JP5400684B2 - 副室付き内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックと、該シリンダブロックに結合されるシリンダヘッドとの間に、前記シリンダボアに摺動自在に嵌合されるピストンの頂部を臨ませる燃焼室が形成され、前記シリンダヘッドに、該シリンダヘッドに設けられる吸気ポート、排気ポートおよび副室ポートの前記燃焼室への連通・遮断を切換える吸気バルブ、排気バルブおよび副室バルブがそれぞれ開閉作動可能に配設され、前記副室ポートに副室が接続され、前記燃焼室に先端を臨ませる点火プラグが前記シリンダヘッドに取付けられる副室付き内燃機関に関する。

このような副室付き内燃機関は、特許文献１で既に知られている。

特開平１１−１６６４３１号公報

ところで、圧縮行程で燃焼室内の混合気の一部をその量を制御しながら副室に導入することで、吸気装置側にスロットルバルブが設けられることを不要としてエンジンの吸気制御を行うことが可能であり、より低負荷まで副室への混合気導入の制御を行いたい。しかるに、燃焼室の中央部に点火プラグが配置され、該点火プラグの周囲の燃焼室壁面に吸気ポート、排気ポートおよび副室ポートが近接配置される内燃機関では、点火プラグの近くに副室ポートが配置されることになるので、点火プラグの点火による火炎が副室ポート側に直ちに達するので、その火炎の影響を受けないように副室バルブを閉じる必要があり、副室バルブを長く（圧縮行程後期まで）開いて副室を利用しようとすると、点火タイミングをそれだけ遅らせる必要が生じ、効率のよい点火ができなくなってしまう。このため圧縮行程後期の点火タイミングよりも前に副室バルブを閉じる必要があり、吸気量制御に制限があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、副室バルブをより長く開弁しておくことができるようにして、より低負荷での吸気量制御を可能とした副室付き内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックと、該シリンダブロックに結合されるシリンダヘッドとの間に、前記シリンダボアに摺動自在に嵌合されるピストンの頂部を臨ませる燃焼室が形成され、前記シリンダヘッドに、該シリンダヘッドに設けられる吸気ポート、排気ポートおよび副室ポートの前記燃焼室への連通・遮断を切換える吸気バルブ、排気バルブおよび副室バルブがそれぞれ開閉作動可能に配設され、前記副室ポートに副室が接続され、前記燃焼室に先端を臨ませる点火プラグが前記シリンダヘッドに取付けられる副室付き内燃機関において、前記副室バルブの開弁中に点火時期となる第１の点火プラグが前記燃焼室の中心を挟んで前記副室バルブと対称となる位置で先端を燃焼室に臨ませるようにして前記シリンダヘッドに取付けられ、前記第１の点火プラグとは別の第２の点火プラグが、第１の前記点火プラグよりも前記副室バルブに近い位置で先端を前記燃焼室に臨ませて前記シリンダヘッドに取付けられ、前記第２の点火プラグの点火時期が前記副室バルブの閉弁後に設定されることを第１の特徴とする。

また本発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックと、該シリンダブロックに結合されるシリンダヘッドとの間に、前記シリンダボアに摺動自在に嵌合されるピストンの頂部を臨ませる燃焼室が形成され、前記シリンダヘッドに、該シリンダヘッドに設けられる吸気ポート、排気ポートおよび副室ポートの前記燃焼室への連通・遮断を切換える吸気バルブ、排気バルブおよび副室バルブがそれぞれ開閉作動可能に配設され、前記副室ポートに副室が接続され、前記燃焼室に先端を臨ませる点火プラグが前記シリンダヘッドに取付けられる副室付き内燃機関において、前記副室バルブの開弁中に点火時期となる第１の点火プラグが前記燃焼室の中心を挟んで前記副室バルブと対称となる位置で先端を燃焼室に臨ませるようにして前記シリンダヘッドに取付けられ、前記第１の点火プラグとは別の第２の点火プラグが、第１の前記点火プラグよりも前記副室バルブに近い位置で先端を前記燃焼室に臨ませて前記シリンダヘッドに取付けられ、前記第２の点火プラグの点火時期が、前記第１の点火プラグの点火時期よりも遅く設定されることを第２の特徴とする。

また本発明は、第１又は第２の特徴の構成に加えて、前記副室および前記燃焼室間に、前記副室に生じる圧力ならびに前記副室に貯留される空気量を可変とする制御弁が配設されることを第３の特徴とする。

また本発明は、第１〜第３の特徴の構成のいずれかに加えて、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが、前記吸気バルブ、排気バルブおよび副室バルブを開閉駆動する動弁機構が備える単一のカムシャフトの両側に配置され、前記第１および第２の前記点火プラグと、前記副室バルブとが、前記カムシャフトの両側に配置されることを第４の特徴とする。

また本発明は、第１〜第４の特徴の構成のいずれかに加えて、所定回転数以上の機関回転数の運転状態で、前記第１および第２の点火プラグの一方の点火がリタードあるいはカットされることを第５の特徴とする。

また本発明は、第１〜第４の特徴の構成のいずれかに加えて、所定回転数以上の機関回転数の運転状態で、前記第１および第２の点火プラグの一方の点火がリタードあるいはカットされるとともに、前記第１および第２の点火プラグの他方の点火時期が、所定回転数未満の機関回転数の運転状態での点火時期よりも早められることを第６の特徴とする。

さらに本発明は、第６の特徴の構成に加えて、機関回転数が設定回転数以下の低速運転状態で、前記第１および第２の点火プラグの点火時期が同時に設定されることを第７の特徴とする。

本発明によれば、燃焼室の中心を挟んで副室バルブと対称となる位置で第１の点火プラグの先端が燃焼室に臨むので、第１の点火プラグの先端を副室バルブから遠い位置に配置することで副室バルブをより長く開弁して置くことができ、低負荷での吸気量制御が可能となり、特に低速回転での運転時には火炎の伝播が遅くなるので、点火直後も副室バルブを開いておくことができる。しかも第１の点火プラグよりも副室バルブに近い位置で第２点火プラグの先端を燃焼室に臨ませるようにして第１および第２の点火プラグがシリンダヘッドに取付けられるので、限られた燃焼室のスペースに、相互に干渉することがないようにして、副室ポートならびに第１および第２の点火プラグを配置することができ、一対の点火プラグによって効率のよい燃焼が可能となる。

また特に本発明の第１の特徴によれば、第１の点火プラグよりも副室バルブに近い位置にある第２の点火プラグの点火時期が副室バルブの閉弁後に設定されるので、第２の点火プラグによる火炎の影響が副室側に生じることがないようにして点火タイミングを遅らせて燃焼効率の向上を図ることができる。

また特に本発明の第２の特徴によれば、第１および第２の点火プラグが位相差をもって点火するものであり、副室バルブから遠い側の第１の点火プラグの点火時期を副室バルブに近い側の第２の点火プラグの点火時期よりも早くするようにして全体の点火時期を遅くし、燃焼効率を高めつつ低負荷までの吸気量制御が可能となり、火炎の伝播による影響を副室側で受け難くすることができる。

また特に本発明の第３の特徴によれば、副室に生じる圧力ならびに副室に貯留される空気量が制御弁で可変に制御されるので、膨張比をコントロールして機関の運転状態に応じた可変圧縮が可能となる。

また特に本発明の第４の特徴によれば、動弁機構が備える単一のカムシャフトの両側に、吸気バルブおよび排気バルブが配置されるとともに、第１および第２の点火プラグと、副室バルブとが配置されるので、限られた燃焼室のスペースに、吸気ポート、排気ポート、副室ポートおよび一対の点火プラグを配置することができる。

また特に本発明の第５の特徴によれば、所定回転数以上の機関回転数の運転状態では、筒内流動が向上しており、燃焼が早くなるので、第１および第２の点火プラグの両方を点火させる必要はなく、第１および第２の点火プラグの一方の点火をリタードあるいはカットして他方の点火だけで対応することが可能となり、不要な点火をリタードあるいはカットすることができる。

また特に本発明の第６の特徴によれば、所定回転数以上の機関回転数の運転状態では、第１および第２の点火プラグの一方の点火がリタードあるいはカットされ、他方の点火プラグの点火時期が早められるので、筒内流動が向上して燃焼が早くなるのに伴って点火タイミングを早めることができる。

また特に本発明の第７の特徴によれば、機関回転数が設定回転数以下の低速運転状態では第１および第２の点火プラグが同時に点火するので、火炎の伝播を効率よく行うようにして点火タイミングを遅らせることができ、副室バルブをより長く開弁しておくことができる。

実施例１の副室付き内燃機関の要部縦断面図であって図２の１−１線に沿う断面図である。 ヘッドカバーを省略した状態での図１の２−２線矢視図である。 図１の３−３線に沿う方向から見て一部を切欠いて示す図である。 点火プラグの点火時期を示す図図である。 吸気バルブ、排気バルブおよび副室バルブのリフト特性を示す図である。 副室付き内燃機関を搭載した自動二輪車の側面図である。 正味平均有効圧および正味燃料消費率の関係を示す図である。 実施例２の図３に対応した図である。

本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明の実施例１について図１〜図６を参照しながら説明すると、先ず図１において、この内燃機関Ｅは、シリンダボア１１を有するシリンダブロック１２と、該シリンダブロック１２に結合されるシリンダヘッド１３とを備え、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３間には、前記シリンダボア１１に摺動自在に嵌合されるピストン１５の頂部を臨ませる燃焼室１４が形成される。

図２および図３を併せて参照して、前記シリンダヘッド１３には、吸気ポート１６、排気ポート１７および副室ポート１８がそれぞれ設けられており、前記吸気ポート１６に通じる吸気通路１９を形成する吸気管２０を含む吸気装置２１がシリンダヘッド１３に接続され、吸気管２０には、吸気通路１９に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２２が取付けられる。また前記排気ポート１７に連なるようにして排気装置（図示せず）がシリンダヘッド１３に接続される。

ところで前記シリンダヘッド１３には、該シリンダヘッド１３をシリンダブロック１２およびクランクケース側に結合するためのスタッドボルト２３，２３…を挿通せしめる４つの第１〜第４ボルト挿通孔２４，２５，２６，２７が、前記燃焼室１４の周囲で周方向に間隔をあけるようにして設けられており、前記吸気ポート１６は前記燃焼室１４から第１および第２ボルト挿通孔２４，２５間を通ってシリンダヘッド１３の第１側面１３ａに開口するように配置され、前記排気ポート１７は、前記燃焼室１４から第３および第４ボルト挿通孔２６，２７間を通ってシリンダヘッド１３の第１側面１３ａとは反対側の第２側面１３ｂに開口するように配置される。また前記副室ポート１８は、前記燃焼室１４から第２および第３ボルト挿通孔２５，２６を通ってシリンダヘッド１３の第３側面１３ｃに開口するように配置されるものであり、第３側面１３ｃは、第１および第２側面１３ａ，１３ｂが臨む方向とは直交する方向に臨む位置に配置される側面である。

前記シリンダヘッド１３には、前記吸気ポート１６、前記排気ポート１７および前記副室ポート１８の前記燃焼室１４への連通・遮断を切換える吸気バルブ２８、排気バルブ２９および副室バルブがそれぞれ開閉作動可能に配設され、吸気バルブ２８、排気バルブ２９および副室バルブ３０は、シリンダヘッド１３との間に設けられるバルブスプリング３１，３２，３３で閉弁側に付勢される。

前記吸気バルブ２８、排気バルブ２９および副室バルブ３０を開閉駆動する動弁機構３５は、前記シリンダヘッド１３と、該シリンダヘッド１３に結合されるヘッドカバー３４との間に形成される動弁室３６に収納される。而して前記動弁機構３５は、前記吸気バルブ２８、排気バルブ２９および副室バルブ３０に共通な単一のカムシャフト３７と、該カムシャフト３７の回転に従動して前記吸気バルブ２８、排気バルブ２９および副室バルブ３０を開弁側に駆動する吸気バルブ用ロッカアーム３８、排気バルブ用ロッカアーム３９および副室バルブ用ロッカアーム４０とを備える。

前記カムシャフト３７の一端部は、前記シリンダヘッド１３に設けられた第１カムホルダ４１を回転自在に貫通し、第１カムホルダ４１およびカムシャフト３７間にはボールベアリング４３が介装される。また前記カムシャフト３７の軸線に沿う方向で第１カムホルダ４１から間隔をあけた位置でシリンダヘッド１３に設けられる第２カムホルダ４２に、前記カムシャフト３７の他端部がボールベアリング４４を介して回転自在に支承される。

前記カムシャフト３７には、前記吸気バルブ２８に対応した吸気カム４６、前記排気バルブ２９に対応した排気カム４７、ならびに前記副室バルブ３０に対応した副室カム４８が軸方向に間隔をあけて設けられる。

第１および第２カムホルダ４１，４２には、前記カムシャフト３７の軸線の両側に配置される第１ロッカシャフト４９および第２ロッカシャフト５０の両端部が支持される。第１ロッカシャフト４９には、吸気バルブ用ロッカアーム３８および副室バルブ用ロッカアーム４０が揺動可能に支承され、吸気バルブ用ロッカアーム３８および副室バルブ用ロッカアーム４０の一端にそれぞれ軸支されるローラ５１，５２が吸気カム４６および副室カム４８に転がり接触する。また吸気バルブ用ロッカアーム３８および副室バルブ用ロッカアーム４０の他端には、タペットねじ５４，５５が軸方向に沿う進退位置を調整可能として螺合されており、それらのタペットねじ５４，５５は、吸気バルブ２８および副室バルブ３０のステムエンドに当接する。

第２ロッカシャフト５０には、排気バルブ用ロッカアーム３９が揺動可能に支承され、排気バルブ用ロッカアーム３９の一端に軸支されるローラ５３が排気カム４７に転がり接触する。また排気バルブ用ロッカアーム３９の他端には、タペットね５６じが軸方向に沿う進退位置を調整可能として螺合されており、該タペットねじ５６は、排気バルブ２９のステムエンドに当接する。

前記カムシャフト３７の一端すなわち第１カムホルダ４１からの前記カムシャフト３７の突出端部には、クランクシャフトからの回転動力を伝達するカムチェーン５７を走行させるためのカムチェーン通路５９がシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３に設けられる。すなわち前記カムシャフト３７の第１カムホルダ４１からの突出端部には被動スプロケット５８が固定され、この被動スプロケット５８に前記カムチェーン５７が巻き掛けられる。

前記副室ポート１８は、前記燃焼室１４に関して前記カムチェーン通路５９と反対側に位置するように前記シリンダヘッド１３に設けられており、この副室ポート１８は、車体搭載時に前記燃焼室１４側に向かって下り勾配となるように形成される。

また前記シリンダヘッド１３には、前記燃焼室１４に先端を臨ませる第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂが取付けられるのであるが、第１の点火プラグ６０Ａは、燃焼室１４の中心Ｃを挟んで副室バルブ３０と対称となる位置で先端を燃焼室１４に臨ませるようにしてシリンダヘッド１３に取付けられ、第２の点火プラグ６０Ｂは、第１の点火プラグ６０Ａよりも副室バルブ３０に近い位置、この実施例１では吸気ポート１６および副室ポート１８間で先端を燃焼室１４に臨ませてシリンダヘッド１３に取付けられる。

しかも吸気バルブ２８および排気バルブ２９が、動弁機構３５が備える単一の前記カムシャフト３７の両側に配置されるのに対して、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂと、副室バルブ３０とが、前記カムシャフト３７の両側に配置される。すなわちシリンダボア１１の軸線に直交する平面への投影図上で、図３で示すように、前記カムシャフト３７の中心軸線ＣＬの一側に吸気ポート１６および副室ポート１８が配置され、前記中心軸線ＣＬの他側に排気ポート１７ならびに第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂが配置される。

第２の点火プラグ６０Ｂの点火時期は、副室バルブ３０の閉弁後に設定されており、第２の点火プラグ６０Ｂの点火時期が、第１の点火プラグ６０Ａの点火時期よりも遅く設定される。

しかも所定回転数以上の機関回転数の運転状態では、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの一方、この実施例１では、第２の点火プラグ６０Ｂの点火がリタードあるいはカットされ、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの他方、この実施例１では第１の点火プラグ６０Ａの点火時期が、所定回転数未満の機関回転数の運転状態での点火時期よりも早められ、たとえば副室を有しない内燃機関において１つの点火プラグで点火する際の点火タイミングまで早められる。而して前記所定回転数は、最大回転数の２／３以上の回転数であり、たとえば最大出力発生回転数が８０００ｒｐｍの場合、前記所定回転数は５０００ｒｐｍに設定される。

このような第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの点火タイミングは、図４で示されるようになり、この図４において、第１の点火プラグ６０Ａの点火タイミングはＬ１で、第２の点火プラグ６０Ｂの点火タイミングはＬ２でそれぞれ示される。なお参考のために、副室を有しない内燃機関で１つの点火プラグで点火する際の点火タイミングがＬ３で、副室を有しない内燃機関で２つの点火プラグで同時に点火する際の点火タイミングがＬ４で示される。

ところで前記吸気カム４６、前記排気カム４７および前記副室カム４８による吸気バルブ２８、排気バルブ２９および副室バルブ３０の開弁リフト特性は、図５で示す通りであり、副室バルブ３０は、吸気バルブ２８の開きタイミングに合わせる時期ならびに圧縮行程が始まる時期間のどこかから開き始めるものであり、その閉弁時期は、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの点火時期に位相差を持たせることで、一対の点火プラグを同時に点火する時の特性よりも遅くすることが可能である。なお第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの点火時期に位相差を持たせたときに点火時期が遅い方の第２の点火プラグ６０Ｂの点火時期が図５においてθＡで示されるのに対し、一対の点火プラグを同時に点火する際の点火時期は図５においてθＢで示される。

前記副室ポート１８には、前記ピストン１５の圧縮行程で前記副室バルブ３０を開くことによって前記燃焼室１４の混合気の一部を導く副室６１が接続されるものであり、この副室６１を形成する副室ハウジング６２は連結筒部６３を介して前記シリンダヘッド１３に締結され、副室ハウジング６２および連結筒部６３は一体に形成される。

圧縮行程で副室バルブ３０が開いていることによって燃焼室１４内の混合気の一部は副室ポート１８から副室側に流れるのであるが、副室６１および燃焼室１４間には、副室６１に生じる圧力ならびに副室６１に貯留される空気量を可変とするための制御弁であるバタフライバルブ６４が配設されており、このバタフライバルブ６４の弁軸６５は前記連結筒部６３に回動可能に支承される。

而して副室バルブ３０は、吸気バルブ２８の開きタイミングから圧縮行程が始まる時期までのどこかで開弁し、圧縮行程の後期の概ね点火時期まで開弁するのであるが、その間に、バタフライバルブ６４を開弁することで吸気ポート１６から吸入した空気および燃料が圧縮行程で副室６１に押し出されるのであるが、バタフライバルブ６４の開度を制御して通気抵抗を変化させることで要求出力を得るのに必要な空気量に調節することができ、バタフライバルブ６４を全開としたときには機関出力は最小となり、全閉のときに最大となる。このように副室６１に燃焼室１４から一部の混合気を導くとともにその量を制御することにより、実質的に吸気量が制御されるので吸気装置２１側にはスロットルバルブが不要となる。

ところで副室への混合気の導入量を制御するにあたって、ピストンの一端を副室に臨ませ、そのピストンを作動せしめて副室の容積を変化させることも可能であるが、そのような構造では、圧縮行程で燃焼室１４側から作用する高圧に耐える強固な構造がピストン側で必要となり、摺動部の漏れをシールするのが困難である。それに対して、燃焼室１４および副室６１間に配置されるバタフライバルブ６４によって通気抵抗を変化させることで混合気の副室６１への導入量を制御するようにした上述の構造では、可動部で高圧を直接支える必要がないので、可動部分の構造を簡素化することができ、バタフライバルブ６４の回動で通気抵抗を変化させるので、漏れに対する対応が容易である。

また燃焼室１４から副室６１に混合気を押し出すようにすることで、ミラーサイクルと同様にポンピングロスを低減することができ、しかもバタフライバルブ６４を開くことで出力制御を行うので、負荷が低いほどポンピングロスの低減効果が大きくなる。また全負荷運転時には、バタフライバルブ６４を全閉とするものの、副室バルブ３０およびバタフライバルブ６４間の通路容積分は、燃焼室１４から押し出されるので、ノッキングに対する耐久性が向上し、その分、幾何学的圧縮比を上げることが可能となり、低負荷時には膨張比の向上分だけ、燃費の低減を図ることができる。さらに低負荷時にも吸気装置２１側にスロットルバルブがないことからスロットルバルブの全開時と同様な強力な筒内流動を燃焼室１４に生じさせることができ、リーン燃焼運転が可能となる。

前記連結筒部６３から突出した前記弁軸６５の一端部には、バタフライバルブを開閉作動せしめるための駆動力を伝達するケーブル（図示せず）が巻き掛け、連結されるドラム６６が固定され、前記連結筒部６３から突出した前記弁軸６５の他端部には、前記副室ハウジング６２で支持された回動位置検出センサ６７が同軸に連結される。

このような副室付き内燃機関Ｅは、図５で示すように、たとえば自動二輪車に搭載されるものであり、自動二輪車が備える車体フレームＦの前端のヘッドパイプ７５で操向可能に支承されるフロントフォーク７６の下端で軸支される前輪ＷＦと、後輪ＷＦとの間に配置されるようにして前記副室付き内燃機関Ｅが車体フレームＦに搭載され、前記後輪ＷＲは、車体フレームＦで前端部が揺動可能に支承されるスイングアーム７７の後端部に軸支される。

而して前記副室付き内燃機関Ｅは、そのシリンダヘッド１３に接続される吸気装置２１がシリンダヘッド１３から上方に立ち上がり、前記副室６１を自動二輪車の進行方向右側に配置するようにして車体フレームＦに搭載される。

次にこの実施例１の作用について説明すると、動弁機構３５が備えるカムシャフト３７がシリンダヘッド１３に回転自在に支承され、カムシャフト３７の一端部に回転動力を伝達するカムチェーン５７を走行させるためのカムチェーン通路５９がシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３に設けられ、燃焼室１４に関してカムチェーン通路５９と反対側に副室ポート１８が配置されるので、カムシャフト３７や、吸気バルブ２８および排気バルブ２９等との干渉を考慮することなく副室ポート１８の位置を定めることができる。しかも副室ポート１８が車体搭載時に前記燃焼室１４側に向かって下り勾配となるので、副室６１内に燃料液滴が留まってしまうことを防止することができる。

また副室バルブ３０の開弁中に点火時期となる第１の点火プラグ６０Ａが燃焼室１４の中心Ｃを挟んで副室バルブ３０と対称となる位置で先端を燃焼室１４に臨ませるようにしてシリンダヘッド１３に取付けられるので、第１の点火プラグ６０Ａの先端を副室バルブ３０から遠い位置に配置することで副室バルブ３０をより長く開弁して置くことができ、低負荷での吸気量制御が可能となる。特に低速回転での運転時には火炎の伝播が遅くなるので、点火直後も副室バルブ３０を開いておくことができる。

また副室６１および燃焼室１４間に、副室６１に生じる圧力ならびに副室６１に貯留される空気量を可変とするバタフライバルブ６４が配設されるので、膨張比をコントロールして機関の運転状態に応じた可変圧縮が可能となる。

また第１の点火プラグ６０Ａとは別の第２の点火プラグ６０Ｂが、第１の点火プラグ６０Ａよりも副室バルブ３０に近い位置で先端を燃焼室１４に臨ませてシリンダヘッド１３に取付けられるので、限られた燃焼室１４のスペースに、相互に干渉することがないようにして、副室ポート１８ならびに第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂを配置することができ、一対の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂによって効率のよい燃焼が可能となり、点火タイミングを遅らせることも可能となる。

また動弁機構３５が備える単一のカムシャフト３７の両側に吸気バルブ２８および排気バルブ２９が配置されるとともに、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂと、副室バルブ３０とが、カムシャフト３７の両側に配置されるので、限られた燃焼室１４のスペースに、吸気ポート１６、排気ポート１７、副室ポート１８および一対の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂを配置することができる。

また第２の点火プラグ６０Ｂの点火時期が副室バルブ３０の閉弁後に設定されるので、第１の点火プラグ６０Ａよりも副室バルブ３０に近い位置にある第２の点火プラグ６０Ｂの点火時期が副室バルブ３０の閉弁後に設定されることになり、第２の点火プラグ６０Ｂによる火炎の影響が副室６１側に生じることがないようにして点火タイミングを遅らせて燃焼効率の向上を図ることができる。

しかも第２の点火プラグ６０Ｂの点火時期が、第１の点火プラグ６０Ａの点火時期よりも遅く設定されるので、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂが位相差をもって点火することになり、副室バルブ３０から遠い側の第１の点火プラグ６０Ａの点火時期を副室バルブ３０に近い側の第２の点火プラグ６０Ｂの点火時期よりも早くするようにして全体の点火時期を遅くし、燃焼効率を高めつつ低負荷までの吸気量制御が可能となり、火炎の伝播による影響を副室６１側で受け難くすることができる。

また所定回転数以上の機関回転数の運転状態で、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの一方、この実施例１では第２の点火プラグ６０Ｂの点火がリタードあるいはカットされるのであるが、所定回転数以上の機関回転数の運転状態では、筒内流動が向上しており、燃焼が早くなるので、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの両方を点火させる必要はなく、第２の点火プラグ６０Ｂの点火をリタードあるいはカットして第１の点火プラグ６０の点火だけで対応することが可能となり、不要な点火をカットすることができる。

また所定回転数以上の機関回転数の運転状態で、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの他方、この実施例１では第１の点火プラグ６０Ａの点火時期が、所定回転数未満の機関回転数の運転状態での点火時期よりも早められるので、筒内流動が向上して燃焼が早くなるのに伴って点火タイミングを早めることができる。

このような第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの点火に位相差を持たせるような制御を行ったときの、正味平均有効圧および正味燃料消費率の関係を示すと、図６の細実線で示すようになり、２つの点火プラグを同時に点火させた場合の太実線で示す曲線に比べると、より効果の大きい低負荷側に運転可能領域を拡大することができる。

ところで機関回転数が設定回転数以下の低速運転状態で、図４においてＬ５で示すように、第１および第２の点火プラグ６０Ａ，６０Ｂの点火時期を同時に設定してもよく、そうすれば、機関回転数が設定回転数以下の低速運転状態では火炎の伝播を効率よく行うようにして点火タイミングを遅らせることができ、副室バルブ３０をより長く開弁しておくことができる。

本発明の実施例２について図８を参照しながら説明するが、実施例１に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

シリンダヘッド１３には、横断面円形のバルブハウジング６８が連結されており、制御弁であるロータリバルブ６９が前記バルブハウジング６８内に回動可能に嵌合され、該ロータリバルブ６９内に副室７１が形成される。

前記ロータリバルブ６９の周方向１箇所には副室ポート１８を副室７１に通じさせる開口部７０が設けられており、ロータリバルブ６９の回動によって前記開口部７０の開口面積が変化することにより、通気抵抗が変化し、それによって副室７１に生じる圧力ならびに副室７１に貯留される空気量を可変とすることができる。

この実施例２によれば、ロータリバルブ６９内に副室７１を形成するので、より簡略化された構造で副室７１を形成するとともに、精密な可変圧縮制御を可能とすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１１・・・シリンダボア
１２・・・シリンダブロック
１３・・・シリンダヘッド
１４・・・燃焼室
１５・・・ピストン
１６・・・吸気ポート
１７・・・排気ポート
１８・・・副室ポート
２８・・・吸気バルブ
２９・・・排気バルブ
３０・・・副室バルブ
３５・・・動弁機構
３７・・・カムシャフト
６０Ａ・・・第１の点火プラグ
６０Ｂ・・・第２の点火プラグ
６１，７１・・・副室
６４・・・制御弁であるバタフライバルブ
６９・・・制御であるロータリバルブ
Ｃ・・・・燃焼室の中心

Claims (7)

1. シリンダボア（１１）を有するシリンダブロック（１２）と、該シリンダブロック（１２）に結合されるシリンダヘッド（１３）との間に、前記シリンダボア（１１）に摺動自在に嵌合されるピストン（１５）の頂部を臨ませる燃焼室（１４）が形成され、前記シリンダヘッド（１３）に、該シリンダヘッド（１３）に設けられる吸気ポート（１６）、排気ポート（１７）および副室ポート（１８）の前記燃焼室（１４）への連通・遮断を切換える吸気バルブ（２８）、排気バルブ（２９）および副室バルブ（３０）がそれぞれ開閉作動可能に配設され、前記副室ポート（１８）に副室（６１，７１）が接続され、前記燃焼室（１４）に先端を臨ませる点火プラグ（６０Ａ）が前記シリンダヘッド（１３）に取付けられる副室付き内燃機関において、
   前記副室バルブ（３０）の開弁中に点火時期となる第１の点火プラグ（６０Ａ）が前記燃焼室（１４）の中心（Ｃ）を挟んで前記副室バルブ（３０）と対称となる位置で先端を燃焼室（１４）に臨ませるようにして前記シリンダヘッド（１３）に取付けられ、
   前記第１の点火プラグ（６０Ａ）とは別の第２の点火プラグ（６０Ｂ）が、該第１の点火プラグ（６０Ａ）よりも前記副室バルブ（３０）に近い位置で先端を前記燃焼室（１４）に臨ませて前記シリンダヘッド（１３）に取付けられ、
   前記第２の点火プラグ（６０Ｂ）の点火時期が前記副室バルブ（３０）の閉弁後に設定されることを特徴とする副室付き内燃機関。
2. シリンダボア（１１）を有するシリンダブロック（１２）と、該シリンダブロック（１２）に結合されるシリンダヘッド（１３）との間に、前記シリンダボア（１１）に摺動自在に嵌合されるピストン（１５）の頂部を臨ませる燃焼室（１４）が形成され、前記シリンダヘッド（１３）に、該シリンダヘッド（１３）に設けられる吸気ポート（１６）、排気ポート（１７）および副室ポート（１８）の前記燃焼室（１４）への連通・遮断を切換える吸気バルブ（２８）、排気バルブ（２９）および副室バルブ（３０）がそれぞれ開閉作動可能に配設され、前記副室ポート（１８）に副室（６１，７１）が接続され、前記燃焼室（１４）に先端を臨ませる点火プラグ（６０Ａ）が前記シリンダヘッド（１３）に取付けられる副室付き内燃機関において、
   前記副室バルブ（３０）の開弁中に点火時期となる第１の点火プラグ（６０Ａ）が前記燃焼室（１４）の中心（Ｃ）を挟んで前記副室バルブ（３０）と対称となる位置で先端を燃焼室（１４）に臨ませるようにして前記シリンダヘッド（１３）に取付けられ、
   前記第１の点火プラグ（６０Ａ）とは別の第２の点火プラグ（６０Ｂ）が、該第１の点火プラグ（６０Ａ）よりも前記副室バルブ（３０）に近い位置で先端を前記燃焼室（１４）に臨ませて前記シリンダヘッド（１３）に取付けられ、
   前記第２の点火プラグ（６０Ｂ）の点火時期が、前記第１の点火プラグ（６０Ａ）の点火時期よりも遅く設定されることを特徴とする副室付き内燃機関。
3. 前記副室（６１）および前記燃焼室（１４）間に、前記副室（６１）に生じる圧力ならびに前記副室（６１）に貯留される空気量を可変とする制御弁（６４，６９）が配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の副室付き内燃機関。
4. 前記吸気バルブ（２８）および前記排気バルブ（２９）が、前記吸気バルブ（２８）、排気バルブ（２９）および副室バルブ（３０）を開閉駆動する動弁機構（３５）が備える単一のカムシャフト（３７）の両側に配置され、前記第１および第２の点火プラグ（６０Ａ，６０Ｂ）と、前記副室バルブ（３０）とが、前記カムシャフト（３７）の両側に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の副室付き内燃機関。
5. 所定回転数以上の機関回転数の運転状態で、前記第１および第２の点火プラグ（６０Ａ，６０Ｂ）の一方の点火がリタードあるいはカットされることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の副室付き内燃機関。
6. 所定回転数以上の機関回転数の運転状態で、前記第１および第２の点火プラグ（６０Ａ，６０Ｂ）の一方の点火がリタードあるいはカットされるとともに、前記第１および第２の点火プラグ（６０Ａ，６０Ｂ）の他方の点火時期が、所定回転数未満の機関回転数の運転状態での点火時期よりも早められることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の副室付き内燃機関。
7. 機関回転数が設定回転数以下の低速運転状態で、前記第１および第２の点火プラグ（６０Ａ，６０Ｂ）の点火時期が同時に設定されることを特徴とする請求項６に記載の副室付き内燃機関。

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