. 前記燃焼室から排出される排ガス状態を検出する排ガス状態検出手段を備え、
   前記排ガス状態検出手段の検出結果に基づいて前記火花点火運転と前記移行運転と前記噴射着火運転との間の移行時期を判定する移行時期判定手段を備えた請求項１から３の何れか１項に記載のエンジン。
5. 前記燃焼室として、シリンダ内に形成された主室と、シリンダヘッド内に形成され前記主室に連通する副室とを備え、
   前記燃料噴射弁が前記副室に配置され、前記点火プラグが前記主室に配置されている請求項１から４の何れか１項に記載のエンジン。
   

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