JP2013144936A - 火花点火内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室に連通する容積可変の副室を具備し、燃焼圧力が制御圧力に達すると副室用ピストンの移動により副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇を抑制する火花点火内燃機関において、燃焼圧力が制御圧力となったときに副室用ピストンが移動するまでにタイムラグがあっても、燃焼室内の圧力がタイムラグの間に制御圧力よりそれほど高くならないようにする。
【解決手段】副室６０に加えて、燃焼室に連通する容積可変の小型副室６０’を具備し、燃焼圧力が制御圧力より低い設定圧力となると小型副室用ピストン５５’の移動により小型副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇速度を低下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃焼圧力を制御するために燃焼室に連通する副室を具備する火花点火内燃機関に関する。

自着火内燃機関において、過早着火のような異常燃焼時に、燃焼圧力が異常に高まることを抑制するために、制御圧力で開弁する圧力調整弁を介して副室を燃焼室と連通させ、燃焼圧力が制御圧力を超えるときに、燃焼室内の圧力を副室へ逃がすことが提案されている（特許文献１参照）。

容積可変の副室を燃焼室へ連通させ、燃焼圧力が制御圧力に達すると副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇を抑制することは、火花点火内燃機関においても、燃焼圧力が異常に高まることを抑制するのに有効である。

特開２０００−２３０４３９ 特開平０７−２２９４３１ 特開平０７−２５９５６３ 特開２００４−２８５９２８ 特開２００７−５２９３２６

一般的な容積可変の副室においては、副室用ピストンが摺動することにより副室の容積を変化させる。燃焼圧力が異常に高まることを十分に抑制するためには、副室用ピストンを大きくして副室の容積を大きく変化させることが必要である。

しかしながら、こうして、副室用ピストンを大きくすると、ピストンリングの摺動面積が大きくなって静摩擦係数が大きくなるために、燃焼圧力が制御圧力となっても副室用ピストンは直ぐには移動しない。こうして副室用ピストンが移動するまでにタイムラグが発生するために、燃焼室内の圧力がタイムラグの間において制御圧力よりかなり高くなることがある。

従って、本発明の目的は、燃焼室に連通する容積可変の副室を具備し、燃焼圧力が制御圧力に達すると副室用ピストンの移動により副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇を抑制する火花点火内燃機関において、燃焼圧力が制御圧力となったときに副室用ピストンが移動するまでにタイムラグがあっても、燃焼室内の圧力がタイムラグの間に制御圧力よりそれほど高くならないようにすることである。

本発明による請求項１に記載の火花点火内燃機関は、燃焼室に連通する容積可変の副室を具備し、燃焼圧力が制御圧力に達すると副室用ピストンの移動により前記副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇を抑制する火花点火内燃機関において、前記副室に加えて、燃焼室に連通する容積可変の小型副室を具備し、燃焼圧力が前記制御圧力より低い設定圧力となると小型副室用ピストンの移動により前記小型副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇速度を低下させることを特徴とする。

本発明による請求項２に記載の火花点火内燃機関は、請求項１に記載の火花点火内燃機関において、前記設定圧力は機関回転数及び機関負荷の少なくとも一方が高いほど低くされることを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の火花点火内燃機関は、燃焼室に連通する容積可変の副室を具備し、燃焼圧力が制御圧力に達すると副室用ピストンの移動により副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇を抑制する火花点火内燃機関において、副室に加えて、燃焼室に連通する容積可変の小型副室を具備し、燃焼圧力が制御圧力より低い設定圧力となると小型副室用ピストンの移動により小型副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇速度を低下させるようになっている。小型副室用ピストンは、副室用ピストンより小型であるために、静摩擦係数が低く、設定圧力となると容易に移動して小型副室の容積を大きくし、設定圧力となった以降の燃焼圧力の上昇速度を低下させる。それにより、制御圧力となった以降の燃焼圧力の上昇速度も低下するために、燃焼圧力が制御圧力となったときに副室用ピストンが移動するまでにタイムラグがあっても、燃焼室内の圧力がタイムラグの間に制御圧力よりそれほど高くならないようにすることができる。

本発明による請求項２に記載の火花点火内燃機関は、請求項１に記載の火花点火内燃機関において、設定圧力は機関回転数及び機関負荷の少なくとも一方が高いほど低くされるようになっている。小型副室用ピストンにも設定圧力となってから移動するまでに僅かなタイムラグが存在し、機関回転数及び機関負荷の少なくとも一方が高いほど、点火後の燃焼圧力の上昇速度が速くなって、設定圧力を一定としていると、設定圧力から制御圧力となるまでの時間が短くなるために、制御圧力となっても小型副室用ピストンがタイムラグによって移動しておらず、燃焼圧力の上昇速度を低下させることができないことがある。それにより、機関回転数及び機関負荷の少なくとも一方が高いほど、設定圧力を低くすることにより、設定圧力から制御圧力となるまでの時間がそれほど短くならないようにし、僅かなタイムラグがあっても制御圧力となったときには小型副室用ピストンが確実に移動していて燃焼圧力の上昇速度を確実に低下させるようにし、燃焼室内の圧力が副室用ピストンのタイムラグの間に制御圧力よりそれほど高くならないようにしている。

本発明による火花点火内燃機関の実施形態を示す概略図である。 図１の火花点火内燃機関が具備する副室及び小型副室の構造を示す概略図である。 図１の火花点火内燃機関の燃焼室圧力の変化と副室内のピストンの変位の変化を示すグラフである。 図１の火花点火内燃機関の燃焼室圧力の詳細変化を示すグラフである。 機関負荷と設定圧力との関係を示すマップである。 本発明による火花点火内燃機関のもう一つの実施形態における小型副室の構造を示す図である。

図１は、本発明による火花点火内燃機関の実施形態を示す概略図である。同図において、１は機関本体である。機関本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド４とを具備している。シリンダブロック２に形成されたシリンダボア内には、ピストン３が配置されている。５はシリンダボア内にピストン３により形成される燃焼室である。

シリンダヘッド４には吸気ポート７及び排気ポート９が形成され、吸気ポート７は吸気弁６を介して燃焼室５へ通じており、排気ポート９は排気弁８を介して燃焼室５へ通じている。１０は燃焼室５の上部略中心に配置された点火プラグである。

各気筒の吸気ポート７は、対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結されている。サージタンク１４は、吸気ダクト１５及びエアフローメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結されている。吸気ダクト１５の内部には、ステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置されている。一方、各気筒の排気ポート９は、排気マニホルド１９を介して触媒コンバータ２１に連結されている。触媒コンバータ２１内には三元触媒装置２０が配置されている。触媒コンバータ２１の下流側は、排気管２２を介して大気へ通じるマフラ（図示せず）に接続されている。

燃焼室５に燃料を供給するための燃料噴射弁１１は、吸気ポート７に燃料を噴射するように配置されている。燃料噴射弁１１は、燃焼室５に直接的に燃料を噴射するものでも良い。

燃料噴射弁１１は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２９を介して燃料タンク２８に接続されている。燃料タンク２８内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ２９によって燃料噴射弁１１に供給される。燃料ポンプ２９と各気筒の燃料噴射弁１１との間に各気筒共通のコモンレールを配置することも可能である。

本火花点火内燃機関は、電子制御ユニット３１を具備している。電子制御ユニット３１は、デジタルコンピュータを有している。電子制御ユニット３１は、双方向バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６及び出力ポート３７を有している。

エアフローメータ１６は、燃焼室５に吸入される吸入空気量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。アクセルペダル４０には、負荷センサ４１が接続されている。負荷センサ４１は、アクセルペダル４０の踏込量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。

クランク角センサ４２は、クランクシャフトが、例えば所定の角度を回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスは入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４２の出力により、機関回転数を検出することができる。また、クランク角センサ４２の出力により、クランク角度を検出することができる。たとえば、第１気筒の圧縮上死点を０°としたときのクランク角度を検出することができる。すなわち、クランクシャフトの回転角度を検出することができる。

電子制御ユニット３１の出力ポート３７は、それぞれの対応する駆動回路３９を介して燃料噴射弁１１及び点火プラグ１０に接続されている。また、出力ポート３７は、対応する駆動回路３９を介して、スロットル弁１８を駆動するステップモータ１７及び燃料ポンプ２９に接続されている。

図２は、本火花点火内燃機関の燃焼室５に連通する副室及び小型副室の構造を示す概略図である。副室６０は、各気筒において、例えば二つの吸気弁の間に配置された筒状部材５１内に形成される。筒状部材５１は、燃焼室５に連通する筒状部を構成する。本実施形態において、筒状部材５１の内部は円筒状に形成されている。筒状部材５１の内部には、筒状部材５１内を軸線方向（矢印２０１の方向）に摺動する副室用ピストン５５が配置されている。５５ｂは副室用ピストン５５の周囲と筒状部材５１の内面との間の気密性を提供するためのピストンリングである。

筒状部材５１内の燃焼室５に連通する空間は、副室用ピストン５５により区画されて容積可変の副室６０を形成する。また、筒状部材５１の内部において、副室用ピストン５５を境界として副室６０と反対側には、ガス室６１が形成されている。ガス室６１内の気体は、副室用ピストン５５に作用する気体ばね５０として機能する。ガス室６１には、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達したときに、副室６０の容積を大きくする方向に副室用ピストン５５が移動し始めるように、加圧された気体が封入されている。本実施形態においては、ガス室６１には空気が封入されている。

筒状部材５１は、燃焼室５側の端部に形成された係止部５２を有する。係止部５２は、副室用ピストン５５を筒状部材５１の端部で係止する。副室用ピストン５５が係止部５２に接触している状態が、副室用ピストン５５が筒状部材５１の内部で着底している状態である。

このように形成された副室６０が燃焼室５に連通しているために、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達したときには、副室用ピストン５５がガス室６１の容積を小さくするように摺動して副室６０の容積が大きくなり、燃焼室６の圧力上昇を抑制する。それにより、異常燃焼が発生しても、燃焼圧力が異常に高まることを抑制し、燃焼室５のシール部材が破損しないようにすることができる。

ここで、異常燃焼とは、たとえば、点火プラグ１０により混合気を点火させて、点火位置から順次燃焼が伝搬する状態以外の燃焼であり、例えば、ノッキング現象、デトネーション現象及びプレイグニッション現象が含まれる。ノッキング現象は、スパークノック現象を含む。スパークノック現象は、点火プラグ１０において点火し、点火プラグ１０を中心に火炎が広がっているときに、点火プラグ１０から遠い位置にある未燃燃料を含む混合気が自着火する現象である。この場合において、点火プラグ１０から遠い位置にある混合気は、点火プラグ１０の近傍の燃焼ガスにより圧縮されて高温高圧になって自着火する。混合気が自着火するときに衝撃波が発生する。

本実施形態の火花点火内燃機関では、燃焼室５内の圧力が制御圧力となると副室６０の容積が増大して燃焼室５内の圧力上昇を抑制するために、自着火が起こり難く、ノッキング現象の発生を抑制することもできる。

デトネーション現象は、高温高圧の混合気の中を衝撃波が通過することにより、混合気が着火する現象である。この衝撃波は、たとえば、スパークノック現象によって発生する。プレイグニッション現象は、早期着火現象とも言われる。プレイグニッション現象は、点火プラグ１０の先端の金属または燃焼室内に堆積するカーボンスラッジ等が加熱されて、所定の温度以上を維持した状態になり、この部分を火種として点火時期の前に混合気が着火して燃焼する現象である。

図３に、本実施形態の火花点火内燃機関における燃焼室５の圧力変化のグラフを示す。横軸がクランク角度であり、縦軸が燃焼室５の圧力及び副室用ピストン５５の変位である。図３には、燃焼サイクルのうち圧縮行程及び膨張行程のグラフが示されている。副室用ピストン５５は、筒状部材５１の底部に着底しているときの変位が零である。本実施形態において、副室用ピストン５５が係止部５２に着底しているときのガス室６１は制御圧力に維持されているために、燃焼サイクルの圧縮行程から膨張行程の期間中に、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達したときに、副室用ピストン５５が副室６０の容積を大きくすると共にガス室６１の容積を小さくするように移動する。

図３に示す例では、クランク角度が０°（ＴＤＣ）より僅か後に点火される。点火されることにより燃焼室５の圧力が急激に上昇する。燃焼室５の圧力が制御圧力に達したときに、副室６０の容積が大きくなって、燃焼室５の圧力上昇が抑制される。図３に示す例では、燃焼室の圧力はほぼ一定に制御圧力に保たれる。なお、厳密には副室用ピストン５５が移動することによりガス室６１内の圧力が上昇するために、燃焼室５の圧力も僅かに上昇することとなる。

燃焼室５において、更に燃料の燃焼が進むと、副室用ピストン５５の変位は最大になった後に小さくなる。ガス室６１の圧力が減少して、副室用ピストン５５の変位が零に戻る。すなわち、副室用ピストン５５は着底する位置まで戻る。燃焼室５の圧力が制御圧力未満になった場合には、クランク角度の進行とともに燃焼室５の圧力が減少する。

このように、本実施形態における火花点火内燃機関では、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達したときに燃焼室の圧力上昇が抑制され、燃焼室の圧力が異常に高まることを抑制することができる。

図３には、比較例１及び比較例２の燃焼室の圧力のグラフが示されている。比較例１及び比較例２は、本実施形態のような副室６０を有していない内燃機関である。内燃機関は、点火時期に依存して、燃焼室の圧力が変動する。内燃機関は、熱効率が最大となる点火時期θｍａｘを有する。点線で示す比較例１は、点火時期をθｍａｘより遅角させたときのグラフである。しかしながら、比較例１では、燃焼室の圧力が異常に高くなって燃焼室５のシールを破損させることがある。それにより、一点鎖線で示す比較例２のように、燃焼圧力が異常に高まることを抑制するためには、点火時期をθｍａｘよりもかなり遅角させなければならず、これでは熱効率がかなり悪化してしまう。

本実施形態における内燃機関は、実線で示すように、点火時期を比較例１より進角してθｍａｘに近づけているが、燃焼室６内の圧力はほぼ制御圧力に維持され燃焼圧力が異常に高まることを抑制することができるために、高い熱効率を実現することが可能となる。

ところで、燃焼圧力が異常に高まることを十分に抑制するためには、副室用ピストン５５の受圧面積を比較的大きくして、単位変位量に対する副室６０の容積変化量を大きくすることが必要である。本実施形態では、副室用ピストン５５は円形であるために、比較的大きな直径（大径）を有することとなる。しかしながら、このように副室用ピストン５５を大きくすると、筒状部材５１の内面に接するピストンリング５５ｂの摺動面積が大きくなって静摩擦係数が大きくなるために、燃焼圧力が制御圧力となっても副室用ピストンは直ぐには移動せず、燃焼室５内の圧力が制御圧力となってから副室用ピストン５５が実際に移動するまでにはタイムラグが発生する。

それにより、何もしなければ、燃焼室５内の圧力は、図４に点線で示すように、タイムラグの間に制御圧力Ｐ１よりかなり高くなってしまう。本実施形態の火花点火内燃機関は、図２に示すように、副室６０に加えて、燃焼室５に連通する小型副室６０’を具備している。小型副室６０’は、基本的に副室６０と同様に構成され、各気筒において、例えば二つの排気弁の間に配置された小型筒状部材５１’内に形成される。小型筒状部材５１’は、燃焼室５に連通する筒状部を構成する。本実施形態において、小型筒状部材５１’の内部は円筒状に形成されている。小型筒状部材５１’の内部には、小型筒状部材５１’内を軸線方向（矢印２０１’の方向）に摺動する小型副室用ピストン５５’が配置されている。５５ｂ’は小型副室用ピストン５５’の周囲と小型筒状部材５１’の内面との間の気密性を提供するためのピストンリングである。

小型筒状部材５１’内の燃焼室５に連通する空間は、小型副室用ピストン５５’により区画されて容積可変の小型副室６０’を形成する。また、小型筒状部材５１’の内部において、小型副室用ピストン５５’を境界として小型副室６０’と反対側には、ガス室６１’が形成されている。ガス室６１’内の気体は、小型副室用ピストン５５’に作用する気体ばね５０’として機能する。ガス室６１’には、燃焼室５の圧力が設定圧力に到達したときに、小型副室６０’の容積を大きくする方向に小型副室用ピストン５５’が移動し始めるように、加圧された気体が封入されている。本実施形態においては、ガス室６１’には空気が封入されている。

小型筒状部材５１’は、燃焼室５側の端部に形成された係止部５２’を有する。係止部５２’は、小型副室用ピストン５５’を小型筒状部材５１’の端部で係止する。小型副室用ピストン５５’が係止部５２’に接触している状態が、小型副室用ピストン５５’が小型筒状部材５１’の内部で着底している状態である。

小型副室用ピストン５５’の受圧面積は副室用ピストン５５に比較して小さくされ、本実施形態では、小型副室用ピストン５５’は円形であるために、副室用ピストン５５に比較して小さな直径（小径）を有している。それにより、小型副室用ピストン５５’において、副室用ピストン５５に比較して、小型筒状部材５１’の内面に接するピストンリング５５ｂ’の摺動面積は小さく、静摩擦係数も小さくなるために、燃焼圧力が設定圧力となって小型副室用ピストン５５’が移動するまでのタイムラグは発生しても非常に短くなる。

小型副室用ピストン５５’の移動を意図する設定圧力Ｐ２は、副室用ピストン５５の移動を意図する制御圧力Ｐ１より低く設定されており、それにより、このような小型副室６０’が設けられていると、図４に実線で示すように、燃焼室５内の圧力が設定圧力Ｐ２となれば、小型副室用ピストン５５’が小型副室６０’の容積を大きくするように移動するために、燃焼室５内の圧力上昇速度を低下させ、制御圧力Ｐ１となった以降の燃焼圧力の上昇速度も低下するために、燃焼圧力が制御圧力Ｐ１となったときに副室用ピストン５５が移動するまでにタイムラグがあっても、燃焼室内の圧力がタイムラグの間に制御圧力Ｐ１よりそれほど高くならないようにすることができる。

ところで、図２に示すように、本実施形態において、小型副室用ピストン５５’を境界として小型副室６０’の反対側に位置するガス室６１’には、圧力を制御する圧力制御装置が設けられている。圧力制御装置は、モータ７１と、モータ７１により駆動される圧縮機７２とを有している。圧縮機７２の吐出側は、空気供給経路７５により逆止弁８２を介してガス室６１’に連通している。逆止弁８２は、ガス室６１’の気体が空気供給経路７５を逆流して流出することを防止する。圧縮機７２の吸入側は、逆止弁８１及びフィルタ７３を介して大気へ通じている。フィルタ７３は、圧縮機７２に吸入される空気から異物を除去する。逆止弁８１は、圧縮機７２から空気が逆流することを防止する。

圧縮機７２の吐出側とガス室６１とを連通する空気供給経路７５の逆止弁８２の下流側には、空気排出弁８４が配置されている。また、空気供給経路７５の空気排出弁８４の下流側には、圧力調整弁８５が配置されている。圧力調整弁８５は、ガス室６１’に供給する空気の圧力を調整する。また、空気供給経路７５の圧力調整弁８５の下流側には、圧力センサ７４が配置されている。圧力センサ７４は、ガス室６１’内の圧力を検出するものであり、ガス室６１’に直接的に配置しても良い。

本圧力制御装置は、電子制御ユニット３１により制御される。具体的には、電子制御ユニット３１には、圧力センサ７４の出力信号が入力され、電子制御ユニット３１によって、モータ７１と、電磁弁である空気排出弁８４及び圧力調整弁８５とが制御される。

圧力調整弁８５を開弁しているときに、モータ７１を作動制御すると共に空気排出弁８４を開閉制御することにより、ガス室６１内の空気圧力を所望の制御圧力に維持することができる。このようなガス室６１’内の空気圧力制御は、少なくとも燃焼圧が設定圧力Ｐ２以上となる間は禁止されるようになっており、例えば、上死点から膨張行程前半の間、又は、圧縮行程後半から膨張行程前半の間において禁止するようにすれば良い。空気圧力制御の禁止時には、圧力調整弁８５を閉弁し、モータ７１を作動停止すると共に吸気排出弁８４を閉弁する。こうして、ガス室６１’から空気が漏れても、燃焼時においては、小型副室用ピストン５５’が係止部５２’に着底しているときのガス室６１’内を設定圧力Ｐ２とすることが可能となる。

ところで、機関負荷が高いほど、燃料噴射量が多くなり、点火後の燃焼圧力の上昇速度が速くなる。一方、小型副室用ピストン５５’にも設定圧力Ｐ２となってから移動するまでに僅かなタイムラグが存在するために、設定圧力Ｐ２を一定としていると、機関負荷が高いほど燃焼圧力の上昇速度が速くなって、設定圧力Ｐ２から制御圧力Ｐ１となるまでの時間が短くなるために、制御圧力Ｐ２となっても小型副室用ピストン５５’がタイムラグによって移動していない可能性があり、それにより制御圧力Ｐ２となったときに燃焼圧力の上昇速度が低下していなければ、図４に点線で示すように、副室用ピストン５５のタイムラグの間に、燃焼室５内の圧力は制御圧力Ｐ１よりかなり高くなってしまう。

本実施形態では、圧力制御装置によって、図５に示すように、機関負荷Ｌが高いほど、設定圧力Ｐ２を低くするようにガス室６１’内の圧力を制御するようになっている。それにより、機関負荷Ｌが高くなって燃焼圧力の上昇速度が速くなっても、設定圧力Ｐ２から制御圧力Ｐ１となるまでの時間がそれほど短くならないようにし、制御圧力Ｐ１となったときには小型副室用ピストン５５’が確実に移動していて燃焼圧力の上昇速度を確実に低下させるようにすることができる。こうして、図４に実線で示すように、燃焼室５内の圧力が副室用ピストン５５のタイムラグの間に制御圧力Ｐ１よりそれほど高くならないようにすることができる。また、機関回転数が高くなっても燃料噴射量が多くなり、点火後の燃焼圧力の上昇速度が速くなるために、機関回転数が高いほど、設定圧力Ｐ２を低くするようにガス室６１’内の圧力を制御することが好ましい。

図６は、本発明による火花点火内燃機関のもう一つの実施形態における小型副室を示す図である。本実施形態において、図２に示す実施形態と同様に、５１０は、各気筒において、例えば二つの吸気弁の間に配置された筒状部材であり、５５０は筒状部材５１０内に配置されて副室を形成する副室用ピストンである。６１０は副室用ピストンを境界として副室の反対側に形成されるガス室であり、図６に示す副室用ピストン５５０の着底状態において、制御圧力Ｐ１の空気により満たされている。５５０ｂは副室用ピストン５５０のピストンリングである。

副室用ピストン５５０には、燃焼室側に開口する円筒形の凹部が形成され、この凹部内に小型副室用ピストン５５０’が配置されている。６１０’は小型副室用ピストン５５０’を境界として小型副室の反対側に形成されるガス室であり、図６に示す小型副室用ピストン５５０’の着底状態において、設定圧力Ｐ２の空気により満たされている。５５０ｂ’は小型副室用ピストン５５０’のピストンリングである。筒状部材５１０の燃焼室側の端部に形成された係止部５２０は、副室用ピストン５５０と共に小型副室用ピストン５５０’も係止する。図６では、燃焼室内の圧力は設定圧力Ｐ２未満であり、副室用ピストン５５０及び小型副室用ピストン５５０はいずれも係止部５２０により係止された着底状態であり、副室及び小型副室の容積はいずれも０となっている。

このように、小型副室用ピストン５５０’を副室用ピストン５５０に形成された凹部内に配置して、副室用ピストン５５０の凹部内に小型副室を形成するようにすれば、図２に示す小型副室用の小型筒状部材５１’などは不必要となり、その分のコストを低減することができる。もちろん、このような構成によっても、図４に実線で示すように、燃焼室内の圧力が設定圧力Ｐ２となると、小型副室用ピストン５５０’が小型副室の容積を大きくするように移動するために、燃焼室内の圧力上昇速度を低下させ、制御圧力Ｐ１となった以降の燃焼圧力の上昇速度も低下するために、燃焼圧力が制御圧力Ｐ１となったときに副室用ピストン５５０が移動するまでにタイムラグがあっても、燃焼室内の圧力がタイムラグの間に制御圧力Ｐ１よりそれほど高くならないようにすることができる。

図２に示す圧力制御装置と同様な圧力制御装置を、図２及び図６の副室用ピストン５５又は５５０により形成されるガス室６１又は６１０に接続して、副室用ピストン５５又は５５０の移動が意図された制御圧力Ｐ１を変更するようにしても良い。また、図２に示す圧力制御装置と同様な圧力制御装置を、図６の小型副室用ピストン５５０’により形成されるガス室６１０’に接続して、小型副室用５５０’の移動が意図された設定圧力Ｐ２を、図２の実施形態と同様に、機関負荷及び機関回転数に基づき変更するようにしても良い。

１ 機関本体
５ 燃焼室
３１ 電子制御ユニット
５５ 副室用ピストン
５５’ 小型副室用ピストン
６０ 副室
６０’ 小型副室
６１ ガス室
６１’ ガス室

Claims (2)

1. 燃焼室に連通する容積可変の副室を具備し、燃焼圧力が制御圧力に達すると副室用ピストンの移動により前記副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇を抑制する火花点火内燃機関において、前記副室に加えて、燃焼室に連通する容積可変の小型副室を具備し、燃焼圧力が前記制御圧力より低い設定圧力となると小型副室用ピストンの移動により前記小型副室の容積を大きくして燃焼室内の圧力上昇速度を低下させることを特徴とする火花点火内燃機関。
2. 前記設定圧力は機関回転数及び機関負荷の少なくとも一方が高いほど低くされることを特徴とする請求項１に記載の火花点火内燃機関。

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