(57)【要約】【課題】  冷却損失を低減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１００は、主燃焼室６３と、副燃焼室１６１と、第１連通路１６２と、点火プラグ２９とを備える。副燃焼室１６１は、主燃焼室６３に隣接する。第１連通路１６２は、主燃焼室６３と副燃焼室１６１とを連通する。点火プラグ２９は、主燃焼室６３から第１連通路１６２経由で副燃焼室１６１へ導入された新気混合気を点火して、第１火炎と第２火炎とを生成する。第１火炎は、第１ピークを持つ。第１ピークは、放射速度のピークである。放射速度は、副燃焼室１６１から第１連通路１６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。第２火炎は、第２ピークを持つ。第２ピークは、第１ピークよりも後のピークであって、第１ピークよりも大きな放射速度のピークである。【選択図】      図５
2006329092.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第１連通路と、
前記主燃焼室から前記第１連通路経由で前記副燃焼室へ導入された新気混合気を点火して、前記副燃焼室から前記第１連通路経由で前記主燃焼室へ放射されるときの速度である放射速度のピークである第１ピークを持つ第１火炎と、前記第１ピークよりも後のピークであって前記第１ピークよりも大きな前記放射速度のピークである第２ピークを持つ第２火炎とを生成する点火部と、
を備えた、
副室式内燃機関。
【請求項２】
前記点火部は、
前記第１火炎を生成する第１点火部と、
前記第２火炎を生成する第２点火部と、
を有し、
前記第１点火部は、前記第２点火部よりも前記第１連通路の近くに位置している、
請求項１に記載の副室式内燃機関。
【請求項３】
前記副燃焼室は、
前記第１連通路を介して前記主燃焼室に連通されている第１副燃焼室と、
前記第１副燃焼室よりも前記主燃焼室から遠い位置に配置され、前記第１副燃焼室に隣接する１以上の第２副燃焼室と、
前記第１副燃焼室と前記第２副燃焼室とを連通している１以上の第２連通路と、
を有し、
前記第２副燃焼室の総容積は、前記第１副燃焼室の容積よりも大きく、
前記点火部は、前記第１副燃焼室に設けられる、
請求項１に記載の副室式内燃機関。
【請求項４】
前記第２副燃焼室は、略球形状及び略円筒形状のいずれかであり、
前記第２連通路は、前記第２副燃焼室の中心軸に対してオフセットされ、前記第２副燃焼室の径方向に対して傾斜している、
請求項３に記載の副室式内燃機関。
【請求項５】
前記第１副燃焼室は、略球形状及び略円筒形状のいずれかであり、
前記点火部は、前記第１副燃焼室の中心軸近傍に設けられ、
前記第２連通路は、前記第１副燃焼室の中心軸に対してオフセットされ、前記第１副燃焼室の径方向に対して傾斜している、
請求項３に記載の副室式内燃機関。
【請求項６】
前記第２副燃焼室に燃料を供給する第１燃料供給部をさらに備えた、
請求項３に記載の副室式内燃機関。
【請求項７】
前記主燃焼室及び吸気ポートの少なくとも一方に燃料を供給する第２燃料供給部をさらに備えた、
請求項６に記載の副室式内燃機関。
【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】特開昭６０−４５７１６（第１−５頁、第１−１２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の技術では、副室式内燃機関に、主燃焼室と副燃焼室とを連通する連通路がさらに備えられている。副燃焼室の新気混合気が点火されて生成された火炎は、副燃焼室から連通路経由で主燃焼室へトーチ状に放射される。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、主燃焼室において連通路の近傍に未燃燃料が残留する傾向がある。そして、主燃焼室で燃焼が行われる際にその未燃燃料が副燃焼室へ逆流することがあるので、冷却損失が増加する傾向がある。
【０００５】
本発明の課題は、冷却損失を低減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】
【０００６】
本発明に係る副室式内燃機関は、主燃焼室と、副燃焼室と、第１連通路と、点火部とを備える。副燃焼室は、主燃焼室に隣接する。第１連通路は、主燃焼室と副燃焼室とを連通する。点火部は、主燃焼室から第１連通路経由で副燃焼室へ導入された新気混合気を点火して、第１火炎と第２火炎とを生成する。第１火炎は、第１ピークを持つ。第１ピークは、放射速度のピークである。放射速度は、副燃焼室から第１連通路経由で主燃焼室へ火炎が放射されるときの速度である。第２火炎は、第２ピークを持つ。第２ピークは、第１ピークよりも後のピークであって、第１ピークよりも大きな放射速度のピークである。
【０００７】
この副室式内燃機関では、点火部は、主燃焼室から第１連通路経由で副燃焼室へ導入された新気混合気を点火して、第１火炎と第２火炎とを生成する。ここで、第１火炎は、放射速度が第２火炎よりも遅いので、主燃焼室へ放射される際の広がり角度が大きくなる傾向がある。このため、第１火炎により、第１連通路近傍に滞留している未燃燃料を燃焼することができ、第１連通路近傍に滞留する未燃燃料を低減できる。
【０００８】
また、第２火炎は、第１火炎よりも後に生成され、その放射速度が第１火炎の放射速度よりも速い。このため、第１連通路近傍に滞留する未燃燃料が低減された状態で、第２火炎により、主燃焼室の新気混合気を燃焼することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る副室式内燃機関では、主燃焼室の圧力が副燃焼室の圧力よりも大きくなるときに、第１連通路近傍に滞留している未燃燃料が低減されているようにすることができるので、未燃燃料が副燃焼室へ逆流することを抑制できる。このため、冷却損失を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜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３を参照しながら説明する。
【００１１】
（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。
【００１２】
副室式内燃機関１は、主として、主燃焼室６３，副燃焼室６１，点火プラグ（点火部）２９，第１連通路６２，第２燃料噴射弁（第２燃料供給部）２７及び吸排気機構を備える。
【００１３】
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に新気混合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。
【００１４】
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。
【００１５】
第２燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３に燃料を噴射する弁である。第２燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３を貫通するように設けられている。第２燃料噴射弁２７の先端は、吸気ポート２３に突出している。
【００１６】
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６４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６４が配置され、副燃焼室６１が形成される。また、副燃焼室壁６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室６１とを連通する第１連通路６２が形成されている。点火プラグ２９は、その先端部分２９ａが副燃焼室６１に突出するように設けられている。
【００１７】
（副室式内燃機関の概略動作）
副室式内燃機関１では、吸気行程において、加圧された燃料が第２燃料噴射弁２７に供給される。第２燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３に導入された新気空気に、燃料を噴射する。これにより、新気混合気が生成される。そして、吸気用カム２１ａにより吸気バルブ２１は開状態とされ、新気混合気は吸気ポート２３から主燃焼室６３へ導入される。
【００１８】
圧縮行程においては、主燃焼室６３で新気混合気が圧縮されるとともに、主燃焼室６３の新気混合気の一部が、第１連通路６２を介して主燃焼室６３から副燃焼室６１へ導入される。
【００１９】
点火プラグ２９により、副燃焼室６１の燃料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、第１連通路６２を介して主燃焼室６３へトーチ状に放射され（図２参照）、主燃焼室６３の均質な新気混合気を燃焼させる。
【００２０】
膨張行程では、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。
【００２１】
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。
【００２２】
（副燃焼室の詳細構成）
図２，図３に、副燃焼室６１の拡大断面図を示す。図２，図３に示す断面図は、シリンダ軸ＣＡ１を含む面で切った断面図である。
【００２３】
副燃焼室６１は、図２に示すように、副燃焼室壁６４に囲まれた室である。副燃焼室６１は、シリンダ軸ＣＡ１を中心軸とする略円筒形状である。また、副燃焼室６１の底面は、半球状に膨出している。副燃焼室壁６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室６１とを連通する複数の第１連通路６２が形成されている。第１連通路６２は、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ向かう方向について、シリンダ軸ＣＡ１と鋭角を成して下方に傾斜している。これにより、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ効率よく火炎を放射することができるようになっている。
【００２４】
一方、副燃焼室６１には、第１連通路６２と対向する位置であって上部の位置に点火プラグ２９が設けられている。点火プラグ２９は、副燃焼室壁６４を上方から下方へ貫通するように配置されており、副燃焼室６１の上部から副燃焼室６１の容積中心へ向かう方向に延びている。また、点火プラグ２９の先端部分２９ａは、副燃焼室６１の内部において副燃焼室６１の中心軸ＣＡ１の近傍で且つ主燃焼室６３から離れた位置に配置されている。点火プラグ２９の先端部分２９ａは、副燃焼室６１に突出している。点火プラグ２９は、先端部分２９ａにスパークを発生させて、副燃焼室６１の新気混合気を点火する。これにより、点火プラグ２９は、副燃焼室６１の新気混合気を効率よく点火して燃焼することができるようになっている。
【００２５】
（副燃焼室の詳細動作）
圧縮行程において、主燃焼室６３の均質な新気混合気の一部は、第１連通路６２を介して主燃焼室６３から副燃焼室６１へ導入される。そして、点火プラグ２９は、スパークを発生させてその新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、火炎として第１連通路６２へ到達する。
【００２６】
第１連通路６２へ到達した火炎は、火炎Ｂ７，Ｂ８として、副燃焼室６１から第１連通路６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。
【００２７】
ここで、第１連通路６２が点火プラグ２９に対して主燃焼室６３側に設けられているので、火炎Ｂ７，Ｂ８は副燃焼室６１から主燃焼室６３へと向かう方向（図２における斜め下方向）へ放射される。すなわち、火炎Ｂ７，Ｂ８は、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【００２８】
また、火炎Ｂ７，Ｂ８は、その放射速度が比較的速い。放射速度は、副燃焼室６１から第１連通路６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。このため、火炎Ｂ７，Ｂ８は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的小さな鋭い形をしており、その伝播方向が主として第１連通路６２の近傍から遠ざかる方向である。これにより、第１連通路６２の近傍の未燃燃料Ｆ１，Ｆ２と火炎Ｂ７，Ｂ８との接触面積及び接触時間が小さくなっており、未燃燃料Ｆ１，Ｆ２は、ほとんど燃焼されないまま第１連通路６２の近傍に残存することになる。
【００２９】
そして、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ放射された火炎Ｂ７，Ｂ８は、主燃焼室６３の新気混合気を燃焼させる。
【００３０】
次に膨張行程において、主燃焼室６３の新気混合気が燃焼することにより、主燃焼室６３の圧力が急激に上昇する。ここで、主燃焼室６３と副燃焼室６１とは第１連通路６２により連通されているが、主燃焼室６３の圧力上昇が急激であるので、主燃焼室６３の圧力は副燃焼室６１の圧力よりも一時的に高くなる。
【００３１】
このため、図３に示すように、第１連通路６２の近傍に残存する未燃燃料Ｆ１，Ｆ２は、主燃焼室６３から第１連通路６２を介して副燃焼室６１へ流入する。副燃焼室６１へ流入した未燃燃料Ｆ１，Ｆ２は、副燃焼室６１において、点火プラグ２９の先端部分２９ａや内壁面６４ａなどの温度が高い部分で熱面着火する傾向がある。これにより、未燃燃料Ｆ１，Ｆ２が主燃焼室６３における燃焼に寄与しないまま燃焼されることがあり、冷却損失が増加する傾向がある。
【００３２】
＜本発明の第１実施形態に係る副室式内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第１実施形態に係る副室式内燃機関１００について、図４〜図８を参照しながら、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と異なる点を中心に説明する。
【００３３】
（副室式内燃機関の概略構成）
副室式内燃機関１００は、副燃焼室６１の代わりに副燃焼室１６１を備える。副燃焼室１６１は、副燃焼室壁１６４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１６４が配置され、副燃焼室１６１が形成される。また、副燃焼室壁１６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室１６１とを連通する第１連通路１６２が形成されている。点火プラグ１２９は、その先端部分１２９ａが副燃焼室１６１に突出するように設けられている。
【００３４】
その他の点は、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【００３５】
（副室式内燃機関の概略動作）
本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【００３６】
（副燃焼室の詳細構成）
図５〜図８に、副燃焼室１６１の拡大断面図を示す。図５〜図８に示す断面図は、シリンダ軸ＣＡ１を含む面で切った断面図である。なお、前提となる上記の副室式内燃機関１と同様の構成要素は、同じ番号で示している。
【００３７】
副燃焼室１６１は、第１副燃焼室１６１ａと第２連通路１６１ｂと第２副燃焼室１６１ｃとを有している。第１副燃焼室１６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１に垂直な断面が略円形である。第１副燃焼室１６１ａは、主燃焼室６３に隣接して設けられており、副燃焼室壁１６４とバッフル板１６５とで囲まれた室である。第１副燃焼室１６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１を中心軸とする略半球形状である。副燃焼室壁１６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と第１副燃焼室１６１ａとを連通する複数の第１連通路１６２が形成されている。第１連通路１６２は、第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３へ向かう方向について、シリンダ軸ＣＡ１と鋭角を成して下方に傾斜している。これにより、第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３へ効率よく火炎を放射することができるようになっている。
【００３８】
第２副燃焼室１６１ｃは、第１副燃焼室１６１ａよりも主燃焼室６３から遠い位置であって第１副燃焼室１６１ａに隣接した位置に設けられており、副燃焼室壁１６４とバッフル板１６５とで囲まれた室である。第２副燃焼室１６１ｃは、シリンダ軸ＣＡ１を中心軸とする略円筒形状である。
【００３９】
ここで、バッフル板１６５は、副燃焼室１６１を第１副燃焼室１６１ａと第２副燃焼室１６１ｃとに分割している板部材である。そして、第２副燃焼室１６１ｃの容積は、第１副燃焼室１６１ａの容積よりも大きい。これにより、第２副燃焼室１６１ｃにおける新気混合気の体積が第１副燃焼室１６１ａにおける新気混合気の体積よりも大きくなるので、第１副燃焼室１６１ａで生成された火炎の推進力に比べて、第２副燃焼室１６１ｃで生成された火炎の推進力を大きくすることができるようになっている。
【００４０】
バッフル板１６５には、シリンダ軸ＣＡ１の近傍において開口されて第２連通路１６１ｂが形成されている。第２連通路１６１ｂは、第１副燃焼室１６１ａと第２副燃焼室１６１ｃとを連通している。そして、第２連通路１６１ｂの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路１６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。
【００４１】
一方、副燃焼室１６１には、上部の位置から第１連通路１６２へ近づく位置へかけて点火プラグ１２９が設けられている。点火プラグ１２９は、副燃焼室壁１６４を上方から下方へ貫通するように配置されている。そして、点火プラグ１２９は、第２副燃焼室１６１ｃの上部から下部へ貫通するとともに、第２連通路１６１ｂの上部から下部へ貫通しており、第１副燃焼室１６１ａの上部から容積中心の近傍まで延びている。これにより、第１副燃焼室１６１ａから第２連通路１６１ｂ経由で第２副燃焼室１６１ｃへ火炎が放射されることが妨げられにくくなっている。
【００４２】
また、点火プラグ１２９の先端部分１２９ａは、第１副燃焼室１６１ａの内部においてシリンダ軸ＣＡ１の近傍で且つ主燃焼室６３から離れた位置に配置されている。点火プラグ１２９の先端部分１２９ａは、第１副燃焼室１６１ａに突出している。また、突起部材１６４ｃは、副燃焼室１６１において、副燃焼室壁１６４の主燃焼室６３に近い部分から主燃焼室６３に遠い位置へ（先端部分１２９ａへ向かう方向へ）と延びている。突起部材１６４ｃと副燃焼室壁１６４とは電気的に接続されており、先端部分１２９ａと突起部材１６４ｃとは電気的に絶縁されている。点火プラグ１２９は、先端部分１２９ａと突起部材１６４ｃとの間にスパークを発生させて、第１副燃焼室１６１ａの新気混合気を点火する。これにより、点火プラグ１２９は、第１副燃焼室１６１ａの新気混合気を効率よく点火して燃焼することができるようになっている。
【００４３】
なお、点火プラグ１２９の先端部分１２９ａとバッフル板１６５とは、電気的に絶縁されている。
【００４４】
（副燃焼室の詳細動作）
圧縮行程において、主燃焼室６３の均質な新気混合気の一部は、第１連通路１６２を介して主燃焼室６３から第１副燃焼室１６１ａへ導入される。そして、点火プラグ１２９は、スパークを発生させてその新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、火炎として第１連通路１６２だけでなく第２連通路１６１ｂへも到達する。
【００４５】
第１連通路１６２へ到達した火炎は、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２（第１火炎）として、第１副燃焼室１６１ａから第１連通路１６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。ここで、第１連通路１６２が点火プラグ１２９の先端部分１２９ａに対して主燃焼室６３側に設けられているので、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２は第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図５における斜め下方向）へ放射される。すなわち、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２は、第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【００４６】
また、第２連通路１６１ｂへ到達した火炎は、火炎Ｂ１０３として、第１副燃焼室１６１ａから第２連通路１６１ｂ経由で第２副燃焼室１６１ｃへとトーチ状に放射される。ここで、第２連通路１６１ｂが点火プラグ１２９の先端部分１２９ａに対して主燃焼室６３から遠ざかる側に設けられているので、火炎Ｂ１０３は第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３に対して遠ざかる方向（図５における上方向）へ放射される。
【００４７】
ここで、第２副燃焼室１６１ｃの容積に比べて第１副燃焼室１６１ａの容積が小さいので、第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気の体積に比べて、第１副燃焼室１６１ａの新気混合気の体積は小さくなっている。また、点火された新気混合気が火炎として第１連通路１６２だけでなく第２連通路１６１ｂへも到達するので、点火された新気混合気が火炎として第１連通路６２のみに到達する場合（図２参照）に比べて、第１連通路１６２へ到達する火炎の推進力が小さくなっている。これらのため、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２は、火炎Ｂ７，Ｂ８に比べて放射速度が遅くなっている。放射速度は、第１副燃焼室１６１ａから第１連通路１６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。このため、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしている。また、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２の伝播方向は、主として第１連通路１６２の近傍へ広がる方向である。これにより、第１連通路１６２の近傍の未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２と火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２との接触面積及び接触時間が大きくなっており、未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２は、そのほとんどが火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２により燃焼されて、既燃燃料Ｆ１０３，Ｆ１０４へと変わる（図６参照）。
【００４８】
一方、第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気は、火炎Ｂ１０３により点火されて燃焼する。ここで、第２連通路１６１ｂへ到達する火炎の推進力も小さくなっているので、火炎Ｂ１０３の放射される速度も遅くなっている。このため、火炎Ｂ１０３は、第２副燃焼室１６１ｃへ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしており、その伝播方向が主として第２連通路１６１ｂの近傍へ広がる方向となっている。これにより、第２連通路１６１ｂの近傍の新気混合気が火炎Ｂ１０３により燃焼されやすくなっている。また、主燃焼室６３の容積に比べて第２副燃焼室１６１ｃの容積が小さいので、第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気の体積は、主燃焼室６３の新気混合気の体積に比べて小さくなっている。この結果、火炎Ｂ１０３の放射される速度が遅くても、第２副燃焼室１６１ｃにおける燃焼期間が十分に短くなり、第２副燃焼室１６１ｃの圧力は急激に上昇する。さらに、第１副燃焼室１６１ａの容積に比べて第２副燃焼室１６１ｃの容積が大きいので、第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気の体積は、第１副燃焼室１６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室１６１ｃで生成された火炎の推進力は、第１副燃焼室１６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。
【００４９】
そして、図６に示すように、第２副燃焼室１６１ｃの燃焼ガス（火炎）は、火炎Ｂ１０４として、第２連通路１６１ｂ経由で第１副燃焼室１６１ａへ放射される。火炎Ｂ１０４は、第１副燃焼室１６１ａの内壁面１６４ａにぶつかり、火炎Ｂ１０５，Ｂ１０６となって伝播する。さらに、火炎Ｂ１０５，Ｂ１０６は、第１連通路１６２へ到達する。第１連通路１６２へ到達した火炎Ｂ１０５，Ｂ１０６は、図７に示すように、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８（第２火炎）として、第１副燃焼室１６１ａから第１連通路１６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。
【００５０】
ここで、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８が第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図７における斜め下方向）へ放射されるので、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８は、第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【００５１】
また、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８は、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２に比べて放射速度が速い。このため、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的小さな鋭い形をしており、その伝播方向が主として第１連通路１６２の近傍から遠ざかる方向である。これにより、第１連通路１６２の近傍の既燃燃料Ｆ１０３，Ｆ１０４と火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８との接触面積及び接触時間が小さくなっているが、未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２のほとんどが既に既燃燃料Ｆ１０３，Ｆ１０４に変わっているので、未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２が第１連通路１６２の近傍に残存することは低減されている。
【００５２】
そして、第１副燃焼室１６１ａから主燃焼室６３へ放射された火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８は、主燃焼室６３の新気混合気を燃焼させる。
【００５３】
次に膨張行程において、主燃焼室６３の新気混合気が燃焼することにより、主燃焼室６３の圧力が急激に上昇する。ここで、主燃焼室６３と第１副燃焼室１６１ａとは第１連通路１６２により連通されているが、主燃焼室６３の圧力上昇が急激であるので、主燃焼室６３の圧力は第１副燃焼室１６１ａの圧力よりも一時的に高くなる。
【００５４】
このため、図８に示すように、第１連通路１６２の近傍に残存する既燃燃料Ｆ１０３，Ｆ１０４は、主燃焼室６３から第１連通路１６２を介して第１副燃焼室１６１ａへ流入する。第１副燃焼室１６１ａへ流入した既燃燃料Ｆ１０３，Ｆ１０４は、第１副燃焼室１６１ａにおいて、点火プラグ１２９の先端部分１２９ａや内壁面１６４ａなどの温度が高い部分で熱面着火することがほとんどない。これにより、既燃燃料Ｆ１０３，Ｆ１０４が主燃焼室６３における燃焼に寄与しないまま燃焼されることが低減されており、冷却損失が低減されている。
【００５５】
（副室式内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、点火プラグ１２９は、主燃焼室６３から第１連通路１６２経由で副燃焼室１６１へ導入された新気混合気を点火して、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２と火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８とを生成する。ここで、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２は、放射速度が火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８よりも遅いので、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が大きくなる傾向がある。このため、第１連通路１６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２のほとんどは、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２により燃焼して既燃燃料Ｆ１０３，Ｆ１０４へと変わる。また、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８は、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２よりも後に生成され、その放射速度が火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２の放射速度よりも速い。このため、第１連通路１６２近傍に未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２がほとんど滞留していない状態で、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８により、主燃焼室６３の新気混合気は燃焼する。
【００５６】
このように、主燃焼室６３の圧力が副燃焼室１６１の圧力よりも大きくなるときに、第１連通路１６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２が低減されているので、未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２が第１副燃焼室１６１ａへ逆流することは抑制されている。このため、冷却損失は低減される。
【００５７】
（２）
ここでは、第２副燃焼室１６１ｃの容積に比べて第１副燃焼室１６１ａの容積が小さいので、第１副燃焼室１６１ａの新気混合気の体積は、第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気の体積に比べて小さくなっている。また、点火プラグ１２９は、第１副燃焼室１６１ａに設けられる。これにより、点火プラグ１２９が第１副燃焼室１６１ａの新気混合気を点火して生成した火炎が第１連通路１６２と第２連通路１６１ｂとに分散するので、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２の放射速度は遅くなり、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２は第１連通路１６２近傍に到達する。このため、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２により、第１連通路１６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ１０１，Ｆ１０２は燃焼する。
【００５８】
また、第１副燃焼室１６１ａから第２連通路１６１ｂ経由で第２副燃焼室１６１ｃへ放射された火炎Ｂ１０３が第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気を点火する。ここで、第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気の体積は、第１副燃焼室１６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室１６１ｃで生成された火炎の推進力は、第１副燃焼室１６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。これにより、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２よりも放射速度が速い火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８が副燃焼室１６１から第１連通路１６２経由で主燃焼室６３へ放射される。すなわち、火炎Ｂ１０７，Ｂ１０８の放射速度は火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２の放射速度よりも速くなっている。
【００５９】
（３）
ここでは、第２連通路１６１ｂの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路１６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。このため、第１副燃焼室１６１ａの燃焼ガス（火炎）が第１連通路１６２及び第２連通路１６１ｂへ到達した際に、火炎Ｂ１０１，Ｂ１０２，Ｂ１０３が安定して放射されることになる。また、火炎Ｂ１０３により、第２副燃焼室１６１ｃの新気混合気は、サイクル変動が少なく安定した状態で燃焼する。
【００６０】
（第１実施形態の変形例）
（Ａ）点火プラグ（図示せず）は、先端部分１２９ａと突起部材１６４ｃとの間にスパークを発生させる代わりに、先端部分２９ａと同様の先端部分においてスパークを発生させるような構成になっていても良い。すなわち、点火プラグにおいて先端部分２９ａと同様な先端部分は、第１副燃焼室１６１ａに突出していてもよい。
【００６１】
この場合でも、点火プラグが第２連通路１６１ｂをその流路方向へ略円筒状に貫通していれば、第１副燃焼室１６１ａから第２連通路１６１ｂ経由で第２副燃焼室１６１ｃへ火炎が放射されることが妨げられにくい。
【００６２】
（Ｂ）図９〜図１１に示すように、副室式内燃機関１００ｉの副燃焼室１６１ｉにおいて、第２連通路１６１ｂｉは、シリンダ軸ＣＡ１の近傍に形成される代わりに、シリンダ軸ＣＡ１に対してオフセットされた位置に形成されていてもよい。すなわち、バッフル板１６５ｉには、シリンダ軸ＣＡ１からオフセットされた位置が開口されて複数の第２連通路１６１ｂｉが形成されている。なお、図１０は、図９のX-X断面図である。
【００６３】
このとき、第２連通路１６１ｂｉは、第２副燃焼室１６１ｃの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第２副燃焼室１６１ｃのシリンダ径方向Ｒ１（図１０参照）に対して傾斜している。このため、第１副燃焼室１６１ａから第２連通路１６１ｂｉ経由で第２副燃焼室１６１ｃへ放射された火炎Ｂ１０３ｉ，Ｂ１０９ｉにより、第２副燃焼室１６１ｃに旋回流Ａ１（図９参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室１６１ｃにおける燃焼期間は短縮し、第２副燃焼室１６１ｃの圧力はさらに急激に上昇する。この結果、放射される速度のさらに速い火炎が第１副燃焼室１６１ａから第１連通路１６２経由で主燃焼室６３へ放射されるので、リーン限界は拡大する。
【００６４】
また、第２連通路１６１ｂｉは、第１副燃焼室１６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室１６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図１０参照）に対して傾斜している。それに対して、点火プラグ１２９は、第１副燃焼室１６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）の近傍に設けられている。このため、第２副燃焼室１６１ｃから第２連通路１６１ｂｉ経由で第１副燃焼室１６１ａへ放射された火炎により、第１副燃焼室１６１ａに旋回流Ａ２（図１１参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室１６１ｃから第２連通路１６１ｂｉ経由で第１副燃焼室１６１ａへ放射された火炎Ｂ１０４ｉ，Ｂ１０５ｉ，Ｂ１０６ｉ，Ｂ１１０ｉが点火プラグ１２９の先端部分１２９ａに衝突することは抑制される。このため、点火プラグ１２９の先端部分１２９ａの近傍で熱面着火が発生することが低減されるので、機関負荷の向上は容易になる。
【００６５】
（Ｃ）第１実施形態では、第２燃料噴射弁２７が吸気ポート２３に設けられているが、その代わりに、第２燃料噴射弁（図示せず）が主燃焼室６３に設けられていても良い。この場合、主燃焼室６３に設けられた第２燃料噴射弁は、主燃焼室６３に燃料を供給する。
【００６６】
＜本発明の第２実施形態に係る副室式内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第２実施形態に係る副室式内燃機関２００について、図１２〜図１４を参照しながら、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と異なる点を中心に説明する。
【００６７】
（副室式内燃機関の概略構成）
副室式内燃機関２００は、副燃焼室６１の代わりに副燃焼室２６１を備える。副燃焼室２６１は、副燃焼室壁２６４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２６４が配置され、副燃焼室２６１が形成される。また、副燃焼室壁２６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室２６１とを連通する第１連通路２６２が形成されている。第１点火プラグ（第１点火部）２２９は、その先端部分２２９ａが副燃焼室２６１に突出するように設けられている。第２点火プラグ（第２点火部）２２８は、その先端部分２２８ａが副燃焼室２６１に突出するように設けられている。
【００６８】
その他の点は、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【００６９】
（副室式内燃機関の概略動作）
本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【００７０】
（副燃焼室の詳細構成）
図１２〜図１４に、副燃焼室２６１の拡大断面図を示す。図１２〜図１４に示す断面図は、シリンダ軸ＣＡ１を含む面で切った断面図である。なお、前提となる上記の副室式内燃機関１と同様の構成要素は、同じ番号で示している。
【００７１】
副燃焼室２６１は、図１２に示すように、副燃焼室壁２６４に囲まれた室である。副燃焼室２６１は、シリンダ軸ＣＡ１を中心軸とする略円筒形状である。また、副燃焼室２６１の底面は、半球状に膨出している。副燃焼室壁２６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室２６１とを連通する複数の第１連通路２６２が形成されている。第１連通路２６２は、副燃焼室２６１から主燃焼室６３へ向かう方向について、シリンダ軸ＣＡ１と鋭角を成して下方に傾斜している。これにより、副燃焼室２６１から主燃焼室６３へ効率よく火炎を放射することができるようになっている。
【００７２】
一方、副燃焼室２６１には、第１連通路２６２と対向する位置であって上部の位置に、第１点火プラグ２２９と第２点火プラグ２２８とが設けられている。第１点火プラグ２２９及び第２点火プラグ２２８は、副燃焼室壁２６４を上方から下方へ貫通するように配置されており、副燃焼室２６１の上部から副燃焼室２６１の容積中心へ向かう方向に延びている。
【００７３】
また、第２点火プラグ２２８の先端部分２２８ａは、副燃焼室２６１の内部において副燃焼室２６１の中心軸ＣＡ１の付近で且つ主燃焼室６３から離れた位置に配置されている。第２点火プラグ２２８の先端部分２２８ａは、副燃焼室２６１に突出している。第２点火プラグ２２８は、先端部分２２８ａにスパークを発生させて、副燃焼室２６１の新気混合気を点火する。
【００７４】
一方、第１点火プラグ２２９の先端部分２２９ａは、副燃焼室２６１の内部において副燃焼室２６１の中心軸ＣＡ１の付近で且つ先端部分２２８ａよりも主燃焼室６３に近い位置に配置されている。点火プラグ２２９の先端部分２２９ａは、副燃焼室２６１に突出している。また、突起部材２６４ｃは、副燃焼室２６１において、副燃焼室壁２６４の主燃焼室６３に近い部分から主燃焼室６３に遠い位置へ（先端部分２２９ａへ向かう方向へ）と延びている。突起部材２６４ｃと副燃焼室壁２６４とは電気的に接続されており、先端部分２２９ａと突起部材２６４ｃとは電気的に絶縁されている。第１点火プラグ２２９は、先端部分２２９ａと突起部材２６４ｃとの間にスパークを発生させて、副燃焼室２６１の新気混合気を点火する。
【００７５】
（副燃焼室の詳細動作）
圧縮行程において、主燃焼室６３の均質な新気混合気の一部は、第１連通路２６２を介して主燃焼室６３から副燃焼室２６１へ導入される。そして、第１点火プラグ２２９は、スパークを発生させてその新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、火炎として第１連通路２６２へ到達する。
【００７６】
第１連通路２６２へ到達した火炎は、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２（第１火炎）として、副燃焼室２６１から第１連通路２６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。
【００７７】
ここで、第１連通路２６２が第１点火プラグ２２９の先端部分２２９ａに対して主燃焼室６３側に設けられているので、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２は副燃焼室２６１から主燃焼室６３へと向かう方向（図１２における斜め下方向）へ放射される。すなわち、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２は、副燃焼室２６１から主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【００７８】
また、点火プラグ２９の先端部分２９ａ（図２参照）に比べて第１点火プラグ２２９の先端部分２２９ａが第１連通路２６２の近くに位置している。このため、点火プラグ２９（図２参照）が副燃焼室６１の新気混合気を点火して生成した火炎に比べて、第１点火プラグ２２９が副燃焼室２６１の新気混合気を点火して生成した火炎は、主燃焼室６３と副燃焼室２６１との圧力差が小さいときに第１連通路２６２へ到達するので、その推進力が小さくなっている。これにより、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２は、火炎Ｂ７，Ｂ８に比べて放射速度が遅くなっている。放射速度は、副燃焼室２６１から第１連通路１６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。この結果、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしている。また、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２の伝播方向は、主として第１連通路２６２の近傍へ広がる方向である。これにより、第１連通路２６２の近傍の未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２と火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２との接触面積及び接触時間が大きくなっており、未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２は、そのほとんどが火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２により燃焼されて、既燃燃料Ｆ２０３，Ｆ２０４へと変わる（図１３参照）。
【００７９】
そして、第２点火プラグ２２８は、第１点火プラグ２２９の点火タイミングより遅れたタイミングで、副燃焼室２６１の新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、火炎として第１連通路２６２へ到達する。なお、第２点火プラグ２２８の点火タイミングは、第１点火プラグ２２９の点火により生成された火炎が第２点火プラグ２２８の先端部分２２８ａへ到達する以前のタイミングであることが好ましい
第１連通路２６２へ到達した火炎は、図１３に示すように、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８（第２火炎）として、副燃焼室２６１から第１連通路２６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。
【００８０】
ここで、第１連通路２６２が第２点火プラグ２２８の先端部分２２８ａに対して主燃焼室６３側に設けられているので、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８は副燃焼室２６１から主燃焼室６３へと向かう方向（図１３における斜め下方向）へ放射される。すなわち、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８は、副燃焼室２６１から主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【００８１】
また、点火プラグ２２９の先端部分２２９ａに比べて第２点火プラグ２２８の先端部分２２８ａが第１連通路２６２から遠くに位置している。このため、第１点火プラグ２２９が副燃焼室２６１の新気混合気を点火して生成した火炎に比べて、第２点火プラグ２２８が副燃焼室２６１の新気混合気を点火して生成した火炎は、主燃焼室６３と副燃焼室２６１との圧力差が大きくなってから第１連通路２６２へ到達するので、その推進力が大きくなっている。これにより、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８は、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２に比べて放射速度が速くなっている。放射速度は、副燃焼室２６１から第１連通路２６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。この結果、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的小さな鋭い形をしており、その伝播方向が主として第１連通路２６２の近傍から遠ざかる方向である。これにより、第１連通路２６２の近傍の既燃燃料Ｆ２０３，Ｆ２０４と火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８との接触面積及び接触時間が小さくなっているが、未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２のほとんどが既に既燃燃料Ｆ２０３，Ｆ２０４に変わっているので、未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２が第１連通路２６２の近傍に残存することは低減されている。
【００８２】
そして、副燃焼室２６１から主燃焼室６３へ放射された火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８は、主燃焼室６３の新気混合気を燃焼させる。
【００８３】
次に膨張行程において、主燃焼室６３の新気混合気が燃焼することにより、主燃焼室６３の圧力が急激に上昇する。ここで、主燃焼室６３と副燃焼室２６１とは第１連通路２６２により連通されているが、主燃焼室６３の圧力上昇が急激であるので、主燃焼室６３の圧力は副燃焼室２６１の圧力よりも一時的に高くなる。
【００８４】
このため、図１４に示すように、第１連通路２６２の近傍に残存する既燃燃料Ｆ２０３，Ｆ２０４は、主燃焼室６３から第１連通路２６２を介して副燃焼室２６１へ流入する。副燃焼室２６１へ流入した既燃燃料Ｆ２０３，Ｆ２０４は、副燃焼室２６１において、点火プラグ２２８の先端部分２２８ａや点火プラグ２２９の先端部分２２９ａや内壁面２６４ａなどの温度が高い部分で熱面着火することがほとんどない。これにより、既燃燃料Ｆ２０３，Ｆ２０４が主燃焼室６３における燃焼に寄与しないまま燃焼されることが低減されており、冷却損失が低減されている。
【００８５】
（副室式内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、第１点火プラグ２２９は、主燃焼室６３から第１連通路２６２経由で副燃焼室２６１へ導入された新気混合気を点火して、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２を生成する。第２点火プラグ２２８は、主燃焼室６３から第１連通路２６２経由で副燃焼室２６１へ導入された新気混合気を点火して、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８を生成する。ここで、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２は、放射速度が火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８よりも遅いので、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が大きくなる傾向がある。このため、第１連通路２６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２のほとんどは、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２により燃焼して既燃燃料Ｆ２０３，Ｆ２０４へと変わる。また、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８は、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２よりも後に生成され、その放射速度が火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２の放射速度よりも速い。このため、第１連通路２６２近傍に未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２がほとんど滞留していない状態で、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８により、主燃焼室６３の新気混合気は燃焼する。
【００８６】
このように、主燃焼室６３の圧力が副燃焼室２６１の圧力よりも大きくなるときに、第１連通路２６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２が低減されているので、未燃燃料Ｆ２０１，Ｆ２０２が副燃焼室２６１へ逆流することは抑制されている。このため、冷却損失は低減される。
【００８７】
（２）
ここでは、第１点火プラグ２２９は、第２点火プラグ２２８よりも第１連通路２６２の近くに位置している。これにより、副燃焼室２６１の圧力と主燃焼室６３の圧力との差が小さいときに、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２は第１連通路２６２近傍に到達する。このため、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２の推進力が火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８の推進力よりも小さくなるので、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２の放射速度は火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８の放射速度よりも遅くなる。また、副燃焼室２６１の圧力と主燃焼室６３の圧力との差が大きくなってから、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８は副燃焼室２６１から第１連通路２６２経由で主燃焼室６３へ放射される。このため、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８の推進力が火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２の推進力よりも大きくなるので、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８の放射速度は火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２の放射速度よりも速くなっている。
【００８８】
（第２実施形態の変形例）
（Ａ）第１点火プラグは、先端部分２２９ａと突起部材２６４ｃとの間にスパークを発生させる代わりに、先端部分においてスパークを発生させるような構成になっていても良い。
【００８９】
（Ｂ）副燃焼室２６１には、第１点火プラグ２２９及び第２点火プラグ２２８の代わりに、レーザ点火装置（図示せず）が設けられていても良い。すなわち、レーザ点火装置は、先端部分２２９ａに相当する位置と先端部分２２８ａに相当する位置とに、焦点位置を変えることができるようになっている。この場合、レーザ点火装置は、第１点火プラグ２２９の点火タイミングに相当するタイミングで、その焦点位置を先端部分２２９ａに相当する位置にする。これにより、火炎Ｂ２０１，Ｂ２０２と同様の火炎が第１連通路２６２経由で主燃焼室６３へ放射される。
【００９０】
また、レーザ点火装置は、第２点火プラグ２２８の点火タイミングに相当するタイミングで、その焦点位置を先端部分２２８ａの相当する位置にする。これにより、火炎Ｂ２０７，Ｂ２０８と同様の火炎が第１連通路２６２経由で主燃焼室６３へ放射される。
【００９１】
＜本発明の第３実施形態に係る副室式内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第３実施形態に係る副室式内燃機関３００について、図１５〜図２０を参照しながら、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と異なる点を中心に説明する。
【００９２】
（副室式内燃機関の概略構成）
副室式内燃機関３００は、副燃焼室６１の代わりに副燃焼室３６１を備える。副燃焼室３６１は、副燃焼室壁３６４，３６６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３６４と、略球形状の副燃焼室壁３６６とが配置され、副燃焼室３６１が形成される。また、副燃焼室壁３６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室３６１とを連通する第１連通路３６２が形成されている。点火プラグ３２９は、その先端部分３２９ａが副燃焼室３６１に突出するように設けられている。
【００９３】
その他の点は、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【００９４】
（副室式内燃機関の概略動作）
本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【００９５】
（副燃焼室の詳細構成）
図１５，図１７，図１９，図２０に、副燃焼室３６１の拡大断面図を示す。図１５，図１７，図１９，図２０に示す断面図は、シリンダ軸ＣＡ１と第１中心軸ＣＡ２とを含む面で切った断面図である。第１中心軸ＣＡ２は、シリンダ軸ＣＡ１と平行な方向における後述する第２副燃焼室３６１ｃの中心軸である。図１６は、図１５のXVI-XVI断面図である。図１８は、図１７のXVIII-XVIII断面図である。なお、前提となる上記の副室式内燃機関１と同様の構成要素は、同じ番号で示している。
【００９６】
副燃焼室３６１は、第１副燃焼室３６１ａと第２連通路３６１ｂと第２副燃焼室３６１ｃとを有している。第１副燃焼室３６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１に垂直な断面が略円形である。第１副燃焼室３６１ａは、主燃焼室６３に隣接して設けられており、第１副燃焼室壁３６４で囲まれた室である。第１副燃焼室３６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１を中心軸とする略円筒形状である。第１副燃焼室壁３６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と第１副燃焼室３６１ａとを連通する複数の第１連通路３６２が形成されている。第１連通路３６２は、第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３へ向かう方向について、シリンダ軸ＣＡ１と鋭角を成して下方に傾斜している。これにより、第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３へ効率よく火炎を放射することができるようになっている。
【００９７】
第２副燃焼室３６１ｃは、第１副燃焼室３６１ａよりも主燃焼室６３から遠い位置であって第１副燃焼室３６１ａに隣接した位置に設けられており、第２副燃焼室壁３６６で囲まれた室である。第２副燃焼室３６１ｃは、シリンダ軸ＣＡ１と平行な方向における中心軸が第１中心軸ＣＡ２であり、シリンダ軸ＣＡ１と第１中心軸ＣＡ２とを含む面に垂直な方向における中心軸が第２中心軸ＣＡ３であり、略球形状である。
【００９８】
ここで、第２副燃焼室３６１ｃの容積は、第１副燃焼室３６１ａの容積よりも大きい。これにより、第２副燃焼室３６１ｃにおける新気混合気の体積が第１副燃焼室３６１ａにおける新気混合気の体積よりも大きくなるので、第１副燃焼室３６１ａで生成された火炎の推進力に比べて第２副燃焼室３６１ｃで生成された火炎の推進力を大きくすることができるようになっている。
【００９９】
第２連通路３６１ｂは、第１副燃焼室３６１ａから第２副燃焼室３６１ｃへ貫通するように、第１副燃焼室壁３６４及び第２副燃焼室壁３６６が開口されて形成されている。第２連通路３６１ｂは、第１副燃焼室３６１ａと第２副燃焼室３６１ｃとを連通している。この第２連通路３６１ｂは、第２副燃焼室３６１ｃの第２中心軸ＣＡ３に対してオフセットされ、第２副燃焼室３６１ｃの第２径方向Ｒ３（図１５参照）に対して傾斜している。それとともに、第２連通路３６１ｂは、第２副燃焼室３６１ｃの第１中心軸ＣＡ２に対してオフセットされ、第２副燃焼室３６１ｃの第１径方向Ｒ２（図１６参照）に対して傾斜している。また、第２連通路３６１ｂは、第１副燃焼室３６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室３６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図１８参照）に対して傾斜している。そして、第２連通路３６１ｂの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路３６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。
【０１００】
一方、副燃焼室３６１には、上部の位置から第１連通路３６２へ近づく位置へかけて点火プラグ３２９が設けられている。点火プラグ３２９は、第１副燃焼室壁３６４を上方から下方へ貫通するように配置されている。そして、点火プラグ３２９は、第１副燃焼室３６１ａの上部から容積中心の近傍まで延びている。
【０１０１】
また、点火プラグ３２９の先端部分３２９ａは、第１副燃焼室３６１ａの内部においてシリンダ軸ＣＡ１の近傍で且つ主燃焼室６３から離れた位置に配置されている。点火プラグ３２９の先端部分３２９ａは、第１副燃焼室３６１ａに突出している。点火プラグ３２９は、先端部分３２９ａにスパークを発生させて、第１副燃焼室３６１ａの新気混合気を点火する。これにより、点火プラグ３２９は、第１副燃焼室３６１ａの新気混合気を効率よく点火して燃焼することができるようになっている。
【０１０２】
（副燃焼室の詳細動作）
圧縮行程において、主燃焼室６３の均質な新気混合気の一部は、第１連通路３６２を介して主燃焼室６３から第１副燃焼室３６１ａへ導入される。そして、点火プラグ３２９は、スパークを発生させてその新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、火炎として第１連通路３６２だけでなく第２連通路３６１ｂへも到達する。
【０１０３】
第１連通路３６２へ到達した火炎は、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２（第１火炎）として、第１副燃焼室３６１ａから第１連通路３６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。ここで、第１連通路３６２が点火プラグ３２９の先端部分３２９ａに対して主燃焼室６３側に設けられているので、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２は第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図１５における斜め下方向）へ放射される。すなわち、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２は、第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【０１０４】
また、第２連通路３６１ｂへ到達した火炎は、火炎Ｂ３０３として、第１副燃焼室３６１ａから第２連通路３６１ｂ経由で第２副燃焼室３６１ｃへとトーチ状に放射される。ここで、第２連通路３６１ｂが点火プラグ３２９の先端部分３２９ａに対して主燃焼室６３から遠ざかる側に設けられているので、火炎Ｂ３０３は第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３に対して遠ざかる方向（図１５における左方向）へ放射される。
【０１０５】
ここで、第２副燃焼室３６１ｃの容積に比べて第１副燃焼室３６１ａの容積が小さいので、第１副燃焼室３６１ａの新気混合気の体積は、第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気の体積に比べて小さくなっている。また、点火された新気混合気が火炎として第１連通路３６２だけでなく第２連通路３６１ｂへも到達するので、点火された新気混合気が火炎として第１連通路６２のみに到達する場合（図２参照）に比べて、第１連通路３６２へ到達する火炎の推進力が小さくなっている。これらのため、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２は、火炎Ｂ７，Ｂ８に比べて放射速度が遅くなっている。放射速度は、第１副燃焼室３６１ａから第１連通路３６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。このため、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしている。また、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２の伝播方向は、主として第１連通路３６２の近傍へ広がる方向である。これにより、第１連通路３６２の近傍の未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２と火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２との接触面積及び接触時間が大きくなっており、未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２は、そのほとんどが火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２により燃焼されて、図１７に示すように、既燃燃料Ｆ３０３，Ｆ３０４へと変わる（図１７参照）。
【０１０６】
一方、第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気は、火炎Ｂ３０３により点火されて燃焼する。ここで、第２連通路３６１ｂへ到達する火炎の推進力も小さくなっているので、火炎Ｂ３０３の放射される速度も遅くなっている。このため、火炎Ｂ３０３は、第２副燃焼室３６１ｃへ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしており、その伝播方向が主として第２連通路３６１ｂの近傍へ広がる方向となっている。これにより、第２連通路３６１ｂの近傍の新気混合気が火炎Ｂ３０３により燃焼されやすくなっている。また、主燃焼室６３の容積に比べて第２副燃焼室３６１ｃの容積が小さいので、第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気の体積は、主燃焼室６３の新気混合気の体積に比べて小さくなっている。この結果、火炎Ｂ３０３の放射される速度が遅くても、第２副燃焼室３６１ｃにおける燃焼期間は十分に短くなる。また、第１副燃焼室３６１ａから第２連通路３６１ｂ経由で第２副燃焼室３６１ｃへ放射された火炎Ｂ３０３により、内壁面３６６ａに沿って、第２副燃焼室３６１ｃに旋回流Ａ３（図１５，図１６参照）が生成される。このため、第２副燃焼室３６１ｃにおける燃焼期間は確実に短くなる。これらにより、第２副燃焼室３６１ｃの圧力は急激に上昇する。
【０１０７】
さらに、第１副燃焼室３６１ａの容積に比べて第２副燃焼室３６１ｃの容積が大きいので、第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気の体積は、第１副燃焼室３６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室３６１ｃで生成された火炎の推進力は、第１副燃焼室３６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。
【０１０８】
そして、図１７に示すように、第２副燃焼室３６１ｃの燃焼ガス（火炎）は、火炎Ｂ３０４として、第２連通路３６１ｂ経由で第１副燃焼室３６１ａへ放射される。第２副燃焼室３６１ｃから第２連通路３６１ｂ経由で第１副燃焼室３６１ａへ放射された火炎Ｂ３０４により、内壁面３６４ａに沿って、第１副燃焼室３６１ａに旋回流Ａ４（図１８参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室３６１ｃから第２連通路３６１ｂ経由で第１副燃焼室３６１ａへ放射された火炎Ｂ３０４が点火プラグ３２９の先端部分３２９ａに衝突することは抑制される。
【０１０９】
さらに、火炎Ｂ３０４は、第１連通路３６２へ到達する。第１連通路３６２へ到達した火炎Ｂ３０４は、図１９に示すように、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８（第２火炎）として、第１副燃焼室３６１ａから第１連通路３６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。
【０１１０】
ここで、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８が第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図１９における斜め下方向）へ放射されるので、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８は、第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【０１１１】
また、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８は、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２に比べて放射速度が速い。このため、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的小さな鋭い形をしており、その伝播方向が主として第１連通路３６２の近傍から遠ざかる方向である。これにより、第１連通路３６２の近傍の既燃燃料Ｆ３０３，Ｆ３０４と火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８との接触面積及び接触時間が小さくなっているが、未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２のほとんどが既に既燃燃料Ｆ３０３，Ｆ３０４に変わっているので、未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２が第１連通路３６２の近傍に残存することは低減されている。
【０１１２】
そして、第１副燃焼室３６１ａから主燃焼室６３へ放射された火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８は、主燃焼室６３の新気混合気を燃焼させる。
【０１１３】
次に膨張行程において、主燃焼室６３の新気混合気が燃焼することにより、主燃焼室６３の圧力が急激に上昇する。ここで、主燃焼室６３と第１副燃焼室３６１ａとは第１連通路３６２により連通されているが、主燃焼室６３の圧力上昇が急激であるので、主燃焼室６３の圧力は第１副燃焼室３６１ａの圧力よりも一時的に高くなる。
【０１１４】
このため、図２０に示すように、第１連通路３６２の近傍に残存する既燃燃料Ｆ３０３，Ｆ３０４は、主燃焼室６３から第１連通路３６２を介して第１副燃焼室３６１ａへ流入する。第１副燃焼室３６１ａへ流入した既燃燃料Ｆ３０３，Ｆ３０４は、第１副燃焼室３６１ａにおいて、点火プラグ３２９の先端部分３２９ａや内壁面３６４ａなどの温度が高い部分で熱面着火することがほとんどない。これにより、既燃燃料Ｆ３０３，Ｆ３０４が主燃焼室６３における燃焼に寄与しないまま燃焼されることが低減されており、冷却損失が低減されている。
【０１１５】
（副室式内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、点火プラグ３２９は、主燃焼室６３から第１連通路３６２経由で副燃焼室３６１へ導入された新気混合気を点火して、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２と火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８とを生成する。ここで、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２は、放射速度が火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８よりも遅いので、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が大きくなる傾向がある。このため、第１連通路３６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２のほとんどは、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２により燃焼して既燃燃料Ｆ３０３，Ｆ３０４へと変わる。また、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８は、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２よりも後に生成され、その放射速度が火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２の放射速度よりも速い。このため、第１連通路３６２近傍に未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２がほとんど滞留していない状態で、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８により、主燃焼室６３の新気混合気は燃焼する。
【０１１６】
このように、主燃焼室６３の圧力が副燃焼室３６１の圧力よりも大きくなるときに、第１連通路３６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２が低減されているので、未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２が第１副燃焼室３６１ａへ逆流することは抑制されている。このため、冷却損失は低減される。
【０１１７】
（２）
ここでは、第２副燃焼室３６１ｃの容積に比べて第１副燃焼室３６１ａの容積が小さいので、第１副燃焼室３６１ａの新気混合気の体積は、第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気の体積に比べて小さくなっている。また、点火プラグ３２９は、第１副燃焼室３６１ａに設けられる。これにより、点火プラグ３２９が第１副燃焼室３６１ａの新気混合気を点火して生成された火炎が第１連通路３６２と第２連通路３６１ｂとに分散するので、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２の放射速度は遅くなり、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２は第１連通路３６２近傍に到達する。このため、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２により、第１連通路３６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ３０１，Ｆ３０２は燃焼する。
【０１１８】
また、第１副燃焼室３６１ａから第２連通路３６１ｂ経由で第２副燃焼室３６１ｃへ放射された火炎Ｂ３０３が第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気を点火する。ここで、第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気の体積は、第１副燃焼室３６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室３６１ｃで生成された火炎の推進力は、第１副燃焼室３６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。これにより、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２よりも放射速度が速い火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８が副燃焼室３６１から第１連通路３６２経由で主燃焼室６３へ放射される。すなわち、火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８の放射速度は火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２の放射速度よりも速くなっている。
【０１１９】
（３）
ここでは、第２連通路３６１ｂは、第２副燃焼室３６１ｃの第２中心軸ＣＡ３に対してオフセットされ、第２副燃焼室３６１ｃの第２径方向Ｒ３（図１５参照）に対して傾斜している。それとともに、第２連通路３６１ｂは、第２副燃焼室３６１ｃの第１中心軸ＣＡ２に対してオフセットされ、第２副燃焼室３６１ｃの第１径方向Ｒ２（図１６参照）に対して傾斜している。このため、第１副燃焼室３６１ａから第２連通路３６１ｂ経由で第２副燃焼室３６１ｃへ放射された火炎Ｂ３０３により、第２副燃焼室３６１ｃに旋回流Ａ３（図１５，図１６参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室３６１ｃにおける燃焼期間は短縮し、第２副燃焼室３６１ｃの圧力はさらに急激に上昇する。この結果、放射される速度のさらに速い火炎Ｂ３０７，Ｂ３０８が第１副燃焼室３６１ａから第１連通路３６２経由で主燃焼室６３へ放射されるので、リーン限界は拡大する。
【０１２０】
（４）
ここでは、第２連通路３６１ｂは、第１副燃焼室３６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室３６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図１８参照）に対して傾斜している。それに対して、点火プラグ３２９は、第１副燃焼室３６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）の近傍に設けられている。このため、第２副燃焼室３６１ｃから第２連通路３６１ｂ経由で第１副燃焼室３６１ａへ放射された火炎により、第１副燃焼室３６１ａに旋回流Ａ４（図１８参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室３６１ｃから第２連通路３６１ｂ経由で第１副燃焼室３６１ａへ放射された火炎Ｂ３０４が点火プラグ３２９の先端部分３２９ａに衝突することは抑制される。このため、点火プラグ３２９の先端部分３２９ａの近傍で熱面着火が発生することが低減されるので、機関負荷の向上は容易になる。
【０１２１】
（５）
ここでは、第２連通路３６１ｂの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路３６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。このため、第１副燃焼室３６１ａの燃焼ガス（火炎）が第１連通路３６２及び第２連通路３６１ｂへ到達した際に、火炎Ｂ３０１，Ｂ３０２，Ｂ３０３が安定して放射されることになる。また、火炎Ｂ３０３により、第２副燃焼室３６１ｃの新気混合気は、サイクル変動が少なく安定した状態で燃焼する。
【０１２２】
＜本発明の第４実施形態に係る副室式内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第４実施形態に係る副室式内燃機関４００について、図２１〜図２６を参照しながら、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と異なる点を中心に説明する。
【０１２３】
（副室式内燃機関の概略構成）
副室式内燃機関４００は、副燃焼室６１の代わりに副燃焼室４６１を備える。副燃焼室４６１は、副燃焼室壁４６４，４６６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４６４と略円筒形状の副燃焼室壁４６６とが配置され、副燃焼室４６１が形成される。また、副燃焼室壁４６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室４６１とを連通する第１連通路４６２が形成されている。点火プラグ４２９は、その先端部分４２９ａが副燃焼室４６１に突出するように設けられている。
【０１２４】
その他の点は、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【０１２５】
（副室式内燃機関の概略動作）
本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【０１２６】
（副燃焼室の詳細構成）
図２１，図２３，図２５，図２６に、副燃焼室４６１の拡大断面図を示す。図２１，図２３，図２５，図２６に示す断面図は、シリンダ軸ＣＡ１と第３中心軸ＣＡ４とを含む面で切った断面図である。第３中心軸ＣＡ４は、シリンダ軸ＣＡ１と平行な方向における後述する第２副燃焼室４６１ｃの中心軸である。図２２は、図２１のXXII-XXII断面図である。図２４は、図２３のXXIV-XXIV断面図である。なお、前提となる上記の副室式内燃機関１と同様の構成要素は、同じ番号で示している。
【０１２７】
副燃焼室４６１は、第１副燃焼室４６１ａと第２連通路４６１ｂと第２副燃焼室４６１ｃとを有している。第１副燃焼室４６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１に垂直な断面が略円形である。第１副燃焼室４６１ａは、主燃焼室６３に隣接して設けられており、第１副燃焼室壁４６４で囲まれた室である。第１副燃焼室４６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１を中心軸とする略円筒形状である。第１副燃焼室壁４６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と第１副燃焼室４６１ａとを連通する複数の第１連通路４６２が形成されている。第１連通路４６２は、第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３へ向かう方向について、シリンダ軸ＣＡ１と鋭角を成して下方に傾斜している。これにより、第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３へ効率よく火炎を放射することができるようになっている。
【０１２８】
第２副燃焼室４６１ｃは、第１副燃焼室４６１ａよりも主燃焼室６３から遠い位置であって第１副燃焼室４６１ａに隣接した位置に設けられており、第２副燃焼室壁４６６で囲まれた室である。第２副燃焼室４６１ｃは、第３中心軸ＣＡ４を中心軸とする略円筒形状である。
【０１２９】
ここで、第２副燃焼室４６１ｃの容積は、第１副燃焼室４６１ａの容積よりも大きい。これにより、第２副燃焼室４６１ｃにおける新気混合気の体積が第１副燃焼室４６１ａにおける新気混合気の体積よりも大きくなるので、第１副燃焼室４６１ａで生成された火炎の推進力に比べて第２副燃焼室４６１ｃで生成された火炎の推進力を大きくすることができるようになっている。
【０１３０】
第２連通路４６１ｂは、第１副燃焼室４６１ａから第２副燃焼室４６１ｃへ貫通するように、第１副燃焼室壁４６４及び第２副燃焼室壁４６６が開口されて形成されている。第２連通路４６１ｂは、第１副燃焼室４６１ａと第２副燃焼室４６１ｃとを連通している。この第２連通路４６１ｂは、第２副燃焼室４６１ｃの第３中心軸ＣＡ４に対してオフセットされ、第２副燃焼室４６１ｃの第３径方向Ｒ４（図２２参照）に対して傾斜している。また、第２連通路４６１ｂは、第１副燃焼室４６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室４６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図２４参照）に対して傾斜している。そして、第２連通路４６１ｂの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路４６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。
【０１３１】
一方、副燃焼室４６１には、上部の位置から第１連通路４６２へ近づく位置へかけて点火プラグ４２９が設けられている。点火プラグ４２９は、第１副燃焼室壁４６４を上方から下方へ貫通するように配置されている。そして、点火プラグ４２９は、第１副燃焼室４６１ａの上部から容積中心の近傍まで延びている。
【０１３２】
また、点火プラグ４２９の先端部分４２９ａは、第１副燃焼室４６１ａの内部においてシリンダ軸ＣＡ１の近傍で且つ主燃焼室６３から離れた位置に配置されている。点火プラグ４２９の先端部分４２９ａは、第１副燃焼室４６１ａに突出している。点火プラグ４２９は、先端部分４２９ａにスパークを発生させて、第１副燃焼室４６１ａの新気混合気を点火する。これにより、点火プラグ４２９は、第１副燃焼室４６１ａの新気混合気を効率よく点火して燃焼することができるようになっている。
【０１３３】
（副燃焼室の詳細動作）
圧縮行程において、主燃焼室６３の均質な新気混合気の一部は、第１連通路４６２を介して主燃焼室６３から第１副燃焼室４６１ａへ導入される。そして、点火プラグ４２９は、スパークを発生させてその新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、火炎として第１連通路４６２だけでなく第２連通路４６１ｂへも到達する。
【０１３４】
第１連通路４６２へ到達した火炎は、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２（第１火炎）として、第１副燃焼室４６１ａから第１連通路４６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。ここで、第１連通路４６２が点火プラグ４２９の先端部分４２９ａに対して主燃焼室６３側に設けられているので、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２は第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図２１における斜め下方向）へ放射される。すなわち、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２は、第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【０１３５】
また、第２連通路４６１ｂへ到達した火炎は、火炎Ｂ４０３として、第１副燃焼室４６１ａから第２連通路４６１ｂ経由で第２副燃焼室４６１ｃへとトーチ状に放射される。ここで、第２連通路４６１ｂが点火プラグ４２９の先端部分４２９ａに対して主燃焼室６３から遠ざかる側に設けられているので、火炎Ｂ４０３は第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３に対して遠ざかる方向（図２１における左斜め上方向）へ放射される。
【０１３６】
ここで、第２副燃焼室４６１ｃの容積に比べて第１副燃焼室４６１ａの容積が小さいので、第１副燃焼室４６１ａの新気混合気の体積は、第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気の体積に比べて小さくなっている。また、点火された新気混合気が火炎として第１連通路４６２だけでなく第２連通路４６１ｂへも到達するので、点火された新気混合気が火炎として第１連通路６２のみに到達する場合（図２参照）に比べて、第１連通路４６２へ到達する火炎の推進力が小さくなっている。これらのため、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２は、火炎Ｂ７，Ｂ８に比べて放射速度が遅くなっている。放射速度は、第１副燃焼室４６１ａから第１連通路４６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。このため、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしている。また、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２の伝播方向は、主として第１連通路４６２の近傍へ広がる方向である。これらにより、第１連通路４６２の近傍の未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２と火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２との接触面積及び接触時間が大きくなっており、未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２は、そのほとんどが火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２により燃焼されて、既燃燃料Ｆ４０３，Ｆ４０４へと変わる（図２３参照）。
【０１３７】
一方、第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気は、火炎Ｂ４０３により点火されて燃焼する。ここで、第２連通路４６１ｂへ到達する火炎の推進力も小さくなっているので、火炎Ｂ４０３の放射される速度も遅くなっている。このため、火炎Ｂ４０３は、第２副燃焼室４６１ｃへ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしており、その伝播方向が主として第２連通路４６１ｂの近傍へ広がる方向となっている。これにより、第２連通路４６１ｂの近傍の新気混合気が火炎Ｂ４０３により燃焼されやすくなっている。また、主燃焼室６３の容積に比べて第２副燃焼室４６１ｃの容積が小さいので、第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気の体積は、主燃焼室６３の新気混合気の体積に比べて小さくなっている。この結果、火炎Ｂ４０３の放射される速度が遅くても、第２副燃焼室４６１ｃにおける燃焼期間は十分に短くなる。また、第１副燃焼室４６１ａから第２連通路４６１ｂ経由で第２副燃焼室４６１ｃへ放射された火炎Ｂ４０３により、内壁面４６６ａに沿って、第２副燃焼室４６１ｃに旋回流Ａ５（図２２参照）が生成される。このため、第２副燃焼室４６１ｃにおける燃焼期間は確実に短くなる。これらにより、第２副燃焼室４６１ｃの圧力は急激に上昇する。
【０１３８】
さらに、第１副燃焼室４６１ａの容積に比べて第２副燃焼室４６１ｃの容積が大きいので、第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気の体積は、第１副燃焼室４６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室４６１ｃで生成された火炎の推進力は、第１副燃焼室４６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。
【０１３９】
そして、図２３に示すように、第２副燃焼室４６１ｃの燃焼ガス（火炎）は、火炎Ｂ４０４として、第２連通路４６１ｂ経由で第１副燃焼室４６１ａへ放射される。第２副燃焼室４６１ｃから第２連通路４６１ｂ経由で第１副燃焼室４６１ａへ放射された火炎Ｂ４０４により、内壁面４６４ａに沿って、第１副燃焼室４６１ａに旋回流Ａ６（図２４参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室４６１ｃから第２連通路４６１ｂ経由で第１副燃焼室４６１ａへ放射された火炎Ｂ４０４が点火プラグ４２９の先端部分４２９ａに衝突することは抑制される。
【０１４０】
さらに、火炎Ｂ４０４は、第１連通路４６２へ到達する。第１連通路４６２へ到達した火炎Ｂ４０４は、図２５に示すように、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８（第２火炎）として、第１副燃焼室４６１ａから第１連通路４６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。
【０１４１】
ここで、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８が第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図２５における斜め下方向）へ放射されるので、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８は、第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【０１４２】
また、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８は、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２に比べて放射速度が速い。このため、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的小さな鋭い形をしており、その伝播方向が主として第１連通路４６２の近傍から遠ざかる方向である。これにより、第１連通路４６２の近傍の既燃燃料Ｆ４０３，Ｆ４０４と火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８との接触面積及び接触時間が小さくなっているが、未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２のほとんどが既に既燃燃料Ｆ４０３，Ｆ４０４に変わっているので、未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２が第１連通路４６２の近傍に残存することは低減されている。
【０１４３】
そして、第１副燃焼室４６１ａから主燃焼室６３へ放射された火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８は、主燃焼室６３の新気混合気を燃焼させる。
【０１４４】
次に膨張行程において、主燃焼室６３の新気混合気が燃焼することにより、主燃焼室６３の圧力が急激に上昇する。ここで、主燃焼室６３と第１副燃焼室４６１ａとは第１連通路４６２により連通されているが、主燃焼室６３の圧力上昇が急激であるので、主燃焼室６３の圧力は第１副燃焼室４６１ａの圧力よりも一時的に高くなる。
【０１４５】
このため、図２６に示すように、第１連通路４６２の近傍に残存する既燃燃料Ｆ４０３，Ｆ４０４は、主燃焼室６３から第１連通路４６２を介して第１副燃焼室４６１ａへ流入する。第１副燃焼室４６１ａへ流入した既燃燃料Ｆ４０３，Ｆ４０４は、第１副燃焼室４６１ａにおいて、点火プラグ４２９の先端部分４２９ａや内壁面４６４ａなどの温度が高い部分で熱面着火することがほとんどない。これにより、既燃燃料Ｆ４０３，Ｆ４０４が主燃焼室６３における燃焼に寄与しないまま燃焼されることが低減されており、冷却損失が低減されている。
【０１４６】
（副室式内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、点火プラグ４２９は、主燃焼室６３から第１連通路４６２経由で副燃焼室４６１へ導入された新気混合気を点火して、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２と火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８とを生成する。ここで、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２は、放射速度が火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８よりも遅いので、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が大きくなる傾向がある。このため、第１連通路４６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２のほとんどは、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２により燃焼して既燃燃料Ｆ４０３，Ｆ４０４へと変わる。また、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８は、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２よりも後に生成され、その放射速度が火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２の放射速度よりも速い。このため、第１連通路４６２近傍に未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２がほとんど滞留していない状態で、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８により、主燃焼室６３の新気混合気は燃焼する。
【０１４７】
このように、主燃焼室６３の圧力が副燃焼室４６１の圧力よりも大きくなるときに、第１連通路４６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２が低減されているので、未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２が第１副燃焼室４６１ａへ逆流することは抑制されている。このため、冷却損失は低減される。
【０１４８】
（２）
ここでは、第２副燃焼室４６１ｃの容積に比べて第１副燃焼室４６１ａの容積が小さいので、第１副燃焼室４６１ａの新気混合気の体積は、第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気の体積に比べて小さくなっている。また、点火プラグ４２９は、第１副燃焼室４６１ａに設けられる。これにより、点火プラグ４２９が第１副燃焼室４６１ａの新気混合気を点火して生成した火炎が第１連通路４６２と第２連通路４６１ｂとに分散するので、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２の放射速度は遅くなり、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２は第１連通路４６２近傍に到達する。このため、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２により、第１連通路４６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ４０１，Ｆ４０２は燃焼する。
【０１４９】
また、第１副燃焼室４６１ａから第２連通路４６１ｂ経由で第２副燃焼室４６１ｃへ放射された火炎Ｂ４０３が第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気を点火する。ここで、第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気の体積は、第１副燃焼室４６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室４６１ｃで生成された火炎の推進力は、第１副燃焼室４６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。これにより、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２よりも放射速度が速い火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８が副燃焼室４６１から第１連通路４６２経由で主燃焼室６３へ放射される。すなわち、火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８の放射速度は火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２の放射速度よりも速くなっている。
【０１５０】
（３）
ここでは、第２連通路４６１ｂは、第２副燃焼室４６１ｃの第３中心軸ＣＡ４に対してオフセットされ、第２副燃焼室４６１ｃの第３径方向Ｒ４（図２２参照）に対して傾斜している。このため、第１副燃焼室４６１ａから第２連通路４６１ｂ経由で第２副燃焼室４６１ｃへ放射された火炎Ｂ４０３により、第２副燃焼室４６１ｃに旋回流Ａ５（図２２参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室４６１ｃにおける燃焼期間は短縮し、第２副燃焼室４６１ｃの圧力はさらに急激に上昇する。この結果、放射される速度のさらに速い火炎Ｂ４０７，Ｂ４０８が第１副燃焼室４６１ａから第１連通路４６２経由で主燃焼室６３へ放射されるので、リーン限界は拡大する。
【０１５１】
（４）
ここでは、第２連通路４６１ｂは、第１副燃焼室４６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室４６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図２４参照）に対して傾斜している。それに対して、点火プラグ４２９は、第１副燃焼室４６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）の近傍に設けられている。このため、第２副燃焼室４６１ｃから第２連通路４６１ｂ経由で第１副燃焼室４６１ａへ放射された火炎により、第１副燃焼室４６１ａに旋回流Ａ６（図２４参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室４６１ｃから第２連通路４６１ｂ経由で第１副燃焼室４６１ａへ放射された火炎Ｂ４０４が点火プラグ４２９の先端部分４２９ａに衝突することは抑制される。このため、点火プラグ４２９の先端部分４２９ａの近傍で熱面着火が発生することが低減されるので、機関負荷の向上は容易になる。
【０１５２】
（５）
ここでは、第２連通路４６１ｂの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路４６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。このため、第１副燃焼室４６１ａの燃焼ガス（火炎）が第１連通路４６２及び第２連通路４６１ｂへ到達した際に、火炎Ｂ４０１，Ｂ４０２，Ｂ４０３が安定して放射されることになる。また、火炎Ｂ４０３により、第２副燃焼室４６１ｃの新気混合気は、サイクル変動が少なく安定した状態で燃焼する。
【０１５３】
（第４実施形態の変形例）
図２７に示すように、副室式内燃機関４００ｉの副燃焼室４６１ｉにおいて、第２副燃焼室４６１ｃｉには、第１燃料噴射弁４２５ｉがさらに設けられていても良い。このとき、第１燃料噴射弁４２５ｉは、第２副燃焼室壁４６６を上方から下方へ貫通するように配置されている。第１燃料噴射弁４２５ｉは、第２副燃焼室４６１ｃｉへ燃料を噴射する。
【０１５４】
これにより、第２副燃焼室４６１ｃｉにおける燃焼が促進されるので、第２副燃焼室４６１ｃｉの圧力はさらに急激に上昇する。この結果、放射される速度のさらに速い火炎Ｂ４０７ｉ，Ｂ４０８ｉが第１副燃焼室４６１ａから第１連通路４６２経由で主燃焼室６３へ放射される。
【０１５５】
また、第１副燃焼室４６１ａから第２連通路４６１ｂ経由で第２副燃焼室４６１ｃｉへ導入される燃料（新気混合気）に加えて、第２副燃焼室４６１ｃｉにさらに燃料が供給されるので、第２副燃焼室４６１ｃｉの空燃比は第１副燃焼室４６１ａの空燃比よりも理論空燃比に近くすることができるようになっている。このため、第２副燃焼室４６１ｃｉの圧力はさらに急激に上昇することができるようになっている。
【０１５６】
＜本発明の第５実施形態に係る副室式内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第５実施形態に係る副室式内燃機関５００について、図２８〜図３３を参照しながら、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と異なる点を中心に説明する。
【０１５７】
（副室式内燃機関の概略構成）
副室式内燃機関５００は、副燃焼室６１の代わりに副燃焼室５６１を備える。副燃焼室５６１は、副燃焼室壁５６４，５６６，５６７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５６４と、略円筒形状の副燃焼室壁５６６と、略円筒形状の副燃焼室壁５６７とが配置され、副燃焼室５６１が形成される。また、副燃焼室壁５６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室５６１とを連通する第１連通路５６２が形成されている。点火プラグ５２９は、その先端部分５２９ａが副燃焼室５６１に突出するように設けられている。
【０１５８】
その他の点は、本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【０１５９】
（副室式内燃機関の概略動作）
本発明の前提となる上記の副室式内燃機関１と同様である。
【０１６０】
（副燃焼室の詳細構成）
図２８，図３０，図３２，図３３に、副燃焼室５６１の拡大断面図を示す。図２８，図３０，図３２，図３３に示す断面図は、シリンダ軸ＣＡ１と第４中心軸ＣＡ５及び第５中心軸ＣＡ６を含む面で切った断面図である。第４中心軸ＣＡ５は、シリンダ軸ＣＡ１と平行な方向における後述する第２副燃焼室５６１ｃの中心軸である。第５中心軸ＣＡ６は、シリンダ軸ＣＡ１と平行な方向における後述する第２副燃焼室５６１ｆの中心軸である。図２９は、図２８のXXIX-XXIX断面図である。図３１は、図３０のXXXI-XXXI断面図である。なお、前提となる上記の副室式内燃機関１と同様の構成要素は、同じ番号で示している。
【０１６１】
副燃焼室５６１は、第１副燃焼室５６１ａと複数の第２連通路５６１ｂ，５６１ｅと複数の第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆとを有している。第１副燃焼室５６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１に垂直な断面が略円形である。第１副燃焼室５６１ａは、主燃焼室６３に隣接して設けられており、第１副燃焼室壁５６４で囲まれた室である。第１副燃焼室５６１ａは、シリンダ軸ＣＡ１を中心軸とする略円筒形状である。第１副燃焼室壁５６４の膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と第１副燃焼室５６１ａとを連通する複数の第１連通路５６２が形成されている。第１連通路５６２は、第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３へ向かう方向について、シリンダ軸ＣＡ１と鋭角を成して下方に傾斜している。これにより、第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３へ効率よく火炎を放射することができるようになっている。
【０１６２】
第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆは、第１副燃焼室５６１ａよりも主燃焼室６３から遠い位置であって第１副燃焼室５６１ａに隣接した位置に設けられており、第２副燃焼室壁５６６，５６７で囲まれた室である。また、第２副燃焼室５６１ｃは、シリンダ軸ＣＡ１と平行な方向における中心軸が第４中心軸ＣＡ５であり、略円筒形状である。第２副燃焼室５６１ｆは、シリンダ軸ＣＡ１と平行な方向における中心軸が第５中心軸ＣＡ６であり、略円筒形状である。
【０１６３】
ここで、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの総容積は、第１副燃焼室５６１ａの容積よりも大きい。これにより、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆにおける新気混合気の総体積が第１副燃焼室５６１ａにおける新気混合気の体積よりも大きくなるので、第１副燃焼室５６１ａで生成された火炎の推進力に比べて第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆで生成された火炎の推進力の合計を大きくすることができるようになっている。
【０１６４】
第２連通路５６１ｂは、第１副燃焼室５６１ａから第２副燃焼室５６１ｃへ貫通するように、第１副燃焼室壁５６４及び第２副燃焼室壁５６６が開口されて形成されている。第２連通路５６１ｂは、第１副燃焼室５６１ａと第２副燃焼室５６１ｃとを連通している。この第２連通路５６１ｂは、第２副燃焼室５６１ｃの第４中心軸ＣＡ５に対してオフセットされ、第２副燃焼室５６１ｃの第４径方向Ｒ５（図２９参照）に対して傾斜している。それから、第２連通路５６１ｂは、第１副燃焼室５６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室５６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図３１参照）に対して傾斜している。そして、第２連通路５６１ｂの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路５６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。
【０１６５】
また、第２連通路５６１ｅは、第１副燃焼室５６１ａから第２副燃焼室５６１ｆへ貫通するように、第１副燃焼室壁５６４及び第２副燃焼室壁５６７が開口されて形成されている。第２連通路５６１ｅは、第１副燃焼室５６１ａと第２副燃焼室５６１ｆとを連通している。この第２連通路５６１ｅは、第２副燃焼室５６１ｆの第５中心軸ＣＡ６に対してオフセットされ、第２副燃焼室５６１ｆの第５径方向Ｒ６（図２９参照）に対して傾斜している。それから、第２連通路５６１ｅは、第１副燃焼室５６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室５６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図３１参照）に対して傾斜している。そして、第２連通路５６１ｅの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路５６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。
【０１６６】
一方、副燃焼室５６１には、上部の位置から第１連通路５６２へ近づく位置へかけて点火プラグ５２９が設けられている。点火プラグ５２９は、第１副燃焼室壁５６４を上方から下方へ貫通するように配置されている。そして、点火プラグ５２９は、第１副燃焼室５６１ａの上部から容積中心の近傍まで延びている。
【０１６７】
また、点火プラグ５２９の先端部分５２９ａは、第１副燃焼室５６１ａの内部においてシリンダ軸ＣＡ１の近傍で且つ主燃焼室６３から離れた位置に配置されている。点火プラグ５２９の先端部分５２９ａは、第１副燃焼室５６１ａに突出している。点火プラグ５２９は、先端部分５２９ａにスパークを発生させて、第１副燃焼室５６１ａの新気混合気を点火する。これにより、点火プラグ５２９は、第１副燃焼室５６１ａの新気混合気を効率よく点火して燃焼することができるようになっている。
【０１６８】
（副燃焼室の詳細動作）
圧縮行程において、主燃焼室６３の均質な新気混合気の一部は、第１連通路５６２を介して主燃焼室６３から第１副燃焼室５６１ａへ導入される。そして、点火プラグ５２９は、スパークを発生させてその新気混合気を点火する。点火された新気混合気は、火炎として第１連通路５６２だけでなく第２連通路５６１ｂ，５６１ｅへも到達する。
【０１６９】
第１連通路５６２へ到達した火炎は、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２（第１火炎）として、第１副燃焼室５６１ａから第１連通路５６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。ここで、第１連通路５６２が点火プラグ５２９の先端部分５２９ａに対して主燃焼室６３側に設けられているので、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２は第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図２８における斜め下方向）へ放射される。すなわち、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２は、第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【０１７０】
また、第２連通路５６１ｂ，５６１ｅへ到達した火炎は、火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９として、第１副燃焼室５６１ａから第２連通路５６１ｂ，５６１ｅ経由で第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆへとトーチ状に放射される。ここで、第２連通路５６１ｂ，５６１ｅが点火プラグ５２９の先端部分５２９ａに対して主燃焼室６３から遠ざかる側に設けられているので、火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９は第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３に対して遠ざかる方向（図２８における斜め上方向）へ放射される。
【０１７１】
ここで、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの総容積に比べて第１副燃焼室５６１ａの容積が小さいので、第１副燃焼室５６１ａの新気混合気の体積は、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気の総体積に比べて小さくなっている。また、点火された新気混合気が火炎として第１連通路５６２だけでなく第２連通路５６１ｂ，５６１ｅへも到達するので、点火された新気混合気が火炎として第１連通路６２のみに到達する場合（図２参照）に比べて、第１連通路５６２へ到達する火炎の推進力が小さくなっている。これらのため、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２は、火炎Ｂ７，Ｂ８に比べて放射速度が遅くなっている。放射速度は、第１副燃焼室５６１ａから第１連通路５６２経由で主燃焼室６３へ火炎が放射されるときの速度である。このため、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしている。また、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２の伝播方向は、主として第１連通路５６２の近傍へ広がる方向である。これにより、第１連通路５６２の近傍の未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２と火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２との接触面積及び接触時間が大きくなっており、未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２は、そのほとんどが火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２により燃焼されて、既燃燃料Ｆ５０３，Ｆ５０４へと変わる（図３０参照）。
【０１７２】
一方、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気は、火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９により点火されて燃焼する。ここで、第２連通路５６１ｂ，５６１ｅへ到達する火炎の推進力も小さくなっているので、火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９の放射される速度も遅くなっている。このため、火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９は、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆへ放射される際の広がり角度が比較的大きな形をしており、その伝播方向が主として第２連通路５６１ｂ，５６１ｅの近傍へ広がる方向となっている。これにより、第２連通路５６１ｂ，５６１ｅの近傍の新気混合気が火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９により燃焼されやすくなっている。また、主燃焼室６３の容積に比べて第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの総容積が小さいので、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気の総体積は、主燃焼室６３の新気混合気の体積に比べて小さくなっている。この結果、火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９の放射される速度が遅くても、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆにおける燃焼期間は十分に短くなる。また、第１副燃焼室５６１ａから第２連通路５６１ｂ経由で第２副燃焼室５６１ｃへ放射された火炎Ｂ５０３により、内壁面５６６ａに沿って、第２副燃焼室５６１ｃに旋回流Ａ７（図２９参照）が生成される。さらに、第１副燃焼室５６１ａから第２連通路５６１ｅ経由で第２副燃焼室５６１ｆへ放射された火炎Ｂ５０９により、内壁面５６７ａに沿って、第２副燃焼室５６１ｆに旋回流Ａ８（図２９参照）が生成される。このため、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆにおける燃焼期間は確実に短くなる。これらにより、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの圧力は急激に上昇する。
【０１７３】
さらに、第１副燃焼室５６１ａの容積に比べて第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの総容積が大きいので、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気の総体積は、第１副燃焼室５６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆで生成された火炎の推進力の合計は、第１副燃焼室５６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。
【０１７４】
そして、図３０に示すように、第２副燃焼室５６１ｃの燃焼ガス（火炎）は、火炎Ｂ５０４として、第２連通路５６１ｂ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射される。また、第２副燃焼室５６１ｆの燃焼ガス（火炎）は、火炎Ｂ５１０として、第２連通路５６１ｅ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射される。第２副燃焼室５６１ｃから第２連通路５６１ｂ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射された火炎Ｂ５０４と、第２副燃焼室５６１ｆから第２連通路５６１ｅ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射された火炎Ｂ５１０とにより、内壁面５６４ａに沿って、第１副燃焼室５６１ａに旋回流Ａ９（図３１参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室５６１ｃから第２連通路５６１ｂ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射された火炎Ｂ５０４が点火プラグ５２９の先端部分５２９ａに衝突することは抑制され、第２副燃焼室５６１ｆから第２連通路５６１ｅ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射された火炎Ｂ５１０が点火プラグ５２９の先端部分５２９ａに衝突することも抑制される。
【０１７５】
さらに、火炎Ｂ５０４，Ｂ５１０は、第１連通路５６２へ到達する。第１連通路５６２へ到達した火炎Ｂ５０４，Ｂ５１０は、図３２に示すように、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８（第２火炎）として、第１副燃焼室５６１ａから第１連通路５６２経由で主燃焼室６３へとトーチ状に放射される。
【０１７６】
ここで、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８が第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３へと向かう方向（図３２における斜め下方向）へ放射されるので、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８は、第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３へ効率よく放射される。
【０１７７】
また、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８は、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２に比べて放射速度が速い。このため、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８は、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が比較的小さな鋭い形をしており、その伝播方向が主として第１連通路５６２の近傍から遠ざかる方向である。これにより、第１連通路５６２の近傍の既燃燃料Ｆ５０３，Ｆ５０４と火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８との接触面積及び接触時間が小さくなっているが、未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２のほとんどが既に既燃燃料Ｆ５０３，Ｆ５０４に変わっているので、未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２が第１連通路５６２の近傍に残存することは低減されている。
【０１７８】
そして、第１副燃焼室５６１ａから主燃焼室６３へ放射された火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８は、主燃焼室６３の新気混合気を燃焼させる。
【０１７９】
次に膨張行程において、主燃焼室６３の新気混合気が燃焼することにより、主燃焼室６３の圧力が急激に上昇する。ここで、主燃焼室６３と第１副燃焼室５６１ａとは第１連通路５６２により連通されているが、主燃焼室６３の圧力上昇が急激であるので、主燃焼室６３の圧力は第１副燃焼室５６１ａの圧力よりも一時的に高くなる。
【０１８０】
このため、図３３に示すように、第１連通路５６２の近傍に残存する既燃燃料Ｆ５０３，Ｆ５０４は、主燃焼室６３から第１連通路５６２を介して第１副燃焼室５６１ａへ流入する。第１副燃焼室５６１ａへ流入した既燃燃料Ｆ５０３，Ｆ５０４は、第１副燃焼室５６１ａにおいて、点火プラグ５２９の先端部分５２９ａや内壁面５６４ａなどの温度が高い部分で熱面着火することがほとんどない。これにより、既燃燃料Ｆ５０３，Ｆ５０４が主燃焼室６３における燃焼に寄与しないまま燃焼されることが低減されており、冷却損失が低減されている。
【０１８１】
（副室式内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、点火プラグ５２９は、主燃焼室６３から第１連通路５６２経由で副燃焼室５６１へ導入された新気混合気を点火して、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２と火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８とを生成する。ここで、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２は、放射速度が火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８よりも遅いので、主燃焼室６３へ放射される際の広がり角度が大きくなる傾向がある。このため、第１連通路５６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２のほとんどは、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２により燃焼して既燃燃料Ｆ５０３，Ｆ５０４へと変わる。また、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８は、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２よりも後に生成され、その放射速度が火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２の放射速度よりも速い。このため、第１連通路５６２近傍に未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２がほとんど滞留していない状態で、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８により、主燃焼室６３の新気混合気は燃焼する。
【０１８２】
このように、主燃焼室６３の圧力が副燃焼室５６１の圧力よりも大きくなるときに、第１連通路５６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２が低減されているので、未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２が第１副燃焼室５６１ａへ逆流することは抑制されている。このため、冷却損失は低減される。
【０１８３】
（２）
ここでは、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの総容積に比べて第１副燃焼室５６１ａの容積が小さいので、第１副燃焼室５６１ａの新気混合気の体積は、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気の総体積に比べて小さくなっている。また、点火プラグ５２９は、第１副燃焼室５６１ａに設けられる。これにより、点火プラグ５２９が第１副燃焼室５６１ａの新気混合気を点火して生成した火炎が第１連通路５６２と第２連通路５６１ｂ，５６１ｅとに分散するので、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２の放射速度は遅くなり、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２は第１連通路５６２近傍に到達する。このため、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２により、第１連通路５６２近傍に滞留している未燃燃料Ｆ５０１，Ｆ５０２は燃焼する。
【０１８４】
また、第１副燃焼室５６１ａから第２連通路５６１ｂ，５６１ｅ経由で第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆへ放射された火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９が第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気を点火する。ここで、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気の体積は、第１副燃焼室５６１ａの新気混合気の体積に比べて大きくなっている。このため、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆで生成された火炎の推進力は、第１副燃焼室５６１ａで生成された火炎の推進力に比べて大きくなる。これにより、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２よりも放射速度が速い火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８が副燃焼室５６１から第１連通路５６２経由で主燃焼室６３へ放射される。すなわち、火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８の放射速度は火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２の放射速度よりも速くなっている。
【０１８５】
（３）
ここでは、第２連通路５６１ｂは、第２副燃焼室５６１ｃの第４中心軸ＣＡ５に対してオフセットされ、第２副燃焼室５６１ｃの第４径方向Ｒ５（図２９参照）に対して傾斜している。このため、第１副燃焼室５６１ａから第２連通路５６１ｂ経由で第２副燃焼室５６１ｃへ放射された火炎Ｂ５０３により、第２副燃焼室５６１ｃに旋回流Ａ７（図２９参照）が生成される。
【０１８６】
また、第２連通路５６１ｅは、第２副燃焼室５６１ｆの第５中心軸ＣＡ６に対してオフセットされ、第２副燃焼室５６１ｆの第５径方向Ｒ６（図２９参照）に対して傾斜している。このため、第１副燃焼室５６１ａから第２連通路５６１ｅ経由で第２副燃焼室５６１ｆへ放射された火炎Ｂ５０９により、第２副燃焼室５６１ｆに旋回流Ａ８（図２９参照）が生成される。
【０１８７】
これらにより、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆにおける燃焼期間は短縮し、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの圧力はさらに急激に上昇する。この結果、放射される速度のさらに速い火炎Ｂ５０７，Ｂ５０８が第１副燃焼室５６１ａから第１連通路５６２経由で主燃焼室６３へ放射されるので、リーン限界は拡大する。
【０１８８】
（４）
ここでは、第２連通路５６１ｂ，５６１ｅは、それぞれ、第１副燃焼室５６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）に対してオフセットされ、第１副燃焼室５６１ａのシリンダ径方向Ｒ１（図３１参照）に対して傾斜している。それに対して、点火プラグ５２９は、第１副燃焼室５６１ａの中心軸（シリンダ軸ＣＡ１）の近傍に設けられている。このため、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆから第２連通路５６１ｂ，５６１ｅ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射された火炎により、第１副燃焼室５６１ａに旋回流Ａ９（図３１参照）が生成される。これにより、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆから第２連通路５６１ｂ，５６１ｅ経由で第１副燃焼室５６１ａへ放射された火炎Ｂ５０４，Ｂ５１０が点火プラグ５２９の先端部分５２９ａに衝突することは抑制される。このため、点火プラグ５２９の先端部分５２９ａの近傍で熱面着火が発生することが低減されるので、機関負荷の向上は容易になる。
【０１８９】
（５）
ここでは、第２連通路５６１ｂ，５６１ｅの流路方向に垂直な断面の面積は、第１連通路５６２の流路方向に垂直な断面の面積と略等しい。このため、第１副燃焼室５６１ａの燃焼ガス（火炎）が第１連通路５６２及び第２連通路５６１ｂ，５６１ｅへ到達した際に、火炎Ｂ５０１，Ｂ５０２，Ｂ５０３，Ｂ５０９が安定して放射されることになる。また、火炎Ｂ５０３，Ｂ５０９により、第２副燃焼室５６１ｃ，５６１ｆの新気混合気は、サイクル変動が少なく安定した状態で燃焼する。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
本発明に係る副室式内燃機関は、冷却損失を低減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】
【０１９１】
【図１】前提となる副室式内燃機関の断面図。
【図２】前提となる副室式内燃機関における副燃焼室の拡大断面図。
【図３】前提となる副室式内燃機関における副燃焼室の拡大断面図。
【図４】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５】本発明の第１実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図６】本発明の第１実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図７】本発明の第１実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図８】本発明の第１実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例における副燃焼室の拡大断面図。
【図１０】図９のX-X断面図。
【図１１】本発明の第１実施形態の変形例における副燃焼室の拡大断面図。
【図１２】本発明の第２実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図１３】本発明の第２実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図１４】本発明の第２実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図１５】本発明の第３実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図１６】図１５のXVI-XVI断面図。
【図１７】本発明の第３実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図１８】図１７のXVIII-XVIII断面図。
【図１９】本発明の第３実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図２０】本発明の第３実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図２１】本発明の第４実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図２２】図２１のXXII-XXII断面図。
【図２３】本発明の第４実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図２４】図２３のXXIV-XXIV断面図。
【図２５】本発明の第４実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図２６】本発明の第４実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図２７】本発明の第４実施形態の変形例における副燃焼室の拡大断面図。
【図２８】本発明の第５実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図２９】図２８のXXIX-XXIX断面図。
【図３０】本発明の第５実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図３１】図３０のXXXI-XXXI断面図。
【図３２】本発明の第５実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【図３３】本発明の第５実施形態における副燃焼室の拡大断面図。
【符号の説明】
【０１９２】
１，１００，１００ｉ，２００，３００，４００，４００ｉ，５００  副室式内燃機関
２７  第２燃料噴射弁（第２燃料供給部）
２９，１２９，３２９，４２９，５２９  点火プラグ（点火部）
６１，１６１，１６１ａ，２６１，３６１，４６１，４６１ａ，５６１  副燃焼室
６１ａ，１６１ａ，２６１ａ，３６１ａ，４６１ａ，５６１ａ  第１副燃焼室
６１ｂ，１６１ｂ，１６１ｂｉ，２６１ｂ，３６１ｂ，４６１ｂ，５６１ｂ，５６１ｅ  第２連通路
６１ｃ，１６１ｃ，２６１ｃ，３６１ｃ，４６１ｃ，５６１ｃ，５６１ｆ  第２副燃焼室
６２，１６２，２６２，３６２，４６２，５６２  第１連通路
６３  主燃焼室
２２８  第２点火プラグ（第２点火部）
２２９  第１点火プラグ（第１点火部）
４２５ａ  第１燃料噴射弁
Ｂ１０１等，Ｂ２０１等，Ｂ３０１等，Ｂ４０１等，Ｂ５０１等  火炎（第１火炎）
Ｂ１０７等，Ｂ２０７等，Ｂ３０７等，Ｂ４０７等，Ｂ５０７等  火炎（第２火炎）
【図１】
2006329092.tif 000003
【図２】
2006329092.tif 000004
【図３】
2006329092.tif 000005
【図４】
2006329092.tif 000006
【図５】
2006329092.tif 000007
【図６】
2006329092.tif 000008
【図７】
2006329092.tif 000009
【図８】
2006329092.tif 000010
【図９】
2006329092.tif 000011
【図１０】
2006329092.tif 000012
【図１１】
2006329092.tif 000013
【図１２】
2006329092.tif 000014
【図１３】
2006329092.tif 000015
【図１４】
2006329092.tif 000016
【図１５】
2006329092.tif 000017
【図１６】
2006329092.tif 000018
【図１７】
2006329092.tif 000019
【図１８】
2006329092.tif 000020
【図１９】
2006329092.tif 000021
【図２０】
2006329092.tif 000022
【図２１】
2006329092.tif 000023
【図２２】
2006329092.tif 000024
【図２３】
2006329092.tif 000025
【図２４】
2006329092.tif 000026
【図２５】
2006329092.tif 000027
【図２６】
2006329092.tif 000028
【図２７】
2006329092.tif 000029
【図２８】
2006329092.tif 000030
【図２９】
2006329092.tif 000031
【図３０】
2006329092.tif 000032
【図３１】
2006329092.tif 000033
【図３２】
2006329092.tif 000034
【図３３】
2006329092.tif 000035