JPH06323211A

JPH06323211A - 副室を備えたアルコール改質エンジン

Info

Publication number: JPH06323211A
Application number: JP13418593A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、排気ガスの熱エネルギーを利用し
て副室に噴射されるアルコール燃料を改質し、燃費を向
上させるアルコール改質エンジンを提供する。【構成】本発明は、シリンダヘッド４に形成したキャ
ビティ２２内に副室２を構成する副室壁体９を配置し、
燃料噴射ノズル８から副室２にアルコール燃料を噴射す
る。噴射燃料が衝突できる副室壁体９の内壁面に凹凸状
の熱交換用フィン１３を設けているので、燃料噴射ノズ
ル８から噴射されたアルコール燃料は副室壁体９の壁面
から熱エネルギーを効率的に吸収して改質される。ヘッ
ドライナ１０のヘッド下面部１２に主室１と副室２とを
連通する連絡孔５と中央連絡孔３１を形成し、連絡孔５
と中央連絡孔３１の制御弁７を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、メタノール等のアル
コール燃料を排気ガスの熱で改質するアルコール改質エ
ンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンから排気される排気ガス
による環境汚染が問題になり、最近、アルコールエンジ
ンが注目されるようになっている。アルコールエンジン
では、排気ガス中の炭酸ガス、炭化物の含有量は、ガソ
リン、軽油等の燃料に比較して非常に少ないものであ
る。ところが、アルコール燃料を使うアルコールエンジ
ンでは、着火性が悪くなるという問題点がある。即ち、
アルコールは、ガソリンに比較して気化するための潜熱
が高く、例えば、ガソリンが燃料の０．７％の気化潜熱
を要するのに対し、アルコールが燃料の５％の気化潜熱
を要するものであり、アルコール燃料は気化し難いとい
う性質を有している。しかも、燃料噴射ノズルから燃焼
室内の圧縮空気中に噴射されたアルコール燃料は、気化
のために圧縮空気及び燃焼室壁面の温度を低下させて着
火を悪化させている。

【０００３】従来、アルコール改質エンジンとして、特
開平３−１４５５５８号公報、特開平３−１４５５５９
号公報等に開示されたものがある。例えば、特開平３−
１４５５５９号公報に開示されたアルコール改質エンジ
ンは、アルコール燃料と吸入空気の混合気を流す吸気通
路、燃焼室からの排気ガスを流す排気通路、吸入空気を
流す空気通路、前記各通路を横断して流体との間で熱交
換し且つ前記燃料を改質するハニカムリアクタ円板、該
円板の上流部位の前記吸気通路に配置され且つアルコー
ル燃料を噴射する燃料噴射ノズル、及び前記円板を回転
駆動するモータから成るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、メタノール
等のアルコールを燃料とするアルコールエンジンにおい
て、メタノールの改質により燃費の改善を図ることは、
従来良く知られていることである。その理由は、メタノ
ールは、熱分解するものであり、メタノールに熱エネル
ギーを与えることによって、水素ガスと一酸化炭素に分
解する。即ち、メタノール１モルあたり２０Ｋｃａｌの
熱量を与えると、メタノールは水素と一酸化炭素に熱分
解〔ＣＨ₃ＯＨ＋２０Ｋｃａｌ→２Ｈ₂＋ＣＯ〕する。
従って、メタノールが燃料として水素ガスと一酸化炭素
を有することになり、メタノール燃料が改質されること
になる。

【０００５】また、遮熱エンジンについては、燃焼室を
遮熱構造に構成した場合に、該燃焼室から排気される排
気ガスの温度は、エンジンの高速高負荷時には１５００
℃にも上昇しているものである。従って、遮熱エンジン
から排出される排気ガスを利用してアルコール燃料を熱
分解させて改質することは好ましいことである。しかし
ながら、エンジンの低速低負荷時には該燃焼室内壁面は
高温度の状態になっておらず、壁面から燃料が気化熱を
奪い、気化を促進することができず、燃料がアルコール
である場合には、気化するための潜熱が高いため、その
現象は大きく現れる。そこで、エンジン始動時等の排気
ガスの温度が低い時に、アルコール燃料を如何にして改
質するかの課題がある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、排気ガスの熱エネルギーをアルコ
ール燃料に吸収させて該アルコールを水素ガスと一酸化
炭素を有する燃料に改質するため、シリンダヘッドに配
置される副室を壁面から熱を受熱し易いように、壁面に
熱交換用フィンを設けると共に、噴射燃料が衝突する壁
面をアルコール燃料の改質時に触媒として作用するＮ
ｉ，Ｐｔを含む合金で作製すると共に、エンジンの作動
状態に応じて制御弁の開閉タイミングと燃料噴射ノズル
の燃料噴射タイミングを制御し、副室壁体の壁面からの
熱エネルギーでアルコール燃料を効果的に加熱気化させ
て熱分解させて改質し、燃料の発熱量を増大させ、燃費
を向上させる副室を備えたアルコール改質エンジンを提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、シリンダヘッドに形成したキャビティ内に配置
された副室を構成する副室壁体、該副室にアルコール燃
料を噴射する燃料噴射ノズル、シリンダ側に形成した主
室、前記副室と前記主室とを連通する連絡孔、前記連絡
孔を開閉できる制御弁、及び前記燃料噴射ノズルから噴
射されたアルコール燃料を前記副室壁体の熱エネルギー
によって改質するため、噴射燃料が衝突できる前記副室
壁体の内壁面に設けた凹凸状の熱交換用フィン、を有す
ることを特徴とする副室を備えたアルコール改質エンジ
ンに関する。

【０００８】また、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンにおいて、アルコール燃料が衝突する壁面の前記
副室壁体はアルコール燃料の改質時に触媒として作用す
るＮｉ，Ｐｔを含む合金材料で作製されているものであ
る。

【０００９】また、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンにおいて、エンジン負荷に応答して前記燃料噴射
ノズルから前記副室へアルコール燃料の噴射時期を制御
すると共に、前記制御弁のバルブタイミングを制御する
コントローラを有するものである。

【００１０】また、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンにおいて、前記コントローラは、エンジン低負荷
時には、圧縮行程中間で前記燃料噴射ノズルから前記副
室へアルコール燃料を噴射し、アルコール燃料の気化が
進行した圧縮行程上死点前０〜２０°で前記制御弁を開
放して前記副室と前記主室とを連通し、またエンジン高
負荷時には、圧縮行程前半で前記燃料噴射ノズルから前
記副室へアルコール燃料を噴射し、アルコール燃料の改
質が進行した圧縮行程上死点前０〜２０°で前記制御弁
を開放して前記副室と前記主室とを連通する制御を行う
ものである。

【００１１】

【作用】この発明による副室を備えたアルコール改質エ
ンジンは、上記のように構成されており、次のように作
用する。即ち、この副室を備えたアルコール改質エンジ
ンは、シリンダヘッドに形成したキャビティ内に配置さ
れた副室を構成する副室壁体の内壁面に凹凸状の熱交換
用フィンを設けたので、燃料噴射ノズルから噴射された
アルコール燃料を前記副室壁体に衝突させることによっ
て、アルコール燃料を壁面の熱エネルギーによって加熱
気化させて一酸化炭素と水素及び気化燃料に改質し、燃
料の発熱量を増大させることができる。また、排気ガス
の熱エネルギーによって加熱された壁面でアルコール燃
料の改質に利用し、排気ガスエネルギーを回収し、燃費
を向上させることができる。

【００１２】即ち、アルコール燃料は、発熱量が９００
０ｋｃａｌ／ｋｇであるが、例えば、排気ガスの温度５
００℃〜６００℃の排気ガスから熱エネルギーを受けて
ＣＯとＨ₂とから成る混合ガスに熱分解し、触媒の存在
下ではメタノールは２５０〜４５０℃に加熱することに
よって熱分解し、該混合ガスの発熱量は、１２０００ｋ
ｃａｌ／ｋｇに熱エネルギーがアップし、改質される。
また、改質された混合ガスは、燃焼スピードが速く且つ
燃焼温度が低いので、スモーク、ＮＯ_X等の発生を抑制
できる。

【００１３】また、前記連絡孔を前記制御弁が開放する
ことで、前記主室から前記連絡孔を通って高圧縮の吸入
空気が前記副室に流入し、アルコール燃料が改質して生
成されたガス燃料及び気化燃料と吸入空気とが混合して
着火燃焼し、当量比の大きい燃料リッチな状態で高速燃
焼してＮＯ_Xの発生が抑制される。しかも、前記連絡孔
と前記中央連絡孔は前記制御弁で閉鎖した状態で、燃料
噴射ノズルから副室にアルコール燃料が噴射されるの
で、前記副室には適正な燃料流量が供給され、その状態
でアルコール燃料が壁面の熱エネルギーを吸収して改質
されるので、アルコール燃料は良好に改質されることに
なる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による副室
を備えたアルコール改質エンジンの実施例を説明する。
図１はこの発明による副室を備えたアルコール改質エン
ジンの一実施例を示す概略説明図である。この副室を備
えたアルコール改質エンジンは、メタノール等のアルコ
ールを燃料とする副室式エンジンであり、アルコール燃
料を熱分解させて一酸化炭素ＣＯと水素Ｈ₂とから成る
混合ガス及び気化燃料に改質して発熱量を増加させ、熱
効率を向上させるものである。

【００１５】このアルコール改質エンジンは、シリンダ
ブロック２６、シリンダブロック２６にガスケット２３
を介して固定されたシリンダヘッド４、シリンダヘッド
４に形成されたキャビティ２２、シリンダヘッド４のキ
ャビティ２２内のシリンダ中央に配置された副室２を構
成する副室壁体９、キャビティ２２内に遮熱空気層２０
を形成して配置され且つ副室壁体９と一体構造のヘッド
ライナ１０、シリンダブロック２６の孔部２４に嵌合し
且つシリンダ２７を構成するシリンダライナ１８、シリ
ンダライナ１８に形成したシリンダ２７内を往復運動す
るピストン３、及びヘッドライナ１０によって形成され
る遮熱構造の主室１を有している。

【００１６】ヘッドライナ１０は、ヘッド下面部１２と
ライナ上部１１とをセラミックスで一体構造に構成され
ている。更に、ヘッドライナ１０のヘッド下面部１２と
副室壁体９の下部１９とは、セラミックスで一体構造に
形成されている。主室１と副室２とを連通する連絡孔５
は、ヘッドライナ１０のヘッド下面部１２に副室２から
主室１へシリンダ周辺方向に向かって傾斜状態に複数個
形成されている。更に、ヘッド下面部１２の中央には中
央連絡孔３１が形成され、該中央連絡孔３１の周辺には
バルブシート１７が形成されている。中央連絡孔３１に
は制御弁７が配置され、制御弁７のバルブフェース３２
がバルブシート１７に着座している。

【００１７】このアルコール改質エンジンは、特に、シ
リンダヘッド４に形成したキャビティ２２内のシリンダ
中央に配置された副室２を構成する副室壁体９、副室２
にアルコール燃料を噴射する多噴孔１４を有する燃料噴
射ノズル８、主室１を構成するヘッド下面部１２とライ
ナ上部１１から成るヘッドライナ１０、主室１と副室２
とを連通するヘッド下面部１２に形成した連絡孔５と中
央連絡孔３１、該連絡孔５と中央連絡孔３１を開閉でき
る制御弁７、及び燃料噴射ノズル８から噴射されたアル
コール燃料を副室壁体９の熱エネルギーによって改質す
るため、噴射燃料が衝突できる副室壁体９の内壁面に設
けた凹凸状の熱交換用フィン１３を有している。また、
アルコール燃料が衝突する壁面の副室壁体９は、アルコ
ール燃料の改質時に触媒として作用するＮｉ，Ｐｔを含
む合金材料で作製されているものである。Ｎｉ，Ｐｔを
含む合金材料で副室壁体９を作製すると、壁面温度が低
い始動直後等では、壁面に付着されるアルコール燃料が
Ｎｉ，Ｐｔの触媒反応によって改質が行われる。

【００１８】更に、熱交換用フィン１３は、耐熱性に富
み且つ高温高強度の窒化ケイ素等のセラミックスで作製
することが好ましい。熱交換用フィン１３の形状は、凹
凸状のひだ、粗い多孔質面、或いは、図示のような周方
向に延びる溝３６から形成されている。熱交換用フィン
１３が周方向に延びる溝３６に形成されると、副室２内
に発生している空気流が減速されることなく旋回でき、
空気と改質燃料との混合が促進される。熱交換用フィン
１３が上記のように形成されると、燃料噴射ノズル８の
多噴孔１４から噴射された燃料噴霧が衝突した時、副室
壁体９には燃焼行程時に排気ガスの熱エネルギーが蓄熱
されているので、燃料噴霧は副室壁体９から熱交換用フ
ィン１３を通じて加熱気化が促進され、燃料改質が良好
に行われることになる。

【００１９】更に、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンは、エンジンの負荷センサー１６で検出されたエ
ンジン負荷Ｌに応答して燃料噴射ノズル８から副室２へ
アルコール燃料を噴射する噴射タイミングを制御すると
共に、制御弁７のバルブタイミングを制御するコントロ
ーラ６を有している。コントローラ６は、低負荷時に
は、圧縮行程中間で燃料噴射ノズル８から副室２へアル
コール燃料を噴射し、アルコール燃料の気化が進行した
圧縮行程上死点前０〜２０°で、制御弁７を開放して副
室２と主室１とを連通させる。また、コントローラ６
は、高負荷時には、圧縮行程前半で燃料噴射ノズル８か
ら副室２へアルコール燃料を噴射し、アルコール燃料の
改質が進行した圧縮行程上死点前０〜２０°で、制御弁
７を開放して主室１と副室２とを連通する制御を行うも
のである。

【００２０】また、この副室を備えたアルコール改質エ
ンジンは、排気弁２５が配置される複数の排気ポート３
５がヘッド下面部１２に形成されている。図示していな
いが、吸気ポートはシリンダヘッド４或いはシリンダ下
部に形成されている。ヘッドライナ１０及び副室壁体９
は、シリンダヘッド４のキャビティ２２内に遮熱ガスケ
ット２１、遮熱空気層２０の遮熱層を形成して配置さ
れ、主室１及び副室２が遮熱構造に構成されている。ピ
ストン３は、セラミックスから成るピストンヘッド１５
と、ピストンヘッド１５に遮熱空気層３４を介在してメ
タルフロー等で固定されたピストンスカート２９から構
成されている。従って、主室１は、ヘッドライナ１０と
ピストンヘッド１５とで高度の遮熱度に構成されること
になる。

【００２１】また、このアルコール改質エンジンについ
ては、排気ガスが有する熱エネルギーによって加熱され
た副室壁体９の壁面から熱を受熱し、アルコール燃料を
加熱気化及び熱分解させて改質させるものである。副室
２にアルコール燃料を噴射する燃料噴射ノズル８は、多
噴孔１４を有し、該多噴孔１４から副室２内に適正にア
ルコール燃料を噴射するように設置されている。燃料噴
射ノズル８の多噴孔１４から副室２に噴射されたアルコ
ール燃料は、副室壁体９の壁面から熱エネルギーを吸収
して加熱され、気化すると共に熱分解して水素と一酸化
炭素になり〔ＣＨ₃ＯＨ＋２０Ｋｃａｌ→２Ｈ₂＋Ｃ
Ｏ〕、アルコール燃料が改質され、燃費が改善されるこ
とになる。

【００２２】このアルコール改質エンジンにおいて、図
２及び図３に示すように、副室壁体９に形成した連絡孔
は、主室１と副室２とを連通するヘッドライナ１０のヘ
ッド下面部１２に形成した連絡孔５と中央連絡孔３１か
ら構成されている。連絡孔を構成する連絡孔５と中央連
絡孔３１とを開閉する制御弁７は、副室壁体９と副室２
の中央を貫通してシリンダヘッド４に配置されている。
制御弁７は、中央連絡孔３１に嵌合して閉鎖する突出部
３３とバルブシート１７に着座して連絡孔５を閉鎖する
円錐面のバルブフェース３２を備えている。更に、連絡
孔５は、バルブシート１７からシリンダ壁面に向って傾
斜して複数個形成され、また、中央連絡孔３１は、シリ
ンダ中央に通路断面積が大きく形成されている。

【００２３】また、制御弁７は、電磁弁駆動装置２８に
よって電磁力によって駆動されるように構成でき、エン
ジン負荷、エンジン回転数等のエンジンの作動状態に応
答してコントローラ６の指令で開閉作動を制御すること
ができる。電磁弁駆動装置２８によって最初は連絡孔５
が開放し、次いで、中央連絡孔３１が開放する二段階で
バルブリフトされるように構成できる。制御弁７を開閉
作動する電磁弁駆動装置２８は、例えば、小さい電磁力
で連絡孔５を開放し、大きい電磁力で中央連絡孔３１を
開放するように構成できる。例えば、エンジン負荷を検
出する負荷センサー１６からの検出信号を受けてコント
ローラ６の指令で電磁コイルに小さな電流が流れると、
小さな電磁力が付勢され、制御弁７は僅かにリフトされ
る。制御弁７が僅かに上昇すれば、円錐面のバルブフェ
ース３２がバルブシート１７から離れ、連絡孔５が開放
して微小開度になる。次いで、コントローラ６の指令で
電磁コイルに大きな電流が流れると、大きな電磁力が付
勢され、制御弁７は大きくリフトされる。制御弁７が大
きく上昇すれば、突出部３３が中央連絡孔３１から抜け
出して中央連絡孔３１が開放する。

【００２４】次に、このアルコール改質エンジンの作動
の一実施例を、図４の処理フロー図を参照して説明す
る。まず、コントローラ６はエンジンの始動時であるか
否かを判断し（ステップ４０）、始動時である場合に
は、圧縮上死点前約２０°では副室２内の温度は圧縮端
温度と同程度の温度になっている。そこで、コントロー
ラ６の指令で圧縮上死点前約２０°で燃料噴射ノズル８
から副室２内にアルコール燃料を噴射する（ステップ４
１）。次いで、制御弁７を、その弁開度を設定した圧縮
上死点、或いはコントローラ６の指令で圧縮上死点で開
放し（ステップ４２）、主室１から副室２へ熱風が吹き
込まれ、アルコール燃料は気化して着火燃焼し、始動性
が著しく良好になる（ステップ４３）。このように、副
室壁体９の壁面温度が低い時には、アルコール燃料は壁
面に付着するが、Ｎｉ，Ｐｔの触媒反応で改質が行われ
ることになる。

【００２５】エンジンが始動して駆動されると、負荷セ
ンサー１６によってエンジン負荷Ｌを検出する（ステッ
プ４４）。負荷センサー１６で検出された負荷Ｌが予め
設定した負荷Ｌ₀より大きいか否かを判断し（ステップ
４５）、負荷がＬ≧Ｌ₀で大きい場合には、エンジン負
荷Ｌは高負荷であり、副室壁体９の壁面温度は高温にな
っているので、圧縮行程前半において、燃料噴射ノズル
８の多噴孔１４から副室２内にエンジン負荷Ｌに応じた
所定量のアルコール燃料を噴射する（ステップ４６）。
副室２に噴射されたアルコール燃料は、副室壁体９の壁
面からの熱を吸収し、加熱気化され、熱分解して改質燃
料になる（ステップ４７）。制御弁７が圧縮行程上死点
前０〜２０°でリフトし（ステップ４８）、まず連絡孔
５が開放し、主室１から副室２へ圧縮空気が導入され
る。副室２へ導入された吸入空気は改質燃料と混合を促
進されて着火燃焼する（ステップ４９）。改質燃料の燃
焼によって副室２内のガス圧が上昇する。エンジン負荷
Ｌは高負荷の場合には、Ｎｉ，Ｐｔの触媒作用は不要で
あるが、壁面温度がアルコール燃料を改質するのに十分
な温度であり、副室２に噴射されるアルコール燃料が壁
面から熱を吸収するので、副室２内の温度を低下させる
効果も発揮することができる。

【００２６】また、ステップ４５において、負荷センサ
ー１６で検出された負荷Ｌが予め設定した負荷Ｌ₀より
大きくない場合には、エンジン負荷Ｌは低負荷であり、
副室壁体９の壁面温度は低温であるので、圧縮行程中間
において、燃料噴射ノズル８の多噴孔１４から副室２内
にエンジン負荷Ｌに応じた所定量のアルコール燃料を噴
射する（ステップ５０）。副室２に噴射されたアルコー
ル燃料は、副室壁体９の壁面からの熱を吸収し、加熱気
化され、一部は熱分解して改質燃料となる（ステップ５
１）。制御弁７が圧縮行程上死点前０〜２０°でリフト
し（ステップ５２）、まず連絡孔５が開放し、主室１か
ら副室２へ圧縮空気が導入される。副室２へ導入された
吸入空気は気化燃料及び改質燃料と混合が促進されて着
火燃焼する（ステップ５３）。気化燃料及び改質燃料の
燃焼によって副室２内のガス圧が上昇する。

【００２７】次いで、膨張行程に移行して、副室２の火
炎、未燃混合気等のガスが連絡孔５を通じてシリンダ２
７の周辺側へと噴出すると共に、制御弁７が最大リフト
量になって中央連絡孔３１が開放し、ピストン３の下降
に移り、副室２の火炎、未燃混合気等のガスは主室１へ
一気に噴出し、主室１に存在する新気と混合を促進して
燃焼スピードを短縮して短期に燃焼を完結し、仕事をす
る。次いで、排気弁２５が排気ポート３５を開放して排
気行程に移行し、燃焼ガス即ち排気ガスが主室１から排
気ポート３５を通じて排気される。更に、吸気ポート或
いは掃気ポートが開放することで、吸入行程或いは掃気
行程へ移行し、シリンダ２７内に吸入空気が導入され
る。再び、圧縮行程に移行して燃料噴射ノズル８の多噴
孔１４からエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン
作動状態に応じた所定量のアルコール燃料が副室２内に
噴射されてサイクルが繰り返される。

【００２８】

【発明の効果】この発明による副室を備えたアルコール
改質エンジンは、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、この副室を備えたアルコール
改質エンジンは、シリンダヘッドに形成したキャビティ
内に配置された副室を構成する副室壁体、該副室にアル
コール燃料を噴射する燃料噴射ノズル、主室を構成する
ヘッド下面部とライナ上部から成るヘッドライナ、前記
副室と前記主室とを連通する前記ヘッド下面部に形成し
た連絡孔、前記連絡孔を開閉できる制御弁、及び前記燃
料噴射ノズルから噴射されたアルコール燃料を前記副室
壁体の熱エネルギーによって改質するため、噴射燃料が
衝突できる前記副室壁体の内壁面に設けた凹凸状の熱交
換用フィンを有するので、壁面に衝突したアルコール燃
料は壁面から熱エネルギーを吸収して加熱気化されて熱
分解し、改質される。即ち、アルコール燃料を燃料ガス
の熱エネルギーで加熱されて高温に蓄熱された副室壁体
の壁面の熱エネルギーによって熱分解され、ＣＯとＨ₂
とに熱分解して改質され、着火性を向上させると共に発
熱量を増加させることができ、排気ガスエネルギーを有
効に回収することになる。

【００２９】また、連絡孔及び中央連絡孔を閉鎖して主
室と副室とを遮断した状態で、吸入空気を主室に導入す
るので、吸入空気を高圧縮する高圧縮比化が実現でき
る。そして、前記副室内には空気が存在しない状態でア
ルコール燃料を噴射し、燃料を副室に封入した状態で排
気ガスで改質するので、適正な燃料流量を供給でき、改
質燃料が自己着火することがない。更に、吸入空気が前
記主室内で高圧縮圧力になっても前記副室は前記制御弁
で閉鎖して前記主室とは遮断されており、前記副室内の
活性化した改質燃料が自己着火することなく、ノッキン
グが発生することもない。

【００３０】また、前記制御弁が作動して前記連絡孔が
開放することで、前記主室から高圧縮されて高温化した
空気が前記副室に一気に流入し、改質燃料と吸入空気と
の混合が一気に促進して着火し、前記副室では当量比の
大きい燃料リッチな状態で高速燃焼するので、ＮＯ_Xの
発生が抑制される。そして、前記副室内は燃焼により一
気に圧力が上昇し、燃焼が促進され、それと同時に、前
記連絡孔及び前記中央連絡孔を通じて前記副室から前記
主室へその火炎が一気に噴出し、該火炎は前記主室で新
気と混合し、予混合燃焼を促進して燃焼スピードを短縮
して理想的な二次燃焼を完結する。従って、このアルコ
ール改質エンジンは、ＮＯ_X、ＨＣ等の発生を大幅に低
減でき、高効率のエンジンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による副室を備えたアルコール改質エ
ンジンの一実施例を示す説明図である。

【図２】図１のアルコール改質エンジンに組み込まれて
いる制御弁と副室壁体との関係を示す説明図である。

【図３】図１のアルコール改質エンジンに組み込まれて
いる制御弁の一実施例を示す説明図である。

【図４】図１のアルコール改質エンジンの作動の一実施
例を説明する処理フロー図である。

【符号の説明】

１主室２副室３ピストン４シリンダヘッド５連絡孔６コントローラ７制御弁８燃料噴射ノズル９副室壁体１０ヘッドライナ１１ライナ上部１２ヘッド下面部１３熱交換用フィン１４多噴孔１６負荷センサー２０遮熱空気層２２キャビティ２５排気弁２７シリンダ２８電磁弁駆動装置３１中央連絡孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッドに形成したキャビティ内
に配置された副室を構成する副室壁体、該副室にアルコ
ール燃料を噴射する燃料噴射ノズル、シリンダ側に形成
した主室、前記副室と前記主室とを連通する連絡孔、前
記連絡孔を開閉できる制御弁、及び前記燃料噴射ノズル
から噴射されたアルコール燃料を前記副室壁体の熱エネ
ルギーによって改質するため、噴射燃料が衝突できる前
記副室壁体の内壁面に設けた凹凸状の熱交換用フィン、
を有することを特徴とする副室を備えたアルコール改質
エンジン。
【請求項２】アルコール燃料が衝突する壁面の前記副
室壁体はアルコール燃料の改質時に触媒として作用する
Ｎｉ，Ｐｔを含む合金材料で作製されていることを特徴
とする請求項１に記載の副室を備えたアルコール改質エ
ンジン。
【請求項３】エンジン負荷に応答して前記燃料噴射ノ
ズルから前記副室へアルコール燃料の噴射時期を制御す
ると共に、前記制御弁のバルブタイミングを制御するコ
ントローラを有することを特徴とする請求項１に記載の
副室を備えたアルコール改質エンジン。
【請求項４】前記コントローラは、エンジン低負荷時
には、圧縮行程中間で前記燃料噴射ノズルから前記副室
へアルコール燃料を噴射し、アルコール燃料の気化が進
行した圧縮行程上死点前０〜２０°で前記制御弁を開放
して前記副室と前記主室とを連通し、また、エンジン高
負荷時には、圧縮行程前半で前記燃料噴射ノズルから前
記副室へアルコール燃料を噴射し、アルコール燃料の改
質が進行した圧縮行程上死点前０〜２０°で前記制御弁
を開放して前記副室と前記主室とを連通する制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の副室を備えたアルコ
ール改質エンジン。