JP3805681B2

JP3805681B2 - 圧縮着火式多気筒内燃機関

Info

Publication number: JP3805681B2
Application number: JP2002000257A
Authority: JP
Inventors: 国生長谷川
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2022-01-07
Also published as: JP2003201845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関等のように、シリンダ内に噴射供給した燃料を圧縮にて着火するようにした圧縮着火式の多気筒内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術としての特開２０００−３１０１５０号公報は、この種の圧縮着火式内燃機関のうちディーゼル機関を例として、ＮＯｘ及び煤の発生量の少ないおだやかな燃焼を得ることを目的として、所要量の噴射燃料を、少ない量の補助燃料と、残りの量の主燃料とに分け、圧縮行程における上死点より前の時期において前記補助燃料を噴射供給することにより、この補助燃料を、圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間に、当該補助燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態にし、次いで、圧縮行程における上死点を過ぎた時期において前記主燃料を噴射供給することにより、噴射燃料の全体を多数の場所で同時に着火することを提案している。
【０００３】
そして、この先行技術においては、補助燃料の好ましい噴射量は、所定噴射量の３０％以下であるとし、且つ、この補助燃料の噴射時期を、クランク角度で圧縮行程における上死点前約５０度から２０度までの範囲内に設定することが好ましいとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして、この先行技術の貫徹を図るためには、圧縮行程における上死点より前の時期において噴射供給した補助燃料の総てを、圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間において、当該補助燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態にすることが必要である。
【０００５】
しかし、補助燃料の総てを酸化した状態にするためには、この補助燃料の噴射供給に際して、出来るだけ微細化して、吸気に混合することが最も好ましいが、少ない量の噴射燃料を微細化するには、燃料の噴射圧力を可成り高くしなければならないが、燃料の噴射圧力を高くすることは、燃料供給系の耐圧性等の大幅な信頼性及び性能を向上することに繋がるという問題がある。
【０００６】
しかも、ディーゼル機関等の圧縮着火式内燃機関においては、ピストンの頂面に、キャビティを凹み形成し、ピストンが圧縮行程における上死点付近まで上昇したとき、このピストンの頂面におけるキャビティ内に主燃料を噴射するようにしているが、この構成において、前記した補助燃料を、圧縮行程における上死点より前の時期において噴射供給すると、このときピストンは上死点に達していないことにより、このピストンの頂面におけるキャビティ内に補助燃料を噴射することができず、このために、補助燃料のうちシリンダの内面又はピストンの頂面に付着する割合が多くなり、前記した補助燃料のうち酸化できる量が少なくなるから、この分だけ補助燃料の量を多くしなければならず、燃料の消費量の増大を招来するばかりか、燃料消費量を多くすることに伴い、シリンダ内における潤滑油の燃料による洗い落しが増大し、ピストンの焼付きが発生し易くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記先行技術が有する問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は、
「クランク軸を共通にする複数の各気筒に対する噴射燃料を、少ない量の補助燃料と、これよりも多い量の主燃料とに分け、前記補助燃料を、圧縮行程における上死点より前の時期において噴射供給して圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間に、当該補助燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態にし、次いで、圧縮行程の上死点を過ぎた時期において前記主燃料を各気筒におけるシリンダ内に噴射供給するようにした圧縮着火式多気筒内燃機関において、前記各気筒の相互間に相互連通路を設けて、この相互連通路に、各気筒を連通路を介して連通し、この各気筒ごとの連通路に開閉弁を設け、この各開閉弁を、前記各気筒のうち爆発（膨張）行程中の任意の一つの気筒における燃焼（膨張）ガスの一部を各気筒のうち圧縮行程中の他の一つの気筒に導入するように開き作動する一方、前記各気筒におけるシリンダ頂部に、前記主燃料を噴射供給するための主燃料噴射弁を、前記各連通路又は前記相互連通路に、前記補助燃料を噴射供給するための補助燃料噴射弁を各々設けた。」
ことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項２は、
「クランク軸を共通にする複数の各気筒に対する噴射燃料を、少ない量の補助燃料と、これよりも多い量の主燃料とに分け、前記補助燃料を、圧縮行程における上死点より前の時期において噴射供給して圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間に、当該補助燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態にし、次いで、圧縮行程の上死点を過ぎた時期において前記主燃料を各気筒におけるシリンダ内に噴射供給するようにした圧縮着火式多気筒内燃機関において、前記各気筒におけるシリンダ頂部に、シリンダ内に連通する燃料溜室を設ける一方、前記各気筒におけるシリンダ頂部に、前記主燃料をシリンダ内に噴射するとともに、前記補助燃料を前記燃料溜室に噴射するようにした燃料噴射弁を設け、更に、前記各気筒の相互間に相互連通路を設けて、この相互連通路に、各気筒における前記燃料溜室を連通路を介して連通し、この各気筒ごとの連通路に開閉弁を設け、この各開閉弁を、前記各気筒のうち爆発（膨張）行程中の任意の一つの気筒における燃焼（膨張）ガスの一部を各気筒のうち圧縮行程中の他の一つの気筒に導入するように開き作動する。」
ことを特徴としている。
【００１０】
更にまた、本発明の請求項３は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記各気筒の相互間における相互連通路を、複数の気筒について一本に構成した。」
ことを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用・効果】
一般に、炭化水素系の燃料と空気との混合気の燃焼は、先ず、活性な中間生成部物であるＣＨ基及びＯＨ基等のラジカル成分が発生し、この活性なラジカル成分の燃焼連鎖によって行われる一方、炭化水素系の燃料と空気との混合気に前記した活性なラジカル成分が存在することで、混合気の燃焼性を向上できることが知られており、爆発（膨張）行程における燃焼（膨張）ガスには、活性なラジカル成分を含んでいる。
【００１２】
前記請求項１に記載の構成において、各気筒のうち爆発（膨張）行程中の一つの気筒における燃焼（膨張）ガスの一部は、当該一つの気筒における連通路から活性なラジカル成分を含んだ状態で取り出されたのち、このとき圧縮行程中の他の一つの気筒に、相互連通路及び当該他の一つの気筒における連通路を介して導入される。
【００１３】
このようにして、前記爆発（膨張）行程中の一つの気筒から圧縮行程中の他の一つの気筒に導入される燃焼（膨張）ガスに、補助燃料噴射弁より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、前記燃焼（膨張）ガスが有する熱、及びこの燃焼（膨張）ガスに含まれる活性なラジカル成分によって、炭化水素が中間的な酸化段階の状態になるように迅速に酸化することができる。
【００１４】
そして、圧縮行程中の他の一つの気筒内に入ったのち、この他の一つの気筒には、その圧縮行程の上死点を過ぎた時期において主燃料噴射弁より主燃料が噴射供給されることにより、この他の一つの気筒に対して噴射供給される燃料の全体を多数の場所で同時に着火することができるとともに、多数の場所での同時着火を、当該他の一つの気筒に導入する燃焼（膨張）ガスに含まれる活性なラジカルによって大幅に促進できる。
【００１５】
これにより、燃料供給系の圧力を高くすることを確実に回避できるとともに、補助燃料の量を少なくできて、確実な低燃費化と、ピストンの焼付き低減とを達成することができる。
【００１６】
なお、この請求項１においては、主燃料の噴射供給と補助燃料の噴射供給とを別々の燃料噴射弁にて行うものであることにより、補助燃料として、主燃料と同じ成分の燃料を使用できることは勿論のこと、主燃料とは別の成分の燃料を使用することができる。
【００１７】
次に、前記請求項２に記載の構成において、各気筒において圧縮行程の上死点を過ぎた時期に燃料噴射弁より噴射される燃料のうち主燃料は、シリンダ内に噴射供給されるが、補助燃料は、燃料溜室内に噴射供給される。
【００１８】
この場合、前記燃料溜室内には、先の爆発（膨張）行程を終わったときにおける燃焼済ガスが蓄えられていることにより、これに噴射供給された前記補助燃料を、着火することなく、燃料溜室内に蓄えられている前記燃焼済ガスが有する熱と、この燃焼済ガスに含まれている活性なラジカル成分とによって、炭化水素を中間的な酸化段階にするように迅速に酸化することができる。
【００１９】
次いで、各気筒の燃料溜室内において前記したように酸化水素が中間的な酸化段階になるように酸化された補助燃料は、各気筒のうち爆発（膨張）行程中の一つの気筒から燃料（膨張）ガスの一部と一緒に、当該一つの気筒における連通路を介して取り出されたのち、このとき圧縮行程中の他の一つの気筒に、相互連通路及び当該他の一つの気筒における連通路を介して導入される。
【００２０】
そして、圧縮行程中の他の一つの気筒内に入ったのち、この他の一つの気筒には、その圧縮行程の上死点を過ぎた時期において燃料噴射弁より主燃料が噴射供給されることにより、この他の一つの気筒に対して噴射供給される燃料の全体を多数の場所で同時に着火することができるとともに、多数の場所での同時着火を、当該他の一つの気筒に導入する燃焼（膨張）ガスに含まれる活性なラジカルによって大幅に促進できる。
【００２１】
これにより、一つの燃料噴射弁によって補助燃料の噴射供給と主燃料の噴射供給とを行うという構造のもとで、燃料供給系の圧力を高くすることを確実に回避できるとともに、補助燃料の量を少なくできて、確実な低燃費化を達成することができる。
【００２２】
また、請求項３に記載したように構成することにより、相互連通路には、一つの気筒から他の一つ気筒に向かう燃焼（膨張）ガスが、交互に短い間隔で往復して流れて、この相互連通路内を高い温度に維持できるとともに、この高い温度の維持によってこの燃焼（膨張）ガス中のラジカル成分が消滅することを低減できるから、前記した効果を助長できる利点がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００２４】
図１〜図３は、第１の実施の形態において、従来周知の四サイクルの三気筒ディーゼル機関１に適用した場合を示す。
【００２５】
この四サイクルの三気筒ディーゼル機関１は、シリンダブロック２と、その上面に締結したシリンダヘッド３とから成り、図示しない一本のクランク軸を共通する第１気筒Ａ１、第２気筒Ａ２及び第３気筒Ａ３を、クランク軸線４に沿って一列状に配設している。
【００２６】
前記三つの各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３の各々には、シリンダブロック２に設けたシリンダ５、このシリンダ５内を往復動するピストン６、前記シリンダヘッド３に前記シリンダ５の頂部における略中心にのぞむように装着した主燃料噴射弁７、前記シリンダヘッド３にシリンダ５内の頂部に開口するように設けた二つの吸気ポート８、及び同じく前記シリンダヘッド３にシリンダ５内の頂部に開口するように設けた二つの排気ポート９を備え、前記ピストン６の頂面には、前記主燃料噴射弁７からの噴射燃料が入るキャビティ１０が凹み形成されている。
【００２７】
また、前記各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３には、前記両吸気ポート８のシリンダ５内頂部への開口部をクランク軸に連動して回転する吸気弁用カム軸（図示せず）にて開閉する吸気弁１１と、前記両排気ポート１０のシリンダ５内頂部への開口部をクランク軸に連動して回転する排気弁用カム軸（図示せず）にて開閉する排気弁１２とが各々設けられている。
【００２８】
この場合において、各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３は、図３に示す行程図で明らかなように、その爆発（膨張）行程の順序が第１気筒Ａ１−第２気筒Ａ２−第３気筒Ａ３の繰り返しになるように設定されている。
【００２９】
また、前記各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３における主燃料噴射弁７は、各気筒において圧縮行程の上死点を過ぎた時期（例えば、クランク角度で圧縮行程の上死点後約１０〜２０度の時期）で燃料噴射を行うように設定されている。
【００３０】
前記シリンダヘッド３には、前記各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３に対して共通する一本に構成した相互連通路１３を、気筒列の方向に延びるように設けて、この相互連通路１３と、前記各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３におけるシリンダ５内の頂部とを、各気筒ごとに設けた連通路１４を介して連通し、この各連通路１４における各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３のシリンダ５内への開口部の各々に、ポペット型の開閉弁１５を設けて、この各開閉弁１５を、制御回路（図示せず）にて制御される電磁式開閉手段１６にて以下のように開き作動する。
【００３１】
すなわち、前記制御回路は、前記ディーゼル機関１におけるクランク角度センサー（図示せず）からの信号を入力とし、各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３における爆発（膨張）行程中の後半の時期と、圧縮行程中の時期とにおいて、各開閉弁１５を、同じクランク角度で同時に、適宜時間だけ開くように構成する。
【００３２】
そして、前記各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３における連通路１４に、各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３の各々に対する補助燃料噴射弁１７を設けて、各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３における爆発（膨張）行程中の後半の時期、つまり、前記各開閉弁１５を開く時期と略同じ時期に、この補助燃料噴射弁１７から補助燃料を噴射供給するように構成する。
【００３３】
なお、補助燃料の噴射供給を、前記各開閉弁１５を開く時期よりも適宜クランク角度だけ早い時期において行うようにしても良い。
【００３４】
この場合において、各補助燃料噴射弁１７からの補助燃料の噴射量は、所要噴射燃料量に対して約３０％以下の少ない量に設定され、所要噴射燃料量に対して残りの多い主燃料を、前記主燃料噴射弁７から噴射供給するように構成されている。
【００３５】
この第１の実施の形態の構成において、第１気筒Ａ１における爆発（膨張）行程中の後半の時期に当該第１気筒Ａ１における開閉弁１５が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第２気筒Ａ２における開閉弁１５が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第１気筒Ａ１における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、図３に矢印Ａで示すように、第１気筒Ａ１における連通路１４より取り出されたのち、第２気筒１Ａ２に、相互連通路１３及び当該第２気筒Ａ２における連通路１４を介して導入される。
【００３６】
これと略同時又はこれより先に、前記第２気筒Ａ２における補助燃料噴射弁１７が、当該第２気筒Ａ２における連通路１４に対して補助燃料を噴射供給することにより、この補助燃料は、前記したように第２気筒Ａ２内にその連通路１４から導入される燃焼（膨張）ガスに対して混合される。
【００３７】
このように、爆発（膨張）行程中の第１気筒Ａ１から圧縮行程中の第２気筒Ａ２に導入される燃焼（膨張）ガスに、補助燃料噴射弁１７より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、第２気筒Ａ２が圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間において、前記燃焼（膨張）ガスの熱、及びこの燃焼（膨張）ガスに含まれる活性なラジカル成分によって、炭化水素が中間的な酸化段階の状態になるように迅速に酸化することができる。
【００３８】
そして、前記第２気筒Ａ２が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第２気筒Ａ２に対して主燃料噴射弁７から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第２気筒Ａ２が爆発（膨張）行程に移行する。
【００３９】
次いで、この第２気筒Ａ２が、爆発（膨張）行程の後半の時期になると、当該第２気筒Ａ２における開閉弁１５が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第３気筒Ａ３における開閉弁１５が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第２気筒Ａ２における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、図３に矢印Ｂで示すように、当該第２気筒Ａ２から取り出されたのち、第３気筒Ａ３に、当該第３気筒Ａ３における連通路１４を介して導入され、この第３気筒Ａ３に導入される燃焼（膨張）ガスに、当該第３気筒Ａ３に対する補助燃料噴射弁１７より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、第３気筒Ａ３が圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間において、前記燃焼（膨張）ガスの熱、及びこの燃焼（膨張）ガスに含まれる活性なラジカル成分によって、炭化水素が中間的な酸化段階の状態になるように迅速に酸化することができる。
【００４０】
そして、前記第３気筒Ａ３が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第３気筒Ａ３に対して主燃料噴射弁７から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第３気筒Ａ３が爆発（膨張）行程に移行する。
【００４１】
次いで、この第３気筒Ａ３が、爆発（膨張）行程の後半の時期になると、当該第３気筒Ａ３における開閉弁１５が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第１気筒Ａ１における開閉弁１５が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第３気筒Ａ３における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、図３に矢印Ｃで示すように、当該第３気筒Ａ３から取り出されたのち、第１気筒Ａ１に、当該第１気筒Ａ１における連通路１４を介して導入され、この第１気筒Ａ１に導入される燃焼（膨張）ガスに、当該第１気筒Ａ１に対する補助燃料噴射弁１７より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、第１気筒Ａ１が圧縮行程の上死点を過ぎるまでの間において、前記燃焼（膨張）ガスの熱、及びこの燃焼（膨張）ガスに含まれる活性なラジカル成分によって、炭化水素が中間的な酸化段階の状態になるように迅速に酸化することができる。
【００４２】
そして、前記第１気筒Ａ１が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第１気筒Ａ１に対して主燃料噴射弁７から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第１気筒Ａ１が爆発（膨張）行程に移行するのであり、以後、この繰り返しによって、前記ディーゼル機関１が運転される。
【００４３】
この第１の実施の形態においては、各気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３に対する補助燃料噴射弁１７を、各気筒における連通路１４に設けることに代えて、各気筒の相互間における相互連通路１３に設けるという構成にしても良い。
【００４４】
この場合、前記のように一本に構成した相互連通路１３のうち第１気筒Ａ１と第２気筒Ａ２との間の部分には、第１気筒Ａ１から第２気筒Ａ２に向かう燃焼（膨張）ガスと、第３気筒Ａ３から第１気筒Ａ１に向かって燃焼（膨張）ガスとの量が流れるから、この部分に一つの補助燃料噴射弁を設けて、この補助燃料噴射弁を第１気筒Ａ１と第２気筒Ａ２との両方に兼用することできる。また、前記相互連通路１３のうち第２気筒Ａ２と第３気筒Ａ３との間の部分には、第２気筒Ａ２から第３気筒Ａ３に向かう燃焼（膨張）ガスと、第３気筒Ａ３から第１気筒Ａ１に向かって燃焼（膨張）ガスとの量が流れるから、この部分に一つの補助燃料噴射弁を設けて、この補助燃料噴射弁を第３気筒Ａ３と第１気筒Ａ１との両方に兼用することできる。
【００４５】
また、各気筒の相互間における相互連通路１３を、前記したように、三つの気筒Ａ１，Ａ２，Ａ３に対して一本に構成したことにより、この相互連通路１３内は、第１気筒Ａ１から第２気Ａ２に向かう燃焼（膨張）ガス、第２気筒Ａ２から第３気筒Ａ３に向かう燃焼（膨張）ガス、及び第３気筒Ａ３から第１気筒Ａ１に向かう燃焼（膨張）ガスが交互に短い間隔で往復して流れるから、この相互連通路１３内を高い温度に維持することができる。
【００４６】
次に、図４及び図５は、第２の実施の形態において、従来周知の四サイクルの四気筒ディーゼル機関１に適用した場合を示す。
【００４７】
この四気筒ディーゼル機関１′は、図示しない一本のクランク軸を共通する第１気筒Ａ１′、第２気筒Ａ２′、第３気筒Ａ３′及び第４気筒Ａ４′を、クランク軸線４′に沿って一列状に配設している。
【００４８】
なお、この四つの各気筒Ａ１′，Ａ２′，Ａ３′，Ａ４′の各々には、シリンダ、ピストン、主燃料噴射弁７′、吸気弁１１を備えた二つの吸気ポート８及び排気弁１２を備えた二つの排気ポート９等を備えていることは前記第１の実施の形態の場合と同様である。
【００４９】
また、この四気筒ディーゼル機関１′における各気筒Ａ１′，Ａ２′，Ａ３′，Ａ４′は、図４に示す行程図より明らかなように、その爆発（膨張）行程の順序が、第１気筒Ａ１′−第３気筒Ａ３′−第４気筒Ａ４′−第２気筒Ａ２′の繰り返しになるように設定されている。
【００５０】
前記四つの気筒Ａ１′，Ａ２′，Ａ３′，Ａ４′に対して一本に構成した相互連通路１３′を、気筒列の方向に延びるように設けて、この相互連通路１３′と、前記各気筒Ａ１′，Ａ２′，Ａ３′，Ａ４′とを、各気筒ごとに設けた連通路１４′を介して連通し、この各連通路１４′に設けたポペット型の開閉弁１５′を、前記第１の実施の形態と同様に、各気筒における爆発（膨張）行程中の後半の時期と、圧縮行程中の後半の時期とにおいて、同じクランク角度で同時に、適宜時間だけ開くように構成する。
【００５１】
そして、前記各気筒Ａ１′，Ａ２′，Ａ３′，Ａ４′における連通路１４′に、各気筒の各々に対する補助燃料噴射弁１７′を設けて、各気筒Ａ１′，Ａ２′，Ａ３′，Ａ４′における爆発（膨張）行程中の後半の時期、つまり、つまり、前記各開閉弁１５を開く時期と略同じ時期か、或いは、これよりも適宜クランク角度だけ早い時期に、この補助燃料噴射弁１７′から補助燃料を噴射供給するように構成する。
【００５２】
この第２の実施の形態の構成において、第１気筒Ａ１′における爆発（膨張）行程中の後半の時期に当該第１気筒Ａ１′における開閉弁１５′が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第３気筒Ａ３′における開閉弁１５が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第１気筒Ａ１′における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、図５に矢印Ｄで示すように、第１気筒Ａ１′から第３気筒Ａ３′導入され、この第３気筒Ａ３′に導入される燃焼（膨張）ガスに、当該第３気筒Ａ３′に対する補助燃料噴射弁１７′より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、第３気筒Ａ３′が圧縮行程の上死点を過ぎるまでの間において、迅速に酸化することができる。
【００５３】
そして、前記第３気筒Ａ３′が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第３気筒Ａ３′に対して主燃料噴射弁７′から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第３気筒Ａ３′が爆発（膨張）行程に移行する。
【００５４】
次いで、この第３気筒Ａ３′が、爆発（膨張）行程の後半の時期になると、当該第３気筒Ａ３′における開閉弁１５′が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第４気筒Ａ４′における開閉弁１５′が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第３気筒Ａ３′における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、図５に矢印Ｅで示すように、第４気筒Ａ４′に導入され、この第４気筒Ａ４′に導入される燃焼（膨張）ガスに、当該第４気筒Ａ４′に対する補助燃料噴射弁１７′より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、第４気筒Ａ４′が圧縮行程の上死点を過ぎるまでの間において迅速に酸化することができる。
【００５５】
そして、前記第４気筒Ａ４′が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第４気筒Ａ４′に対して主燃料噴射弁７′から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第４気筒Ａ４′が爆発（膨張）行程に移行する。
【００５６】
次いで、この第４気筒Ａ４′が、爆発（膨張）行程の後半の時期になると、当該第４気筒Ａ４′における開閉弁１５′が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第２気筒Ａ２′における開閉弁１５′が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第４気筒Ａ４′における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、図５に矢印Ｆで示すように、第２気筒Ａ２′に導入され、この第２気筒Ａ２′に導入される燃焼（膨張）ガスに、当該第２気筒Ａ２′に対する補助燃料噴射弁１７′より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、第２気筒Ａ２′が圧縮行程の上死点を過ぎるまでの間において迅速に酸化することができる。
【００５７】
そして、前記第２気筒Ａ２′が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第２気筒Ａ２′に対して主燃料噴射弁７′から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第２気筒Ａ２′が爆発（膨張）行程に移行する。
【００５８】
次いで、この第２気筒Ａ２′が、爆発（膨張）行程の後半の時期になると、当該第２気筒Ａ２′における開閉弁１５′が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第１気筒Ａ１′における開閉弁１５′が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第２気筒Ａ２′における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、図５に矢印Ｇで示すように、第１気筒Ａ１′に導入され、この第１気筒Ａ１′に導入される燃焼（膨張）ガスに、当該第１気筒Ａ１′に対する補助燃料噴射弁１７′より補助燃料が噴射供給されることにより、この補助燃料の総てを、第１気筒Ａ１′が圧縮行程の上死点を過ぎるまでの間において迅速に酸化することができる。
【００５９】
そして、前記第１気筒Ａ１′が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第１気筒Ａ１′に対して主燃料噴射弁７′から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第１気筒Ａ１′が爆発（膨張）行程に移行するのであり、以後、この繰り返しによって、前記ディーゼル機関１′が運転される。
【００６０】
この第２の実施の形態による四サイクル四気筒ディーゼル機関１′の場合、第１気筒Ａ１′における圧縮行程と第２気筒Ａ２における爆発（膨張）行程とが、第２気筒Ａ２′における圧縮行程と第４気筒Ａ４′における爆発（膨張）行程とが、第３気筒Ａ３′における圧縮行程と第１気筒Ａ１′における爆発（膨張）行程とが、そして、第４気筒Ａ４′における圧縮行程と第３気筒Ａ３′における爆発（膨張）行程とが各々完全に一致することにより、各気筒のうち爆発（膨張）行程の一つの気筒における燃焼（爆発）ガスの一部を圧縮行程の他の一つの気筒に導入する時期と、補助燃料を噴射供給する時期とを、前記先行技術が最も好ましいとしているクランク角度で圧縮行程の上死点前の略５０度から２０度の範囲内に設定することができる。
【００６１】
なお、この第２の実施の形態においても、各気筒に対する補助燃料噴射弁１７′を、各気筒における連通路１４′に設けることに代えて、相互連通路１３′に設ける構成にしても良く、この場合においても、前記第１の実施の形態と同様に、相互連通路１３′に設けた一つの補助燃料噴射弁を二つの気筒について兼用とすることができる。
【００６２】
また、前記第１及び第２の実施の形態のように、補助燃料を、これ専用の補助燃料噴射弁１７，１７′にて噴射供給するという構成では、補助燃料として、主燃料と同じ成分の燃料を使用できることは勿論のこと、主燃料とは別の成分の燃料を使用することができる。
【００６３】
更にまた、前記と同様の思想に基づいて、二気筒又は六気筒等その他の四サイクル多気筒ディーゼル機関及びディーゼル機関以外の圧縮着火式の四サイクル多気筒内燃機関に適用できる。
【００６４】
次に、図６及び図７は、第３の実施の形態において、従来周知の四サイクル三気筒のディーゼル機関１″に適用した場合を示す。
【００６５】
この三気筒ディーゼル機関１″は、前記第１の実施の形態における三気筒ディーゼル機関１とは、
▲１▼．各気筒Ａ１″，Ａ２″，Ａ３″におけるシリンダ５″の頂部側面に、シリンダ５″に開口する燃料溜室１８を凹み形成する構成の点。
▲２▼．前記燃料溜室１８に、共通連通路１３″に連通する各連通路１４″を開口して、この開口部に、ポペット型の開閉弁１５″を設けた構成の点。
▲３▼．各気筒に対する主燃料及び補助燃料の噴射供給を、シリンダ５″の頂部における略中心にのみ設けた一つの多孔式燃料噴射弁１９によって行う構成にして、この燃料噴射弁１９による主燃料及び補助燃料の噴射時期を、各気筒における圧縮行程の上死点を過ぎた時期（例えば、クランク角度で圧縮行程の上死点後１０〜２０度の時期）にし、且つ、主燃料の噴射を、図７に矢印Ｈで示すようにピストン６″の頂面におけるキャビティ１０″に向かう方向にする一方、補助燃料の噴射を、矢印Ｊで示すように、前記燃料溜室１８に向かう方向に設定した構成の点。
を除き、その他の構成は同じである。なお、前記第１の実施の形態と同じ部分は、符号の後に「″」を付して示す。
【００６６】
この第３の実施の形態の構成において、各気筒Ａ１″，Ａ２″，Ａ３″において圧縮行程の上死点を過ぎた時期に燃料噴射弁１９より噴射される燃料のうち主燃料は、シリンダ５″内に噴射供給されるが、補助燃料は、燃料溜室１８内に噴射供給される。
【００６７】
この場合、前記燃料溜室１８内には、先の爆発（膨張）行程のときにおける燃焼済のガスが蓄えられていることにより、これに噴射供給された前記補助燃料は、着火することなく、燃料溜室１８内に蓄えられている前記燃焼済ガスが有する熱と、この燃焼済ガスに含まれている活性なラジカル成分とによって、炭化水素を中間的な酸化段階にするように迅速に酸化されることになる。
【００６８】
そして、各気筒のうち第１気筒Ａ１″における爆発（膨張）行程中の後半の時期に当該第１気筒Ａ１″における開閉弁１５″が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第２気筒Ａ２″における開閉弁１５″が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第１気筒Ａ１″における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、当該第１気筒Ａ１″における燃料溜室１８内で酸化した補助燃料と一緒に、圧縮行程中の第２気筒Ａ２″に導入される。
【００６９】
次いで、第２気筒Ａ２″が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第２気筒Ａ２″に対して燃料噴射弁１９から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第２気筒Ａ２″が爆発（膨張）行程に移行する。
【００７０】
そして、この第２気筒Ａ２″が、爆発（膨張）行程の後半の時期になると、当該第２気筒Ａ２″における開閉弁１５″が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第３気筒Ａ３″における開閉弁１５″が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第２気筒Ａ２″における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、当該第２気筒Ａ２″における燃料溜室１８内で酸化した補助燃料と一緒に、圧縮行程中の第３気筒Ａ３″に導入される。
【００７１】
次いで、第３気筒Ａ３″が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第３気筒Ａ３″に対して燃料噴射弁１９から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第３気筒Ａ３″が爆発（膨張）行程に移行する。
【００７２】
そして、この第３気筒Ａ３″が、爆発（膨張）行程の後半の時期になると、当該第３気筒Ａ３″における開閉弁１５″が適宜時間だけ開くと同時に、このとき圧縮行程中の第１気筒Ａ１″における開閉弁１５″が同時に適宜時間だけ開くことにより、前記第３気筒Ａ３″における燃焼中の燃焼（膨張）ガスの一部が、当該第３気筒Ａ３″における燃料溜室１８内で酸化した補助燃料と一緒に、圧縮行程中の第１気筒Ａ１″に導入される。
【００７３】
次いで、第１気筒Ａ１″が、圧縮行程の上死点を過ぎると、この第１気筒Ａ１″に対して燃料噴射弁１９から主燃料が噴射供給され、この主燃料及び前記補助燃料が多数の場所で同時に着火されることにより、第１気筒Ａ１″が爆発（膨張）行程に移行するのであり、以後、この繰り返しによって、前記ディーゼル機関１″が運転される。
【００７４】
この第３の実施の形態によると、一つの燃料噴射弁１９によって、主燃料の噴射供給と、補助燃料の噴射供給とを行うことができる。
【００７５】
また、この第３の実施の形態において、前記第２の実施の形態の場合と同様の思想に基づいて、四サイクル四気筒ディーゼル機関に適用することができるほか、二気筒又は六気筒等その他の四サイクル多気筒ディーゼル機関、及びディーゼル機関以外の圧縮着火式の四サイクル多気筒内燃機関に適用できる。
【００７６】
なお、前記各実施の形態は、四サイクルの多気筒内燃機関に適用した場合を示したが、本発明は、四サイクルに限らず、二サイクルの多気筒内燃機関にも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による三気筒ディーゼル機関を示す平面図である。
【図２】図１のII−II視拡大断面図である。
【図３】前記三気筒ディーゼル機関における各気筒の行程図である。
【図４】第２の実施の形態による四気筒ディーゼル機関を示す平面図である。
【図５】前記四気筒ディーゼル機関における各気筒の行程図である。
【図６】第２の実施の形態による三気筒ディーゼル機関を示す平面図である。
【図７】図６のVII −VII 視拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１″ 三気筒ディーゼル機関
１′ 四気筒ディーゼル機関
Ａ１，Ａ１′，Ａ１″ 第１気筒
Ａ２，Ａ２′，Ａ２″ 第２気筒
Ａ３，Ａ３′，Ａ３″ 第３気筒
Ａ４′ 第４気筒
２，２″ シリンダブロック
３，３″ シリンダヘッド
５，５″ シリンダ
６，６″ ピストン
７主燃料噴射弁
１１，１１′，１１″ 吸気弁
１２，１２′，１２″ 排気弁
１３，１３′，１３″ 相互連通路
１４，１４′，１４″ 連通路
１５，１５′，１５″ 開閉弁
１７，１７′ 補助燃料噴射弁
１８燃料溜室
１９燃料噴射弁

Claims

クランク軸を共通にする複数の各気筒に対する噴射燃料を、少ない量の補助燃料と、これよりも多い量の主燃料とに分け、前記補助燃料を、圧縮行程における上死点より前の時期において噴射供給して圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間に、当該補助燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態にし、次いで、圧縮行程の上死点を過ぎた時期において前記主燃料を各気筒におけるシリンダ内に噴射供給するようにした圧縮着火式多気筒内燃機関において、前記各気筒の相互間に相互連通路を設けて、この相互連通路に、各気筒を連通路を介して連通し、この各気筒ごとの連通路に開閉弁を設け、この各開閉弁を、前記各気筒のうち爆発（膨張）行程中の任意の一つの気筒における燃焼（膨張）ガスの一部を各気筒のうち圧縮行程中の他の一つの気筒に導入するように開き作動する一方、前記各気筒におけるシリンダ頂部に、前記主燃料を噴射供給するための主燃料噴射弁を、前記各連通路又は前記相互連通路に、前記補助燃料を噴射供給するための補助燃料噴射弁を各々設けたことを特徴とする圧縮着火式多気筒内燃機関。
クランク軸を共通にする複数の各気筒に対する噴射燃料を、少ない量の補助燃料と、これよりも多い量の主燃料とに分け、前記補助燃料を、圧縮行程における上死点より前の時期において噴射供給して圧縮行程における上死点を過ぎるまでの間に、当該補助燃料に含まれる炭化水素を中間的な酸化段階まで酸化した状態にし、次いで、圧縮行程の上死点を過ぎた時期において前記主燃料を各気筒におけるシリンダ内に噴射供給するようにした圧縮着火式多気筒内燃機関において、前記各気筒におけるシリンダ頂部に、シリンダ内に連通する燃料溜室を設ける一方、前記各気筒におけるシリンダ頂部に、前記主燃料をシリンダ内に噴射するとともに、前記補助燃料を前記燃料溜室に噴射するようにした燃料噴射弁を設け、更に、前記各気筒の相互間に相互連通路を設けて、この相互連通路に、各気筒における前記燃料溜室を連通路を介して連通し、この各気筒ごとの連通路に開閉弁を設け、この各開閉弁を、前記各気筒のうち爆発（膨張）行程中の任意の一つの気筒における燃焼（膨張）ガスの一部を各気筒のうち圧縮行程中の他の一つの気筒に導入するように開き作動することを特徴とする圧縮着火式多気筒内燃機関。
前記請求項１又は２の記載において、前記各気筒の相互間における相互連通路を、複数の気筒について一本に構成したことを特徴とする圧縮着火式多気筒内燃機関。