JP5325019B2 - 副室式エンジン - Google Patents

Description

本発明は、ピストンに面する主室と、その主室に噴孔を介して連通する副室とを有する燃焼室を備え、副室に形成された混合気を火花点火する副室式エンジンに関する。

近年、環境性・経済性から天然ガスを燃料としたコージェネレーションシステムの導入が進められている。その中でも、ガスエンジンを用いたシステムは発電効率が高いことから主流となってきている。ガスエンジンコージェネレーションシステムは、１ｋＷクラスの小型のものから数ＭＷの大型のものまで実用化されており、エンジンのサイズにより異なったエンジン形式・燃焼室形式が採用されている。
１〜２ＭＷクラスの中型コージェネレーションシステムにおいては、高効率を実現できることから、副室式エンジンを採用することが主流となってきている。副室式エンジンでは、主室と呼ばれる通常の燃焼室と、その主室に噴孔を介して連通する副室と呼ばれる燃焼室を備える。そして、吸気行程では、主室の吸気路に設けられる吸気弁を開弁して主室に希薄混合気を導入するとともに、副室に濃い混合気を形成して着火性を確保することにより、従来よりも希薄な混合気の燃焼を行っている。

特許文献１には、副室へ燃料ガスを導入するために、副室燃料ガス通路の最下流の副室に繋がる部位に逆止弁を設けている副室式エンジンが記載されている。逆止弁は、その上流側の圧力が下流側の圧力よりも設定開弁圧以上高くなると開弁するように構成されている。このような逆止弁を採用することで、順方向（即ち、副室燃料ガス通路から副室へ向かう方向）へは、逆止弁の上流側の圧力が下流側の圧力よりも設定開弁圧以上高くなると燃料ガスが流れるようにでき、且つ、逆方向（即ち、副室から副室燃料ガス通路へ向かう方向）へは燃料ガスが流れないようにできる。つまり、燃焼室（主室及び副室）の圧力（即ち、逆止弁の下流側の圧力）が高くなる圧縮行程及び膨張行程では、逆止弁は閉じられている。また、吸気行程では、通常は、燃料ガスの供給圧力を制御する供給圧力調整部が、吸気行程における逆止弁の上流側の圧力が下流側（燃焼室）の圧力よりも設定差圧（上記設定開弁圧以上高い圧力）だけ高くなるような制御を行っているので、副室への燃料ガスの導入が行われる。

特開平１０−１８４４６２号公報

特許文献１に記載の副室式エンジンでは、逆止弁の開閉タイミングが逆止弁の上流側の圧力と下流側の圧力とによって決まるため、副室への燃料ガスの供給タイミングが燃焼室の圧力変動に影響されるという問題がある。例えば、図５は、膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程における燃焼室内の圧力と逆止弁の上流側の圧力との推移を説明する図である。図５に示すように、排気行程では燃焼室の圧力が大きく低下するため、逆止弁の上流側の圧力が下流側の燃焼室の圧力よりも設定開弁圧：ΔＰ以上高くなって、逆止弁が開弁する。この場合、排気行程中に燃料ガスが副室に流入し、その一部は主室へ流出して、主室から排気路を介して外部に排出される。その結果、未燃炭化水素排出量の増加と熱効率の低下が引き起こされる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気行程において燃料ガスが排気路から排出されない副室式エンジン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副室式エンジンの特徴構成は、ピストンに面する主室と、前記主室に噴孔を介して連通する副室とを有する燃焼室と、
前記主室の吸気路に設けられる吸気弁及び排気路に設けられる排気弁と、
前記副室に燃料ガスを供給する副室燃料ガス通路と、
前記副室に形成された混合気を火花点火する点火部と、
前記副室燃料ガス通路における前記燃料ガスの流通を遮断可能な開閉弁と、
前記開閉弁よりも下流側の前記副室燃料ガス通路に設けられる逆止弁と、を備え、
前記逆止弁は、前記開閉弁から前記逆止弁までの前記副室燃料ガス通路の圧力が、前記副室の圧力よりも設定開弁圧以上高いときに開弁し、前記開閉弁から前記逆止弁までの前記副室燃料ガス通路の圧力が、前記副室の圧力よりも前記設定開弁圧未満だけ高い又は前記副室の圧力以下になると閉弁するように構成されている副室式エンジンであって、
前記主室の吸気行程において、前記吸気弁を前記吸気行程の下死点よりも早い時期に閉弁させる吸気弁開閉時期調整手段と、
前記開閉弁を前記吸気行程の開始とともに開弁させ且つ前記吸気行程の下死点よりも早い時期に閉弁させる開閉弁開閉時期調整手段と、を備え、
前記吸気行程の下死点付近において前記逆止弁が閉弁した時の前記逆止弁から前記開閉弁までの前記副室燃料ガス通路の圧力が、前記主室の排気行程における前記副室の圧力よりも前記設定開弁圧未満だけ高い又は前記排気行程における前記副室の圧力以下となるように、前記吸気行程における前記吸気弁及び前記開閉弁の閉弁タイミングが設定されている点にある。

上記特徴構成によれば、ミラーサイクルを採用したことで、吸気弁と開閉弁とが閉弁した後の吸気行程では、ピストンが下死点まで移動する間、開閉弁から逆止弁までの間の副室燃料ガス通路及び燃焼室の圧力は共に大きく低下する。そして、圧力が低下した結果、吸気行程の下死点付近において、開閉弁から逆止弁までの副室燃料ガス通路の圧力が、副室の圧力よりも設定開弁圧未満だけ高い又は副室の圧力以下になると、逆止弁が閉弁する。
吸気行程の後の圧縮行程及び膨張行程では、逆止弁の下流側の燃焼室の圧力は非常に高くなるため、逆止弁は閉弁状態のままである。よって、開閉弁から逆止弁までの副室燃料ガス通路の圧力は、吸気行程の最終段階での圧力を維持している。
その後の排気行程でも、開閉弁と逆止弁との間の副室燃料ガス通路の圧力は、吸気行程におけるミラーサイクルにより大きく低下したままである。よって、排気行程において排気弁を開弁状態として、ピストンの下死点からの上昇に伴って燃焼室に存在する排ガスを排気路に排出するときも、逆止弁の下流側の燃焼室の圧力は開閉弁と逆止弁との間の副室燃料ガス通路の圧力よりも大きくなるため、逆止弁は閉弁状態のままである。
その後、開閉弁は吸気行程の開始とともに開弁するので、それと共に開閉弁と逆止弁との間の副室燃料ガス通路の圧力は上昇する。その結果、開閉弁から逆止弁までの副室燃料ガス通路の圧力が副室の圧力よりも設定開弁圧以上高くなって、逆止弁が開弁する。つまり、吸気行程の開始とともに燃焼室への燃料ガスの供給が開始される。
従って、排気行程において燃料ガスが排気路から排出されない副室式エンジンを提供できる。

本発明に係る副室式エンジンの別の特徴構成は、前記吸気行程における前記吸気弁の閉弁タイミングと前記開閉弁の閉弁タイミングとは同期している点にある。

上記特徴構成によれば、吸気行程における吸気弁の開閉タイミングと開閉弁の開閉タイミングとは同期しているので、吸気弁と開閉弁とを同じカムシャフトなどの動弁機構を用いて作動させることができる。

副室式エンジンの構成を説明する図である。 吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを説明する図である。 本実施形態の膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程における燃焼室内の圧力と逆止弁の上流側の圧力との推移を説明する図である。 比較例の膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程における燃焼室内の圧力と逆止弁の上流側の圧力との推移を説明する図である。 従来例の膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程における燃焼室内の圧力と逆止弁の上流側の圧力との推移を説明する図である。

以下に図面を参照して本発明に係る副室式エンジンについて説明する。
図１は、副室式エンジンの構成を説明する図である。図１に示すように、副室式エンジン１００は、ピストン２に面する主室１０及びその主室１０に噴孔２１を介して連通する副室１１を有する燃焼室１と、主室１０の吸気路５に設けられる吸気弁４及び排気路７に設けられる排気弁６と、副室１１に燃料ガスＧを供給する副室燃料ガス通路１４と、副室１１に形成された混合気を火花点火する点火部１２と、副室燃料ガス通路１４における燃料ガスＧの流通を遮断可能な開閉弁３９と、開閉弁３９よりも下流側の副室燃料ガス通路１４に設けられる逆止弁３０と、を備える。上記副室１１の容積は、燃焼室１全体の容積の数％（例えば３％）程度である。

本実施形態の副室式エンジン１００は、気体燃料である都市ガス（１３Ａ）を燃料ガスＧとして利用するものである。上記燃料ガスＧは、副室燃料ガス通路１４から逆止弁３０を通じて副室１１に供給される。上述のように、副室燃料ガス通路１４には、燃料ガスＧの流通を遮断可能な開閉弁３９が設けられ、開閉弁３９よりも下流側の副室燃料ガス通路１４には逆止弁３０が設けられる。

副室式エンジン１００は、ピストン２と、ピストン２を収容してピストン２の頂面と共に主室１０を形成するシリンダ３とを備える。ピストン２がシリンダ３内で往復運動し、それと共に吸気弁４及び排気弁６が開閉動作して、主室１０において吸気、圧縮、膨張（燃焼）、排気の各行程が行われる。そして、ピストン２の往復運動が、連結棒１５によってクランク軸１６の回転運動として出力される。また、ピストン２の頂面の中央部には、いわゆる深皿型の凹部２ａが形成されている。

更に、副室式エンジン１００は、ターボ過給機２３を備える。ターボ過給機２３は、排気路７を流通する排ガスの運動エネルギによりタービン２３ｂを回転させ、当該タービン２３ｂと同軸のコンプレッサ２３ａにより吸気路５を流通する新気Ｉを過給する。

以上のような構成の副室式エンジン１００は、吸気行程において吸気弁４を開弁状態として、吸気路５から主室１０に空気と少量の燃料ガスＧとの混合気好ましくは希薄混合気である新気Ｉを吸入し、圧縮及び膨張（燃焼）行程において吸気弁４及び排気弁６を閉弁状態として、この吸入した新気Ｉを圧縮した後に膨張（燃焼）させ、排気行程において排気弁６を開弁状態として、主室１０から排気路７に排ガスを排出するように運転される。

また、吸気行程において吸気弁４が開弁状態となると、燃焼室１と吸気路５とが連通状態となることから、燃焼室１の圧力も上記吸気圧力に略相当するものとなる。本実施形態では、燃焼室１を構成する主室１０と副室１１とは噴孔２１を介して連通しているので、主室１０の圧力及び副室１１の圧力は互いに等しい。よって、以下の説明で「燃焼室１の圧力」と記載するとき、それは主室１０の圧力及び副室１１の圧力と同じものを指す。
更に、排気行程において排気弁６が開弁状態となると、燃焼室１と排気路７とが連通状態となることから、燃焼室１の圧力も上記排気圧力に略相当するものとなる。尚、上記吸気圧力及び排気圧力については、吸気路５及び排気路７に発生する脈動により変化する場合があるが、その場合には、後述する圧力応動式に構成される逆止弁３０の不意の開弁を防止するべく、その圧力変化の最低圧力を夫々の圧力として取り扱う。

〔逆止弁の構成〕
次に、逆止弁３０の構成について説明する。
シリンダヘッド９に形成された副室１１を形成する円柱状の凹部の上方開口部には、当該開口部に嵌合する形態で有底筒状の口金３１が取り付けられている。また、当該口金３１の上方開口部には、当該開口部に嵌合する形態で内部に副室燃料ガス通路１４を形成する燃料供給管３３が取り付けられている。更に、口金３１の底部には、副室１１と上記口金３１内とを連通する燃料供給口３２が形成されている。

上記口金３１内には、弁体３５が設けられている。また、この弁体３５は、上記燃料供給管３３に形成された弁座部３４に当接して燃料供給管３３の先端開口部を封鎖する状態（即ち、逆止弁３０の閉弁状態）と、当該弁座部３４から下方に離間して燃料供給管３３の先端開口部を開放する状態（即ち、逆止弁３０の開弁状態）とを切り換える形態で、上下方向に摺動自在に配置されている。また、口金３１内の弁体３５の下方部には、上記弁体３５を下方から弁座部３４へ向けて付勢する状態で配置されたコイルバネ等からなる付勢部材３６が設けられており、その付勢力は後述する設定差圧よりも低い適切な設定開弁圧：ΔＰに設定されている。

そして、開閉弁３９から逆止弁３０までの副室燃料ガス通路１４の圧力（逆止弁３０の上流側の圧力）が、副室１１の圧力（逆止弁３０の下流側の圧力）よりも設定開弁圧：ΔＰ以上高くなると、逆止弁３０が開弁する。つまり、開閉弁３９から逆止弁３０までの副室燃料ガス通路１４の圧力が副室１１の圧力と付勢部材３６の付勢力との和に打ち勝ち、弁体３５が下方に移動して弁座部３４から離間すると、燃料供給管３３の先端開口部が開放される。その結果、副室燃料ガス通路１４から燃料供給口３２を通じて副室１１に燃料ガスＧが供給される。
一方で、開閉弁３９から逆止弁３０までの副室燃料ガス通路１４の圧力が、副室１１の圧力よりも設定開弁圧：ΔＰ未満だけ高い又は副室１１の圧力以下になると、逆止弁３０が閉弁する。つまり、副室１１の圧力と付勢部材３６の付勢力との和が、開閉弁３９から逆止弁３０までの副室燃料ガス通路１４の圧力に打ち勝ち、弁体３５が上方に移動して弁座部３４に当接すると、燃料供給管３３の先端開口部が閉鎖される。その結果、副室燃料ガス通路１４から副室１１への燃料ガスＧの供給が逆止弁３０で停止される。

〔供給圧力調整部の構成〕
次に、供給圧力調整部３８の構成について説明する。
本実施形態の副室式エンジン１００は、副室燃料ガス通路１４の開閉弁３９の上流側における燃料ガスＧの供給圧力が吸気路５における吸気圧力よりも設定差圧（上記設定開弁圧：ΔＰ以上高い圧力）だけ高くなるように燃料ガスＧの供給圧力を制御する供給圧力調整部３８を備える。また、開閉弁３９よりも上流側の副室燃料ガス通路１４には、燃料ガスＧの供給圧力を調整する圧力調整弁３７が設けられている。そして、供給圧力調整部３８は、吸気行程において、吸気路５に設けられた圧力センサ２５で計測された吸気圧力（燃焼室１の圧力に相当）と、副室燃料ガス通路１４の開閉弁３９よりも上流側の圧力センサ２６で計測された燃料ガスＧの供給圧力との差圧（即ち、「燃料ガスＧの供給圧力−吸気圧力」で導出される圧力）が上記設定差圧になるように、燃料ガスＧの供給圧力を調整する圧力調整弁３７の作動を制御する。その結果、開閉弁３９が開弁されていれば、逆止弁３０の上流側の圧力は下流側の副室１１の圧力よりも上記設定開弁圧：ΔＰ以上高くなり、逆止弁３０が開弁状態となる。即ち、供給圧力調整部３８は、吸気圧力が変動した場合でも、その吸気圧力の変動に応じて圧力調整弁３７により燃料ガス供給圧力を変化させて、上記差圧を上記設定差圧に安定して維持できる。
よって、吸気行程において、上記逆止弁３０は開弁状態となり、適切な流量の燃料ガスＧが副室１１に供給される。

〔開閉弁開閉時期調整部及び弁開閉時期調整部の構成〕
次に、開閉弁開閉時期調整部４０及び弁開閉時期調整部５０の構成について説明する。
副室式エンジン１００は、上記開閉弁３９の開閉時期を調整する開閉弁開閉時期調整部４０を備える。開閉弁３９は、例えば電磁弁により構成される弁機構であり、通電状態を変えることで開弁状態と閉弁状態との切り換えが行われる。この開閉弁開閉時期調整部４０は、クランク軸１６の回転角を検出するクランク角センサ４６の検出結果に基づいて、後述するような適切なタイミングで開閉弁３９の開閉状態を調整する。具体的には、開閉弁開閉時期調整部４０は、開閉弁３９を主室１０の吸気行程の開始と共に開弁させ且つ吸気行程の下死点よりも早い時期に閉弁させる。
また、副室式エンジン１００は、吸気弁４の開閉時期を調整する吸気弁開閉時期調整部５１と排気弁６の開閉時期を調整する排気弁開閉時期調整部５２とを有する弁開閉時期調整部５０を備える。吸気弁開閉時期調整部５１及び排気弁開閉時期調整部５２のそれぞれは、クランク軸１６と連動するカムシャフト等の動弁機構によって実現される。そして、それぞれの動弁機構を用いて、吸気弁４及び排気弁６の開閉時期及びリフト量が調整される。
以上のように、上記吸気弁開閉時期調整部５１は本発明における「吸気弁開閉時期調整手段」に相当し、上記開閉弁開閉時期調整部４０は本発明における「開閉弁開閉時期調整手段」に相当する。

〔逆止弁の動作〕
次に、図２及び図３を参照して、副室式エンジンの膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程における逆止弁の動作について説明する。図２は、吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを説明する図である。図３は、本実施形態の副室式エンジンの膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程における燃焼室内の圧力と逆止弁の上流側の圧力との推移を説明する図である。

図２に示すように、本実施形態の副室式エンジン１００では、公知のミラーサイクルエンジンと同様に、吸気弁開閉時期調整部５１は、吸気弁４を、通常時（図２中で破線で示す）に比べて早い時期に閉弁する。具体的には、吸気行程における吸気弁４の閉弁タイミングは、主室１０の下死点よりも早い時期（例えば、９０°ＡＴＤＣ）に設定される。
そして、この副室式エンジン１００は、上記のような構成を採用することにより、圧縮行程において圧縮された混合気を副室１１に備えた点火プラグ（点火部の一例）１２を作動させて火花点火して燃焼させ、副室１１から噴孔２１を介して主室１０に火炎ジェットＦを噴射する形態で作動することができる。

図３に示すように、吸気行程の開始と共に、ピストン２の下降に伴って、吸気路５から主室１に開弁状態である吸気弁４を通じて新気Ｉが吸気される。開閉弁３９も吸気行程の開始と共に開弁する。図３の例では吸気弁４の開閉タイミングと開閉弁３９の開閉タイミングとは同期しているが、開閉弁３９の開閉タイミングを吸気弁４の開閉タイミングと非同期にしてもよい。
また、上述したように、供給圧力調整部３８が圧力調整弁３７の作動を制御することで、副室燃料ガス通路１４の開閉弁３９の上流側における燃料ガスＧの供給圧力が吸気路５における吸気圧力よりも設定差圧だけ高く、即ち、逆止弁３０の上流側の圧力が下流側の副室１１の圧力よりも設定開弁圧：ΔＰ以上高くなり、逆止弁３０は開弁状態となる。その結果、吸気行程の開始と共に、適切な流量の燃料ガスＧが副室１１に供給される。

更に、吸気弁開閉時期調整部５１は主室１０の吸気行程において吸気弁４を吸気行程の下死点よりも早い時期に閉弁させ、開閉弁開閉時期調整部４０は主室１０の吸気行程において開閉弁３９を吸気行程の下死点よりも早い時期に閉弁させる。本実施形態において、吸気弁４の閉弁タイミングと開閉弁３９の閉弁タイミングとは同期している。その結果、図３に示すように、ミラーサイクルを採用したことで、吸気弁４と開閉弁３９とが閉弁した後の吸気行程では、ピストン２が下死点まで移動する間、開閉弁３９から逆止弁３０までの間の副室燃料ガス通路１４及び燃焼室１の圧力は共に低下する。そして、圧力が低下した結果、吸気行程の下死点付近において、開閉弁３９から逆止弁３０までの副室燃料ガス通路１４の圧力が、副室１１の圧力よりも設定開弁圧：ΔＰ未満だけ高い又は副室１１の圧力以下になると、逆止弁３０が閉弁する。

図３に示すように、吸気行程の後の圧縮行程及び膨張行程において、燃焼室１の圧力は変動を繰り返す。また、燃焼室１の圧力は、圧縮行程及び膨張行程において非常に高くなるため、逆止弁１３は閉弁状態のまま維持される。それにより、圧縮行程及び膨張行程において、開閉弁３９から逆止弁３０までの間の副室燃料ガス通路１４の圧力は、吸気行程の下死点付近において逆止弁３０が閉弁したときの圧力を維持している。

具体的には、圧縮行程では、ピストン２の上昇により、主室１０の容積減少によって、主室１０の新気Ｉが連通路２０介して副室１１に流入し、副室１１には、連通路２０から上方に向かう混合気流が発生し、その混合気流が点火プラグ１２の点火領域に到達する。よって、副室１１の上記点火プラグ１２の点火領域では、その新気Ｉと燃料ガスＧとが混合されて、火花点火可能範囲内（例えば１程度）の当量比の混合気が形成される。

そして、上記圧縮行程終了時にて、副室１１には、当量比が比較的高い混合気が存在するのに対して、主室１０には、当量比が比較的低い希薄混合気が存在することになる。副室式エンジン１００は、膨張（燃焼）行程において、上死点直前の例えば１０°ＢＴＤＣ付近において、点火プラグ１２を作動させて、上記副室１１に形成された混合気を火花点火して燃焼させ、ピストン２を下降させる。

すると副室１１では、燃焼が進み、副室１１の燃焼しなかった燃料ガスＧと共に、火炎ジェットＦが連通路２０を介して主室１０に噴出される。一方、主室１０においては、連通路２０から噴出された火炎ジェットＦにより希薄混合気を燃焼させるので、高効率且つ低ＮＯｘとなる燃焼が行われる。

そして、このように運転される副室式エンジン１００において、副室１１と主室１０とを連通する連通路２０は、副室１１から主室１０の軸心Ｘと同じ軸心を有する円筒状に主室１０側に延出形成されており、更に、その連通路２０は、上記主室１０の軸心Ｘを中心に周方向に等間隔で分散配置され主室１０に開口する例えば８つの筒状の噴孔２１を有し、火炎ジェットＦが夫々の噴孔２１から主室１０に噴射される。

次に、副室式エンジン１００は、排気行程において、排気弁６を開弁状態として、ピストン２の下死点からの上昇に伴って、燃焼室１に存在する排ガスを排気路７に排出する。
更に、排気行程でも、開閉弁３９と逆止弁３０との間の副室燃料ガス通路１４の圧力は、吸気行程におけるミラーサイクルにより大きく低下したままである。よって、排気行程において排気弁６を開弁状態として、ピストン２の下死点からの上昇に伴って燃焼室１に存在する排ガスを排気路７に排出するときも、逆止弁３０の下流側の燃焼室１の圧力は開閉弁３９と逆止弁３０との間の副室燃料ガス通路１４の圧力よりも大きくなるため、逆止弁３０は閉弁状態のままである。
言い換えると、本実施形態では、排気行程において、開閉弁３９と逆止弁３０との間の副室燃料ガス通路１４の圧力が副室１１の圧力よりも設定開弁圧：ΔＰ未満だけ高い又は副室１１の圧力以下となるように、吸気行程における吸気弁４及び開閉弁３９の閉弁タイミングを設定している。

以上のように、本実施形態の副室式エンジン１００では、排気行程において燃焼室１の圧力が大きく低下したとしても、逆止弁３０の上流側の圧力が、下流側の燃焼室１の圧力よりも設定開弁圧：ΔＰ未満だけ高い又は副室１１の圧力以下となるため、逆止弁３０が開弁することはない。そのため、排気行程中に燃料ガスＧが副室１１及び主室１０に流入し、主室１０からその燃料ガスＧが排気路７を介して外部に排出されるような問題も発生しない。

以下に本願発明の比較例を図４を参照して説明する。
図４は、比較例の膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程における燃焼室内の圧力と逆止弁の上流側の圧力との推移を説明する図である。この比較例におけるエンジンは、ミラーサイクルを採用していない点で上記実施形態と異なるだけであり、エンジンの構成は図１に示した副室式エンジン１００の構成と同様である。

図４に示すように、この比較例の副室式エンジンは所謂ミラーサイクルを採用していない。よって、吸気行程の後半段階では、図３に示したようなミラーサイクルによる、開閉弁３９から逆止弁３０までの間の副室燃料ガス通路１４及び燃焼室１の圧力の低下は発生しない。そのため、圧縮行程及び膨張行程において、開閉弁３９から逆止弁３０までの間の副室燃料ガス通路１４の圧力は、吸気行程の下死点付近において開閉弁３９及び逆止弁３０が閉弁したときの圧力を維持しているものの、その圧力は比較的高いままである。
その結果、排気行程において燃焼室１の圧力が大きく低下したとき、開閉弁３９が閉弁されていたとしても、開閉弁３９から逆止弁３０の間の副室燃料ガス通路１４の圧力は、逆止弁３０の下流側の燃焼室１の圧力よりも設定開弁圧：ΔＰ以上高くなり、逆止弁３０は開弁する。そして、開閉弁３９と逆止弁３０との間の副室燃料ガス通路１４に残留していた燃料ガスＧが逆止弁３０を介して副室１１に流入し、最終的には、排気路７を介して外部に排出されるという問題が生じ得る。更に、エンジンレイアウトの関係上、開閉弁３９と逆止弁３０とを接近して設置することが困難である場合、開閉弁３９から逆止弁３０までの副室燃料ガス通路１４の距離が長くなる。つまり、開閉弁３９と逆止弁３０との間の副室燃料ガス通路１４に残留している燃料ガス量が多くなる。その結果、排気路７を介して外部に排出される燃料ガス量が多くなるという問題が生じる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、上記ターボ過給機２３のような過給機を設置したが、このような過給機を省略しても構わない。

＜２＞
上記実施形態において、開閉弁３９を機械式の弁に改変してもよい。例えば、吸気弁４及び排気弁６の開閉に用いているのと同じカムシャフトなどの動弁機構（即ち、開閉弁開閉時期調整部４０）を用いて開閉弁３９を作動させてもよい。この場合、吸気弁４及び排気弁６に用いているのと同じカムシャフトなどの動弁機構を開閉弁３９にも用いれば、吸気弁４の開閉タイミングと開閉弁３９の開閉タイミングとは同期する。

本発明は、ピストンに面する主室と、その主室に噴孔を介して連通する副室とを有する燃焼室を備え、副室に形成された混合気を火花点火する副室式エンジンにおいて利用可能である。

１ 燃焼室
２ ピストン
４ 吸気弁
５ 吸気路
６ 排気弁
７ 排気路
１０ 主室
１１ 副室
１２ 点火部（点火プラグ）
１４ 副室燃料ガス通路
３０ 逆止弁
３９ 開閉弁
４０ 開閉弁開閉時期調整部（開閉弁開閉時期調整手段）
５１ 吸気弁開閉時期調整部（吸気弁開閉時期調整手段）
Ｇ 燃料ガス

Claims (2)

1. ピストンに面する主室と、前記主室に噴孔を介して連通する副室とを有する燃焼室と、
   前記主室の吸気路に設けられる吸気弁及び排気路に設けられる排気弁と、
   前記副室に燃料ガスを供給する副室燃料ガス通路と、
   前記副室に形成された混合気を火花点火する点火部と、
   前記副室燃料ガス通路における前記燃料ガスの流通を遮断可能な開閉弁と、
   前記開閉弁よりも下流側の前記副室燃料ガス通路に設けられる逆止弁と、を備え、
   前記逆止弁は、前記開閉弁から前記逆止弁までの前記副室燃料ガス通路の圧力が、前記副室の圧力よりも設定開弁圧以上高いときに開弁し、前記開閉弁から前記逆止弁までの前記副室燃料ガス通路の圧力が、前記副室の圧力よりも前記設定開弁圧未満だけ高い又は前記副室の圧力以下になると閉弁するように構成されている副室式エンジンであって、
   前記主室の吸気行程において、前記吸気弁を前記吸気行程の下死点よりも早い時期に閉弁させる吸気弁開閉時期調整手段と、
   前記開閉弁を前記吸気行程の開始とともに開弁させ且つ前記吸気行程の下死点よりも早い時期に閉弁させる開閉弁開閉時期調整手段と、を備え、
   前記吸気行程の下死点付近において前記逆止弁が閉弁した時の前記逆止弁から前記開閉弁までの前記副室燃料ガス通路の圧力が、前記主室の排気行程における前記副室の圧力よりも前記設定開弁圧未満だけ高い又は前記排気行程における前記副室の圧力以下となるように、前記吸気行程における前記吸気弁及び前記開閉弁の閉弁タイミングが設定されている副室式エンジン。
2. 前記吸気行程における前記吸気弁の閉弁タイミングと前記開閉弁の閉弁タイミングとは同期している請求項１記載の副室式エンジン。

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