JPH06193447A - 内燃機関の混合気燃焼方法および完全予混合燃焼圧縮着火機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高出力で熱効率が高く、排気ガスのきれいな
内燃機関を得る。 【構成】 エンジン１０は、主燃焼室１６と副燃焼室５
０とを有しており、副燃焼室５０は、ピストン１４の上
死点付近で主燃焼室１６から遮断される。そして、燃料
噴射ノズル３８は、吸気管２８から主燃焼室１６に新気
が吸入されるときに、主燃焼室１６に燃料を噴射し、圧
縮工程に入る前に、主燃焼室１６の混合気を理論空燃比
の均質なものにする。その後、ピストン１４によって主
燃焼室１６の混合気６６を圧縮して着火し、ピストン１
４の下降に伴って副燃焼室５０と主燃焼室１６とを連通
して副燃焼室５０内の混合気を燃焼する。また、エンジ
ン１０が中負荷または低負荷で運転される場合、排気管
３０中の排気ガスの一部を吸気側に戻し、中負荷、低負
荷時の全ガス量を全負荷時と同じに保持して圧縮端温度
の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダの内部に燃料
と空気との混合気を供給して燃焼する内燃機関に係り、
特に吸気工程において生成した混合気を圧縮して着火す
る内燃機関の混合気燃焼方法および完全予混合燃焼圧縮
着火機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関は、車両や船舶、航空機または
発電機等の動力として広く使用されている。特に、現在
は、自動車のほとんどがガソリン機関（ガソリンエンジ
ン）またはディーゼル機関（ディーゼルエンジン）を動
力としている。

【０００３】ガソリンエンジンは、燃料であるガソリン
と空気とを混合した混合気を電気火花により着火するよ
うになっており、次のような利点を有している。 （１）ガソリンエンジンは、均質混合気を燃焼するた
め、理論空燃比で燃やすことができ、排気ガス中に余剰
酸素がない。従って、ガソリンエンジンの場合、三元触
媒を使用して窒素酸化物（ＮＯ_X ）を低減することがで
きる。 （２）ガソリンエンジンは、均質混合気の燃焼（ブルー
フレーム燃焼）であるため、黒煙（スモーク）やすす
（パティキュレート）の発生がほとんどない。 （３）ガソリンエンジンは、燃料を理論空燃比で燃やす
ことができるため、最大限に空気を利用することがで
き、高出力のエンジンが得られる。

【０００４】一方、ディーゼルエンジンは、圧縮空気中
に燃料を噴射して着火する圧縮着火機関であるため、圧
縮比を高くすることができる（直接噴射式の圧縮比は１
４〜１８、副燃焼室を有する間接噴射式の圧縮比は２０
〜２３）。従って熱効率（燃料消費率）が高い。また、
ディーゼルエンジンは、低負荷領域であっても絞りによ
って空気流量を調節せず、燃焼室に供給する空気量を全
負荷時と同じにして燃料の噴射量だけを少なくし、全負
荷時と同じ圧縮比によるリーンバーンとしていため、絞
り損失を生ぜず、効率が良い利点がある。このため、デ
ィーゼルエンジンは、現在実用化されている機関（エン
ジン）の中で、熱効率が最良である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガソリンエン
ジンは、上記の如く排気ガス、スモークがきれいである
こと、高出力であること、という利点がある反面、熱効
率がディーゼルエンジンに劣っている。すなわち、熱効
率は圧縮比が高いほどよいが、ガソリンエンジンの場
合、圧縮比をあまり高くするとノッキングが発生するた
め、圧縮比を８〜１０以上にすることが困難である。ま
た、ガソリンエンジンは、低負荷の場合に燃料と空気と
の両方を絞って理論空燃比の混合気としているため、燃
焼室に供給される空気量が全負荷時より少なく、燃焼室
の混合気を圧縮した際に圧力が上がらず、熱効率が低く
なるとともに、絞り損失が発生して効率が悪い欠点があ
る。このため、燃料消費率がディーゼルエンジンより劣
り、ＣＯ₂ の排出量が多く、地球温暖化の面からは好ま
しくない。

【０００６】一方、ディーゼルエンジンは、上記したよ
うにガソリンエンジンに比較して高い熱効率を有してい
るが、次のような欠点がある。 （１）ディーゼルエンジンは、圧縮した空気中に燃料を
噴射して燃やす拡散燃焼であり、空気過剰状態で燃やす
必要がある。従って、ディーゼルエンジンは、排気ガス
中に余剰酸素が存在し、この余剰酸素が三元触媒を消耗
するため、三元触媒を使用することができず、三元触媒
によるＮＯ_X の低減を図れない。このため、現状では実
用化レベルのＮＯ_X を低減する触媒がなく、ディーゼル
エンジンの排気ガス中のＮＯ_X がガソリンエンジンに比
較して多い。 （２）ディーゼルエンジンは拡散燃焼であり、局部的に
は酸欠状態の燃焼（イエローフレーム燃焼）が存在し、
黒煙やすすが発生する。 （３）ディーゼルエンジンは、上記のとおり空気過剰状
態で燃焼するために空気の利用率が低く、出力的にはガ
ソリンエンジンに劣る。

【０００７】このように、火花点火式のガソリンエンジ
ンと圧縮着火式のディーゼルエンジンとは、お互いにそ
れぞれにない長所と短所とを有している。そして、現
在、都市部における環境の悪化は、ＮＯ_X やパティキュ
レートを主因とする大気汚染であり、ディーゼルエンジ
ンがその元凶とされている。また、ガソリンエンジンは
ＣＯ₂ の排出量が多く、地球温暖化の面から好ましくな
い。このため、ガソリンエンジンの長所とディーゼルエ
ンジンの長所とを併せ持つ理想的なエンジンの開発が望
まれている。

【０００８】本発明は、前記の要請に鑑みてなされたも
ので、高出力で熱効率が高く、排気ガスのきれいな内燃
機関の混合気燃焼方法および完全予混合燃焼圧縮着火機
関を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る内燃機関の混合気燃焼方法は、燃焼
室に導入した空気と燃料との混合気を燃焼する内燃機関
の混合気燃焼方法であって、前記空気の吸入工程におい
て前記混合気を生成し、この混合気を圧縮する際に、混
合気の一部をシリンダ内壁に設けた副燃焼室に流入させ
るとともに、圧縮工程の途中でピストンにより前記副燃
焼室の流入路を遮断して、前記混合気の着火温度前に前
記副燃焼室の圧縮を停止し、一方、前記ピストン上部と
ヘッド下面間に形成された主燃焼室においては、前記圧
縮工程を完遂させて前記混合気を着火して燃焼を開始さ
せ、前記ピストンが下降して前記流入路を開放したとき
に、前記主燃焼室内の火炎を前記副燃焼室内の前記混合
気に伝播させて燃焼することを特徴としている。

【００１０】また、本発明に係る完全予混合燃焼圧縮着
火機関は、シリンダの内部に形成した主燃焼室と、この
主燃焼室に空気を導く吸気管と、前記主燃焼室への前記
空気の流入時に、主燃焼室に燃料を供給する燃料供給装
置と、前記主燃焼室に連通して形成した副燃焼室と、前
記シリンダ内を往復運動し、前記主燃焼室内に供給され
た前記空気と前記燃料とからなる混合気を圧縮して着火
するとともに、上死点付近において前記主燃焼室と前記
副燃焼室とを遮断するピストンと、予め定めた運転条件
のときに、前記混合気を燃焼した排気ガスの一部を前記
主燃焼室に供給する排気ガス再循環装置とを有する構成
となっている。

【００１１】予め定めた負荷条件は、内燃機関の中負荷
ないし低負荷である。なお、燃料供給装置は、燃料を噴
射する燃料噴射ノズルを有する燃料噴射装置であってよ
い。そして、燃料噴射ノズルは、シリンダのヘッド部に
設けてもよく、吸気管に設けてもよい。また、燃料供給
装置は、霧状の燃料が吸気管を通る空気によって吸い出
されるヒューミゲーションノズルを有してものであって
もよい。

【００１２】

【作用】上記の如く構成した本発明においては、空気を
燃焼室に吸入する際に、空気と燃料とからなる混合気を
作り、この混合気を圧縮着火する。すなわち、本発明の
燃焼方法は、圧縮工程に入る前に予め生成した混合気を
圧縮して着火する。従って、本発明は、圧縮空気中に燃
料を噴射して着火する噴霧着火と異なり、予め理論空燃
比にした均質の混合気を燃焼することができ、高出力で
熱効率が高く、黒煙やすすの発生がほとんどない。ま
た、本発明は、理論空燃比の均質混合気を燃やすため、
排気ガスの浄化に三元触媒の使用をすることができ、排
気ガス中のＮＯ_X を容易に低減することができる。

【００１３】なお、機関（エンジン）が中負荷ないし低
負荷の場合、ガソリンエンジンの如く吸気管に絞りを設
けてこれを絞ってしまうと、必要とする混合気が少なく
なるために、混合気を圧縮したときに、圧縮端温度が上
がらず、圧縮着火が困難となる。そこで、本発明におい
ては、エンジンを中負荷ないし低負荷において運転する
場合、混合気に加えて燃焼した排気ガスの一部を燃焼室
に戻し、全ガス量を全負荷時と同じにして圧縮端温度が
全負荷時と同じになるようにし、圧縮着火を可能にして
いる。

【００１４】また、本発明の完全予混合燃焼圧縮着火機
関は、主燃焼室と副燃焼室とを設け、副燃焼室をピスト
ンの上死点付近で主燃焼室と遮断するようにしており、
副燃焼室内では圧縮工程終盤にはピストンにより流入路
を遮断されるため圧縮工程途中で停止し、着火可能温度
に到達せず、混合気の状態で蓄えられる。一方、ピスト
ン上部とヘッド下面間に形成された主燃焼室において
は、圧縮工程を完遂させ、着火可能温度に到達させて、
まず、燃焼は主燃焼室から開始させ、次にピストンが下
降を始め、前記副燃焼室への流入路が開くと、主燃焼室
から高圧の燃焼ガスが副燃焼室に流入し、副燃焼室内に
蓄えられた混合気に大して火炎伝播し、燃焼を開始さ
せ、よって副燃焼室から燃焼ガスが流入路を通って主燃
焼室内に再流入し、後期攪乱しながら燃焼を完遂する。
このため、サバテサイクル的な燃焼が可能となって、シ
リンダ等に与える衝撃を緩和でき、エンジンの耐久性が
向上し、寿命を延ばすことができる。

【００１５】

【実施例】本発明に係る内燃機関の混合気燃焼方法およ
び完全予混合燃焼圧縮着火機関の好ましい実施例を、添
付図面に従って詳説する。図１は、本発明の第１実施例
に係る完全予混合燃焼圧縮着火機関の断面図である。

【００１６】図１において、完全予混合燃焼圧縮着火機
関であるエンジン１０は、シリンダを構成しているシリ
ンダライナ１２の内部にピストン１４が配置してあり、
シリンダライナ１２のヘッド下部とピストン１４の上面
との間に主燃焼室１６が形成してある。そして、ピスト
ン１４は、後述するように混合気を圧縮して着火する着
火凹部１７が上部に形成され、周面にシリンダライナ１
２の壁面との間を気密にするための上部トップリング１
８および下部トップリング２０、セカンドリング２２が
取り付けてある。また、ピストン１４には、オイルリン
グ２４が装着してあり、ピストン１４下方のクランク室
２６内のオイルが主燃焼室１６に浸入するのを防止して
いる。

【００１７】シリンダヘッドには、吸気ポートと排気ポ
ートとが設けてあり、これらのポートに吸気管２８と排
気管３０とが接続してある。吸気ポートは、吸気弁３２
によって開閉するようになっており、後記するように、
吸気弁３２が開いてピストン１４が下降したときに、吸
気管２８から矢印３４のように空気（新気）が主燃焼室
１６に吸入される。また、排気ポートは、排気弁３６に
よって開閉するようになっていて、後述するように、排
気弁３６が開いてピストン１４が上昇すると、主燃焼室
１６内の燃焼ガス（排気ガス）が排気管３０に吐出され
る。さらに、シリンダヘッドには、燃料供給装置を構成
している燃料噴射ノズル３８が取り付けてある。この燃
料噴射ノズル３８は、先端の噴孔が主燃焼室１６に臨ん
でおり、主燃焼室１６に新気が供給されるのと同時に、
主燃焼室１６にガソリンや軽油などの燃焼を噴射し、主
燃焼室１６中に混合気を生成する。

【００１８】吸気管２８には、適宜の個所に仕切り３９
が設けてある。仕切り３９は、吸気管２８の中心に対し
て偏って設けてあり、吸気管２８の内部を流路断面積が
大きな排気ガス還流部４０と、流路断面積が小さな最少
流量保証通路４２とに区画している。そして、吸気管２
８の排気ガス還流部４０となっている部分には、他端を
排気管３０に開口させた、排ガス再循環装置（ＥＧＲ装
置）を構成している排気ガス還流路４４の一端が接続し
てある。また、排気ガス還流部４０には、弁制御装置４
６によって開閉を制御される流量調整弁４８が設けてあ
り、排気ガス還流部４０を通過する空気量の調節と、排
気ガス還流路４４から吸気管２８に還流してくる排気ガ
ス量とを調節できるようにしてある。

【００１９】主燃焼室１６の上部側方には、副燃焼室５
０が形成してある。副燃焼室５０は、ピストン１４が矢
印５２のように下降したときに、小さな連通口（流入
口）５４を介して主燃焼室１６と連通し、主燃焼室１６
から燃焼ガスが流入するようになっている。なお、図１
に示した符号５６は、ピストンピン５８を介してピスト
ン１４に連結したコンロッドであり、このコンロッド５
６がピストン１４の往復運動を回転運動に変換し、クラ
ンクシャフト６０に伝達する。

【００２０】上記の如く構成した実施例の作用を、図２
ないし図１３に従って説明する。なお、この作用の説明
においては、排気量が１１９０ｃｃであって、ピストン
１４の上部に形成した着火凹部１７の容積が２０ｃｃ、
また副燃焼室５０の容積が８０ｃｃであるエンジンを例
にしている。

【００２１】図２は、ピストン１４の上死点を起点とし
たクランク角が９０度の状態を示している。この状態
は、吸入工程中であって、ピストン１４が矢印６２のよ
うに下降している最中であり、排気弁３６閉じていて吸
気弁３２が開かれ、ピストン１４の下降につれて新気が
吸気管２８から矢印６４のように主燃焼室１６に吸入さ
れるとともに、燃料噴射ノズル３８から燃料である軽油
が緩やかに噴射され、混合気６６が生成され始める。ま
た、ピストン１４は、矢印６２のように下降することに
より、連通口５４を開放して主燃焼室１６と副燃焼室５
０とを連通する。しかし、主燃焼室１６の周辺部や副燃
焼室５０の内部には、混合気６６を燃焼し終えた燃焼ガ
ス（排気ガス）６８が残存している。

【００２２】図３に示したように、ピストン１４が下死
点に達してクランク角が１８０度となると、吸気工程は
終了して吸気弁３２が排気弁３６とともに閉じられ、主
燃焼室１６に均質な混合気６６が充満する。しかし、主
燃焼室１６と副燃焼室５０とは小さな連通口５４によっ
て連通しているだけであるため、主燃焼室１６の混合気
６６はまだ副燃焼室５０に流入していない。

【００２３】図４は、クランク角が２７０度の圧縮工程
中を示したもので、ピストン１４が矢印７０のように上
昇を開始して圧縮工程に入ると、主燃焼室１６内の均質
混合気６６が副燃焼室５０にも流入していく。また、均
質混合気６６は、ピストン１４よる圧縮工程中に低温酸
化反応が進行する。そして、ピストン１４がさらに上昇
し、上死点の少し前、例えばクランク角が３４５度（上
死点前１５度）となると、ピストン１４の上部周面が開
口部５４を塞ぎ、副燃焼室５０を主燃焼室１６から遮断
する（図５参照）。このとき、実施例においては、副燃
焼室５０の圧縮比εが、１０．２となる。

【００２４】ピストン１４が図６のように上死点まで上
昇してクランク角が３６０度になると、主燃焼室１６は
着火凹部１７のみとなり、混合気６６がピストン１４に
よってさらに圧縮され、混合気６６の圧縮比が２３．８
にま上昇する。そして、着火凹部１７内の混合気６６
は、クランク角が３６０度となって圧縮比が２３．８ま
で圧縮されると、圧縮による温度上昇のために着火し、
燃焼火炎７２が発生して燃焼が開始され、爆発工程とな
る（図７参照）。しかし、副燃焼室５０は、ピストン１
４によって主燃焼室１６と遮断されているため、圧縮比
は１０．２のままに維持されており、混合気６６は着火
しない。

【００２５】主燃焼室１６の混合気６６は、燃焼し始め
ると高温の燃焼ガスとなって急速に膨張し、上死点を過
ぎたピストン１４を図８の矢印７４に示したように押し
下げる。しかし、副燃焼室５０は、クランク角が３７５
度程度以上になるまでピストン１４によって主燃焼室１
６から遮断されており、副燃焼室５０内の混合気６６は
まだ燃焼を開始しない。そして、ピストン１４がさらに
下降してクランク角が４０５度程度になると、連通口５
４が開放されて主燃焼室１６と副燃焼室５０とが連通し
（図９参照）、燃焼火炎７２が主燃焼室１６から副燃焼
室５０に侵入して副燃焼室５０内の混合気６６の燃焼が
開始される。

【００２６】副燃焼室５０内の燃焼火炎７２は、図１０
に示したように、連通孔５４を通って主燃焼室１６内に
吹き出し、膨張してピストン１４をさらに押し下げる。
そして、クランク角が４５０度程度になると、主燃焼室
１６の周辺部には、混合気６６が燃焼した後の高温の排
気ガス６８が生ずる。また、ピストン１４が図１１のよ
うに下死点となってクランク角が５４０度になると、混
合気６６の燃焼が完了して爆発工程が終了し、主燃焼室
１６と副燃焼室５０とに充満した排気ガス６８を燃焼室
から排出する従来のエンジンと同様の排気工程に入る。

【００２７】すなわち、ピストン１４が下死点に達する
と、図１２のように排気弁３６が開放される。そして、
ピストン１４は、クランクシャフト６０の回転惰性によ
って図１２の矢印７６のように上昇し、主燃焼室１６内
の排気ガス６８を排気管３０を介して矢印７８の如く外
部に排出する。なお、図１２は、クランク角が６３０度
の状態を示している。その後、ピストン１４は上死点に
達し、クランク角が７２０度（＝０度）となって主燃焼
室１６（着火凹部１７）と副燃焼室５０とには希薄な排
気ガス６８が存在するだけとなり、次の吸入工程が開始
される。

【００２８】上記の如く、実施例においては、燃料と空
気とを予混合した均質な混合気６６を圧縮して着火する
ようにしているため、燃料と空気との完全予混合が可能
となる。従って、燃料を理論空燃焼比によって燃やすこ
とが可能となり、従来のガソリンエンジンと同様に空気
を最大限に利用した高出力のエンジンとすることができ
る。そして、本実施例においては、理論空燃比の均質混
合気６６を燃焼するところから、三元触媒の使用が可能
となり、三元触媒よって排気ガス６８中のＣＯ、ＨＣと
ともにＮＯ_X の低減が図れ、排気ガス６８を浄化するこ
とができるばかりでなく、黒煙やすすの発生をなくすこ
とができる。しかも、圧縮着火によっているため、ディ
ーゼルエンジンなみの高い圧縮で燃焼することができ、
熱効率の優れたエンジンを得ることができる。

【００２９】また、実施例においては、ピストン１４が
上死点の手前において主燃焼室１６と副燃焼室５０とを
遮断して副燃焼室５０内の混合気６６が圧縮着火しない
ようにし、ピストン１４が下降して主燃焼室１６と副燃
焼室５０とが連通したときに、主燃焼室１６の燃焼火炎
７２によって副燃焼室５０内の混合気６６の燃焼を開始
するようにしているため、爆発的な燃焼を避けた滑らか
な複合燃焼であるサバテサイクル的な燃焼を実現するこ
とができる。このため、シリンダライナ１２やピストン
１４に作用する衝撃を弱めることができ、エンジン１０
の耐久性、信頼性を向上することができる。そして、実
施例においては、副燃焼室５０がシリンダブロックの上
部に設けてあるため、シリンダヘッドの熱負荷の分散が
可能となり、耐久性、信頼性を確保する上で有利となっ
ている。

【００３０】なお、弁制御装置４６は、図示しない電子
制御ユニットから制御信号を受けるようになっており、
エンジン１０が全負荷状態で運転されているときには、
流量調整弁４８によって排気ガス還流路４４を閉塞して
いる。そして、弁制御装置４６は、エンジン１０が中負
荷ないし低負荷になると、電子制御ユニットが出力した
制御信号に基づいて、排気ガス還流路４４を閉塞してい
る流量調整弁４８を開き、排気管３０を流れる排気ガス
６８の一部を排気ガス還流部４０に導いて主燃焼室１６
に供給するとともに、排気ガス還流部４０を流れる新気
の量を減少させる。これは、次の理由による。

【００３１】本発明では、常に理論空燃比の均質な混合
気を燃やし、排気ガスの浄化に三元触媒を使用すること
が主眼の一つであるので、中〜低負荷であってもこれを
実現したい。しかし、同様の狙いをもつガソリンエンジ
ンのように低負荷の場合に燃料と空気との両方を絞って
理論空燃比の混合気を圧縮すると、燃焼室に供給される
空気量が全負荷時より少なく、燃焼室の混合気を圧縮し
た際に圧力が上がらず、熱効率が低くなるとともに、絞
り損失が発生して効率が悪くなる欠点がある。このた
め、ガソリンエンジンは燃料消費率がディーゼルエンジ
ンより劣り、ＣＯ₂ の排出量が多く、地球温暖化の面か
ら好ましくない。これを解決するため、本発明において
は、エンジンを中負荷ないし低負荷において運転する場
合、混合気に加えて燃焼した排気ガスの一部を燃焼室に
戻し、圧縮着火を可能にしている。これにより、熱効率
の高い燃焼が可能となる。

【００３２】すなわち、実施例においては、図１に示す
とおり排気ガス還流装置を設け、エンジンの中負荷ない
し低負荷時に、排気管３０を流れる排気ガス６８の一部
を吸気管２８に戻して主燃焼室１６に供給し、燃焼室１
６、５０内の全ガス量を確保して、圧縮端温度を全負荷
運転時なみして混合気６６の圧縮着火を可能にしてい
る。

【００３３】図１４には、以上に記した排気ガス還流量
の全吸気量に対する割合の一例を、エンジン回転速度と
軸平均有効圧力のグラフ上にマップとして示してある。

【００３４】なお、最少流量保証通路４２は、エンジン
１０が低負荷運転され、流量調整弁４８が排気ガス還流
部４０を流れる新気を遮断したときに、混合気６６を生
成するのに必要な新気を確保するためのものである。

【００３５】図１５は、第２実施例に係る完全予混合燃
焼圧縮着火機関の断面図である。この実施例は、燃料供
給装置を構成している燃料噴射ノズルの取り付け位置が
第１実施例と異なっている以外は、前記第１実施例と同
じである。すなわち、第２実施例の燃料噴射ノズル３８
は、吸気管２８の排気ガス還流部４０の下流側に設けた
吸気管内噴射型となっている。本実施例においても、前
記実施例と同様の効果を得ることができる。なお、この
第２実施例の場合、燃料噴射ノズル３８に代えて、吸気
管２８を流れる空気（排気ガス６８を含む）によって霧
状の燃料が吸い出されるヒューミゲーションノズルであ
ってもよい。

【００３６】前記実施例においては、燃料が軽油である
場合について説明したが、燃料はガソリンや天然ガス、
水素等の液体または気体の他の燃料を使用してもよい。
そして、前記実施例においては、着火凹部１７の容積が
が２０ｃｃ、副燃焼室５０の容積が８０ｃｃのエンジン
について説明したが、着火凹部１７や副燃焼室５０の大
きさ、排気量に対する割合、圧縮比などは、燃料の種
類、要求出力等により、適宜に変更することができる。
また、連通口５４の大きさも、実験などにより適宜に定
めてよい。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、空気を燃焼室に吸入する際に、空気と燃料とからな
る混合気を作り、この混合気を圧縮着火するため、圧縮
空気中に燃料を噴射して着火するのと異なり、予め理論
空燃比にした均質の混合気を燃焼することができ、高出
力で熱効率の高くできるとともに、黒煙やすすの発生が
ほとんどなくすことができる。また、理論空燃比の均質
な混合気を燃やすため、排気ガスの浄化に三元触媒の使
用をすることができ、排気ガス中のＮＯ_X を低減でき
る。

【００３８】なお、機関が中負荷ないし低負荷である場
合、排気ガスの一部を燃焼室に還流すると、中負荷ない
し低負荷時においても、全吸気量を全負荷時と同じにで
きて、圧縮端温度が全負荷時と同じとなって圧縮着火が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る完全予混合燃焼圧縮
着火機関の断面図である。

【図２】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が９０度の吸入工程中の説明図である。

【図３】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が１８０度の吸入工終了時の説明図である。

【図４】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が２７０度の圧縮工程中の説明図である。

【図５】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が３４５度となってピストンにより副燃焼室が主
燃焼室と遮断された状態の説明図である。

【図６】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が３６０度の圧縮工程終了時の説明図である。

【図７】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が３６０度における混合気の圧縮着火の説明図で
ある。

【図８】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が３７５度の爆発工程中の説明図である。

【図９】前記実施例の作用を説明する図であって、クラ
ンク角が４０５度となり、主燃焼室と副燃焼室とが連通
した状態の説明図である。

【図１０】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が４５０度の爆発工程中における副燃焼室内の
混合気の燃焼の説明図である。

【図１１】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が５４０度の爆発工程終了時の説明図である。

【図１２】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が７３０度の排気工程中の説明図である。

【図１３】前記実施例の作用を説明する図であって、ク
ランク角が７２０度の排気工程終了時の説明図である。

【図１４】実施例における排気ガス還流量の全吸入空気
量に対する割合の一例を、エンジン回転速度と軸平均有
効圧力とに関係させて示した図である。

【図１５】本発明の第２実施例に係る完全予混合燃焼圧
縮着火機関の断面図である。

【符号の説明】

１０ 機関（エンジン） １２ シリンダ（シリンダライナ） １４ ピストン １６ 主燃焼室 １７ 着火凹部 ２８ 吸気管 ３０ 排気管 ３８ 燃料供給装置（燃料噴射ノズル） ４４、４８ 排ガス再循環装置（排気ガス還流路、流
量調整弁） ５０ 副燃焼室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室に導入した空気と燃料との混合気
   を燃焼する内燃機関の混合気燃焼方法であって、前記空
   気の吸入工程において前記混合気を生成し、この混合気
   を圧縮する際に、混合気の一部をシリンダ内壁に設けた
   副燃焼室に流入させるとともに、圧縮工程の途中でピス
   トンにより前記副燃焼室の流入路を遮断して、前記混合
   気の着火温度前に前記副燃焼室の圧縮を停止し、一方、
   前記ピストン上部とヘッド下面間に形成された主燃焼室
   においては、前記圧縮工程を完遂させて前記混合気を着
   火して燃焼を開始させ、前記ピストンが下降して前記流
   入路を開放したときに、前記主燃焼室内の火炎を前記副
   燃焼室内の前記混合気に伝播させて燃焼することを特徴
   とする内燃機関の混合気燃焼方法。
2. 【請求項２】 シリンダの内部に形成した主燃焼室と、
   この主燃焼室に空気を導く吸気管と、前記主燃焼室への
   前記空気の流入時に、主燃焼室に燃料を供給する燃料供
   給装置と、前記主燃焼室に連通して形成した副燃焼室
   と、前記シリンダ内を往復運動し、前記主燃焼室内に供
   給された前記空気と前記燃料とからなる混合気を圧縮し
   て着火するとともに、上死点付近において前記主燃焼室
   と前記副燃焼室とを遮断するピストンと、予め定めた運
   転条件のときに、前記混合気を燃焼した排気ガスの一部
   を前記主燃焼室に供給する排気ガス再循環装置とを有す
   ることを特徴とする完全予混合燃焼圧縮着火機関。
3. 【請求項３】 前記予め定めた負荷条件は、前記内燃機
   関の中負荷ないし低負荷であることを特徴とする請求項
   ２に記載の完全予混合燃焼圧縮着火機関。
4. 【請求項４】 前記燃料供給装置は、前記燃料を噴射す
   る燃料噴射ノズルを有していることを特徴とする請求項
   ２または３に記載の完全予混合燃焼圧縮着火機関。
5. 【請求項５】 前記燃料噴射ノズルは、前記シリンダの
   ヘッド部に設けてあることを特徴とする請求項４に記載
   の完全予混合燃焼圧縮着火機関。
6. 【請求項６】 前記燃料噴射ノズルは、前記吸気管に設
   けてあることを特徴とする請求項４に記載の完全予混合
   燃焼圧縮着火機関。
7. 【請求項７】 前記燃料供給装置は、前記吸気管に設け
   られ、この吸気管を流れる前記空気に吸引されて霧状の
   前記燃料を前記空気中に放出するヒューミゲーションノ
   ズルを有していることを特徴とする請求項３に記載の完
   全予混合燃焼圧縮着火機関。