(57)【要約】【課題】混合気の自己着火を確実に行うことができる低コストのエンジンシステムおよびそれを備えた車両を提供する。【解決手段】エンジンシステム２００のエンジン１００は、シリンダ１および既燃ガスを収容する外部容器２１を含む。シリンダ１内の既燃ガスは、連通孔２８を解して外部容器２１内に収容される。外部容器２１内に収容された既燃ガスは、連通孔２８を介してシリンダ１内に供給される。連通孔２８のシリンダ１側は、シリンダ１の外周面により開閉される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置を駆動するエンジンシステムであって、
シリンダおよび前記シリンダ内で往復運動を行うピストンを有し、自己着火燃焼が可能なエンジンと、
前記シリンダ内の既燃ガスを収容する既燃ガス収容部とを備え、
前記シリンダは、前記シリンダ内と前記既燃ガス収容部とを連通させる連通部を有し、
前記連通部は、前記ピストンの往復運動により連通状態および遮断状態になるように設けられることを特徴とするエンジンシステム。
【請求項２】
前記ピストンの外周面により前記連通部が閉塞されることにより前記連通部が閉塞状態となり、前記ピストンの外周面が前記連通部から外れることにより前記連通部が連通状態となることを特徴とする請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記連通部は、前記ピストンが下死点近傍に位置するときに開口するように設けられることを特徴とする請求項１または２記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記シリンダ内の混合気の燃焼時期を計測する燃焼時期計測手段と、
前記混合気の最適な燃焼時期を記憶する記憶部と、
前記燃焼時期計測手段により計測された燃焼時期と前記記憶部に記憶された前記最適な燃焼時期との差が小さくなるように前記エンジンの動作を制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記既燃ガス収容部の容積を調整する容積調整手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記容積調整手段を制御することにより前記シリンダ内の燃焼時期を調整することを特徴とする請求項４記載のエンジンシステム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記既燃ガス収容部の容積を増加させることにより前記シリンダ内の混合気の燃焼時期を進角させ、前記既燃ガス収容部の容積を減少させることにより前記シリンダ内の混合気の燃焼時期を遅角させることを特徴とする請求項５記載のエンジンシステム。
【請求項７】
既燃ガスを前記シリンダ内から排出する排気通路と、
前記排気通路を開閉する排気弁と、
前記排気弁を駆動する排気弁駆動手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記排気弁駆動手段を制御することにより前記シリンダ内の燃焼時期を調整することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のエンジンシステム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記排気弁が開く時期を遅くすることにより前記シリンダ内の混合気の燃焼時期を進角させ、前記排気弁が開く時期を早くすることにより前記シリンダ内の混合気の燃焼時期を遅角させることを特徴とする請求項７記載のエンジンシステム。
【請求項９】
前記エンジンは、
前記シリンダ内の混合気を火花点火する点火手段と、
前記連通部の開閉を行うための開閉手段とをさらに備え、
前記点火手段により前記シリンダ内の混合気が火花点火される場合には、前記開閉手段により前記連通部が閉塞されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のエンジンシステム。
【請求項１０】
前記ピストンは、前記連通部から前記シリンダ内に供給される既燃ガスの流速を低下させる流速低下部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のエンジンシステム。
【請求項１１】
前記既燃ガス収容部は、複数の既燃ガス収容部を含み、
前記連通部は、前記複数の既燃ガス収容部と前記シリンダ内とをそれぞれ連通させる複数の連通部を含み、
前記複数の連通部は、前記既燃ガスが前記シリンダの略中央部に向かって流出するように形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のエンジンシステム。
【請求項１２】
駆動輪と、
請求項１〜１１のいずれかに記載のエンジンシステムと、
前記エンジンシステムにより発生される動力を前記駆動輪に伝達する伝達機構とを備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステムおよびそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの熱効率を改善するために、混合気の燃料の濃度を薄くすること（空燃比のリーン化）、または排気ガスをシリンダ内へ供給することによりエンジンの熱損失およびポンプ損失を低減する手法が知られている。
【０００３】
しかしながら、点火プラグを用いて混合気を着火させる火花点火方式のエンジンにおいては、空燃比をリーン化した場合、または排気ガスを大量に供給した場合、混合気の燃焼速度が低下し、燃焼状態が不安定になる。そのため、エンジンの熱効率を大幅に向上させることができない。
【０００４】
上記のような燃焼状態の不安定化を防止する技術としては、ＨＣＣＩ（Homogeneous-Charge Compression-Ignition：予混合圧縮自己着火）方式が知られている。ＨＣＣＩ方式は、混合気を圧縮することによりシリンダ内の温度を上昇させ、火花点火を行うことなく混合気を自己着火させるものである。ＨＣＣＩ方式によれば、混合気の複数の箇所から燃焼反応が生じるため、燃焼速度が低下せず、安定した燃焼が可能となる。また、燃焼温度が低下するので、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制することができる。
【０００５】
ＨＣＣＩ方式としては、例えば、１サイクル以前の燃焼ガス（既燃ガス）をシリンダ内に供給し、混合ガスの温度を上昇させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１記載の４ストロークエンジンにおいては、シリンダの外部に既燃ガスを収容する収容部が設けられている。収容部に収容された既燃ガスは、吸気行程中または圧縮行程中に燃焼室に供給される。それにより、混合気の温度が上昇し、混合気を効果的に自己着火させることができる。
【特許文献１】特開平１１−３４３８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１のエンジンにおいては、シリンダと燃焼室とはポートを介して連通されている。また、ポートには弁が設けられている。このような構成において、膨張行程中に既燃ガスが収容部へ流入し、吸気行程中または圧縮行程中に既燃ガスが燃焼室へ流入するように弁が制御される。
【０００８】
つまり、特許文献１の構成では、各行程に従って弁の開閉を制御しなければならない。この場合、弁の開閉を高精度で制御するための機構が必要となり、エンジンの製造コストが増加する。
【０００９】
本発明の目的は、混合気の自己着火を確実に行うことができる低コストのエンジンシステムおよびそれを備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）第１の発明に係るエンジンシステムは、機械装置を駆動するエンジンシステムであって、シリンダおよびシリンダ内で往復運動を行うピストンを有し、自己着火燃焼が可能なエンジンと、シリンダ内の既燃ガスを収容する既燃ガス収容部とを備え、シリンダは、シリンダ内と既燃ガス収容部とを連通させる連通部を有し、連通部は、ピストンの往復運動により連通状態および遮断状態になるように設けられるものである。
【００１１】
このエンジンシステムにおいては、シリンダ内の既燃ガスが既燃ガス収容部に収容される。既燃ガス収容部に収容された既燃ガスは、次のサイクル以降において、吸入空気および燃料とともにシリンダ内に再び供給される。それにより、シリンダ内の混合気が成層化されるとともに、混合気の温度が上昇する。その結果、混合気を確実に自己着火させることができる。
【００１２】
また、シリンダ内と既燃ガス収容部とを連通させる連通部は、ピストンの往復運動により連通状態および遮断状態になる。すなわち、シリンダ内と既燃ガス収容部との間における既燃ガスの流れは、ピストンの往復運動によって制御される。この場合、既燃ガスの流れを制御するための弁を設ける必要がないので、エンジンシステムの低コスト化が可能となる。
【００１３】
以上の結果、低コストのエンジンシステムで、混合気を確実に自己着火させることが可能となる。
【００１４】
（２）ピストンの外周面により連通部が閉塞されることにより連通部が閉塞状態となり、ピストンの外周面が連通部から外れることにより連通部が連通状態となってもよい。
【００１５】
この場合、ピストンの外周面により連通部を閉塞および開口させることができるので、容易かつ確実に連通部を閉塞状態および連通状態にすることができる。
【００１６】
（３）連通部は、ピストンが下死点近傍に位置するときに開口するように設けられてもよい。
【００１７】
この場合、膨張行程終了前および排気行程開始後の所定の期間において、連通部が開口される。膨張行程終了前および排気行程開始後の上記所定の期間では、燃焼時に発生する圧力により、シリンダ内の既燃ガスが連通部を介して既燃ガス収容部に流入する。
【００１８】
また、吸気行程終了前および圧縮行程開始後の所定の期間において、連通部が開口される。吸気行程終了前の所定期間および圧縮行程開始後の上記所定の期間では、既燃ガス収容部内に対してシリンダ内が低圧になる。それにより、既燃ガス収容部内の既燃ガスがシリンダ内に流入する。
【００１９】
以上の結果、既燃ガス収容部への既燃ガスの収容およびシリンダ内への既燃ガスの供給を容易かつ確実に行うことができる。
【００２０】
（４）エンジンンシステムは、シリンダ内の混合気の燃焼時期を計測する燃焼時期計測手段と、混合気の最適な燃焼時期を記憶する記憶部と、燃焼時期計測手段により計測された燃焼時期と記憶部に記憶された最適な燃焼時期との差が小さくなるようにエンジンの動作を制御する制御手段とをさらに備えてもよい。
【００２１】
この場合、混合気の燃焼時期が記憶部に記憶された最適な燃焼時期に近づくように制御部によりエンジンの動作が制御される。それにより、失火等の不整燃焼を防止することができる。
【００２２】
（５）エンジンシステムは、既燃ガス収容部の容積を調整する容積調整手段をさらに備え、制御手段は、容積調整手段を制御することによりシリンダ内の燃焼時期を調整してもよい。
【００２３】
この場合、容積調整手段により既燃ガス収容部の容積を調整することにより、既燃ガス収容部内に収容できる既燃ガスの量を調整することができる。それにより、既燃ガス収容部内からシリンダ内に供給される既燃ガスの量を調整することができ、混合気の温度を調整することができる。その結果、混合気の燃焼時期を容易に調整することが可能となる。
【００２４】
（６）制御手段は、既燃ガス収容部の容積を増加させることによりシリンダ内の混合気の燃焼時期を進角させ、既燃ガス収容部の容積を減少させることによりシリンダ内の混合気の燃焼時期を遅角させてもよい。
【００２５】
この場合、既燃ガス収容部の容積を増加させることにより、既燃ガスのシリンダ内への流出による既燃ガス収容部内の圧力低下を低減することができる。それにより、既燃ガス収容部内の圧力を高く保ちつつシリンダ内へ既燃ガスを供給することができる。また、既燃ガス収容部の容積が増加することにより、既燃ガス収容部の既燃ガスの収容量が増加する。これらの結果、シリンダ内へ十分な量の既燃ガスを供給することができる。それにより、混合気の温度が上昇し、燃焼時期が進角する。
【００２６】
また、既燃ガス収容部の容積を減少させたることにより、既燃ガスのシリンダ内への流出による既燃ガス収容部内の圧力低下を大きくすることができる。また、既燃ガス収容部の容積が小さくなることにより、既燃ガス収容部の既燃ガスの収容量が減少する。これらの結果、シリンダ内に供給される既燃ガスの量が減少する。それにより、混合気の温度が低下し、燃焼時期が遅角する。
【００２７】
（７）エンジンシステムは、既燃ガスをシリンダ内から排出する排気通路と、排気通路を開閉する排気弁と、排気弁を駆動する排気弁駆動手段とをさらに備え、制御手段は、排気弁駆動手段を制御することによりシリンダ内の燃焼時期を調整してもよい。
【００２８】
この場合、排気弁駆動手段により排気弁の開閉時期を調整することにより、シリンダ内から排気通路へ流出する既燃ガスの量を調整することができる。それにより、シリンダ内から既燃ガス収容部に流入する既燃ガスの量を調整することができる。その結果、シリンダ内に供給される既燃ガスの量を調整することができ、混合気の燃焼時期を容易に調整することが可能となる。
【００２９】
（８）制御手段は、排気弁が開く時期を遅くすることによりシリンダ内の混合気の燃焼時期を進角させ、排気弁が開く時期を早くすることによりシリンダ内の混合気の燃焼時期を遅角させてもよい。
【００３０】
この場合、排気弁が開く時期を遅くすることにより、シリンダ内から排気通路へ流出する既燃ガスの量が減少する。それにより、シリンダ内から既燃ガス収容部に流入する既燃ガスの量が増加し、十分な量の既燃ガスを既燃ガス収容部内に収容することができる。したがって、既燃ガス収容部からシリンダ内に十分な量の既燃ガスを供給することができる。その結果、混合気の温度が上昇し、燃焼時期が進角する。
【００３１】
また、排気弁が開く時期を早くすることにより、シリンダ内から排気通路へ流出する既燃ガスの量が増加する。それにより、シリンダ内から既燃ガス収容部に流入する既燃ガスの量が減少し、既燃ガス収容部２３内に収容される既燃ガスの量が減少する。したがって、既燃ガス収容部からシリンダ内に供給される既燃ガスの量を減少させることができる。その結果、混合気の温度が低下し、燃焼時期が遅角する。
【００３２】
（９）エンジンは、シリンダ内の混合気を火花点火する点火手段と、連通部の開閉を行うための開閉手段とをさらに備え、点火手段によりシリンダ内の混合気が火花点火される場合には、開閉手段により連通部が閉塞されてもよい。
【００３３】
この場合、エンジンの状態が自己着火燃焼に適していない場合には、開閉手段により連通部を閉塞することにより、既燃ガス収容部からシリンダ内への既燃ガスの供給を中断することができる。それにより、点火手段による混合気の火花点火を確実に行うことができる。その結果、エンジンの破損、ＮＯｘの発生、および失火等の不整燃焼を防止することができる。
【００３４】
（１０）ピストンは、連通部からシリンダ内に供給される既燃ガスの流速を低下させる流速低下部を有してもよい。
【００３５】
この場合、流速低下部により既燃ガスの流速が低下されるので、既燃ガス収容部からシリンダ内に流入した既燃ガスがシリンダの壁面に高速で衝突することを防止することができる。それにより、既燃ガスの熱がシリンダの壁面から放出されることを防止することができる。その結果、混合気の温度を確実に上昇させることができ、混合気を確実に自己着火させることができる。
【００３６】
また、流速低下部により既燃ガスの流れが制御されるので、シリンダ内の混合気が十分に成層化される。それにより、混合気の温度をさらに上昇させることが可能となる。その結果、混合気をより確実に自己着火させることができる。
【００３７】
（１１）既燃ガス収容部は、複数の既燃ガス収容部を含み、連通部は、複数の既燃ガス収容部とシリンダ内とをそれぞれ連通させる複数の連通部を含み、複数の連通部は、既燃ガスがシリンダの略中央部に向かって流出するように形成されてもよい。
【００３８】
この場合、複数の既燃ガス収容部により、十分な量の既燃ガスをシリンダ内に供給することができる。それにより、混合気の温度を確実に上昇させることができる。
【００３９】
また、複数の既燃ガス収容部から供給される既燃ガスは、シリンダの略中央部で合流する。そのため、既燃ガス収容部からシリンダ内に流入する既燃ガスの流速は、シリンダ内の略中央部で低下する。
【００４０】
この場合、既燃ガス収容部からシリンダ内に流入した既燃ガスがシリンダの壁面に高速で衝突することを防止することができる。それにより、既燃ガスの熱がシリンダの壁面から放出されることを防止することができる。その結果、混合気の温度を確実に上昇させることができる。
【００４１】
以上の結果、混合気を確実に自己着火させることができる。
【００４２】
（１２）第２の発明に係る車両は、駆動輪と、第１の発明に係るエンジンシステムと、第１の発明に係るエンジンシステムにより発生される動力を駆動輪に伝達する伝達機構とを備えたものである。
【００４３】
この車両においては、第１の発明に係るエンジンシステムにより発生される動力が伝達機構により駆動輪に伝達され、駆動輪が駆動される。
【００４４】
第１の発明に係るエンジンシステムにおいては、シリンダ内の既燃ガスが既燃ガス収容部に収容される。既燃ガス収容部に収容された既燃ガスは、次のサイクル以降において、吸入空気および燃料とともにシリンダ内に再び供給される。それにより、シリンダ内の混合気が成層化されるとともに、混合気の温度が上昇する。その結果、混合気を確実に自己着火させることができる。
【００４５】
また、シリンダ内と既燃ガス収容部とを連通させる連通部は、ピストンの往復運動により連通状態および遮断状態になる。すなわち、シリンダ内と既燃ガス収容部との間における既燃ガスの流れは、ピストンの往復運動によって制御される。この場合、既燃ガスの流れを制御するための弁を設ける必要がないので、エンジンシステムの低コスト化が可能となる。
【００４６】
以上の結果、車両の走行安定性を低コストで向上させることができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、エンジンのシリンダ内の既燃ガスが既燃ガス収容部に収容される。既燃ガス収容部に収容された既燃ガスは、次のサイクル以降において、吸入空気および燃料とともにシリンダ内に再び供給される。それにより、シリンダ内の混合気が成層化されるとともに、混合気の温度が上昇する。その結果、混合気を確実に自己着火させることができる。
【００４８】
また、シリンダ内と既燃ガス収容部とを連通させる連通部は、ピストンの往復運動により連通状態および遮断状態になる。すなわち、シリンダ内と既燃ガス収容部との間における既燃ガスの流れは、ピストンの往復運動によって制御される。この場合、既燃ガスの流れを制御するための弁を設ける必要がないので、エンジンシステムの低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態に係るエンジンシステムおよびそれを備えた車両について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態のエンジンシステムは、ＨＣＣＩ（Homogeneous-Charge Compression-Ignition：予混合圧縮自己着火）方式および火花点火方式による燃焼を行う。また、以下の説明においては、車両の一例として自動二輪車について説明する。
【００５０】
（１）自動二輪車の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の模式図である。
【００５１】
図１の自動二輪車６００においては、本体フレーム６０１の前端にヘッドパイプ６０２が設けられる。ヘッドパイプ６０２にフロントフォーク６０３が左右方向に揺動可能に設けられる。フロントフォーク６０３の下端に前輪６０４が回転可能に支持される。ヘッドパイプ６０２の上端にはハンドル６０５が取り付けられる。
【００５２】
本体フレーム６０１の中央部には、エンジン１００、吸気管１１および排気管１２が設けられる。エンジン１００の上部には燃料タンク６０６が設けられ、燃料タンク６０６の後方にはシート６０７が設けられる。シート６０７の下部には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）５０が設けられる。
【００５３】
エンジン１００の後方に延びるように、本体フレーム６０１にリアアーム６０８が接続される。リアアーム６０８は、後輪６０９および後輪ドリブンスプロケット６１０を回転可能に保持する。また、排気管１２には三元触媒６１６が介挿され、排気管１２の後端にはマフラー６１２が取り付けられる。
【００５４】
エンジン１００にはドライブシャフト６１３が取り付けられ、ドライブシャフト６１３には後輪ドライブスプロケット６１４が取り付けられる。後輪ドライブスプロケット６１４は、チェーン６１５を介して後輪６０９の後輪ドリブンスプロケット６１０に連結される。
【００５５】
（２）エンジンシステムの構成
図２は、本実施の形態に係るエンジンシステム２００を示す模式図である。図２に示すように、エンジンシステム２００は、アクセル開度センサ３１、クランク角センサ３２、スロットルセンサ３３、モータ３４，３５、ＥＣＵ５０およびエンジン１００を含む。
【００５６】
エンジン１００はシリンダ１および外部容器２１を含む。外部容器２１は、シリンダ１内で燃焼した混合気（以下、既燃ガスと称する）の一部を収容する。詳細は後述する。
【００５７】
シリンダ１内には、ピストン２が上下動可能に設けられる。ピストン２は、コンロッド４１およびクランク（図示せず）を介してクランク軸４２に連結される。シリンダ１内の上部には燃焼室３が設けられる。燃焼室３は吸気ポート４および排気ポート５を介してエンジン１００の外部に連通する。
【００５８】
吸気ポート４の下流側の開口端に吸気弁６が開閉自在に配置され、排気ポート５の上流側の開口端に排気弁７が開閉自在に配置される。吸気弁６の上端には、吸気弁６を駆動するための吸気弁駆動装置６ａが設けられる。排気弁７の上端には、排気弁７を駆動するための排気弁駆動装置７ａが設けられる。
【００５９】
燃焼室３の上部には、燃焼室３内で火花点火を行うための点火プラグ８が設けられる。燃焼室３の側部には、混合気の燃焼時期を計測するための燃焼時期計測器１０が設けられる。吸気ポート４の上流側の開口端には、吸気管１１が取り付けられ、排気ポート５の下流側の開口端には排気管１２が取り付けられる。
【００６０】
外部容器２１は、シリンダ１の側面に取り付けられる。外部容器２１には、外部容器２１内を２つの空間２２，２３に分割する仕切り板２４，２５が設けられる。なお、シリンダ１内の既燃ガスは空間２３内に収容される。以下、空間２３を既燃ガス収容部２３と称する。
【００６１】
仕切り板２４の一端は、外部容器２１内の上面に固定される。仕切り板２４の他端には回動軸２６が仕切り板２４に対して回動自在に設けられる。回動軸２６は、モータ３４の回転軸に連結されており、モータ３４により回動される。
【００６２】
仕切り板２５の一端は回動軸２６に固定される。回動軸２６が回動することにより、仕切り板２５が回動軸２６を中心として回動する。このとき、仕切り板２５の他端は、外部容器２１内の内面に沿って摺動する。これにより、既燃ガス収容部２３の容積が調整される。したがって、回動軸２６を回動させることにより、既燃ガス収容部２３内に収容される既燃ガスの量を調整することができる。
【００６３】
既燃ガス収容部２３とシリンダ１内とは、シリンダ１の側部に形成された断面四角形の連通孔２８により連通される。連通孔２８には、連通孔２８内を通過する既燃ガスの流量を調整するための調整弁２９が設けられる。
【００６４】
調整弁２９の一端側は、外部容器２１内に設けられた回動軸３０に固定される。回動軸３０は、モータ３５の回転軸に連結されており、モータ３５により回動される。回動軸３０を回動させることにより、調整弁２９の開度を調整することができる。それにより、連通孔２８を通過する既燃ガスの流量が調整される。
【００６５】
吸気管１１には、シリンダ１内に燃料を供給するためのインジェクタ９が設けられる。また、吸気管１１には電子制御式スロットルバルブ（ＥＴＶ）１４が設けられる。運転者が図示しないアクセルグリップを操作することによりＥＣＵ５０によりＥＴＶ１４の開度（以下、スロットル開度と称する）が調整される。それにより、シリンダ１内に吸入される空気（吸気）の量が調整される。
【００６６】
アクセル開度センサ３１は、運転者によるアクセルグリップの操作量（以下、アクセル開度と称する）を検出し、検出値をＥＣＵ５０に与える。クランク角センサ３２は、クランク軸４２の回転角度（以下、クランク角度と称する）を検出し、検出値をＥＣＵ５０に与える。スロットルセンサ３３は、スロットル開度を検出し、検出値をＥＣＵ５０に与える。
【００６７】
ＥＣＵ５０は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）５１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５３およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５４を含む。上記のセンサ３１〜３３および燃焼時期計測器１０の検出値は、Ｉ／Ｆ５１を介してＣＰＵ５２に与えられる。
【００６８】
ＣＰＵ５２は、各センサ３１〜３３および燃焼時期計測器１０の検出値に基づいて、吸気弁駆動装置６ａ、排気弁駆動装置７ａ、点火プラグ８、インジェクタ９、ＥＴＶ１４およびモータ３４，３５を制御する。ＣＰＵ５２の制御動作の詳細は後述する。ＲＯＭ５３は、ＣＰＵ５２の制御プログラム等を記憶する。ＲＡＭ５４は、種々のデータを記憶するとともにＣＰＵ５２の作業領域として機能する。
【００６９】
（３）エンジンの動作
次に、エンジン１００の動作について説明する。本実施の形態においては、ＨＣＣＩ方式による燃焼（以下、ＨＣＣＩ燃焼と呼ぶ）および火花点火方式による燃焼（以下、火花点火燃焼と呼ぶ）が選択的に行なわれるように、ＣＰＵ５２により各部の動作が制御される。以下、ＨＣＣＩ燃焼および火花点火燃焼について簡単に説明する。
【００７０】
（３−１）ＨＣＣＩ燃焼
まず、ＨＣＣＩ燃焼時のエンジン１００の状態について説明する。なお、本実施の形態においては、エンジン１００として４ストロークエンジンが用いられている。
【００７１】
図３は、ＨＣＣＩ燃焼時のエンジン１００の状態を示す模式図である。図３（ａ）において、混合気が自己着火している。このとき、ピストン２の上面が連通孔２８の上面より上方に位置している。それにより、連通孔２８のピストン２側はピストン２の側面により閉塞される。
【００７２】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、エンジン１００のピストン２は、膨張行程において、ＴＤＣ（Top Dead Center：上死点）からＢＤＣ（Bottom Dead Center：下死点）まで下降する。その後、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、ピストン２は、排気行程においてＢＤＣからＴＤＣへと上昇する。
【００７３】
ここで、エンジン１００においては、図３（ｂ）に示すように、ＢＤＣ前後で、ピストン２の上面が連通孔２８の上面より下方に位置する。それにより、連通孔２８のピストン２側が開口される。すなわち、膨張行程終了前の所定期間および排気行程開始後の所定期間において、既燃ガス収容部２３とシリンダ１内とが連通孔２８を介して連通される。このとき、図３（ａ）において燃焼した混合気（既燃ガス）の一部が、燃焼時に発生した圧力により既燃ガス収容部２３内に流入する。
【００７４】
また、図３（ｃ）に示すように、ＴＤＣ前後でピストン２の上面が連通孔２８の上面より上方に位置する。それにより、連通孔２８のピストン２側はピストン２の側面により閉塞される。この場合、シリンダ１と既燃ガス収容部２３との間での既燃ガスの移動が遮断される。それにより、既燃ガスが既燃ガス収容部２３内に保持される。
【００７５】
次に、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、ピストン２は、吸気行程においてＴＤＣからＢＤＣへと下降する。その後、図３（ｄ）および（ａ）に示すように、ピストン２は、圧縮行程においてＢＤＣからＴＤＣへ上昇する。それにより、混合気が自己着火する。
【００７６】
吸気行程終了前の所定期間および圧縮行程開始後の所定期間においても、図３（ｄ）に示すように、上記の膨張行程および排気行程と同様に、ピストン２の上面が連通孔２８の上面より下方に位置する。すなわち、吸気行程終了前の所定期間および圧縮行程開始後の所定期間において、既燃ガス収容部２３とシリンダ１内とが連通孔２８を介して連通される。このとき、シリンダ１内は、既燃ガス収容部２３内に対して低圧になっているので、既燃ガス収容部２３内の既燃ガスがシリンダ１内に流入する。それにより、シリンダ１内の混合気が成層化されるとともに、混合気の温度が上昇する。その結果、ＨＣＣＩ燃焼を確実に行うことができる。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、ＢＤＣにおいてピストン２の上面と連通孔２８の下面が面一になるものとする（図３（ｂ），（ｄ）参照）。すなわち、ＢＤＣにおいて、連通孔２８のピストン２側が完全に開口する。
【００７８】
（３−２）火花点火燃焼
図４は、火花点火燃焼時のエンジン１００の状態を示した模式図である。
【００７９】
図４に示すように、火花点火燃焼時には、調整弁２９により連通孔２８が閉塞される。それにより、シリンダ１と既燃ガス収容部２３との間での既燃ガスの移動が阻止される。この状態で、点火プラグ８を用いた通常の火花点火燃焼が行われる。
【００８０】
（３−３）運転領域
上述したように、本実施の形態においては、ＣＰＵ５２（図２）の制御により、ＨＣＣＩ燃焼および火花点火燃焼が選択的に行われる。ＣＰＵ５２は、エンジン１００の回転速度とエンジン１００の負荷との関係に基づいて、ＨＣＣＩ燃焼および火花点火燃焼のうち一方を選択する。なお、エンジン１００の負荷は、エンジン１００に設けられる図示しない検出装置により検出される。また、エンジン１００の回転速度は、クランク角センサ３２の検出値に基づいてＣＰＵ５２により算出される。
【００８１】
図５は、エンジン１００のＨＣＣＩ燃焼による運転領域（以下、ＨＣＣＩ燃焼領域と称する）および火花点火燃焼による運転領域（以下、火花点火燃焼領域と称する）を示す図である。図５において、横軸はエンジン１００の回転速度を示し、縦軸はエンジン１００の負荷を示す。また、実線Ｈ１に囲まれる領域はＨＣＣＩ燃焼領域を示し、実線Ｈ２に囲まれる領域は火花点火燃焼領域を示す。なお、図５に示す関係は、ＥＣＵ５０のＲＯＭ５３またはＲＡＭ５４に記憶されている。
【００８２】
図５に示すように、本実施の形態においては、ＨＣＣＩ燃焼は、エンジン１００の回転速度が所定値より低い領域において、一部の低負荷領域を除く中低負荷領域で行われる。以下、その理由を簡単に説明する。
【００８３】
エンジン１００に大きな負荷が加わっている状態でＨＣＣＩ燃焼を行う場合、混合気の燃焼速度が速くなる。そのため、高負荷時にＨＣＣＩ燃焼を行った場合、急激に伝播する燃焼により衝撃が発生し、エンジン１００が破損するおそれがある。
【００８４】
また、エンジン１００の回転速度が高い場合、混合気の燃焼回数が増加し、燃焼反応による熱がシリンダ１内に蓄積される。混合気の燃焼により生成されるＮＯｘ（窒素酸化物）の量は、シリンダ１内の燃焼温度に依存する。したがって、エンジン１００の回転速度が増加すると、生成されるＮＯｘの濃度が上昇する。
【００８５】
また、エンジン１００の始動時および低負荷時には、外部容器２１に収容されている既燃ガスの温度が低い。そのため、外部容器２１内の既燃ガスがシリンダ１内に流入しても、混合気の温度が十分に上昇しない場合がある。それにより、混合気が自己着火できない場合がある。
【００８６】
そこで、本実施の形態においては、エンジン１００の回転速度が高い場合、エンジン１００の高負荷時、エンジン１００の始動時、およびエンジン１００の低負荷時には、通常の火花点火燃焼を行う。それにより、エンジン１００の破損、ＮＯｘの発生、および失火等の不整燃焼を防止することができる。
【００８７】
（４）ＣＰＵの制御
次に、ＣＰＵ５２（図２）の制御動作について説明する。
【００８８】
図６は、ＣＰＵ５２の制御動作を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、図６に示すように、ＣＰＵ５２が運転情報を取得する（ステップＳ１）。なお、運転情報とは、エンジンシステム２００の動作状態に関する情報である。運転情報は、例えば、アクセル開度、エンジン１００の回転速度、エンジン１００の負荷、油温、水温、スロットル開度、クランク角度、ならびに吸気弁６および排気弁７の開閉時期等を含む。
【００９０】
次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１で取得した運転情報に基づいて、エンジン１００がＨＣＣＩ燃焼領域（図５参照）であるか否かを判定する（ステップＳ２）。エンジン１００がＨＣＣＩ燃焼領域である場合、ＣＰＵ５２はＨＣＣＩ燃焼処理を行う（ステップＳ３）。その後、ステップＳ１に戻る。ＨＣＣＩ燃焼処理の詳細は後述する。
【００９１】
ステップＳ２において、エンジン１００がＨＣＣＩ燃焼領域でない場合すなわち火花点火燃焼領域（図５参照）である場合、ＣＰＵ５２は火花点火燃焼処理を行う（ステップＳ４）。この場合、通常の火花点火燃焼の制御が行われる。その後、ステップＳ１に戻る。なお、火花点火燃焼処理においては、ＣＰＵ５２は、モータ３４（図２）を制御することにより調整弁２９の開度を０にする。すなわち、連通孔２８が閉塞される。
【００９２】
（４−１）ＨＣＣＩ燃焼処理
ＨＣＣＩ燃焼処理においては、エンジン１００の回転速度に応じて目標となる燃焼時期（以下、目標燃焼時期と呼ぶ）が予め定められている。ＣＰＵ５２は、燃焼時期計測器１０（図２）によって検出される燃焼時期が目標燃焼時期と等しくなるように各部を制御する。なお、目標燃焼時期とは、取得した運転情報に基づいてＨＣＣＩ燃焼が行われる場合に、熱効率および燃焼の安定性が最も向上する着火時期のことである。目標燃焼時期は、任意の運転情報に対応できるようにマップとしてＲＯＭ５３またはＲＡＭ５４に記憶されている。
【００９３】
（ａ）燃焼時期
まず、燃焼時期について説明する。
【００９４】
上述したように、燃焼時期は燃焼時期計測器１０によって検出される。例えば、燃焼時期は、シリンダ１内の熱発生率が最大となる時期（ｄＱ／ｄθが最大となる時期）、または燃焼によるシリンダ１内の圧力の変化率が最大となる時期（ｄＰ／ｄθが最大となる時期）のいずれかとして検出することができる。なお、上記Ｑはシリンダ１内の発熱量を示し、Ｐはシリンダ１内の圧力を示し、θはクランク角度を示す。
【００９５】
また、燃焼質量割合（混合気全体の質量に対する燃焼した部分の質量の割合）が５０％となる時期を燃焼時期として用いてもよい。図７は、シリンダ１におけるクランク角度と熱発生率との関係、およびクランク角度と燃焼質量割合との関係の一例を示したものである。燃焼質量割合が５０％となる時期はｄＰ／ｄθが最大となる時期に比べてやや遅角側の値となるが、図７に示すように、燃焼質量割合が５０％となる時期とｄＱ／ｄθが最大となる時期とはほぼ同一である。したがって、燃焼質量割合が５０％となる時期を燃焼時期としてもよい。
【００９６】
また、エンジン１００の１サイクルにおけるイオン電流を積算した場合に、積算値が１サイクル分のイオン電流の５０％となる時期は燃焼質量割合が５０％となる時期とほぼ同一である。したがって、イオン電流の積算値が１サイクル分のイオン電流の５０％となる時期を燃焼時期としてもよい。
【００９７】
本実施の形態においては、燃焼時期計測器１０として、例えば、イオンプローブ等によってイオン電流を測定することができる装置を用いる。そして、測定されたイオン電流の積算値が１サイクル分のイオン電流の５０％となる時期を燃焼時期とする。
【００９８】
（ｂ）ＨＣＣＩ燃焼処理時のＣＰＵの制御動作
次に、ＨＣＣＩ燃焼処理時のＣＰＵ５２（図２）の制御動作について説明する。
【００９９】
図８は、図６のステップＳ３に示されるＨＣＣＩ燃焼処理の詳細を示すフローチャートである。
【０１００】
図８に示すように、ＣＰＵ５２は、図６のステップＳ１で取得した運転情報（エンジン１００の回転速度）に応じた目標燃焼時期をＲＯＭ５３またはＲＡＭ５４から読み込む（ステップＳ１１）。
【０１０１】
次に、ＣＰＵ５２は、図６のステップＳ１で取得した運転情報に基づいて、燃料噴射時期、燃料噴射量および空気量を決定する（ステップＳ１２）。なお、燃焼噴射時期は、例えば、インジェクタ９から噴出された燃料が吸気行程中にシリンダ１内に供給されるように決定される。また、燃料噴射量は、例えば、アクセル開度に基づいて決定される。また、空気量は、例えば、混合気の空燃比が理論空燃比（約１４．５：１）となるように決定される。
【０１０２】
次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１１で読み込んだ目標燃焼時期およびステップＳ１２で決定した空気量等に基づいて外部容器２１（図２）からシリンダ１（図２）内へ供給される既燃ガスの量を決定する（ステップＳ１３）。なお、既燃ガス量を調整することにより、シリンダ１内の温度を調整することができる。
【０１０３】
次に、ＣＰＵ５２は、１サイクル前の処理において補正係数が算出されたか否かを判別する（ステップＳ１４）。なお、補正係数は、後述するステップＳ２０の処理において算出される。
【０１０４】
１サイクル前に補正係数が算出されている場合、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１３で決定された既燃ガス量に補正係数を乗算する（ステップＳ１５）。
【０１０５】
次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１２で決定された燃料噴射時期、燃料噴射量、空気量およびステップＳ１５で算出された既燃ガス量に基づいて、吸気弁６（図２）の開閉時期、排気弁７（図２）の開閉時期、既燃ガス収容部２３（図２）の容積、およびスロットル開度を決定する（ステップＳ１６）。
【０１０６】
なお、ステップＳ１４において補正係数が算出されていない場合は、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１２で決定された燃料噴射時期、燃料噴射量、空気量およびステップＳ１３で決定された既燃ガス量に基づいて、吸気弁６の開閉時期、排気弁７の開閉時期、既燃ガス収容部２３の容積、およびスロットル開度を決定する。
【０１０７】
次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１６で決定された吸気弁６の開閉時期、排気弁７の開閉時期、既燃ガス収容部２３の容積、およびスロットル開度に基づいて混合気を自己着火燃焼させるとともに、燃焼時期計測器１０（図２）から実際の燃焼時期を取得する（ステップＳ１７）。
【０１０８】
次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１１で読み込んだ目標燃焼時期とステップＳ１７で取得した実際の燃焼時期との誤差を算出する（ステップＳ１８）。次に、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１８で算出された誤差の絶対値が予め設定されたしきい値以上か否かを判別する（ステップＳ１９）。
【０１０９】
誤差の絶対値がしきい値以下の場合、ＣＰＵ５２は、既燃ガス量に対する補正係数を算出する（ステップＳ２０）。その後、ＣＰＵ５２は図６のステップＳ１に戻る。
【０１１０】
ステップＳ１９において誤差の絶対値がしきい値より大きい場合、ＣＰＵ５２は、調整弁２９により連通孔２８を閉塞した後、火花点火燃焼処理を行う（ステップＳ２１）。その後、図６のステップＳ１に戻る。これらステップＳ１９およびステップＳ２１の処理を設けることにより、実際の燃焼時期が目標燃焼時期と大きく異なっている場合には、ＨＣＣＩ燃焼を行わずに火花点火燃焼を行うことができる。それにより、混合気の早期着火および失火等の不整燃焼を防止することができる。
【０１１１】
（ｃ）補正係数
ステップＳ２０において算出される既燃ガス量に対する補正係数は、目標燃焼時期と実際の燃焼時期との誤差が小さくなるように算出される。
【０１１２】
具体的には、実燃焼時期が目標燃焼時期よりも遅い場合には、シリンダ１（図２）内の既燃ガスの割合が大きくなるように補正係数が算出される。シリンダ１内の既燃ガスの割合が大きくなることにより、混合気の温度が上昇する。それにより、混合気の燃焼時期が進角する。
【０１１３】
また、実燃焼時期が目標燃焼時期よりも早い場合には、シリンダ１内の既燃ガスの割合が小さくなるように補正係数が算出される。シリンダ１内の既燃ガスの割合が小さくなることにより、混合気の温度が低下する。それにより、混合気の燃焼時期が遅角する。
【０１１４】
なお、シリンダ１内の既燃ガス量の調整は、例えば、以下の方法のいずれか、または以下のいくつかの方法を組み合わせることにより行うことができる。
【０１１５】
（ｄ）シリンダ内の既燃ガス量の調整方法
（ｄ−１）既燃ガス収容部による調整
既燃ガス収容部２３（図２）の容積を調整することにより、シリンダ１内へ供給される既燃ガスの量を調整することができる。既燃ガス収容部２３の容積を調整する際には、ＣＰＵ５２は、モータ３５（図２）を制御することにより、仕切り板２５を回動させる。
【０１１６】
既燃ガス収容部２３の容積を増加させた場合、シリンダ１内へ既燃ガスが流出することによって生じる既燃ガス収容部２３内の圧力低下が減少する。この場合、既燃ガス収容部２３内の圧力を高く保ちつつシリンダ１内へ既燃ガスを供給することができる。また、既燃ガス収容部２３の容積が大きくなることにより、既燃ガス収容部２３の既燃ガスの収容量が増加する。したがって、シリンダ１内へ十分な量の既燃ガスを供給することができる。それにより、混合気の温度が上昇し、燃焼時期が進角する。
【０１１７】
一方、既燃ガス収容部２３の容積を減少させた場合、シリンダ１内へ既燃ガスが流出することによって生じる既燃ガス収容部２３内の圧力低下が増大する。この場合、シリンダ１内に既燃ガスを供給する際の既燃ガス収容部２３内の圧力低下が大きくなる。また、既燃ガス収容部２３の容積が小さくなることにより、既燃ガス収容部２３の既燃ガスの収容量が減少する。したがって、シリンダ１内に供給される既燃ガスの量が減少する。それにより、混合気の温度が低下し、燃焼時期が遅角する。
【０１１８】
（ｄ−２）排気弁による調整
排気弁７（図２）が開いている時間（開口期間）を調整することにより、シリンダ１内へ供給される既燃ガスの量を調整することができる。
【０１１９】
排気弁７の開口期間を短くした場合、シリンダ１内から排気ポート５へ流出する既燃ガスの量が減少する。それにより、シリンダ１内から既燃ガス収容部２３に流入する既燃ガスの量が増加する。
【０１２０】
この場合、十分な量の既燃ガスが既燃ガス収容部２３内に収容される。それにより、既燃ガス収容部２３からシリンダ１内に十分な量の既燃ガスを供給することが可能となる。その結果、混合気の温度が上昇し、燃焼時期が進角する。
【０１２１】
一方、排気弁７の開口期間を長くした場合、シリンダ１内から排気ポート５へ流出する既燃ガスの量が増加する。それにより、シリンダ１内から既燃ガス収容部２３に流入する既燃ガスの量が減少する。
【０１２２】
この場合、既燃ガス収容部２３内に収容される既燃ガスの量が減少する。それにより、既燃ガス収容部２３からシリンダ１内に供給される既燃ガスの量が減少する。その結果、混合気の温度が低下し、燃焼時期が遅角する。
【０１２３】
なお、排気弁７の開口期間は、例えば、排気弁７の開く時期（開口時期）を遅角させること、または排気弁７の閉じる時期（閉塞時期）を進角させることにより短くすることができる。また、排気弁７の開口期間は、例えば、排気弁７の開口時期を進角させること、または排気弁７の閉塞時期を遅角させることにより長くすることができる。
【０１２４】
（５）本実施の形態の効果
（ａ）本実施の形態に係るエンジンシステム２００においては、ピストン２の上下運動に伴って連通孔２８がピストン２の外周面で開閉される。詳細には、ピストン２がＢＤＣ付近に位置する所定の期間において、連通孔２８が開口される。また、上記所定の期間を除く期間においては、ピストン２の外周面により連通孔２８が閉塞される。
【０１２５】
この場合、膨張行程および排気行程における上記所定の期間では、燃焼時に発生する圧力により、シリンダ１内の既燃ガスが連通孔２８を介して既燃ガス収容部２３に流入する。また、吸気行程および圧縮行程における上記所定の期間では、シリンダ１内が低圧になることにより、既燃ガス収容部２３内の既燃ガスがシリンダ１内に流入する。
【０１２６】
このように、本実施の形態においては、既燃ガスの流れを制御するための弁を設けることなく、既燃ガス収容部２３への既燃ガスの収容およびシリンダ１内への既燃ガスの供給を適切な時期に行うことができる。それにより、低コストのエンジンシステムで、混合気を確実に自己着火させることが可能となる。
【０１２７】
（ｂ）また、本実施の形態においては、既燃ガス収容部２３の容積を調整することができる。それにより、シリンダ１内に供給される既燃ガスの量を調整することができる。その結果、混合気の燃焼時期を調整することができ、安定したＨＣＣＩ燃焼が可能となる。
【０１２８】
（ｃ）また、調整弁２９により連通孔２８を閉塞することができる。この場合、エンジン１００がＨＣＣＩ燃焼に適していない状態である場合には、調整弁２９により連通孔２８を閉塞し火花点火燃焼を行うことができる。すなわち、本実施の形態においては、エンジン１００の状態に応じて、ＨＣＣＩ燃焼および火花点火燃焼を選択的に行うことができる。それにより、エンジン１００の出力を安定させることができる。
【０１２９】
（ｄ）また、本実施の形態においては、排気弁７の開閉時期を調整することにより、既燃ガス収容部２３内に収容される既燃ガスの量を調整することができる。それにより、シリンダ１内に供給される既燃ガスの量を調整することができる。その結果、混合気の燃焼時期を調整することができ、安定したＨＣＣＩ燃焼が可能となる。
【０１３０】
（ｅ）また、本実施の形態においては、設定された目標燃焼時期で自己着火燃焼が行われるようにエンジンシステム２００の各部が制御される。それにより、ノッキングおよび失火等を防止することができ、エンジン１００の安定した運転が可能になる。
【０１３１】
（ｆ）また、目標燃焼時期と実際の燃焼時期との誤差が大きい場合には、火花点火燃焼が行われる。それにより、混合気の早期着火および失火等の不整燃焼を確実に防止することができる。
【０１３２】
（ｇ）また、本実施の形態においては、エンジン１００の回転速度が高い場合、エンジン１００の高負荷時、エンジン１００の始動時、およびエンジン１００の低負荷時には、通常の火花点火燃焼を行う。それにより、エンジン１００の破損、ＮＯｘの発生、および失火等の不整燃焼を防止することができる。
【０１３３】
（６）他の実施の形態
（６−１）外部容器の設置例
上記実施の形態においては、１つのシリンダ１に１つの外部容器２１を設けた場合について説明したが、１つのシリンダ１に複数の外部容器２１を設けてもよい。
【０１３４】
図９および図１０は、２つの外部容器２１を備えたエンジン１００の一例を示す図である。なお、図１０は、図９のＡ−Ａ線断面図である。
【０１３５】
図９および図１０に示すように、本例では、２つの外部容器２１が互いに対向するようにシリンダ１の両側面に設けられている。この構成においては、図９および図１０に矢印で示すように、２つの外部容器２１からシリンダ１内に流入する既燃ガスは、シリンダ１内の中央部で合流する。そのため、外部容器２１からシリンダ１内に流入する既燃ガスの流速は、シリンダ１内の中央部で低下する。
【０１３６】
この場合、シリンダ１内に流入した既燃ガスがシリンダ１の壁面に高速で衝突することを防止することができる。それにより、既燃ガスの熱がシリンダ１の壁面から放出されることを防止することができる。その結果、混合気の温度を確実に上昇させることができる。
【０１３７】
また、本例では２つの外部容器２１に既燃ガスを収容することができるので、シリンダ１内に十分な量の既燃ガスを供給することができる。
【０１３８】
以上の結果、混合気を確実に自己着火させることができる。
【０１３９】
なお、１つのシリンダ１に３つ以上の外部容器２１を設けてもよい。この場合、各外部容器２１からシリンダ１内に流入する既燃ガスがシリンダ１の中央部で合流するように各連通孔２８が形成される。この場合、外部容器２１からシリンダ１内に流入する既燃ガスの流速は、シリンダ１内の中央部で低下する。それにより、既燃ガスの熱がシリンダ１の壁面から放出されることを防止することができる。
【０１４０】
（６−２）ピストンの他の例
以下に説明する形状を有するピストン２を用いてもよい。
【０１４１】
図１１は、ピストン２の他の例を示す図である。図１１のピストン２は、上面に上方に延びるように形成された突条部２ａを有する。この構成においては、図１１に矢印で示すように、外部容器２１からシリンダ１内に流入する既燃ガスは突条部２ａに衝突する。このとき、既燃ガスの流れの方向が上方に変化するとともに、流速が低下する。
【０１４２】
この場合、外部容器２１からシリンダ１内に流入した既燃ガスがシリンダ１の壁面に高速で衝突することを防止することができる。それにより、既燃ガスの熱がシリンダ１の壁面から放出されることを防止することができる。その結果、混合気の温度を確実に上昇させることができる。したがって、混合気を確実に自己着火させることができる。
【０１４３】
また、突条部２ａにより既燃ガスの流れが制御されるので、シリンダ１内の混合気が十分に成層化される。それにより、混合気の温度をさらに上昇させることが可能となる。その結果、混合気をより確実に自己着火させることができる。
【０１４４】
（６−３）シリンダ内の既燃ガス量の調整
吸気管１１（図２）の長さ調整または調整弁２９（図２）の開度調整を行うことによりシリンダ１内の既燃ガス量の調整を行ってもよい。また、上述した複数の方法のいくつかを組み合わせてシリンダ１内の既燃ガス量の調整を行ってもよい。
【０１４５】
（６−４）他の車両への適用
上記実施の形態においては、車両の一例として自動二輪車１００について説明したが、本発明に係るエンジンシステムは、自動三輪車および自動四輪車等の他の車両に適用することができる。
【０１４６】
（６−５）シリンダの形状
シリンダ１と外部容器２１とは、別体として形成してもよく、あるいは一体的に形成してもよい。
【０１４７】
（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１４８】
上記実施の形態では、連通孔２８が連通部の例であり、燃焼時期計測器１０が燃焼時期計測手段の例であり、ＲＯＭ５３またはＲＡＭ５４が記憶部の例であり、ＣＰＵ５２が制御手段の例であり、仕切り板２５が容積調整手段の例であり、排気ポート５が排気通路の例であり、排気弁駆動装置７ａが排気弁駆動手段の例であり、点火プラグ８が点火手段の例であり、調整弁２９が開閉手段の例であり、突状部２ａが流速低下部の例であり、後輪６０９が駆動輪の例であり、後輪ドリブンスプロケット６１０、ドライブシャフト６１３、後輪ドライブスプロケット６１４およびチェーン６１５が伝達機構の例である。
【０１４９】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、エンジンを備える種々の車両、船舶および発電機等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の模式図である。
【図２】本実施の形態に係るエンジンシステムを示す模式図である。
【図３】ＨＣＣＩ燃焼時のエンジンの状態を示す模式図である。
【図４】火花点火燃焼時のエンジンの状態を示した模式図である。
【図５】エンジンのＨＣＣＩ燃焼による運転領域および火花点火燃焼による運転領域を示す図である。
【図６】ＣＰＵの制御動作を示すフローチャートである。
【図７】シリンダにおけるクランク角度と熱発生率との関係、およびクランク角度と燃焼質量割合との関係の一例を示したものである。
【図８】ＨＣＣＩ燃焼処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】２つの外部容器を備えたエンジンの一例を示す図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】ピストンの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  シリンダ
２  ピストン
２ａ  突状部
４  吸気ポート
５  排気ポート
６  吸気弁
６ａ  吸気弁駆動装置
７  排気弁
７ａ  排気弁駆動装置
８  点火プラグ
９  インジェクタ
１０  燃焼時期計測器
１１  吸気管
１２  排気管
１４  スロットルバルブ
２１  外部容器
２３  既燃ガス収容部
２８  連通孔
２９  調整弁
５０  ＥＣＵ
１００  エンジン
２００  エンジンシステム
６０９  後輪
６１０  後輪ドリブンスプロケット
６１３  ドライブシャフト
６１４  後輪ドライブスプロケット
６１５  チェーン
【図１】
2008144712.tif 000003
【図２】
2008144712.tif 000004
【図３】
2008144712.tif 000005
【図４】
2008144712.tif 000006
【図５】
2008144712.tif 000007
【図６】
2008144712.tif 000008
【図７】
2008144712.tif 000009
【図８】
2008144712.tif 000010
【図９】
2008144712.tif 000011
【図１０】
2008144712.tif 000012
【図１１】
2008144712.tif 000013