JPH06235329A - Spark ignition type engine - Google Patents

Spark ignition type engine

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Publication number
JPH06235329A
JPH06235329A JP2114093A JP2114093A JPH06235329A JP H06235329 A JPH06235329 A JP H06235329A JP 2114093 A JP2114093 A JP 2114093A JP 2114093 A JP2114093 A JP 2114093A JP H06235329 A JPH06235329 A JP H06235329A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
air
chamber
spark ignition
combustion chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP2114093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Taga
淳一 田賀
Ichiji Kataoka
一司 片岡
Yoshihiko Imamura
善彦 今村
Fumihiko Saito
史彦 斉藤
Kazuhiko Hashimoto
一彦 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2114093A priority Critical patent/JPH06235329A/en
Publication of JPH06235329A publication Critical patent/JPH06235329A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve fuel consumption capacity and emission capacity of an engine by providing a means to control a gaseous fuel supply port, a means to supply air to the gaseous fuel supply port for scavenging air and a means to stratify air-fuel mixture of a hydrocarbon fuel in the center of a combustion chamber. CONSTITUTION:Hydrogen gas formed with a fuel reformer 62 is supplied to a hydrogen supply injector 63 through a hydrogen introduction passage 65. This hydrogen supply injector 63 supplies a specified amount of hydrogen gas to an accessory cell 60 with specified pressure and specified timing. A one-way valve 68, which allows air to freely flow into the accessory cell 60 from a No.2 intake port 4 but stops the air flowing into the No. 2 intake port 4 from the accessory cell 60, is provided inside a communicating passage 67. Because a hydrogen supply passage 69 is opened near the upper end of the accessory cell 60 and swirl is formed by hydrogen gas flowing into the accessory cell 60, interior of the accessory cell 60 is scavenged further effectively. Thus fuel consumption capacity and emission capacity are improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水素ガス等の着火性の
良い気体燃料で、炭化水素系燃料と空気とからなる混合
気の着火・燃焼を助勢するようにした火花点火式エンジ
ンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spark ignition type engine for assisting the ignition / combustion of a mixture of hydrocarbon-based fuel and air, which is a gaseous fuel having a good ignitability such as hydrogen gas. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、自動車用の火花点火式エンジン
においては、ガソリン等の炭化水素系燃料と空気とから
なる混合気が燃焼室(ロータリピストンエンジンの場合
は作動室)内でピストンによって圧縮された後、点火プ
ラグによって着火・燃焼させられるようになっている。
そして、かかる火花点火式エンジンでは、混合気をリー
ンにすればするほど、エンジン出力は低下するものの燃
費性能及びエミッション性能が高められるといった特性
をもつ。ただし、NOx発生率は理論空燃比(A/F=1
4.7)よりもややリーン側(A/Fが16程度)で最も高
くなるので、空燃比を理論空燃比よりも若干リーンとし
た場合は、NOxについてのエミッション性能は悪くな
ることがある。
2. Description of the Related Art Generally, in a spark ignition type engine for an automobile, a mixture of hydrocarbon fuel such as gasoline and air is compressed by a piston in a combustion chamber (a working chamber in the case of a rotary piston engine). After that, it can be ignited and burned by the spark plug.
Further, such a spark ignition type engine has a characteristic that the leaner the air-fuel mixture is, the more the fuel efficiency and the emission performance are improved although the engine output is reduced. However, the NOx generation rate is the theoretical air-fuel ratio (A / F = 1
Since it is slightly higher than 4.7) on the lean side (A / F is about 16), if the air-fuel ratio is made slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the emission performance for NOx may deteriorate.

【0003】したがって、とくには高出力が要求されな
い低負荷時ないしは通常運転時には、混合気をできるだ
けリーンにして燃費性能及びエミッション性能を高める
のが好ましい。しかしながら、混合気をリーンにすれば
するほど混合気の着火性ないしは燃焼性が悪くなるの
で、混合気のリーン化には自ずから限界がある。
[0003] Therefore, it is preferable to make the air-fuel mixture as lean as possible to improve fuel consumption performance and emission performance, especially at low load where high output is not required or during normal operation. However, the leaner the air-fuel mixture, the poorer the ignitability or combustibility of the air-fuel mixture, so that there is a limit to the lean air-fuel mixture.

【0004】これを改善すべく、吸気ポートをスワール
ポートとするなどして、低負荷時等には燃焼室内にスワ
ール(渦流)を生成し、該スワールによって燃料を燃焼室
中心部すなわち点火プラグまわりに多く分布させるとい
ったいわゆる混合気の成層化(層状化)により混合気の着
火性・燃焼性を高めるといった手法が従来より多用され
ている。しかしながら、ガソリン等の炭化水素系燃料は
もともと着火性が悪いので、かかる成層化によってもリ
ーンリミットを十分には高めることができない。なお、
リーンリミットとは、必要とされる最小限の着火性・燃
焼室を確保しうるリーン側の限界値である。
In order to improve this, a swirl port is used as the intake port to generate a swirl (vortex flow) in the combustion chamber when the load is low, and the swirl is used to move the fuel around the center of the combustion chamber, that is, around the spark plug. A method of increasing the ignitability / combustibility of the air-fuel mixture by so-called stratification (stratification) of the air-fuel mixture is widely used from the past. However, since hydrocarbon-based fuels such as gasoline originally have poor ignitability, the lean limit cannot be sufficiently increased even by such stratification. In addition,
The lean limit is a limit value on the lean side that can secure the required minimum ignitability and combustion chamber.

【0005】そこで、連通孔を介して燃焼室と連通する
副室を設け、該副室に臨んで点火プラグを配置する一
方、副室に水素ガス等の着火性の良い気体燃料を供給す
る気体燃料供給手段を設け、燃焼行程ではまず点火プラ
グで副室内の気体燃料を着火・燃焼させ、この気体燃料
の燃焼によって生じる火炎で、燃焼室内の炭化水素系燃
料と空気とからなる混合気を確実に着火・燃焼させるよ
うにした火花点火式エンジンが提案されている(例え
ば、特開昭62−191632号公報参照)。
Therefore, a sub chamber communicating with the combustion chamber through the communication hole is provided, and a spark plug is arranged facing the sub chamber, while a gas for supplying gaseous fuel such as hydrogen gas having a good ignitability to the sub chamber. A fuel supply means is provided, and in the combustion process, first, the spark plug ignites and burns the gaseous fuel in the sub-chamber, and the flame generated by the combustion of this gaseous fuel ensures a mixture of hydrocarbon-based fuel and air in the combustion chamber. There has been proposed a spark ignition type engine capable of igniting and burning (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-191632).

【0006】また、吸気弁によって開閉される吸気ポー
トとは別に、燃焼室に臨設された点火プラグに向かって
開口する副ポートと、該副ポートを開閉する副ポート開
閉弁と、副ポートに水素ガス等の着火性の良い気体燃料
を供給する気体燃料供給手段とを設け、点火プラグでの
火花放電に際して副ポート開閉弁を開き、火花放電時に
点火プラグを気体燃料で覆い、該気体燃料の燃焼によっ
て生じる火炎で、炭化水素系燃料と空気とからなる混合
気の着火・燃焼を助勢するようにした火花点火式エンジ
ンが提案されている(例えば、特開昭53−17807
号公報参照)。
Further, in addition to the intake port opened and closed by the intake valve, a sub-port that opens toward a spark plug provided in the combustion chamber, a sub-port opening / closing valve that opens and closes the sub-port, and a hydrogen port in the sub-port. A gas fuel supply means for supplying a gas fuel with good ignitability such as gas is provided, the sub-port opening / closing valve is opened at the time of spark discharge at the spark plug, and the spark plug is covered with the gas fuel at the time of spark discharge to burn the gas fuel. A spark ignition engine is proposed in which the ignition and combustion of a mixture of a hydrocarbon fuel and air is assisted by a flame generated by the spark ignition engine (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 53-17807).
(See Japanese Patent Publication).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開昭62−191632号公報に開示されているよう
な副室を設けた従来の火花点火式エンジンでは、副室内
の気体燃料の燃焼室への漏出、ないしは燃焼室内の混合
気の副室への侵入をできるだけ防止するため、副室と燃
焼室との間の連通孔がかなり狭く形成されるので、副室
内の掃気性が悪くなり、気体燃料の着火性の良さを十分
に活用することができず、リーンリミットを十分には高
めることができないといった問題がある。
However, in a conventional spark ignition type engine having a sub chamber as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-191632, a gas fuel in the sub chamber is fed to the combustion chamber. In order to prevent leakage or mixture mixture in the combustion chamber from entering the sub-chamber as much as possible, the communication hole between the sub-chamber and the combustion chamber is made quite narrow, so the scavenging property in the sub-chamber becomes poor and gaseous fuel However, there is a problem that the good ignition performance of the above can not be fully utilized and the lean limit cannot be sufficiently increased.

【0008】他方、例えば特開昭53−17807号公
報に開示されているような副ポートを設けた従来の火花
点火式エンジンでは、燃焼室の頂部に副ポート開閉弁を
設けなければならないので、吸気弁面積ないしは吸気ポ
ート開口面積を十分に確保することができなくなり、通
気抵抗の増加により充填効率が低下し、エンジン出力の
低下を招くといった問題がある。
On the other hand, in the conventional spark ignition type engine provided with the auxiliary port as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 17807/53, for example, the auxiliary port opening / closing valve must be provided at the top of the combustion chamber. There is a problem that the intake valve area or the intake port opening area cannot be sufficiently secured, the ventilation efficiency increases, the filling efficiency decreases, and the engine output decreases.

【0009】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、水素ガス等の着火性の良い
気体燃料で、炭化水素系燃料と空気とからなる混合気の
着火・燃焼を助勢するようにした火花点火式エンジンに
対して、混合気の着火・燃焼を十分に助勢することがで
き、かつ充填効率を十分に高めることができる手段を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is a gaseous fuel having a good ignitability such as hydrogen gas, and ignites a mixture of hydrocarbon fuel and air. It is an object of the present invention to provide a means capable of sufficiently assisting ignition / combustion of an air-fuel mixture and sufficiently enhancing charging efficiency for a spark ignition type engine that assists combustion.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第1の発明は、吸気通路を介して燃焼室に炭化水素
系燃料を供給する炭化水素系燃料供給手段と、燃焼室に
臨設された点火プラグの周囲に炭化水素系燃料よりも着
火性の高い気体燃料を供給する気体燃料供給ポートとが
設けられた火花点火式エンジンにおいて、少なくとも炭
化水素系燃料の混合気の空燃比が理論空燃比よりもリー
ンであるときには、吸気行程後半から圧縮行程前半まで
の間の所定の時期に気体燃料が燃焼室に供給されるよ
う、気体燃料供給ポートを制御する気体燃料制御手段
と、吸気行程で気体燃料供給ポートに掃気用の空気を供
給する掃気用空気供給手段と、炭化水素系燃料の混合気
を燃焼室中心部に成層化させる成層化手段とが設けられ
ていることを特徴とする火花点火式エンジンを提供す
る。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is provided with a hydrocarbon-based fuel supply means for supplying a hydrocarbon-based fuel to a combustion chamber through an intake passage, and a hydrocarbon-based fuel supply means provided in the combustion chamber. In a spark ignition engine provided with a gas fuel supply port for supplying a gas fuel having a higher ignitability than a hydrocarbon fuel around the spark plug, at least the air-fuel ratio of the mixture of the hydrocarbon fuel is theoretical When it is leaner than the fuel ratio, the gas fuel control means for controlling the gas fuel supply port and the intake stroke are set so that the gas fuel is supplied to the combustion chamber at a predetermined time between the latter half of the intake stroke and the first half of the compression stroke. Scavenging air supply means for supplying scavenging air to the gaseous fuel supply port, and stratification means for stratifying the mixture of hydrocarbon fuels in the central portion of the combustion chamber are provided. To provide a flower-ignition engine.

【0011】第2の発明は、第1の発明にかかる火花点
火式エンジンにおいて、気体燃料制御手段が、気体燃料
供給ポートの燃焼室への開口部に配設されて吸気行程後
半から圧縮行程前半までの間の所定の時期に開弁される
タイミング弁であることを特徴とする火花点火式エンジ
ンを提供する。
According to a second aspect of the present invention, in the spark ignition type engine according to the first aspect of the present invention, the gaseous fuel control means is arranged at the opening of the gaseous fuel supply port to the combustion chamber and the latter half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. There is provided a spark ignition engine characterized by being a timing valve which is opened at a predetermined time between.

【0012】第3の発明は、吸気通路を介して燃焼室に
炭化水素系燃料を供給する炭化水素系燃料供給手段が設
けられた火花点火式エンジンにおいて、燃焼室に開口す
る副室が設けられ、該副室に臨んで点火プラグが配置さ
れていて、炭化水素系燃料よりも着火性の高い気体燃料
を上記副室に供給する気体燃料供給手段が設けられてい
ることを特徴とする火花点火式エンジンを提供する。
According to a third aspect of the present invention, in a spark ignition engine provided with a hydrocarbon fuel supply means for supplying a hydrocarbon fuel to the combustion chamber through an intake passage, a sub chamber opened to the combustion chamber is provided. A spark ignition characterized in that a spark plug is arranged facing the sub chamber, and a gas fuel supply means for supplying a gas fuel having an ignitability higher than that of a hydrocarbon fuel to the sub chamber is provided. Provides an expression engine.

【0013】第4の発明は、第3の発明にかかる火花点
火式エンジンにおいて、少なくとも炭化水素系燃料の混
合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに
は、吸気行程後半から圧縮行程前半までの間の所定の時
期に気体燃料が副室に供給されるよう、気体燃料供給手
段を制御する気体燃料制御手段と、吸気行程で副室に掃
気用の空気を供給する掃気用空気供給手段と、炭化水素
系燃料の混合気を燃焼室中心部に成層化させる成層化手
段とが設けられていることを特徴とする火花点火式エン
ジンを提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the spark ignition engine according to the third aspect, at least when the air-fuel ratio of the mixture of hydrocarbon fuel is leaner than the theoretical air-fuel ratio, the latter half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. Gas fuel control means for controlling the gaseous fuel supply means so that the gaseous fuel is supplied to the sub-chamber at a predetermined time between, and a scavenging air supply means for supplying scavenging air to the sub-chamber during the intake stroke. And a stratification means for stratifying an air-fuel mixture of hydrocarbon fuel in the center of the combustion chamber.

【0014】第5の発明は、第3又は第4の発明にかか
る火花点火式エンジンにおいて、気体燃料供給手段の副
室への気体燃料供給孔が、副室接線方向に向けて副室に
開口されていることを特徴とする火花点火式エンジンを
提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the spark ignition engine according to the third or fourth aspect, the gas fuel supply hole to the sub chamber of the gas fuel supply means is opened in the sub chamber in the tangential direction of the sub chamber. To provide a spark ignition type engine.

【0015】第6の発明は、第2又は第5の発明にかか
る火花点火式エンジンにおいて、掃気用空気供給手段
が、吸気通路と気体燃料供給ポート又は副室とを連通す
る連通路と、該連通路に介設され吸気通路から気体燃料
供給ポート又は副室への空気の流れのみを許容する一方
弁とで構成されていることを特徴とする火花点火式エン
ジンを提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the spark ignition type engine according to the second or fifth aspect of the invention, the scavenging air supply means includes a communication passage that communicates the intake passage with the gaseous fuel supply port or the sub chamber. (EN) A spark ignition engine characterized by comprising a one-way valve interposed in a communication passage and allowing only a flow of air from an intake passage to a gaseous fuel supply port or a sub chamber.

【0016】第7の発明は、第2又は第5の発明にかか
る火花点火式エンジンにおいて、気体燃料制御手段が、
高負荷領域においても気体燃料が燃焼室又は副室に供給
されるよう、気体燃料供給ポート又は気体燃料供給孔を
制御するようになっていることを特徴とする火花点火式
エンジンを提供する。
A seventh invention is the spark ignition engine according to the second or fifth invention, wherein the gaseous fuel control means is
Provided is a spark ignition engine characterized in that a gaseous fuel supply port or a gaseous fuel supply hole is controlled so that gaseous fuel is supplied to a combustion chamber or a sub chamber even in a high load region.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 <第1実施例>図1〜図3に示すように、一種の炭化水
素系燃料であるガソリンを燃料とする火花点火式エンジ
ンCEの各気筒(1つのみ図示)においては、基本的に
は、第1,第2吸気弁1,2が開かれたときに、第1,第
2吸気ポート3,4を介して第1,第2独立吸気通路5,
6から燃焼室7内に、ガソリンと空気とからなる混合気
を吸入し、この混合気をピストン8で圧縮した上で、点
火プラグ9により着火された水素ガスの火炎で着火・燃
焼させ、第1,第2排気弁10,11が開かれたときに、
燃焼ガスを第1,第2排気ポート12,13を介して第
1,第2独立排気通路14,15に排出するといったプロ
セスが繰り返されるようになっている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below. <First Embodiment> As shown in FIGS. 1 to 3, basically, in each cylinder (only one is shown) of a spark ignition engine CE using gasoline, which is a kind of hydrocarbon fuel, as a fuel. , When the first and second intake valves 1 and 2 are opened, the first and second independent intake passages 5 and 5 via the first and second intake ports 3 and 4,
6, a mixture of gasoline and air is sucked into the combustion chamber 7, the mixture is compressed by a piston 8, and then ignited and burned by a flame of hydrogen gas ignited by an ignition plug 9, When the first and second exhaust valves 10 and 11 are opened,
The process of exhausting the combustion gas to the first and second independent exhaust passages 14 and 15 via the first and second exhaust ports 12 and 13 is repeated.

【0018】このようなプロセスの連続した繰り返しに
よって、ピストン8がシリンダボア内でその軸線方向に
往復運動をし、このピストン8の往復運動が、コンロッ
ド16とクランクピン17とクランクアーム18とを介
して回転運動に変換されてクランク軸19に伝達される
ようになっている。点火プラグ9へは、ダイレクトイグ
ニッションコイル20から所定のタイミングで高電圧が
印加され、この高電圧によって点火プラグ9の電極部に
火花放電が起こるようになっている。第1,第2独立排
気通路14,15は下流側で1つの共通排気通路41に
集合され、この共通排気通路41には排気ガスを浄化す
る触媒コンバータ42が介設されている。なお、排気ガ
スのO2濃度(すなわち空燃比)を検出するO2センサ72
が共通排気通路41に臨設されている。
By the continuous repetition of such a process, the piston 8 reciprocates in the axial direction in the cylinder bore, and the reciprocating motion of the piston 8 is performed via the connecting rod 16, the crank pin 17, and the crank arm 18. The rotary motion is converted and transmitted to the crankshaft 19. A high voltage is applied to the spark plug 9 from the direct ignition coil 20 at a predetermined timing, and the high voltage causes a spark discharge in the electrode portion of the spark plug 9. The first and second independent exhaust passages 14 and 15 are gathered on the downstream side into one common exhaust passage 41, and the common exhaust passage 41 is provided with a catalytic converter 42 for purifying exhaust gas. An O 2 sensor 72 for detecting the O 2 concentration of the exhaust gas (that is, the air-fuel ratio)
Are provided in the common exhaust passage 41.

【0019】第1,第2吸気ポート3,4は吸気側半部
(図1〜図3では左側半部)で燃焼室7の頂面に開口する
一方、第1,第2排気ポート12,13は排気側半部(図
1〜図3では右側半部)で燃焼室7の頂面に開口してい
る。そして、第1吸気ポート3は、燃焼室7内にスワー
ルを生成させることができるタンゼンシャルポートある
いはヘリカルポートとされている。なお、第1吸気ポー
ト3は、特許請求の範囲に記載された「成層化手段」に相
当する。
The first and second intake ports 3 and 4 are the intake side halves.
While opening to the top surface of the combustion chamber 7 in (left half in FIGS. 1 to 3), the first and second exhaust ports 12 and 13 are exhaust side half (right in FIG. 1 to FIG. 3). It opens at the top surface of the combustion chamber 7. The first intake port 3 is a tangential port or a helical port that can generate swirl in the combustion chamber 7. The first intake port 3 corresponds to the "stratification means" described in the claims.

【0020】燃焼室7の平面視での中心部付近におい
て、燃焼室7の上側には、該燃焼室7と連通孔75を介
して連通する略円柱形の副室60が、その軸線がシリン
ダボア軸線とほぼ一致するような位置関係で形成され、
この副室60に臨んで点火プラグ9が配置されている。
すなわち、点火プラグ9が、その電極部が副室60の上
端面から下向きに突出するように配置されている。ここ
で、連通孔75は、副室60内の水素ガスの燃焼室7へ
の漏出を極力防止するため小径とされている。
Near the center of the combustion chamber 7 in plan view, above the combustion chamber 7, there is a substantially cylindrical sub-chamber 60 communicating with the combustion chamber 7 through a communication hole 75, the axis of which is the cylinder bore. It is formed in a positional relationship that almost coincides with the axis line,
The spark plug 9 is arranged facing the sub chamber 60.
That is, the spark plug 9 is arranged such that its electrode portion projects downward from the upper end surface of the sub chamber 60. Here, the communication hole 75 has a small diameter in order to prevent leakage of hydrogen gas in the sub chamber 60 to the combustion chamber 7 as much as possible.

【0021】各気筒の燃焼室7に空気を供給するため
に、上流端が大気に開放された単一の共通吸気通路21
が設けられ、この共通吸気通路21には、空気の流れ方
向にみて上流側から順に、吸入空気中のダストを除去す
るエアクリーナ22と、吸入空気量を検出するエアフロ
ーセンサ23と、アクセルペダル(図示せず)の踏み込み
量に応じて開閉されるエレキスロットル弁25とが介設
されている。なお、吸入空気温度を検出する温度センサ
71がエアクリーナ22に臨設されている。そして、共
通吸気通路21の下流端は、吸入空気の流れを安定化さ
せるサージタンク26に接続され、このサージタンク2
6に前記した各気筒の第1,第2独立吸気通路5,6の上
流端が接続されている。
In order to supply air to the combustion chamber 7 of each cylinder, a single common intake passage 21 whose upstream end is open to the atmosphere.
In the common intake passage 21, an air cleaner 22 for removing dust in intake air, an air flow sensor 23 for detecting an intake air amount, and an accelerator pedal (see FIG. An electric throttle valve 25 that is opened / closed according to the amount of depression (not shown) is interposed. A temperature sensor 71 for detecting the intake air temperature is provided in the air cleaner 22. The downstream end of the common intake passage 21 is connected to a surge tank 26 that stabilizes the flow of intake air.
The upstream ends of the first and second independent intake passages 5 and 6 of each cylinder are connected to 6.

【0022】共通吸気通路21に対して、エレキスロッ
トル弁25をバイパスさせて空気を通すバイパス吸気通
路27が設けられ、このバイパス吸気通路27には、該
バイパス吸気通路27内を流れる空気の流量を調節する
ことによってアイドル回転数を制御するISCバルブ2
8が介設されている。
The common intake passage 21 is provided with a bypass intake passage 27 that bypasses the electric throttle valve 25 and allows air to pass therethrough. In the bypass intake passage 27, the flow rate of the air flowing in the bypass intake passage 27 is provided. ISC valve 2 that controls the idle speed by adjusting
8 is installed.

【0023】第1独立吸気通路5に対しては、該第1独
立吸気通路5内の空気中にガソリン(炭化水素系燃料)を
噴射して、ガソリンと空気とからなる混合気を生成する
燃料噴射弁31が設けられている。この燃料噴射弁31
の燃料噴射量は、混合気の空燃比A/Fが、運転状態
(スロットル開度、エンジン回転数等)に応じて設定され
る目標空燃比に追従するようコントロールユニット(図
示せず)によって好ましく制御されるようになってい
る。なお、燃料噴射弁31は、特許請求の範囲に記載さ
れた「炭化水素系燃料供給手段」に相当する。具体的に
は、目標空燃比は、高負荷領域等、高いエンジン出力を
必要とする運転領域では出力を高めるためにほぼ理論空
燃比(A/F=14.7)に設定され、他方低負荷領域
等、それほどエンジン出力が必要とされない運転領域で
は、燃費性能とエミッション性能とを高めるためにほぼ
リーンリミットに設定されるようになっている。なお、
後で説明するように、混合気は水素ガスの燃焼によって
生じる火炎によって強力に着火・燃焼させられるように
なっているので、リーンリミットは、普通のガソリンエ
ンジンに比べて大幅に高められている。
For the first independent intake passage 5, a fuel for injecting gasoline (hydrocarbon fuel) into the air in the first independent intake passage 5 to generate a mixture of gasoline and air. An injection valve 31 is provided. This fuel injection valve 31
The fuel injection amount of the air-fuel ratio A / F of the air-fuel mixture is
It is preferably controlled by a control unit (not shown) so as to follow a target air-fuel ratio set according to (throttle opening, engine speed, etc.). The fuel injection valve 31 corresponds to "hydrocarbon-based fuel supply means" described in the claims. Specifically, the target air-fuel ratio is set to approximately the theoretical air-fuel ratio (A / F = 14.7) in order to increase the output in an operating region requiring high engine output, such as a high load region, while the low load is set. In a driving range where engine output is not so required, such as a range, the lean limit is set in order to improve fuel efficiency and emission performance. In addition,
As will be described later, since the air-fuel mixture is strongly ignited and burned by the flame generated by the combustion of hydrogen gas, the lean limit is greatly increased as compared with a normal gasoline engine.

【0024】また、第2独立吸気通路6には開閉弁32
が介設され、この開閉弁32は負圧応動式のダイヤフラ
ム装置からなるアクチュエータ33によって開閉される
ようになっている。具体的には、三方弁35によって、
アクチュエータ33の圧力室に負圧通路34を通してサ
ージタンク26内の負圧を導入するか、それとも大気圧
を導入するかが切り替えられ、該圧力室に負圧が導入さ
れたときにはアクチュエータ33によって開閉弁32が
閉じられ、圧力室に大気圧が導入されたときには開閉弁
32が開かれるようになっている。この開閉弁32は低
負荷領域等では閉じられ、このとき空気が第1吸気ポー
ト3からのみ燃焼室7に供給され、燃焼室7内に強いス
ワールが生成され、燃焼室7内で混合気が成層化され、
これによって混合気の着火性・燃焼性が高められるよう
になっている。開閉弁32は高負荷領域等では開かれ、
このとき空気が両吸気ポート3,4から燃焼室7内に供
給され、充填効率が高められるようになっている。
An on-off valve 32 is provided in the second independent intake passage 6.
The on-off valve 32 is opened and closed by an actuator 33 composed of a negative pressure responsive diaphragm device. Specifically, by the three-way valve 35,
Whether the negative pressure in the surge tank 26 or the atmospheric pressure is introduced into the pressure chamber of the actuator 33 through the negative pressure passage 34 is switched, and when the negative pressure is introduced into the pressure chamber, the actuator 33 opens and closes the valve. When the valve 32 is closed and the atmospheric pressure is introduced into the pressure chamber, the opening / closing valve 32 is opened. The on-off valve 32 is closed in a low load region or the like, and at this time, air is supplied to the combustion chamber 7 only from the first intake port 3, a strong swirl is generated in the combustion chamber 7, and an air-fuel mixture is generated in the combustion chamber 7. Stratified,
This improves the ignitability and combustibility of the air-fuel mixture. The on-off valve 32 is opened in a high load area,
At this time, air is supplied from both intake ports 3 and 4 into the combustion chamber 7 so that the charging efficiency is improved.

【0025】なお、エンジン内(クランク室内)で発生す
るブローバイガスをサージタンク26に導入するため
に、PCVバルブ36を備えたブローバイガス通路37
が設けられている。また、ブローバイガスの排出を促進
するために、共通吸気通路21内の空気の一部をエンジ
ン内に供給する新気導入通路38が設けられている。
A blow-by gas passage 37 equipped with a PCV valve 36 is provided for introducing blow-by gas generated in the engine (crank chamber) into the surge tank 26.
Is provided. Further, a fresh air introduction passage 38 for supplying a part of the air in the common intake passage 21 into the engine is provided in order to accelerate the discharge of the blow-by gas.

【0026】以下、燃料噴射弁31にガソリンを供給す
る燃料供給系統を説明する。この燃料供給系統において
は、燃料タンク45内のガソリンが、燃料フィルタ46
を通して燃料ポンプ47に吸い込まれた後、該燃料ポン
プ47から所定の吐出圧で吐出され、フィルタ49が介
設された燃料供給通路48を通して燃料噴射弁31に供
給されるようになっている。燃料噴射弁31で噴射され
ない余剰のガソリンは、燃料圧を制御するプレッシャレ
ギュレータ52が介設された燃料戻し通路51を通して
燃料タンク45に戻されるようになっている、なお、プ
レッシャレギュレータ52には、吸気負圧の影響をなく
すために、サージタンク26内の吸気負圧が負圧導入通
路53を通して導入されるようになっている。
The fuel supply system for supplying gasoline to the fuel injection valve 31 will be described below. In this fuel supply system, the gasoline in the fuel tank 45 is replaced by the fuel filter 46.
After being sucked into the fuel pump 47 through the fuel pump 47, it is discharged at a predetermined discharge pressure from the fuel pump 47 and is supplied to the fuel injection valve 31 through a fuel supply passage 48 in which a filter 49 is interposed. Excess gasoline that is not injected by the fuel injection valve 31 is returned to the fuel tank 45 through a fuel return passage 51 in which a pressure regulator 52 that controls the fuel pressure is provided. In order to eliminate the influence of the intake negative pressure, the intake negative pressure in the surge tank 26 is introduced through the negative pressure introducing passage 53.

【0027】燃料タンク45内のガソリンベーパを含む
空気は、ガソリンベーパの大気中への拡散を防止するた
めに、基本的にはタンク内空気リリース通路54を通し
てサージタンク26にリリースされるようになってい
る。そして、このタンク内空気リリース通路54には、
空気の流れ方向にみて上流側から順に、リリースされる
空気からガソリンミストを分離するセパレータ55と、
2ウエイバルブ56と、リリースされる空気中のガソリ
ンベーパを吸着するキャニスタ57と、オリフィス58
と、デューティソレノイドバルブ59とが介設されてい
る。
The air containing gasoline vapor in the fuel tank 45 is basically released to the surge tank 26 through the in-tank air release passage 54 in order to prevent diffusion of the gasoline vapor into the atmosphere. ing. Then, in the tank air release passage 54,
A separator 55 for separating the gasoline mist from the released air in order from the upstream side in the direction of air flow,
A two-way valve 56, a canister 57 for adsorbing gasoline vapor in the released air, and an orifice 58.
And a duty solenoid valve 59 are interposed.

【0028】ところで、本実施例においては、ガソリン
と空気とからなる混合気の着火・燃焼を助勢するための
水素ガスを、燃料であるガソリンから生成する燃料改質
装置が設けられている。すなわち、フィルタ49のすぐ
下流において燃料供給通路48から分岐する分岐燃料供
給通路61が設けられ、この分岐燃料供給通路61の下
流端は、内部に燃料改質触媒が充填された燃料改質器6
2に接続されている。ここで、燃料改質触媒は、水素と
炭素の化合物であるガソリンを分解して水素を生成する
ようになった、よく知られた触媒である。なお、ガソリ
ンと空気とからなる混合気の着火・燃焼を助勢するため
の気体燃料は水素ガスに限定されるものではなく、着火
性の高い気体燃料なら何でもよいのはもちろんである。
By the way, in this embodiment, there is provided a fuel reformer for producing hydrogen gas from gasoline, which is a fuel, for assisting ignition and combustion of a mixture of gasoline and air. That is, a branch fuel supply passage 61 that branches from the fuel supply passage 48 is provided immediately downstream of the filter 49, and the downstream end of the branch fuel supply passage 61 has a fuel reformer 6 filled with a fuel reforming catalyst.
Connected to 2. Here, the fuel reforming catalyst is a well-known catalyst that decomposes gasoline, which is a compound of hydrogen and carbon, to generate hydrogen. The gaseous fuel for assisting the ignition / combustion of the air-fuel mixture of gasoline and air is not limited to hydrogen gas, and needless to say, any gaseous fuel having high ignitability may be used.

【0029】そして、燃料改質器62で生成された水素
ガスは、水素導入通路65を通して水素供給用インジェ
クタ63に供給されるようになっている。この水素供給
用インジェクタ63は、所定量の水素ガスを、所定の圧
力及び所定のタイミングで、水素供給通路69を通して
副室60に供給するようになっている。この水素供給通
路69には、2つのチェックバルブ64a,64bが介設
されている。また、両チェックバルブ64a,64b間の
水素供給通路69内の圧力を検出する圧力計66が設け
られている。ここで、水素供給通路69はエンジン本体
内ではその壁部を切削して形成された水素供給孔(気体
燃料供給孔)とされている。なお、水素供給用インジェ
クタ63は、特許請求の範囲に記載された「気体燃料制
御手段」に相当する。また、一連の水素ガス供給系統
は、特許請求の範囲に記載された「気体燃料供給手段」に
相当する。
The hydrogen gas generated in the fuel reformer 62 is supplied to the hydrogen supply injector 63 through the hydrogen introduction passage 65. The hydrogen supply injector 63 supplies a predetermined amount of hydrogen gas to the sub chamber 60 through the hydrogen supply passage 69 at a predetermined pressure and at a predetermined timing. Two check valves 64a and 64b are provided in the hydrogen supply passage 69. Further, a pressure gauge 66 for detecting the pressure in the hydrogen supply passage 69 between the check valves 64a and 64b is provided. Here, the hydrogen supply passage 69 is a hydrogen supply hole (gaseous fuel supply hole) formed by cutting the wall portion in the engine body. The hydrogen supply injector 63 corresponds to the "gaseous fuel control means" recited in the claims. Further, the series of hydrogen gas supply system corresponds to the "gaseous fuel supply means" described in the claims.

【0030】そして、水素供給通路69(水素供給孔)の
下流端は、副室60の上端部近傍において、ほぼ副室円
周方向を向くようにして副室60の内周面に開口されて
いる。これによって、水素供給通路69(水素供給孔)か
ら副室60内に流入する水素ガスが副室60内にスワー
ル(横渦)を生成するようになっている。
The downstream end of the hydrogen supply passage 69 (hydrogen supply hole) is opened in the inner peripheral surface of the sub-chamber 60 in the vicinity of the upper end of the sub-chamber 60 so as to face the circumferential direction of the sub-chamber. There is. As a result, the hydrogen gas flowing into the sub chamber 60 from the hydrogen supply passage 69 (hydrogen supply hole) produces a swirl (lateral vortex) in the sub chamber 60.

【0031】また、副室60と第2吸気ポート4(ない
しは第2独立吸気通路6)とを連通させる連通路67が
設けられ、この連通路67には、第2吸気ポート4から
副室60へは自由に空気を流入させる一方、副室60か
ら第2吸気ポート4への空気の流れを止める一方弁68
が介設されている。ここで、連通路67は、副室60の
上端部近傍において、ほぼ副室円周方向を向くようにし
て副室60の内周面に開口されている。これによって、
連通路67から副室60内に流入する空気が副室60内
にスワール(横渦)を生成するようになっている。なお、
連通路67と一方弁68とは、特許請求の範囲に記載さ
れた「掃気用空気供給手段」に相当する。
Further, a communication passage 67 for communicating the sub chamber 60 with the second intake port 4 (or the second independent intake passage 6) is provided, and the communication passage 67 is provided from the second intake port 4 to the sub chamber 60. To the second intake port 4 while allowing air to freely flow into the one-way valve 68
Is installed. Here, the communication passage 67 is opened in the inner peripheral surface of the sub chamber 60 in the vicinity of the upper end portion of the sub chamber 60 so as to face the circumferential direction of the sub chamber. by this,
The air flowing into the sub chamber 60 from the communication passage 67 creates a swirl (lateral vortex) in the sub chamber 60. In addition,
The communication passage 67 and the one-way valve 68 correspond to “scavenging air supply means” described in the claims.

【0032】ここにおいて、連通路67を、副室60と
第1吸気ポート3(ないしは第1独立吸気通路5)とを連
通させるようにしてもよい。また、一方弁68の代わり
に、クランク軸19と同期して所定のタイミングで開閉
される開閉弁を設け、吸気行程で第2吸気ポート4から
副室60へ空気を流入させるようにしてもよい。
Here, the communication passage 67 may communicate with the sub chamber 60 and the first intake port 3 (or the first independent intake passage 5). Further, instead of the one-way valve 68, an opening / closing valve that opens / closes at a predetermined timing in synchronization with the crankshaft 19 may be provided to allow air to flow from the second intake port 4 to the sub chamber 60 in the intake stroke. .

【0033】上記構成において、まず吸気行程では燃焼
室7内の負圧が副室60に及ぶので副室60内は減圧さ
れ、第2吸気ポート4内の空気が連通路67と一方弁6
8とを通して副室60内に流入する。前記したとおり、
連通路67が副室60の上端部付近に開口されているの
で、該空気が副室60内を流通して副室60内が強力に
掃気される。かつ、副室60内にはスワールが生成され
るので、このスワールによって副室60内の掃気が促進
される。このため、副室60内の残留ガスが一掃され
る。また、このようにして副室60に流入した空気はさ
らに燃焼室7に流入するので吸気充填効率が高められ、
したがってエンジン出力が高められる。なお、一方弁6
8の代わりに開閉弁を設けた場合は、該開閉弁を第1,
第2吸気弁1,2と同期させて開閉させるようにすれば
よい。
In the above structure, first, in the intake stroke, the negative pressure in the combustion chamber 7 reaches the sub chamber 60, so that the sub chamber 60 is depressurized, and the air in the second intake port 4 receives the communication passage 67 and the one-way valve 6.
8 into the sub chamber 60. As mentioned above,
Since the communication passage 67 is opened near the upper end of the sub chamber 60, the air flows through the sub chamber 60 and the inside of the sub chamber 60 is strongly scavenged. In addition, since the swirl is generated in the sub chamber 60, the scavenging of the sub chamber 60 is promoted by the swirl. Therefore, the residual gas in the sub chamber 60 is swept away. In addition, the air thus flowing into the sub chamber 60 further flows into the combustion chamber 7, so that the intake charging efficiency is increased,
Therefore, the engine output is increased. One-way valve 6
If an opening / closing valve is provided instead of 8, the opening / closing valve is
It suffices to open and close in synchronization with the second intake valves 1 and 2.

【0034】そして、吸気行程終了後すなわち圧縮行程
の所定の時期に、水素供給用インジェクタ63から水素
供給通路69に所定量の水素ガスが噴射され、この水素
ガスが副室60内に流入し、副室60内には水素と空気
とが混合されてなる混合気が形成される。なお、水素噴
射量は、副室60内に水素と空気中の酸素との比が体積
で2:1程度となる混合気が形成されるように設定する
のが好ましい。このように吸気行程終了後に水素ガスを
副室60に供給するようにしているので、副室60内の
水素ガスの吸気系への逆流が防止される。また、水素ガ
スが副室60の上端部付近に供給され、かつ連通孔75
が小径とされているので、副室60内での水素ガスの滞
留率が良くなり、水素ガスの燃焼室7への無駄な漏出・
拡散が抑制される。なお、前記したとおり、水素供給通
路69が副室60の上端部付近に開口され、かつ副室6
0に流入する水素ガスによってスワールが生成されるよ
うになっているので、副室60内は一層有効に掃気され
る。
After the end of the intake stroke, that is, at a predetermined time of the compression stroke, a predetermined amount of hydrogen gas is injected from the hydrogen supply injector 63 into the hydrogen supply passage 69, and this hydrogen gas flows into the sub chamber 60, In the sub chamber 60, a mixture of hydrogen and air is formed. The hydrogen injection amount is preferably set so that a mixture of hydrogen and oxygen in the air having a volume ratio of about 2: 1 is formed in the sub chamber 60. As described above, since the hydrogen gas is supplied to the sub chamber 60 after the intake stroke is completed, the reverse flow of the hydrogen gas in the sub chamber 60 to the intake system is prevented. Further, hydrogen gas is supplied near the upper end portion of the sub chamber 60, and the communication hole 75
Has a small diameter, the retention rate of hydrogen gas in the sub-chamber 60 is improved, and the hydrogen gas is unnecessarily leaked to the combustion chamber 7.
Diffusion is suppressed. As described above, the hydrogen supply passage 69 is opened near the upper end of the sub chamber 60, and
Since the swirl is generated by the hydrogen gas flowing into 0, the inside of the sub chamber 60 is scavenged more effectively.

【0035】そして、圧縮行程に続く燃焼行程では、点
火プラグ9によって副室60内の水素と空気とからなる
混合気が着火される。水素と空気とからなる混合気は、
着火性が極めて高くかつ可燃範囲が非常に広いので、該
混合気は確実に着火・燃焼させられる。前記したとお
り、副室60内が強力に掃気されているので、水素ガス
の高い着火性が十分に活用される。
In the combustion stroke following the compression stroke, the ignition plug 9 ignites the mixture of hydrogen and air in the sub chamber 60. The mixture of hydrogen and air is
Since the ignitability is extremely high and the flammable range is very wide, the air-fuel mixture can be reliably ignited and burned. As described above, since the inside of the sub chamber 60 is strongly scavenged, the high ignitability of hydrogen gas is fully utilized.

【0036】そして、副室60内で水素の燃焼によって
生じた火炎が燃焼室7内に噴出し、この火炎によって燃
焼室7内のガソリンと空気とからなる混合気が確実かつ
強力にに着火・燃焼させられる。したがって、低負荷領
域等、ガソリンと空気とからなる混合気の空燃比がリー
ンに設定される空燃比領域では、リーンな混合気が確実
に着火・燃焼させられるので、リーンリミットを大幅に
高めることができ、燃費性能とエミッション性能とが高
められる。また、前記したとおり、低負荷領域等では混
合気が成層化されるので、リーンな混合気の着火性・燃
焼性が一層高められる。他方、高負荷領域等、ガソリン
と空気とからなる混合気の空燃比がほぼ理論空燃比とさ
れる空燃比領域では、該混合気の着火・燃焼が水素の燃
焼による火炎によって助勢されるので、混合気の燃焼速
度が高くなり、ノッキングが抑制されて耐ノック性が大
幅に高められる。
Then, the flame generated by the combustion of hydrogen in the sub-chamber 60 is ejected into the combustion chamber 7, and the flame ignites the mixture of gasoline and air in the combustion chamber 7 reliably and strongly. Burned. Therefore, in the air-fuel ratio region where the air-fuel ratio of the mixture of gasoline and air is set to lean, such as in the low load region, the lean mixture can be reliably ignited and burned, so the lean limit should be greatly increased. Fuel efficiency and emission performance can be improved. Further, as described above, since the air-fuel mixture is stratified in the low load region or the like, the ignitability / combustibility of the lean air-fuel mixture is further enhanced. On the other hand, in an air-fuel ratio region where the air-fuel ratio of the mixture of gasoline and air is almost the stoichiometric air-fuel ratio, such as in the high load region, since the ignition / combustion of the mixture is assisted by the flame due to the combustion of hydrogen, The combustion speed of the air-fuel mixture is increased, knocking is suppressed, and knock resistance is significantly improved.

【0037】<第2実施例>以下、図4を参照しつつ本
発明の第2実施例を説明するが、説明の重複を避けるた
め、図1〜図3に示す第1実施例と共通する部分には第
1実施例と同一番号を付してその説明を省略し、第1実
施例との相異点についてのみ説明する。図4に示すよう
に、第2実施例ではエンジンCE'に副室は設けられ
ず、点火プラグ9は燃焼室7に臨んで配置されている。
また、両吸気ポート3,4に夫々燃料噴射弁31a,31b
が設けられている。そして、上流端が吸気ポート3,4
と連通し、下流端が点火プラグ9方向を向くようにして
燃焼室7の頂面に開口する水素供給ポート81が設けら
れ、この水素供給ポート81の下流端近傍にはこれを開
閉する水素供給弁82(タイミング弁)が設けられ、かつ
上流端付近にはこれを開閉する連通弁83が設けられて
いる。また、水素供給ポート81に臨んで水素供給用イ
ンジェクタ63が配置されている。
<Second Embodiment> A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 4, but in order to avoid duplication of description, it is common to the first embodiment shown in FIGS. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the engine CE ′ is not provided with a sub chamber, and the spark plug 9 is arranged so as to face the combustion chamber 7.
Further, the fuel injection valves 31a and 31b are respectively connected to the intake ports 3 and 4.
Is provided. And the upstream end is the intake port 3, 4
A hydrogen supply port 81 that communicates with the hydrogen supply port 81 and is opened at the top surface of the combustion chamber 7 with its downstream end facing the spark plug 9 is provided. A valve 82 (timing valve) is provided, and a communication valve 83 for opening and closing the valve 82 is provided near the upstream end. Further, a hydrogen supply injector 63 is arranged facing the hydrogen supply port 81.

【0038】図5にかかるエンジンCE'における、吸
気弁1,2と(G1)、排気弁10,11と(G2)、連通弁8
3と(G3)、水素供給弁82(G4)の開閉タイミングを示
す。図5から明らかなとおり、吸気行程では吸気弁1,
2と連通弁83と水素供給弁82とがともに開かれ、吸
気ポート3,4内の空気が水素供給ポート81を通して
燃焼室7に供給される。したがって、吸気行程では、両
吸気ポート3,4と水素供給ポート81とから燃焼室7
内に空気が供給される。したがって、水素供給ポート8
1ないしは水素供給弁82を配置したことにより、吸気
弁面積ないしは吸気ポート開口面積が減らされた場合で
も、十分に充填効率が高められエンジン出力が高められ
る。また、水素供給ポート81から燃焼室7内に流入す
る空気によって点火プラグ9まわりが掃気される。この
ため、後で説明する燃焼行程での水素ガスないしは混合
気の着火性が高められることになる。
In the engine CE 'according to FIG. 5, the intake valves 1 and 2 and (G 1 ), the exhaust valves 10 and 11 (G 2 ), and the communication valve 8
3 and (G 3 ), the opening and closing timing of the hydrogen supply valve 82 (G 4 ) is shown. As is clear from FIG. 5, the intake valve 1,
2, the communication valve 83, and the hydrogen supply valve 82 are both opened, and the air in the intake ports 3 and 4 is supplied to the combustion chamber 7 through the hydrogen supply port 81. Therefore, in the intake stroke, the combustion chamber 7 is discharged from both the intake ports 3 and 4 and the hydrogen supply port 81.
Air is supplied inside. Therefore, the hydrogen supply port 8
By arranging 1 or the hydrogen supply valve 82, even if the intake valve area or the intake port opening area is reduced, the charging efficiency is sufficiently increased and the engine output is increased. Further, air around the ignition plug 9 is scavenged by the air flowing into the combustion chamber 7 from the hydrogen supply port 81. Therefore, the ignitability of the hydrogen gas or the air-fuel mixture in the combustion process described later is enhanced.

【0039】吸気行程終了後、すなわち圧縮行程では連
通弁83が閉じられる一方、水素供給弁82が開かれ
る。そして、水素供給用インジェクタ63から、所定量
の水素ガスが所定のタイミングで水素供給ポート81に
供給され、この水素ガスが燃焼室7内に流入し、その大
部分は点火プラグ9まわりに集まる。
After the intake stroke, that is, in the compression stroke, the communication valve 83 is closed and the hydrogen supply valve 82 is opened. Then, a predetermined amount of hydrogen gas is supplied from the hydrogen supply injector 63 to the hydrogen supply port 81 at a predetermined timing, the hydrogen gas flows into the combustion chamber 7, and most of it gathers around the spark plug 9.

【0040】そして、圧縮行程に続く燃焼行程では、点
火プラグ9に高電圧が印加され、電極部で火花放電が起
こる。ここにおいて、点火プラグ9まわりには極めて着
火性の高い水素ガスが集まっているので、この水素ガス
の燃焼によって生じる火炎によって、ガソリンと空気と
からなる混合気の着火・燃焼が強力に助勢され、該混合
気の着火性・燃焼性が大幅に高められる。このため、第
2実施例においても、第1実施例の場合と同様に、低負
荷領域等ではリーンリミットを高めて燃費性能とエミッ
ション性能とを高めることができ、高負荷領域等では耐
ノック性を高めることができる。
Then, in the combustion stroke following the compression stroke, a high voltage is applied to the spark plug 9, and spark discharge occurs in the electrode portion. Here, since hydrogen gas having extremely high ignitability is gathered around the ignition plug 9, the flame generated by the combustion of this hydrogen gas strongly assists the ignition / combustion of the mixture of gasoline and air. The ignitability and combustibility of the air-fuel mixture are significantly improved. Therefore, also in the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the lean limit can be increased in the low load region or the like to improve the fuel efficiency and the emission performance, and the knock resistance in the high load region or the like can be obtained. Can be increased.

【0041】なお、図6に示すように、水素供給弁82
を、吸気行程から圧縮行程にかけて開いたままにしても
よい(G4')。この場合も、図5の場合と同様の効果が得
られるのはもちろんである。
As shown in FIG. 6, the hydrogen supply valve 82
May be left open from the intake stroke to the compression stroke (G 4 '). In this case as well, the same effect as in the case of FIG. 5 can be obtained.

【0042】[0042]

【発明の作用・効果】第1の発明によれば、炭化水素系
燃料の混合気の空燃比がリーンなときには、吸気行程後
半から圧縮行程前半までの間の所定の時期に着火性の高
い気体燃料が点火プラグまわりに供給されるので、気体
燃料の燃焼によって生じる火炎によって混合気の着火・
燃焼が助勢される。このため、低負荷時にはリーンリミ
ットを高めることができ、燃費性能とエミッション性能
とが高められる。また、吸気行程で気体燃料供給ポート
に掃気用の空気が供給されるので、点火プラグまわりの
掃気性が高められ、点火時において点火プラグまわりの
気体燃料濃度が高められ、混合気の着火性・燃焼性が一
層高められる。かつ、燃焼室に供給された上記掃気用の
空気が燃焼に利用されるので、充填効率が高められエン
ジン出力が高められる。さらに、炭化水素系燃料の混合
気が燃焼室中心部に成層化させられるので、混合気の着
火性・燃焼性がさらに高められる。
According to the first aspect of the present invention, when the air-fuel ratio of the mixture of hydrocarbon fuel is lean, a gas having a high ignitability is obtained at a predetermined time between the latter half of the intake stroke and the first half of the compression stroke. Since the fuel is supplied around the spark plug, the flame produced by the combustion of the gaseous fuel ignites the mixture.
Combustion is assisted. Therefore, the lean limit can be increased when the load is low, and the fuel consumption performance and emission performance can be improved. Also, since scavenging air is supplied to the gaseous fuel supply port during the intake stroke, the scavenging property around the spark plug is enhanced, and the gaseous fuel concentration around the spark plug is enhanced during ignition, and the ignitability of the air-fuel mixture is increased. Flammability is further enhanced. Moreover, since the scavenging air supplied to the combustion chamber is used for combustion, the charging efficiency is increased and the engine output is increased. Further, since the air-fuel mixture of hydrocarbon fuel is stratified in the center of the combustion chamber, the ignitability and combustibility of the air-fuel mixture are further enhanced.

【0043】第2の発明によれば、基本的には第1の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、気体燃料の
燃焼室への供給がタイミング弁によって制御されるの
で、気体燃料の供給を最も適切な時期に行わせることが
でき、混合気の着火性・燃焼性が一層高められる。
According to the second invention, basically, the same operation and effect as those of the first invention can be obtained. Further, since the supply of the gaseous fuel to the combustion chamber is controlled by the timing valve, the gaseous fuel can be supplied at the most appropriate time, and the ignitability and the combustibility of the air-fuel mixture are further enhanced.

【0044】第3の発明によれば、燃焼行程ではまず点
火プラグによって副室内の着火性の高い気体燃料が着火
・燃焼させられ、この気体燃料の火炎によって、炭化水
素系燃料と空気とからなる混合気が着火・燃焼させられ
る。このため、上記混合気の着火性・燃焼性が高めら
れ、リーンリミットを大幅に高めることができ、燃費性
能とエミッション性能とが高められる。
According to the third aspect of the invention, in the combustion stroke, the ignition plug first ignites and burns the highly ignitable gaseous fuel, and the flame of this gaseous fuel consists of hydrocarbon fuel and air. The air-fuel mixture is ignited and burned. Therefore, the ignitability and combustibility of the air-fuel mixture are enhanced, the lean limit can be significantly increased, and the fuel efficiency performance and the emission performance are enhanced.

【0045】第4の発明によれば、基本的には第3の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、吸気行程で
副室に掃気用の空気が供給されるので、副室内の掃気性
が高められ、気体燃料の高い着火性を十分に活用するこ
とができ、混合気の着火性・燃焼性が一層高められ、リ
ーンリミットが高められる。かつ、副室に供給された掃
気用の空気が燃焼に利用されるので、充填効率が高めら
れエンジン出力が高められる。さらに、炭化水素系燃料
の混合気が燃焼室中心部に成層化させられるので、混合
気の着火性・燃焼性がさらに高められる。
According to the fourth invention, basically, the same operation and effect as the third invention can be obtained. Furthermore, since scavenging air is supplied to the sub-chamber during the intake stroke, the scavenging ability in the sub-chamber is enhanced, and the high ignitability of gaseous fuel can be fully utilized, and the ignitability and combustibility of the air-fuel mixture can be enhanced. Is further increased and the lean limit is increased. In addition, since the scavenging air supplied to the sub chamber is used for combustion, the charging efficiency is increased and the engine output is increased. Further, since the air-fuel mixture of hydrocarbon fuel is stratified in the center of the combustion chamber, the ignitability and combustibility of the air-fuel mixture are further enhanced.

【0046】第5の発明によれば、基本的には第3又は
第4の発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、気
体燃料供給孔の開口部が副室接線方向に向けられるの
で、副室内にスワールが生成され、このスワールによっ
て副室内の掃気が促進され、気体燃料の高い着火性を一
層有効に活用することができ、リーンリミットがさらに
高められる。
According to the fifth invention, basically the same operation and effect as those of the third or fourth invention can be obtained. Further, since the opening of the gas fuel supply hole is directed in the tangential direction of the sub chamber, a swirl is generated in the sub chamber, the scavenging of the sub chamber is promoted by the swirl, and the high ignitability of the gas fuel is utilized more effectively. The lean limit can be further increased.

【0047】第6の発明によれば、基本的には第2又は
第5の発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、掃
気用空気供給手段が、連通路と一方弁とで構成されるの
で、掃気用空気供給手段の構造が簡素化される。
According to the sixth invention, basically, the same operation and effect as those of the second or fifth invention can be obtained. Further, since the scavenging air supply means is composed of the communication passage and the one-way valve, the structure of the scavenging air supply means is simplified.

【0048】第7の発明によれば、基本的には第2の又
は第5の発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、
高負荷領域でも気体燃料によって、炭化水素系燃料と空
気とからなる混合気の着火・燃焼が助勢されるので、該
混合気の火炎の伝播速度が高められ、ノッキングの発生
が抑制され、耐ノック性が高められる。
According to the seventh invention, basically, the same operation and effect as those of the second or fifth invention can be obtained. further,
Even in the high load region, the gaseous fuel assists the ignition / combustion of the air-fuel mixture composed of hydrocarbon fuel and air, so that the flame propagation speed of the air-fuel mixture is increased, the occurrence of knocking is suppressed, and the knock resistance is improved. The nature is enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施例を示す火花点火式エンジ
ンのシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a spark ignition type engine showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示すエンジンの点火プラグまわりの一
部断面立面説明図である。
FIG. 2 is an elevational view of a partial cross-section around a spark plug of the engine shown in FIG.

【図3】 図1に示すエンジンのポートまわりの平面説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory plan view around a port of the engine shown in FIG.

【図4】 本発明の第2実施例を示す火花点火式エンジ
ンのポートまわりの平面説明図である。
FIG. 4 is an explanatory plan view around a port of a spark ignition type engine showing a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4に示すエンジンの各種弁の開閉タイミン
グの一例を示す図である。
5 is a diagram showing an example of opening / closing timings of various valves of the engine shown in FIG.

【図6】 図4に示すエンジンの各種弁の開閉タイミン
グのもう1つの例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of opening / closing timings of various valves of the engine shown in FIG. 4.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CE,CE'…火花点火式エンジン 3,4…第1,第2吸気ポート 5,6…第1,第2独立吸気通路 7…燃焼室 9…点火プラグ 31,31a,31b…燃料噴射弁 60…副室 63…水素供給用インジェクタ 67…連通路 68…一方弁 69…水素供給通路(水素供給孔) 81…水素供給ポート 82…水素供給弁 83…連通弁 CE, CE '... Spark ignition engine 3,4 ... First and second intake ports 5,6 ... First and second independent intake passages 7 ... Combustion chamber 9 ... Spark plugs 31, 31a, 31b ... Fuel injection valve 60 ... Sub-chamber 63 ... Hydrogen supply injector 67 ... Communication passage 68 ... One-way valve 69 ... Hydrogen supply passage (hydrogen supply hole) 81 ... Hydrogen supply port 82 ... Hydrogen supply valve 83 ... Communication valve

フロントページの続き (72)発明者 斉藤 史彦 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 橋本 一彦 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内Front page continuation (72) Inventor Fumihiko Saito 3-1, Fuchu-cho Shinchi, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiko Hashimoto 3-1-1 Shinchu, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸気通路を介して燃焼室に炭化水素系燃
料を供給する炭化水素系燃料供給手段と、燃焼室に臨設
された点火プラグの周囲に炭化水素系燃料よりも着火性
の高い気体燃料を供給する気体燃料供給ポートとが設け
られた火花点火式エンジンにおいて、 少なくとも炭化水素系燃料の混合気の空燃比が理論空燃
比よりもリーンであるときには、吸気行程後半から圧縮
行程前半までの間の所定の時期に気体燃料が燃焼室に供
給されるよう、気体燃料供給ポートを制御する気体燃料
制御手段と、 吸気行程で気体燃料供給ポートに掃気用の空気を供給す
る掃気用空気供給手段と、 炭化水素系燃料の混合気を燃焼室中心部に成層化させる
成層化手段とが設けられていることを特徴とする火花点
火式エンジン。
1. A hydrocarbon-based fuel supply means for supplying a hydrocarbon-based fuel to the combustion chamber through an intake passage, and a gas having a higher ignitability than the hydrocarbon-based fuel around an ignition plug provided in the combustion chamber. In a spark ignition engine equipped with a gas fuel supply port for supplying fuel, at least when the air-fuel ratio of the mixture of hydrocarbon fuels is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, from the latter half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. Gas fuel control means for controlling the gas fuel supply port so that the gas fuel is supplied to the combustion chamber at a predetermined time between, and scavenging air supply means for supplying scavenging air to the gas fuel supply port in the intake stroke. And a stratification means for stratifying a mixture of hydrocarbon fuel in the center of the combustion chamber, the spark ignition type engine.
【請求項2】 請求項1に記載された火花点火式エンジ
ンにおいて、 気体燃料制御手段が、気体燃料供給ポートの燃焼室への
開口部に配設されて吸気行程後半から圧縮行程前半まで
の間の所定の時期に開弁されるタイミング弁であること
を特徴とする火花点火式エンジン。
2. The spark ignition engine according to claim 1, wherein the gaseous fuel control means is provided at an opening of the gaseous fuel supply port to the combustion chamber and is provided between the latter half of the intake stroke and the first half of the compression stroke. A spark ignition engine characterized in that it is a timing valve that is opened at a predetermined time.
【請求項3】 吸気通路を介して燃焼室に炭化水素系燃
料を供給する炭化水素系燃料供給手段が設けられた火花
点火式エンジンにおいて、 燃焼室に開口する副室が設けられ、該副室に臨んで点火
プラグが配置されていて、 炭化水素系燃料よりも着火性の高い気体燃料を上記副室
に供給する気体燃料供給手段が設けられていることを特
徴とする火花点火式エンジン。
3. A spark ignition engine provided with a hydrocarbon fuel supply means for supplying a hydrocarbon fuel to the combustion chamber via an intake passage, wherein a sub chamber opening to the combustion chamber is provided. A spark ignition engine, characterized in that a spark plug is arranged in front of the fuel cell, and a gas fuel supply means for supplying a gas fuel having a higher ignitability than a hydrocarbon fuel to the sub chamber is provided.
【請求項4】 請求項3に記載された火花点火式エンジ
ンにおいて、 少なくとも炭化水素系燃料の混合気の空燃比が理論空燃
比よりもリーンであるときには、吸気行程後半から圧縮
行程前半までの間の所定の時期に気体燃料が副室に供給
されるよう、気体燃料供給手段を制御する気体燃料制御
手段と、 吸気行程で副室に掃気用の空気を供給する掃気用空気供
給手段と、 炭化水素系燃料の混合気を燃焼室中心部に成層化させる
成層化手段とが設けられていることを特徴とする火花点
火式エンジン。
4. The spark ignition engine according to claim 3, wherein at least when the air-fuel ratio of the mixture of hydrocarbon fuels is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, from the latter half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. Gas fuel control means for controlling the gaseous fuel supply means so that the gaseous fuel is supplied to the sub-chamber at a predetermined time, scavenging air supply means for supplying scavenging air to the sub-chamber in the intake stroke, A spark ignition engine, comprising: stratification means for stratifying a mixture of hydrogen-based fuel in a central portion of a combustion chamber.
【請求項5】 請求項3又は請求項4に記載された火花
点火式エンジンにおいて、 気体燃料供給手段の副室への気体燃料供給孔が、副室接
線方向に向けて副室に開口されていることを特徴とする
火花点火式エンジン。
5. The spark ignition engine according to claim 3 or 4, wherein the gas fuel supply hole to the sub chamber of the gas fuel supply means is opened in the sub chamber in a tangential direction of the sub chamber. A spark ignition engine characterized by the fact that
【請求項6】 請求項2又は請求項5に記載された火花
点火式エンジンにおいて、 掃気用空気供給手段が、吸気通路と気体燃料供給ポート
又は副室とを連通する連通路と、該連通路に介設され吸
気通路から気体燃料供給ポート又は副室への空気の流れ
のみを許容する一方弁とで構成されていることを特徴と
する火花点火式エンジン。
6. The spark ignition engine according to claim 2 or 5, wherein the scavenging air supply means communicates the intake passage with the gaseous fuel supply port or the auxiliary chamber, and the communication passage. And a one-way valve that allows only the flow of air from the intake passage to the gaseous fuel supply port or the sub chamber.
【請求項7】 請求項2又は請求項5に記載された火花
点火式エンジンにおいて、 気体燃料制御手段が、高負荷領域においても気体燃料が
燃焼室又は副室に供給されるよう、気体燃料供給ポート
又は気体燃料供給手段を制御するようになっていること
を特徴とする火花点火式エンジン。
7. The spark ignition engine according to claim 2 or 5, wherein the gaseous fuel control means supplies the gaseous fuel to the combustion chamber or the auxiliary chamber even in a high load region. A spark ignition engine characterized by being adapted to control a port or a gaseous fuel supply means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7188607B2 (en) 2002-07-04 2007-03-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine of compressing and auto-igniting air-fuel mixture and method of controlling such internal combustion engine
JP2007192204A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Nissan Motor Co Ltd Sub-chamber type internal-combustion engine
JP2008280922A (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Osaka Gas Co Ltd Sub-chamber engine

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