(57)【要約】      （修正有）【課題】主燃焼室で成層燃焼が行われるときにも副燃焼室の新気混合気の濃度を好適に制御することができる副室式内燃機関を提供する。【解決手段】副室式内燃機関１は、主燃焼室６３と副燃焼室６１と連通路６１ｄと燃料噴射弁２７と圧縮空気噴射弁２８とＥＣＵ４０とを備える。副燃焼室は主燃焼室に隣接し、連通路は主燃焼室と副燃焼室とを連通し、燃料噴射弁は、第１燃料と第２燃料とを副燃焼室に供給する。第１燃料は、主燃焼室に成層混合気を形成するための燃料であり、第２燃料は、副燃焼室で燃焼させるための燃料である。圧縮空気噴射弁は、連通路を介して第１燃料を副燃焼室から主燃焼室へ押し出すために、圧縮空気を副燃焼室に供給する。ＥＣＵは、圧縮空気噴射弁が第１燃料を副燃焼室から主燃焼室へ押し出した後に、燃料噴射弁が第２燃料を副燃焼室にさらに供給するように、圧縮空気噴射弁及び燃料噴射弁を制御する。【選択図】図１
2006266169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃焼室と、
前記主燃焼室に隣接する副燃焼室と、
前記主燃焼室と前記副燃焼室とを連通する連通路と、
前記主燃焼室に成層混合気を形成するための燃料である第１燃料と、前記副燃焼室で燃焼させるための燃料である第２燃料とを、前記副燃焼室に供給する燃料供給部と、
前記連通路を介して前記第１燃料を前記副燃焼室から前記主燃焼室へ押し出すために、圧縮空気を前記副燃焼室に供給する空気供給部と、
前記空気供給部が前記第１燃料を前記副燃焼室から前記主燃焼室へ押し出した後に、前記燃料供給部が前記第２燃料を前記副燃焼室にさらに供給するように、前記空気供給部及び前記燃料供給部を制御する制御部と、
を備えた、
副室式内燃機関。
【請求項２】
前記第２燃料により前記副燃焼室に形成された新気混合気を点火する点火部をさらに備えた、
請求項１に記載の副室式内燃機関。
【請求項３】
前記制御部は、前記燃料供給部が前記第１燃料を前記副燃焼室に供給し終わる時期である第１終了時期よりも、前記空気供給部が前記圧縮空気を前記副燃焼室に供給し終わる時期である第２終了時期を遅角させる、
請求項１又は２に記載の副室式内燃機関。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２終了時期よりも、前記燃料供給部が前記第２燃料を前記副燃焼室に供給し始める時期である第３開始時期を遅角させる、
請求項３に記載の副室式内燃機関。
【請求項５】
前記制御部は、前記燃料供給部が前記第１燃料を前記副燃焼室に供給し始める時期である第１開始時期を、前記第１燃料の噴射量が多い場合に、前記第１燃料の噴射量が少ない場合に比べて進角させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【請求項６】
前記制御部は、前記燃料供給部が前記第１燃料を前記副燃焼室に供給し始める時期である第１開始時期と、前記空気供給部が前記圧縮空気を前記副燃焼室に供給し始める時期である第２開始時期とを、前記主燃焼室に吸入される新気空気の圧力である吸気圧力が低い場合に、前記吸気圧力が高い場合に比べて遅角させる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【請求項７】
前記空気供給部は、前記主燃焼室の圧力よりも高い圧力の前記圧縮空気を前記副燃焼室に供給する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【請求項８】
前記制御部は、前記燃料供給部が前記第１燃料を前記副燃焼室に供給し始める時期である第１開始時期と、前記空気供給部が前記圧縮空気を前記副燃焼室に供給し始める時期である第２開始時期とを、前記圧縮空気の圧力が高い場合に、前記圧縮空気の圧力が低い場合に比べて遅角させる、
請求項７に記載の副室式内燃機関。
【請求項９】
前記制御部は、冷機時における前記圧縮空気の圧力が暖機時における前記圧縮空気の圧力に比べて高くなるように、前記空気供給部を制御する、
請求項７又は８に記載の副室式内燃機関。
【請求項１０】
前記制御部は、成層燃焼が行われる運転状態における高負荷状態のとき、前記空気供給部が前記第１燃料を前記副燃焼室から前記主燃焼室へ押し出した後に、前記主燃焼室の前記成層混合気の一部が前記連通路を介して前記副燃焼室へ流入するように、前記空気供給部及び前記燃料供給部を制御する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
【請求項１１】
主燃焼室と、
前記主燃焼室に隣接する副燃焼室と、
前記主燃焼室と前記副燃焼室とを連通する連通路と、
前記主燃焼室に新気混合気を形成するために供給される燃料である第１燃料と、前記副燃焼室で燃焼させるための第２燃料とを、前記副燃焼室に供給する燃料供給部と、
前記連通路を介して前記第１燃料を前記副燃焼室から前記主燃焼室へ圧縮行程において押し出すために、圧縮空気を前記副燃焼室に供給する空気供給部と、
前記空気供給部が前記第１燃料を前記副燃焼室から前記主燃焼室へ押し出した後に、前記燃料供給部が前記第２燃料を点火前において前記副燃焼室にさらに供給するように、前記空気供給部及び前記燃料供給部を制御する制御部と、
を備えた、
副室式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、副室式内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を備えた副室式内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平１１−５００５１０（第１−２８頁、第１−１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、主燃焼室で成層燃焼を行うときに、副燃焼室へ供給された燃料の一部が副燃焼室から連通路を介して主燃焼室へ押し出されて混合気が形成されるが、連通路近傍に存在する混合気が副燃焼室へ逆流することがある。このため、副燃焼室における新気混合気の濃度がサイクルごとに変動する傾向があるので、副燃焼室の新気混合気の濃度を好適に制御できないことがある。
【０００４】
本発明の課題は、主燃焼室で成層燃焼が行われるときにも副燃焼室の新気混合気の濃度を好適に制御することができる副室式内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る副室式内燃機関は、主燃焼室と、副燃焼室と、連通路と、燃料供給部と、空気供給部と、制御部とを備える。副燃焼室は、主燃焼室に隣接する。連通路は、主燃焼室と副燃焼室とを連通する。燃料供給部は、第１燃料と第２燃料とを副燃焼室に供給する。第１燃料は、主燃焼室に成層混合気を形成するための燃料である。第２燃料は、副燃焼室で燃焼させるための燃料である。空気供給部は、連通路を介して第１燃料を副燃焼室から主燃焼室へ押し出すために、圧縮空気を副燃焼室に供給する。制御部は、空気供給部が第１燃料を副燃焼室から主燃焼室へ押し出した後に、燃料供給部が第２燃料を副燃焼室にさらに供給するように、空気供給部及び燃料供給部を制御する。
【０００６】
この副室式内燃機関では、空気供給部は、連通路を介して第１燃料を副燃焼室から主燃焼室へ押し出すために、圧縮空気を副燃焼室に供給する。このため、第１燃料の略全部を副燃焼室から主燃焼室へ押し出すことができる。また、制御部は、空気供給部が第１燃料を副燃焼室から主燃焼室へ押し出した後に、燃料供給部が第２燃料を副燃焼室にさらに供給するように、空気供給部及び燃料供給部を制御する。このため、主燃焼室の成層混合気を副燃焼室へ戻さずに、燃料供給部が第２燃料を副燃焼室に供給する量により副燃焼室の新気混合気の濃度を制御することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る副室式内燃機関では、燃料供給部が第２燃料を副燃焼室に供給する量により副燃焼室の新気混合気の濃度を制御することができる。このため、主燃焼室で成層燃焼が行われるときにも副燃焼室の新気混合気の濃度を好適に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜本発明の前提となる副室式内燃機関の構成及び動作＞
本発明の前提となる副室式内燃機関１の構成及び動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【０００９】
（副室式内燃機関の概略構成）
図１に、副室式内燃機関１の断面図を示す。
【００１０】
副室式内燃機関１は、主として、主燃焼室６３、吸排気機構、燃料噴射弁（燃料供給部）２７、圧縮空気噴射弁（空気供給部）２８、副燃焼室６１、点火プラグ２９、ピストン３及びＥＣＵ（制御部）４０を備える。
【００１１】
主燃焼室６３は、シリンダヘッド２０，シリンダブロック１０およびピストン３に囲まれた室である。シリンダヘッド２０には、主燃焼室６３に新気空気を供給するための吸気ポート２３と、主燃焼室６３から既燃ガスを排気ガスとして排出するための排気ポート２４とが形成されている。
【００１２】
また、吸排気機構として、吸気ポート２３の下流には吸気バルブ２１が配備されている。一方、排気ポート２４の上流には排気バルブ２２が配備されている。クランクシャフトの回転に連動して回転する吸気用カム軸２１ｂ／排気用カム軸２２ｂに固定された吸気用カム２１ａ／排気用カム２２ａは、吸気バルブ２１／排気バルブ２２の上方に配置されており、吸気バルブ２１／排気バルブ２２を開閉させる。
【００１３】
副燃焼室６１は、主燃焼室６３に隣接して設けられる室であり、副燃焼室壁６１ｃに囲まれている。具体的には、シリンダヘッド２０において吸気ポート２３と排気ポート２４との間に形成された空間に、略円筒形状の副燃焼室壁６１ｃが配置され、副燃焼室６１が形成される。また、副燃焼室壁６１ｃの膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室６１とを連通する連通路６１ｄが形成されている。
【００１４】
燃料噴射弁２７は、副燃焼室６１に燃料を噴射する弁である。燃料噴射弁２７は、副燃焼室壁６１ｃを貫通するように設けられている。燃料噴射弁２７の先端は、副燃焼室６１に突出している。
【００１５】
圧縮空気噴射弁２８は、副燃焼室６１に圧縮空気を噴射する弁である。圧縮空気噴射弁２８は、副燃焼室壁６１ｃを貫通するように設けられている。圧縮空気噴射弁２８の先端は、シリンダ軸ＣＡ近傍に位置しており、副燃焼室６１に突出している。
【００１６】
点火プラグ２９は、副燃焼室６１の新気混合気を点火するためのプラグである。点火プラグ２９は、副燃焼室壁６１ｃを貫通するように設けられている。点火プラグ２９の先端部分２９ａ（点火部）は、副燃焼室６１に突出するように設けられている。
【００１７】
ピストン３には、その冠面の略中央に、主燃焼室６３に成層混合気を形成するためのキャビティ３ａが設けられている。キャビティ３ａは、シリンダ軸ＣＡ垂直断面視の形状が略円形である。キャビティ３ａの容積中心は、シリンダ軸ＣＡ上にある。
【００１８】
ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁２７、圧縮空気噴射弁２８、点火プラグ２９などに電気的に接続されている。
【００１９】
（副室式内燃機関の概略動作）
副室式内燃機関１では、吸気ポート２３に新気空気が導入される。そして、吸気行程において、吸気用カム２１ａにより吸気バルブ２１は開状態とされ、新気空気は吸気ポート２３から主燃焼室６３へ導入される。
【００２０】
ここで、後述の均質燃焼モードで制御される場合、燃料噴射弁２７には、加圧された燃料が供給される。燃料噴射弁２７は、副燃焼室６１に第３燃料を噴射量Ｑ３で噴射する。第３燃料は、主燃焼室６３に均質混合気を形成するために供給される燃料である。そして、圧縮空気噴射弁２８は、副燃焼室６１に圧縮空気を圧力Ｐ３で噴射することにより、副燃焼室６１の第３燃料の一部を副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出す。圧力Ｐ３は、主燃焼室６３の圧力Ｐｍよりも高い圧力である。これにより、主燃焼室６３に新気混合気（均質混合気）が形成される。
【００２１】
圧縮行程においては、主燃焼室６３の新気混合気は、主燃焼室６３で圧縮される。
【００２２】
ここで、後述の成層燃焼モードで制御される場合、燃料噴射弁２７は、加圧された燃料の供給を受ける。燃料噴射弁２７は、副燃焼室６１に第１燃料を噴射量Ｑ１で噴射する。第１燃料は、主燃焼室６３に成層混合気を形成するために供給される燃料である。そして、圧縮空気噴射弁２８は、副燃焼室６１に圧縮空気を圧力Ｐ１で噴射することにより、副燃焼室６１の第１燃料の一部を副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出す。圧力Ｐ１は、主燃焼室６３の圧力Ｐｍよりも高い圧力である。これにより、主燃焼室６３に新気混合気（成層混合気）が形成される。
【００２３】
そして、主燃焼室６３の新気混合気の一部は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３から副燃焼室６１へ導入される。
【００２４】
点火プラグ２９により、副燃焼室６１の新気混合気は所定のタイミングで点火され燃焼する。副燃焼室６１の燃焼ガス（火炎）は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へトーチ状に放射され、主燃焼室６３の新気混合気を点火して燃焼させる。
【００２５】
膨張行程では、主燃焼室６３の新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン３が押し下げられる。
【００２６】
排気行程では、排気用カム２２ａにより排気バルブ２２が開状態とされ、主燃焼室６３で燃焼された既燃ガスが、排気ガスとして排気ポート２４へ排出される。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁２７、圧縮空気噴射弁２８、点火プラグ２９などに対して、制御の信号を供給し各種の制御を行う。ＥＣＵ４０は、各種の制御を行うためのロジックを実行する。例えば、ＥＣＵ４０は、所定のロジックを、電気回路的に、ソフト的に又はその両方により実行する。
【００２８】
（ＥＣＵの詳細構成）
ＥＣＵ４０は、主として、負荷演算部４１，燃料噴射制御部４２，空気噴射制御部４３，点火時期制御部４４及び記憶部４５を備える。負荷演算部４１，燃料噴射制御部４２，空気噴射制御部４３及び点火時期制御部４４は、ＣＰＵなどである。記憶部４５は、ＲＯＭ，ＲＡＭなどであり、プログラムやマップ情報などを記憶している。
【００２９】
ＥＣＵ４０は、各種の制御を行うためのロジックを実行するだけでなく、燃料噴射弁２７及び圧縮空気噴射弁２８を制御するためのロジックを実行する。
【００３０】
（ＥＣＵの詳細動作）
ＥＣＵ４０には、クランク角センサ（図示せず）で検出されたクランク角信号、水温センサ（図示せず）で検出された冷却水温信号、アクセル開度センサ（図示せず）で検出されたアクセル開度信号などが入力される。負荷演算部４１は、これらの信号を受け取る。負荷演算部４１は、これらの信号に基づいて、機関負荷を演算する。
【００３１】
燃料噴射制御部４２は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取る。また、燃料噴射制御部４２は、記憶部４５を参照し、マップ情報を記憶部４５から受け取る。燃料噴射制御部４２は、機関負荷の情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、燃料噴射期間制御信号を生成する。そして、制御モードが均質燃焼モードである場合、燃料噴射弁２７は、燃料噴射期間制御信号に基づいて、吸気行程において噴射量Ｑ３の第３燃料を副燃焼室６１に噴射する。あるいは、制御モードが成層燃焼モードである場合、燃料噴射弁２７は、燃料噴射期間制御信号に基づいて、圧縮行程において噴射量Ｑ１の第１燃料を副燃焼室６１に噴射する。
【００３２】
空気噴射制御部４３は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取る。また、空気噴射制御部４３は、記憶部４５を参照し、マップ情報を記憶部４５から受け取る。空気噴射制御部４３は、機関負荷の情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、空気噴射期間制御信号を生成する。そして、制御モードが均質燃焼モードである場合、圧縮空気噴射弁２８は、空気噴射期間制御信号に基づいて、吸気行程において所定の噴射量の圧縮空気を圧力Ｐ３で副燃焼室６１に噴射する。あるいは、制御モードが成層燃焼モードである場合、圧縮空気噴射弁２８は、空気噴射期間制御信号に基づいて、圧縮行程において所定の噴射量の圧縮空気を圧力Ｐ１で副燃焼室６１に噴射する。
【００３３】
点火時期制御部４４は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関負荷の情報などに基づいて、点火時期制御信号を生成する。これにより、点火プラグ２９は、点火時期制御信号に基づいて所定のタイミングでスパークを発生させる。
【００３４】
（副室式内燃機関における燃料の詳細動作）
副室式内燃機関１における燃料の詳細動作を、図２〜図４を参照して説明する。図２〜図４では、制御モードが成層燃焼モードである場合における燃料の動作が示されている。
【００３５】
図２に示すように、圧縮空気噴射弁２８は、空気噴射期間制御信号に基づいて、第１燃料Ｆ１の一部が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出されるような噴射量（噴射期間）の圧縮空気を圧力Ｐ１で副燃焼室６１へ噴射する。そして、燃料噴射弁２７は、燃料噴射期間制御信号に基づいて、第１燃料Ｆ１を副燃焼室６１へ噴射量Ｑ１で噴射する。これにより、副燃焼室６１の圧力Ｐｓが主燃焼室６３の圧力Ｐｍより高くなり（Ｐｓ−Ｐｍ＞０となり）、第１燃料Ｆ１の一部は、燃料Ｆ２及び燃料Ｆ３として、副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出される。
【００３６】
そして、燃料Ｆ２及び燃料Ｆ３は、図３に示すように、それぞれ、主燃焼室６３の新気空気と混合され、成層混合気Ｍ２及び成層混合気Ｍ３になる。
【００３７】
また、副燃焼室６１に残留している第１燃料Ｆ１は、副燃焼室６１の新気空気と混合される。そして、圧縮空気噴射弁２８が圧縮空気の噴射を終わって所定期間経過後には、副燃焼室６１の圧力Ｐｓが主燃焼室６３の圧力Ｐｍと同等になる（Ｐｓ−Ｐｍ≒０となる）。このとき、連通路６１ｄ近傍の成層混合気Ｍ２及び成層混合気Ｍ３は、ピストン３に押されて、主燃焼室６３から連通路６１ｄを介して副燃焼室６１へ逆流する。また、連通路６１ｄ近傍の成層混合気Ｍ２及び成層混合気Ｍ３が主燃焼室６３から連通路６１ｄを介して副燃焼室６１へ逆流することにより、連通路６１ｄに滞留している燃料Ｆ２及び燃料Ｆ３も、副燃焼室６１へ逆流することになる。この結果、副燃焼室６１の新気空気と、副燃焼室６１に残留している第１燃料Ｆ１と、連通路６１ｄに滞留している燃料Ｆ２及び燃料Ｆ３と、連通路６１ｄ近傍の成層混合気Ｍ２及び成層混合気Ｍ３とが混合して、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１は形成される。ここで、副燃焼室６１へ逆流する成層混合気Ｍ２及び成層混合気Ｍ３の量は、主燃焼室６３の筒内流動の影響により、サイクルごとに変動する傾向がある。このため、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１の濃度を好適に制御できないことがある。
【００３８】
また、燃料Ｆ２及び燃料Ｆ３のペネトレーションが長くなり、図４に示すように、成層混合気Ｍ２ａ及び成層混合気Ｍ３ａがキャビティ３ａで跳ね返って連通路６１ｄまで到達することがある。このとき、副燃焼室６１の圧力Ｐｓが主燃焼室６３の圧力Ｐｍと同等になると（Ｐｓ−Ｐｍ≒０となると）、成層混合気Ｍ２ａ及び成層混合気Ｍ３ａの一部は、ピストン３に押されて、主燃焼室６３から連通路６１ｄを介して副燃焼室６１へ逆流する。この結果、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１と、副燃焼室６１へ逆流した成層混合気Ｍ２ａ及び成層混合気Ｍ３ａとが混合して、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１ａになる。ここで、副燃焼室６１へ逆流する成層混合気Ｍ２ａ及び成層混合気Ｍ３ａの量は、主燃焼室６３の筒内流動の影響により、サイクルごとに変動する傾向がある。このため、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１ａの濃度を好適に制御できないことがある。
【００３９】
なお、吸気圧力Ｐｉが低い場合に、燃料Ｆ２及び燃料Ｆ３のペネトレーションは、吸気圧力Ｐｉが高い場合に比べて長くなる傾向にある。ここで、吸気圧力Ｐｉは、吸気ポート２３から主燃焼室６３へ導入される新気空気の圧力である。また、圧縮空気の圧力Ｐ１が高い場合に、燃料Ｆ２及び燃料Ｆ３のペネトレーションは、圧縮空気の圧力Ｐ１が低い場合に比べて長くなる傾向がある。
【００４０】
以上のように、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１，Ｍ１ａの濃度を好適に制御できないことがあるので、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１，Ｍ１ａが点火されて生成される副燃焼室６１の燃焼ガス（火炎）は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へトーチ状に放射される際に、主燃焼室６３において成層燃焼するのに十分なものとならないことがある。このため、主燃焼室６３で成層燃焼を行うことができない傾向がある。
【００４１】
＜本発明の実施形態に係る副室式内燃機関の構成及び動作＞
本発明の実施形態に係る副室式内燃機関１００について、図５〜図１２を参照しながら、本発明の前提となる上記の内燃機関１と異なる点を中心に説明する。なお、本発明の前提となる内燃機関１と同様の構成要素は、同じ部材番号で示し説明を省略する。
【００４２】
（副室式内燃機関の概略構成）
図５に、副室式内燃機関１００の断面図を示す。
【００４３】
副室式内燃機関１００は、ＥＣＵ４０の代わりにＥＣＵ（制御部）１４０を備える。他の点は、本発明の前提となる副室式内燃機関１と同様である。
【００４４】
（副室式内燃機関の概略動作）
圧縮行程において、成層燃焼モードで制御される場合、燃料噴射弁２７は、副燃焼室６１に第１燃料を噴射量Ｑ１０１で噴射する。また、成層燃焼モードで制御される場合、圧縮空気噴射弁２８は、副燃焼室６１に圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で噴射することにより、副燃焼室６１の第１燃料の一部を副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出す。ここで、圧力Ｐ１０１は、主燃焼室６３の圧力Ｐｍよりも高い圧力である。
【００４５】
また、主燃焼室６３の成層混合気の一部が連通路６１ｄを介して主燃焼室６３から副燃焼室６１へ導入される代わりに、燃料噴射弁２７は、第２燃料を副燃焼室６１に噴射量Ｑ１０２でさらに噴射することにより、副燃焼室６１に新気混合気を生成させる。ここで、第２燃料は、副燃焼室６１で燃焼させるための燃料である。
【００４６】
他の点は、本発明の前提となる副室式内燃機関１と同様である。
【００４７】
（ＥＣＵの詳細構成）
ＥＣＵ１４０は、燃料噴射制御部４２の代わりに燃料噴射制御部１４２を備え、空気噴射制御部４３の代わりに空気噴射制御部１４３を備え、記憶部４５の代わりに記憶部１４５を備える。他の点は、本発明の前提となる副室式内燃機関１と同様である。
【００４８】
（ＥＣＵの詳細動作）
燃料噴射制御部１４２は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取る。また、燃料噴射制御部１４２は、記憶部１４５を参照し、マップ情報を記憶部１４５から受け取る。燃料噴射制御部１４２は、機関負荷の情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、燃料噴射期間制御信号を生成する。そして、制御モードが均質燃焼モードである場合、燃料噴射弁２７は、燃料噴射期間制御信号に基づいて、吸気行程において噴射量Ｑ３の第３燃料を副燃焼室６１に噴射する。あるいは、制御モードが成層燃焼モードである場合、燃料噴射弁２７は、燃料噴射期間制御信号に基づいて、圧縮行程において噴射量Ｑ１０１の第１燃料を副燃焼室６１に噴射し、圧縮行程において噴射量Ｑ１０２の第２燃料を副燃焼室６１に噴射する。
【００４９】
空気噴射制御部１４３は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取る。また、空気噴射制御部１４３は、記憶部１４５を参照し、マップ情報を記憶部１４５から受け取る。空気噴射制御部１４３は、機関負荷の情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、空気噴射期間制御信号を生成する。そして、制御モードが均質燃焼モードである場合、圧縮空気噴射弁２８は、空気噴射期間制御信号に基づいて、吸気行程において所定の噴射量の圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ３で副燃焼室６１に噴射する。あるいは、制御モードが成層燃焼モードである場合、圧縮空気噴射弁２８は、空気噴射期間制御信号に基づいて、圧縮行程において所定の噴射量の圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で副燃焼室６１に噴射する。
【００５０】
他の点は、本発明の前提となる副室式内燃機関１と同様である。
【００５１】
（副室式内燃機関の制御）
副室式内燃機関１００の制御を、図６を参照して説明する。
【００５２】
図６は、制御モードが成層燃焼モードである場合における副室式内燃機関１００の制御を、要求される噴射量Ｑ１０１が少ない場合と要求される噴射量Ｑ１０１が多い場合とについて示している。図６において、Ｐｓは副燃焼室６１の圧力を示し、Ｐｍは主燃焼室６３の圧力を示し、Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差を示す。また、要求される噴射量Ｑ１０１が少ない場合におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を一点鎖線で示し、要求される噴射量Ｑ１０１が多い場合におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を実線で示している。Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は、圧縮行程についてのみ示されている。
【００５３】
（（要求される噴射量が少ない場合））
要求される噴射量Ｑ１０１が少ない場合、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４２は、第１燃料の噴射時間をＦＴ１（噴射量Ｑ１０１に相当）に決め、第２燃料の噴射時間をＦＴ３（噴射量Ｑ１０２に相当）に決める。そして、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４２は次のように燃料噴射弁２７を制御し、ＥＣＵ１４０の空気噴射制御部１４３は次のように圧縮空気噴射弁２８を制御する。
【００５４】
まず、第１開始時期（ＣＡ３）より前の第２開始時期（ＣＡ１）において、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で副燃焼室６１に噴射し始める。これにより、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、０から正の値へと増加し始める。
【００５５】
そして、第１開始時期（ＣＡ３）において、燃料噴射弁２７は、第１燃料を副燃焼室６１に噴射し始める。このとき、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）が正の値であり、副燃焼室６１の圧力（Ｐｓ）は、主燃焼室６３の圧力（Ｐｍ）よりも大きくなっている。これにより、副燃焼室６１に噴射された第１燃料は、副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出される。そして、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、圧縮空気噴射弁２８により圧縮空気Ａ１０１が供給されることによる増加分と、第１燃料が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出されることによる減少分とが平衡することにより、正の一定値Ｐａで安定するようになる。
【００５６】
第１開始時期（ＣＡ３）から噴射時間ＦＴ１経過後の第１終了時期（ＣＡ４）において、燃料噴射弁２７は、第１燃料を副燃焼室６１に噴射し終える。このとき、第１燃料が副燃焼室６１に残留しており、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で副燃焼室６１に噴射し続けている。また、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、正の一定値Ｐａで安定し続けている。
【００５７】
第１終了時期（ＣＡ４）から所定時間ΔＴ経過後の第２終了時期（ＣＡ２）において、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮空気Ａ１０１を副燃焼室６１に噴射し終える。このとき、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、正の一定値Ｐａから０へと減少し始める。なお、所定時間ΔＴは、第１燃料の略全部を副燃焼室６１から連通路６１ｄ経由で主燃焼室６３へ押し出すのに十分な時間として、あらかじめ求められたものである。また、圧縮空気Ａ１０１の噴射時間は、ＡＴ１となっており、第１燃料の噴射時間ＦＴ１を含むようになっている。
【００５８】
第２終了時期（ＣＡ２）より後の第３開始時期（ＣＡ５）において、燃料噴射弁２７は、第２燃料を副燃焼室６１に噴射し始める。そして、第３開始時期（ＣＡ５）から噴射時間ＦＴ３経過後の第３終了時期（ＣＡ６）において、燃料噴射弁２７は、第２燃料を副燃焼室６１に噴射し終える。このとき、副燃焼室６１では、燃料噴射弁２７が噴射した第２燃料が新気空気と混合して、新気混合気が形成される。ここで、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、第２終了時期（ＣＡ２）から減衰時間（ＤＴａ）経過後に略０になる。すなわち、第２終了時期（ＣＡ２）から第３開始時期（ＣＡ５）までの時間は、減衰時間（ＤＴａ）よりも長く取られている。このため、第２燃料が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ漏れにくい状態（Ｐｓ−Ｐｍ≒０の状態）において、燃料噴射弁２７は、第２燃料を副燃焼室６１に噴射する。また、新気混合気が形成されるための十分な時間（ＣＡ６〜ＣＡ９）が確保されており、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は、噴射時間ＦＴ３（噴射量Ｑ１０２に相当）により制御されるようになっている。このため、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は、サイクルごとに変動することが低減され、好適に制御される。
【００５９】
第３開始時期（ＣＡ５）より後のタイミング（ＣＡ９）において、点火プラグ２９の先端部分２９ａは、副燃焼室６１の新気混合気を点火する。
【００６０】
（（要求される噴射量が多い場合））
要求される噴射量Ｑ１０１が多い場合、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４２は、第１燃料の噴射時間をＦＴ２（噴射量Ｑ１０１に相当）に決め、第２燃料の噴射時間をＦＴ３（噴射量Ｑ１０２に相当）に決める。そして、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４２は次のように燃料噴射弁２７を制御し、ＥＣＵ１４０の空気噴射制御部１４３は次のように圧縮空気噴射弁２８を制御する。
【００６１】
まず、第１開始時期（ＣＡ８）より前の第２開始時期（ＣＡ７）において、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で副燃焼室６１に噴射し始める。これにより、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、０から正の値へと増加し始める。
【００６２】
そして、第１開始時期（ＣＡ８）において、燃料噴射弁２７は、第１燃料を副燃焼室６１に噴射し始める。このとき、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）が正の値であり、副燃焼室６１の圧力（Ｐｓ）は、主燃焼室６３の圧力（Ｐｍ）よりも大きくなっている。これにより、副燃焼室６１に噴射された第１燃料は、副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出される。そして、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、圧縮空気噴射弁２８により圧縮空気Ａ１０１が供給されることによる増加分と、第１燃料が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出されることによる減少分とが平衡することにより、正の一定値Ｐａで安定するようになる。
【００６３】
第１開始時期（ＣＡ８）から噴射時間ＦＴ２経過後の第１終了時期（ＣＡ４）において、燃料噴射弁２７は、第１燃料を副燃焼室６１に噴射し終える。このとき、第１燃料が副燃焼室６１に残留しており、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で副燃焼室６１に噴射し続けている。また、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、正の一定値Ｐａで安定し続けている。
【００６４】
第１終了時期（ＣＡ４）から所定時間ΔＴ経過後の第２終了時期（ＣＡ２）において、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮空気Ａ１０１を副燃焼室６１に噴射し終える。このとき、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、正の一定値Ｐａから０へと減少し始める。なお、所定時間ΔＴは、第１燃料の略全部を副燃焼室６１から連通路６１ｄ経由で主燃焼室６３へ押し出すのに十分な時間として、あらかじめ求められたものである。また、圧縮空気Ａ１０１の噴射時間は、ＡＴ２となっており、第１燃料の噴射時間ＦＴ２を含むようになっている。
【００６５】
第２終了時期（ＣＡ２）より後の第３開始時期（ＣＡ５）において、燃料噴射弁２７は、第２燃料を副燃焼室６１に噴射し始める。そして、第３開始時期（ＣＡ５）から噴射時間ＦＴ３経過後の第３終了時期（ＣＡ６）において、燃料噴射弁２７は、第２燃料を副燃焼室６１に噴射し終える。このとき、副燃焼室６１では、燃料噴射弁２７が噴射した第２燃料が新気空気と混合して、新気混合気が形成される。ここで、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、第２終了時期（ＣＡ２）から減衰時間（ＤＴａ）経過後に略０になる。すなわち、第２終了時期（ＣＡ２）から第３開始時期（ＣＡ５）までの時間は、減衰時間（ＤＴａ）よりも長く取られている。このため、第２燃料が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ漏れにくい状態（Ｐｓ−Ｐｍ≒０の状態）において、燃料噴射弁２７は、第２燃料を副燃焼室６１に噴射する。また、新気混合気が形成されるための十分な時間（ＣＡ５〜ＣＡ９）が確保されており、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は、噴射時間ＦＴ３（噴射量Ｑ１０２に相当）により制御されるようになっている。このため、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は、サイクルごとに変動することが低減され、好適に制御される。
【００６６】
第３開始時期（ＣＡ５）より後のタイミング（ＣＡ９）において、点火プラグ２９の先端部分２９ａは、副燃焼室６１の新気混合気を点火する。
【００６７】
ここで、要求される噴射量Ｑ１０１が少ない場合と比較すると、燃料噴射弁２７が噴射し終える第１終了時期（ＣＡ４）が同じであり、圧縮空気噴射弁２８が圧縮空気Ａ１０１を副燃焼室６１に噴射し終える第２終了時期（ＣＡ２）も同じである。一方、燃料噴射弁２７が噴射し始める第２開始時期（ＣＡ７）は、要求される噴射量Ｑ１０１が少ない場合の第２開始時期（ＣＡ１）よりも進角している。これにより、燃料噴射弁２７は、要求される噴射量Ｑ１０１に応じて第１燃料を噴射することになる。また、圧縮空気噴射弁２８が圧縮空気Ａ１０１を副燃焼室６１に噴射し始める第１開始時期（ＣＡ８）も、要求される噴射量Ｑ１０１が少ない場合の第１開始時期（ＣＡ３）より進角している。すなわち、所定時間ΔＴが確保されており、圧縮空気噴射弁２８の噴射時間ＡＴ１，ＡＴ２が燃料噴射弁２７の噴射時間ＦＴ１，ＦＴ２を含むようになっているので、要求される燃料噴射量によらずに、第１燃料が副燃焼室６１に残ることは防がれる。
【００６８】
（副室式内燃機関における燃料の詳細動作）
副室式内燃機関１００における燃料の詳細動作を、図７〜図１２を参照して説明する。図７〜図１２では、制御モードが成層燃焼モードである場合における燃料の動作が示されている。
【００６９】
図７に示すように、圧縮空気噴射弁２８は、空気噴射期間制御信号に基づいて、第１燃料Ｆ１０１の略全部が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出されるような噴射量（噴射期間ＡＴ１，ＡＴ２）の圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で副燃焼室６１へ噴射し始める。そして、燃料噴射弁２７は、燃料噴射期間制御信号に基づいて、第１燃料Ｆ１０１を副燃焼室６１へ噴射量Ｑ１０１で噴射する。これにより、副燃焼室６１の圧力Ｐｓが主燃焼室６３の圧力Ｐｍより高くなり（Ｐｓ−Ｐｍ＞０となり）、第１燃料Ｆ１０１は、図８に示すように、燃料Ｆ１０２及び燃料Ｆ１０３として、副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出される。
【００７０】
そして、燃料噴射弁２７が第１燃料Ｆ１０１を噴射し終えてから所定時間（ΔＴ）経過後まで、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で副燃焼室６１へ噴射し続ける。これにより、第１燃料Ｆ１０１は、図９に示すように、その略全部が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出されて、燃料Ｆ１０２及び燃料Ｆ１０３となる。
【００７１】
その燃料Ｆ１０２及び燃料Ｆ１０３は、図１０に示すように、それぞれ、主燃焼室６３の新気空気と混合され、成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３になる。そして、圧縮空気噴射弁２８が圧縮空気Ａ１０１の噴射を終わって減衰時間（ＤＴａ）経過後には、副燃焼室６１の圧力Ｐｓが主燃焼室６３の圧力Ｐｍと同等になる（Ｐｓ−Ｐｍ≒０となる）。このとき、第１燃料Ｆ１０１の略全部が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出されているので、成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３が連通路６１ｄ近傍に存在することが低減され、燃料Ｆ１０２及び燃料Ｆ１０３が連通路６１ｄに滞留することが低減されている。一方、第２燃料Ｆ１０４が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ漏れにくい状態（Ｐｓ−Ｐｍ≒０の状態）において、燃料噴射弁２７は、第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１に噴射量Ｑ１０２で噴射する。この結果、図１１に示すように、副燃焼室６１の新気空気と、燃料噴射弁２７が副燃焼室６１に噴射した第２燃料Ｆ１０４とが混合して、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１０４になる。ここで、燃料噴射弁２７が副燃焼室６１に噴射した第２燃料Ｆ１０４の噴射量Ｑ１０２は、主燃焼室６３の筒内流動の影響を受けにくく、サイクルごとに変動しにくい。このため、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１０４の濃度は、好適に制御される。
【００７２】
また、燃料Ｆ１０２及び燃料Ｆ１０３のペネトレーションが適度な長さであり（図９参照）、図１１に示すように、成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３がキャビティ３ａで跳ね返っても連通路６１ｄ近傍まで到達していない。このため、副燃焼室６１の圧力Ｐｓが主燃焼室６３の圧力Ｐｍと同等になっても（Ｐｓ−Ｐｍ≒０となっても）、成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３は、主燃焼室６３から連通路６１ｄを介して副燃焼室６１へ逆流することが低減されている。この結果、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１０４は、成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３の影響を受けにくくなっている。このため、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１０４の濃度は、サイクルごとに変動しにくく、好適に制御される。
【００７３】
なお、吸気圧力Ｐｉや圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１は、燃料Ｆ１０２及び燃料Ｆ１０３のペネトレーションが適度な長さになるように調整されている。
【００７４】
以上のように、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１０４の濃度が好適に制御されるので、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１０４が点火されて生成される副燃焼室６１の燃焼ガス（火炎）Ｂ１０４は、図１２に示すように、火炎Ｂ１０５及び火炎Ｂ１０６として、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へトーチ状に放射される際に、主燃焼室６３において成層燃焼するのに十分なものとなる。このため、主燃焼室６３で成層燃焼を行うことが容易になる。また、主燃焼室６３では、火炎Ｂ１０５及び火炎Ｂ１０６が放射される領域において、成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３が形成されているので、容易に成層燃焼が行われることになる。
【００７５】
（副室式内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、圧縮空気噴射弁２８は、連通路６１ｄを介して第１燃料Ｆ１０１を副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出すために、圧縮空気Ａ１０１を副燃焼室６１に供給する。このため、第１燃料Ｆ１０１の略全部が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出される。また、ＥＣＵ１４０は、圧縮空気噴射弁２８が第１燃料Ｆ１０１を副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出した後に、燃料噴射弁２７が第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１にさらに供給するように、圧縮空気噴射弁２８及び燃料噴射弁２７を制御する。このため、主燃焼室６３の成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３を副燃焼室６１へ戻さずに、燃料噴射弁２７が第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１に供給する噴射量Ｑ１０２により、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は制御される。
【００７６】
このように、燃料噴射弁２７が第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１に供給する噴射量Ｑ１０２により副燃焼室６１の新気混合気の濃度は制御される。このため、主燃焼室６３で成層燃焼が行われるときにも副燃焼室６１の新気混合気の濃度は好適に制御される。
【００７７】
（２）
ここでは、燃料噴射弁２７が第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１に供給する噴射量Ｑ１０２により、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は制御される。そして、点火プラグ２９は、第２燃料Ｆ１０４により副燃焼室６１に形成された新気混合気を点火する。
【００７８】
このように、副燃焼室６１の新気混合気の濃度が好適に制御された状態で、副燃焼室６１の新気混合気は点火される。これにより、副燃焼室６１の新気混合気Ｍ１０４が点火されて生成される副燃焼室６１の燃焼ガス（火炎）Ｂ１０４は、火炎Ｂ１０５及び火炎Ｂ１０６として、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へトーチ状に放射される際に、主燃焼室６３において成層燃焼するのに十分なものとなる。このため、主燃焼室６３で成層燃焼を行うことが容易になる。
【００７９】
（３）
ここでは、ＥＣＵ１４０は、第１終了時期（ＣＡ４）よりも第２終了時期（ＣＡ２）を遅角させる。ここで、第１終了時期（ＣＡ４）は、燃料噴射弁２７が第１燃料Ｆ１０１を副燃焼室６１に噴射し終えるタイミングである。第２終了時期（ＣＡ２）は、圧縮空気噴射弁２８が圧縮空気Ａ１０１を副燃焼室６１に噴射し終えるタイミングである。
【００８０】
具体的には、第２終了時期（ＣＡ２）は、第１終了時期（ＣＡ４）から所定時間ΔＴ経過後のタイミングとなる。ここで、所定時間ΔＴは、第１燃料Ｆ１０１の略全部を副燃焼室６１から連通路６１ｄ経由で主燃焼室６３へ押し出すのに十分な時間として、あらかじめ求められたものである。
【００８１】
このように、第１燃料Ｆ１０１の略全部を副燃焼室６１から連通路６１ｄ経由で主燃焼室６３へ押し出すのに十分な時間が確保されているので、第１燃料Ｆ１０１が副燃焼室６１に残留することが防がれている。このため、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は好適に制御しやすくなっている。
【００８２】
（４）
ここでは、ＥＣＵ１４０は、第２終了時期（ＣＡ２）よりも第３開始時期（ＣＡ５）を遅角させる。ここで、第３開始時期（ＣＡ５）は、燃料噴射弁２７が第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１に噴射し始めるタイミングである。
【００８３】
具体的には、第３開始時期（ＣＡ５）は、第２終了時期（ＣＡ２）から減衰時間（ＤＴａ）以上経過したタイミングである。ここで、減衰時間（ＤＴａ）は、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）がＰａから略０まで減衰するのに要する時間である。
【００８４】
このように、第２燃料Ｆ１０４が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ漏れにくい状態（Ｐｓ−Ｐｍ≒０の状態）になるのに十分な時間が確保されているので、燃料噴射弁２７が副燃焼室６１に噴射する第２燃料Ｆ１０４は、副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３に流出しにくくなっている。このため、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は好適に制御しやすくなっている。
【００８５】
（５）
ここでは、ＥＣＵ１４０は、第１燃料Ｆ１０１の噴射量Ｑ１０１が多い場合に、第１燃料Ｆ１０１の噴射量Ｑ１０１が少ない場合に比べて、第１開始時期（ＣＡ３，ＣＡ８）を進角させる。これにより、燃料噴射弁２７は、要求される噴射量Ｑ１０１に応じて第１燃料を噴射することになる。一方、ＥＣＵ１４０は、第１燃料Ｆ１０１の噴射量Ｑ１０１が多い場合に、第１燃料Ｆ１０１の噴射量Ｑ１０１が少ない場合に比べて、第１終了時期（ＣＡ４）を変えない。
【００８６】
このように、要求される噴射量Ｑ１０１に応じて第１開始時期（ＣＡ３，ＣＡ８）を変えて、第１終了時期（ＣＡ４）を変えないように、ＥＣＵ１４０が制御している。このため、第１終了時期（ＣＡ４）から第２終了時期（ＣＡ２）までの期間を所定時間ΔＴとすることが容易になっている。この結果、要求される噴射量Ｑ１０１によらずに、第１燃料Ｆ１０１が副燃焼室６１に残ることは防がれる。
【００８７】
（６）
ここでは、圧縮空気噴射弁２８は、副燃焼室６１に圧縮空気Ａ１０１を圧力Ｐ１０１で噴射する。ここで、圧力Ｐ１０１は、主燃焼室６３の圧力Ｐｍよりも高い圧力である。このため、副燃焼室６１の圧力Ｐｓは、主燃焼室６３の圧力Ｐｍよりも高くなる。
【００８８】
このように、圧縮空気噴射弁２８が噴射する圧縮空気Ａ１０１により副燃焼室６１の圧力Ｐｓが主燃焼室６３の圧力Ｐｍよりも高くなるので、第１燃料Ｆ１０１の略全部が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出される。また、第１燃料Ｆ１０１を副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出すことは、所望の期間（ＣＡ１〜ＣＡ２，ＣＡ７〜ＣＡ２）に行われる。
【００８９】
（７）
ここでは、圧縮空気噴射弁２８は、圧縮行程において、連通路６１ｄを介して第１燃料Ｆ１０１を副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出すために、圧縮空気Ａ１０１を副燃焼室６１に供給する。このため、第１燃料Ｆ１０１の略全部が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出されることが圧縮行程において行われるので、主燃焼室６３には成層混合気が容易に形成される。また、ＥＣＵ１４０は、圧縮空気噴射弁２８が第１燃料Ｆ１０１を副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出した後であって、点火プラグ２９の先端部分２９ａが点火する前に、第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１にさらに供給するように、燃料噴射弁２７を制御する。このため、主燃焼室６３の成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３を副燃焼室６１へ戻さずに、燃料噴射弁２７が第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１に供給する噴射量Ｑ１０２により、副燃焼室６１の新気混合気の濃度は制御される。
【００９０】
このように、主燃焼室６３に成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３が形成され、燃料噴射弁２７が第２燃料Ｆ１０４を副燃焼室６１に供給する噴射量Ｑ１０２により副燃焼室６１の新気混合気の濃度は制御される。このため、主燃焼室６３で成層燃焼が行われるときに副燃焼室６１の新気混合気の濃度は好適に制御される。
【００９１】
（実施形態の変形例）
（Ａ）制御モードが成層燃焼モードである場合には、第１燃料Ｆ１０１が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出される期間（ＣＡ１〜ＣＡ２，ＣＡ７〜ＣＡ２）は、火炎Ｂ１０５及び火炎Ｂ１０６が放射されるタイミング（ＣＡ９直後のタイミング）より前であって圧縮行程後半であることが好ましい。なぜなら、火炎Ｂ１０５及び火炎Ｂ１０６が放射されるタイミング（ＣＡ９直後のタイミング）と押し出される期間（ＣＡ１〜ＣＡ２，ＣＡ７〜ＣＡ２）とを近くした方が主燃焼室６３において新気混合気が成層化された状態で点火されやすいからである。ただし、第２終了時期（ＣＡ２）から第３開始時期（ＣＡ５）までの期間は、減衰期間（ＤＴａ）以上確保されている必要がある。また、第３終了時期（ＣＡ６）から点火タイミング（ＣＡ９）までの期間は、副燃焼室６１に新気混合気が形成されるのに十分な期間以上確保されている必要がある。
【００９２】
成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３の局所的な空燃比は、理論空燃比よりリーンであっても良い。なぜなら、主燃焼室６３では、火炎Ｂ１０５及び火炎Ｂ１０６により成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３が点火されるので、スパークにより成層混合気Ｍ１０２及び成層混合気Ｍ１０３が点火される場合に比べて、リーンな空燃比で点火されやすいからである。
【００９３】
（Ｂ）ＥＣＵ１４０は、吸気圧力Ｐｉが低い場合に、第１開始時期（ＣＡ３）と第２開始時期（ＣＡ１）とを、吸気圧力Ｐｉが高い場合に比べて遅角させてもよい。
【００９４】
すなわち、吸気圧力Ｐｉが低い場合に、吸気圧力Ｐｉが高い場合に比べて、主燃焼室６３における新気空気の密度が低くなる傾向がある。このため、吸気圧力Ｐｉが低い場合に、第１燃料が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出される際のペネトレーションが、吸気圧力Ｐｉが高い場合に比べて長くなる傾向がある。
【００９５】
この場合でも、図１３に示すように、ＥＣＵ１４０は、吸気圧力Ｐｉが低い場合の第１開始時期（ＣＡ１１）と第２開始時期（ＣＡ１０）とを、吸気圧力Ｐｉが高い場合の第１開始時期（ＣＡ３）と第２開始時期（ＣＡ１）とに比べて遅角させる。ここで、要求される噴射量Ｑ１０１が変わらないので、吸気圧力Ｐｉが低い場合の第１燃料の噴射期間ＦＴ３は、吸気圧力Ｐｉが高い場合の第１燃料の噴射期間ＦＴ１と略同じ長さである。このため、ＥＣＵ１４０は、また、吸気圧力Ｐｉが低い場合の第１終了時期（ＣＡ１２）と第２終了時期（ＣＡ１３）とを、吸気圧力Ｐｉが高い場合の第１終了時期（ＣＡ４）と第２終了時期（ＣＡ２）とに比べて同様に遅角させる。
【００９６】
以上より、第１燃料が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出される時期が遅れるので、主燃焼室６３へ押し出された第１燃料がキャビティ３ａで反射して連通路６１ｄへ到達する時期も遅れる。このため、主燃焼室６３の成層混合気が副燃焼室６１へ戻されることが抑制される。
【００９７】
なお、図１３において、吸気圧力Ｐｉが高い場合におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を一点鎖線で示し、吸気圧力Ｐｉが低い場合におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を実線で示している。Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は、圧縮行程についてのみ示されている。また、第２終了時期（ＣＡ１３）から第３開始時期（ＣＡ５）までの期間は、吸気圧力Ｐｉが低い場合の減衰時間（ＤＴｃ）よりも長くなっている。吸気圧力Ｐｉが低い場合における圧縮空気Ａ１０１の噴射時間は、ＡＴ３となっており、第１燃料の噴射時間ＦＴ３を含むようになっている。
【００９８】
（Ｃ）ＥＣＵ１４０は、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合に、第１開始時期（ＣＡ３）と第２開始時期（ＣＡ１）とを、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合に比べて遅角させてもよい。
【００９９】
すなわち、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合（圧力差Ｐｂ）に、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合（圧力差Ｐａ）に比べて、大きくなる（Ｐｂ＞Ｐａとなる）傾向がある。このため、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合に、第１燃料が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出される際のペネトレーションが、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合に比べて長くなる傾向がある。
【０１００】
この場合でも、図１４に示すように、ＥＣＵ１４０は、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合の第１開始時期（ＣＡ１９）と第２開始時期（ＣＡ１８）とを、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合の第１開始時期（ＣＡ３）と第２開始時期（ＣＡ１）とに比べて遅角させる。ここで、要求される噴射量Ｑ１０１が変わらないので、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合の第１燃料の噴射期間ＦＴ５は、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合の第１燃料の噴射期間ＦＴ１と略同じ長さである。このため、ＥＣＵ１４０は、また、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合の第１終了時期（ＣＡ２０）と第２終了時期（ＣＡ２１）とを、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合の第１終了時期（ＣＡ４）と第２終了時期（ＣＡ２）とに比べて同様に遅角させる。
【０１０１】
以上より、第１燃料が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出される時期が遅れるので、主燃焼室６３へ押し出された第１燃料がキャビティ３ａで反射して連通路６１ｄへ到達する時期も遅れる。このため、主燃焼室６３の成層混合気が副燃焼室６１へ戻されることが抑制される。
【０１０２】
なお、図１４において、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を一点鎖線で示し、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を実線で示している。Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は、圧縮行程についてのみ示されている。また、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合の減衰時間（ＤＴｂ）は、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が低い場合の減衰時間（ＤＴａ）よりも長くなっている。しかし、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合であっても、第２終了時期（ＣＡ２１）から第３開始時期（ＣＡ５）までの期間は、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合の減衰時間（ＤＴｂ）よりも長くなっている。圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高い場合における圧縮空気Ａ１０１の噴射時間は、ＡＴ５となっており、第１燃料の噴射時間ＦＴ５を含むようになっている。
【０１０３】
（Ｄ）ＥＣＵ１４０は、冷機時における圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が暖機時における圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１に比べて高くなるように、圧縮空気噴射弁２８を制御してもよい。
【０１０４】
すなわち、冷機時には、暖機時と比べて、第１燃料が気化しにくい。このため、冷機時には、暖機時と比べて、副燃焼室６１の壁面６１ａ（図５参照）に第１燃料が付着して、第１燃料が副燃焼室６１に残留する傾向がある。
【０１０５】
この場合でも、ＥＣＵ１４０は、冷機時に、暖機時と比べて、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高くなるように、圧縮空気噴射弁２８を制御する。このため、第１燃料が気化しにくい冷機時に、第１燃料が副燃焼室６１から連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ押し出される流れは強くなる。この結果、第１燃料が気化しにくい冷機時において、第１燃料の気化が促進されるので、第１燃料が副燃焼室６１の壁面６１ａに付着することは低減される。
【０１０６】
また、ＥＣＵ１４０は、冷機時に、第１開始時期（ＣＡ３，ＣＡ１５）と第２開始時期（ＣＡ１，ＣＡ１４）とを、暖機時と比べて遅角させてもよい。
【０１０７】
すなわち、圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、冷機時（圧力差Ｐｂ）に、暖機時（圧力差Ｐａ）と比べて、大きくなる（Ｐｂ＞Ｐａとなる）傾向がある。このため、冷機時に、第１燃料が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出される際のペネトレーションが、暖機時と比べて長くなる傾向がある。
【０１０８】
この場合でも、図１５に示すように、ＥＣＵ１４０は、冷機時の第１開始時期（ＣＡ１５）と第２開始時期（ＣＡ１４）とを、暖機時の第１開始時期（ＣＡ３）と第２開始時期（ＣＡ１）とに比べて遅角させる。ここで、要求される噴射量Ｑ１０１が変わらないので、冷機時の第１燃料の噴射期間ＦＴ４は、暖機時の第１燃料の噴射期間ＦＴ１と略同じ長さである。このため、ＥＣＵ１４０は、また、冷機時の第１終了時期（ＣＡ１６）と第２終了時期（ＣＡ１７）とを、暖機時の第１終了時期（ＣＡ４）と第２終了時期（ＣＡ２）とに比べて同様に遅角させる。
【０１０９】
以上より、第１燃料が副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出される時期が遅れるので、主燃焼室６３へ押し出された第１燃料がキャビティ３ａで反射して連通路６１ｄへ到達する時期も遅れる。このため、主燃焼室６３の成層混合気が副燃焼室６１へ戻されることが抑制される。
【０１１０】
なお、図１５において、暖機時におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を一点鎖線で示し、冷機時におけるＰｓ−Ｐｍ（圧力差）を実線で示している。Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は、圧縮行程についてのみ示されている。また、冷機時の減衰時間（ＤＴｂ）は、暖機時の減衰時間（ＤＴａ）よりも長くなっている。しかし、冷機時であっても、第２終了時期（ＣＡ１７）から第３開始時期（ＣＡ５）までの期間は、減衰時間（ＤＴｂ）よりも長くなっている。冷機時における圧縮空気Ａ１０１の噴射時間は、ＡＴ４となっており、第１燃料の噴射時間ＦＴ４を含むようになっている。
【０１１１】
（Ｅ）ＥＣＵ１４０は、成層燃焼が行われる運転状態における高負荷状態のとき、圧縮空気噴射弁２８が第１燃料を副燃焼室６１から主燃焼室６３へ押し出した後に、主燃焼室６３の成層混合気の一部が連通路６１ｄを介して副燃焼室６１へ流入するように、圧縮空気噴射弁２８及び燃料噴射弁２７を制御してもよい。
【０１１２】
すなわち、ＥＣＵ１４０は、成層燃焼が行われる運転状態における高負荷状態のとき、圧縮空気Ａ１０１の圧力Ｐ１０１が高くなるように圧縮空気噴射弁２８を制御し、第２燃料を副燃焼室６１へ供給しないように燃料噴射弁２７を制御する。これにより、副燃焼室６１に供給された第１燃料は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へ勢いよく押し出され、キャビティ３ａで反射されて連通路６１ｄ近傍に戻ってくる。そして、主燃焼室６３の成層混合気がピストン３に押されることにより、連通路６１ｄ近傍の成層混合気は、連通路６１ｄを介して副燃焼室６１へ導入されて、副燃焼室６１の新気混合気となる。副燃焼室６１の新気混合気は、点火プラグ２９により所定のタイミングで点火され燃焼する。副燃焼室６１の燃焼ガス（火炎）は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へトーチ状に放射され、主燃焼室６３の成層混合気を燃焼させる。
【０１１３】
ここで、成層燃焼が行われる運転状態における高負荷状態のときには、主燃焼室６３で成層燃焼が容易に行われる傾向がある。このため、この高負荷状態では、副燃焼室６１の新気混合気の濃度が好適に制御されていなくても、主燃焼室６３において成層燃焼が行われやすい。すなわち、運転状態に応じて、第２燃料を副燃焼室６１にさらに供給せずに、副燃焼室６１における燃焼を行わせ、主燃焼室６３で成層混合気を燃焼させることができるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る副室式内燃機関は、主燃焼室で成層燃焼を行うことができ、副燃焼室の新気混合気の濃度を好適に制御することができるという効果を有し、副室式内燃機関等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の前提となる副室式内燃機関の断面図。
【図２】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図３】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図４】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る副室式内燃機関の断面図。
【図６】副室式内燃機関の制御を示す図。
【図７】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図８】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図９】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図１０】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図１１】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図１２】副室式内燃機関における燃料の動作を示す図。
【図１３】副室式内燃機関の制御を示す図（変形例）。
【図１４】副室式内燃機関の制御を示す図（変形例）。
【図１５】副室式内燃機関の制御を示す図（変形例）。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１００  副室式内燃機関
２７  燃料噴射弁（燃料供給部）
２８  圧縮空気噴射弁（空気供給部）
２９  点火プラグ
２９ａ  先端部分（点火部）
４０，１４０  ＥＣＵ（制御部）
６１  副燃焼室
６１ｄ  連通路
６３  主燃焼室
【図１】
2006266169.tif 000003
【図２】
2006266169.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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