(57)【要約】【課題】予混合圧縮自着火式内燃機関において、適切に運転できる領域を低負荷側にも高負荷側にも拡張できるように、自着火時における予混合気の濃度ムラを制御できる構成を提供する。【解決手段】二つ以上の吸気ポートＩｎ１・Ｉｎ２を備える予混合圧縮自着火式内燃機関において、前記吸気ポートのうち一つの吸気ポートＩｎ２には、当該吸気ポートＩｎ２を通過する流量を変更する流量調整弁１２が配置されており、燃料噴射口１０は、前記流量調整弁１２が配置されている吸気ポートにのみ配置される。燃料噴射口１０の配置位置は、前記流量調整弁１２より下流側である。この流量調整弁１２は、前記燃料噴射口１０からの燃料噴射時に、全閉以外の開度をとるように制御される。また、前記流量調整弁１２は、高負荷時は低負荷時よりもその開度が大きくなるように、また、高回転時には低回転時よりもその開度が小さくなるように、制御される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ以上の吸気ポートを備える予混合圧縮自着火式内燃機関において、
前記吸気ポートのうち一つの吸気ポートには、全閉を除く少なくとも２段階以上の開度に調整することで、当該吸気ポートを通過する流量を変更する流量調整弁が配置されており、
燃料噴射口は、前記流量調整弁が配置されている吸気ポートにのみ配置され、かつ、その配置位置は当該流量調整弁より下流側であることを特徴とする、
予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関において、
前記流量調整弁は、前記燃料噴射口からの燃料噴射時に、全閉以外の開度をとるように制御されることを特徴とする、
予混合圧縮自着火式内燃機関。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の予混合圧縮自着火式内燃機関において、
前記流量調整弁は、高負荷時は低負荷時よりもその開度が大きくなるように、また、高回転時には低回転時よりもその開度が小さくなるように、制御されることを特徴とする、
予混合圧縮自着火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予混合圧縮自着火式内燃機関の着火安定性を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
予混合圧縮自着火式内燃機関は、シリンダ外で燃料と空気とを予め混ぜておいたものをシリンダ内に流入させ、ピストンの圧縮により圧縮着火（自着火）させる方式の内燃機関である。このエンジンは、スパークプラグを使わず圧縮自着火させる点ではディーゼルエンジンと共通する一方で、着火前に予め燃料と空気を混合しておく（予混合）という点ではガソリンエンジンと共通しており、いわばディーゼルエンジンとガソリンエンジンとの中間の性質を有するエンジンといえる。
このタイプの内燃機関は、熱効率が高く燃費を低減でき、また、ススやＮＯｘ等の有害物質を低減できる等、様々なメリットがあり、近年研究開発が進められている。
【０００３】
この予混合圧縮自着火式内燃機関の実用化の大きな壁となっている問題点の一つに、一般のエンジンに比べて着火・燃焼の制御が困難であるという問題がある。
即ち、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンでは、シリンダ内に燃料を噴射したりスパークプラグに火花を発生させるタイミングを調整することで、ピストン上死点付近の最も適切な時点で点火を行わせることが可能である。一方、予混合圧縮自着火式のエンジンの場合は、燃料と空気とを予め混合しておき、それを圧縮して自然に自己着火させる方式であるので、ピストン上死点付近で自己着火が行われるように温度・圧力・燃料濃度を含む様々な制御要因を適切にコントロールしなければならず、その制御が極めて難しいという問題がある。
【０００４】
このような問題に関連して、特許文献１に開示される予混合圧縮自着火エンジンがある。この予混合圧縮自着火エンジンはその図３，図４に示すように、吸気路（１１３）から供給される空気（ａ）に、燃料噴射弁（１５１）によって燃料を噴射され、その予混合気はダンパ（１１０）によって、燃焼室（１１）に迂回して流入する第１流路（１１４）と、直接燃焼室（１１）に流入する第２流路（１１５）とに切り換えられて、燃焼室（１１）に吸気される。このようにダンパ（１１０）によって、予混合気が流通する流路を変更することで、予混合気が燃焼室（１１）までに通る流路の距離及び容積を変更することができ、この結果、燃焼室（１１）に流入する予混合気の混合状態を変更することができる。
【０００５】
この構成とすることで、ノッキングが発生しやすい動作状態においては、短い第２流路（１１５）側を予混合気が通過するようにダンパ１１０を図３の如く切り換えることによって、自着火時点の予混合気において、酸素含有ガス（例えば、空気）に対する燃料の拡散を抑制し、予混合気を不均一な混合状態とし、自着火時点の燃焼室１１において、空気比が低い部分（濃部）と高い部分（淡部）が存在するように吸気することができる。こうすることで、圧縮行程においては先ず濃部において着火し、その火炎が、隣接している淡部に伝播することとなるが、その自着火直後の燃焼速度は、均一な拡散状態のときに比べて低下しており、結果、ノッキングを抑制することができる。
一方、ノッキングが発生しない動作状態においては、長い第１流路（１１４）側を予混合気が通過するようにダンパ（１１０）を図４の如く切り換えることによって、燃焼室１１内の予混合気を均一な混合状態とできるよう制御できるので、自着火時点の燃料の拡散が促進され、熱効率を向上することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−９０５４０号公報（〔実施の形態２〕（段落番号００３８）、図３，図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示す技術では、不均一にせよ、特に第１流路が絞られることもなく、比較的多量に流れてくる空気（ａ）が必ず燃料（ｇ）と前もって混合された状態で燃焼室（１１）に吸気されるので、燃焼室（１１）内の予混合気に燃料濃度ムラを強く形成したい場合であっても、それには限界がある。
また、予混合気が燃焼室まで供給される流路を第１流路（１１３）か第２流路（１１５）の何れか一方にダンパ（１１０）によって切り換えることで燃料濃度ムラの度合いを制御する構成であるので、燃料の濃度ムラは二段階に調節できるのみとなってしまう。従って、様々な運転条件に対応して濃度ムラをキメ細かく変更する要請には、適切に対応することが困難である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、二つ以上の吸気ポートを備える予混合圧縮自着火式内燃機関において、前記吸気ポートのうち一つの吸気ポートには、全閉を除く少なくとも２段階以上の開度に調整することで、当該吸気ポートを通過する流量を変更する流量調整弁が配置されており、燃料噴射口は、前記流量調整弁が配置されている吸気ポートにのみ配置され、かつ、その配置位置は当該流量調整弁より下流側であるものである。
【００１０】
なお、「流量調整弁を２段階以上の開度に調整する」には、連続的（無段的）に開度を調整するものも含まれる。
【００１１】
請求項１の構成によれば、吸気行程において、流量調整弁が配置されている側の吸気ポートからは空気と燃料が供給され、他の吸気ポートからは空気が供給されるので、シリンダ内部の混合気に燃料濃度ムラを生じさせることができる。
従って、燃料供給量を絞る低負荷運転時においても、燃料濃度が濃い部分を起点として自着火できるので、着火安定性が向上する。また、燃料を多く供給する高負荷運転時においては、燃料が濃い部分から先ず着火し燃料が薄い部分の燃焼を誘発するといった比較的緩やかな燃焼形態をとることができるので、騒音の発生やエンジンの熱的・機械的負担を低減することができる。即ち、機関を適切に運転できる領域を、低負荷側にも高負荷側にも拡大することができる。
また、燃料は流量調整弁が配置されている吸気ポートからのみ供給され、他の吸気ポートからは燃料濃度ゼロの空気のみが吸気される形となるから、より強い燃料濃度ムラをシリンダの内部の予混合気に形成することができる。
更に、前記流量調整弁の開度を増減することで、シリンダ内の混合気に形成される前記燃料濃度ムラの度合いを調整することができるから、運転条件等に応じて濃度ムラの度合いを調節し、自着火の安定性・有害物質の低減等の観点から最適な濃度ムラを作り出すことができる。
【００１２】
請求項２においては、前記流量調整弁は、前記燃料噴射口からの燃料噴射時に、全閉以外の開度をとるように制御されるものである。
【００１３】
請求項２の構成によれば、燃料ガスが第二吸気ポートに供給される際、当該第二吸気ポートには必ず空気の流れが形成されることになるから、燃料ガスをシリンダ内に確実に供給することができる。また、シリンダ内への燃料ガスの供給量を精度良く調節できる。
【００１４】
請求項３においては、前記流量調整弁は、高負荷時は低負荷時よりもその開度が大きくなるように、また、高回転時には低回転時よりもその開度が小さくなるように、制御されるものである。
【００１５】
請求項３の構成によれば、燃料を大量に供給する高負荷時においては過度の燃料濃度ムラを抑制して急激な爆発を抑制し、また、着火しにくい高回転時には燃料濃度ムラを増大させて失火を回避することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る予混合圧縮自着火式エンジンの全体的な構成を示した平面概略図である。
図２は、本エンジンの吸気行程における空気および燃料ガスの流れを示す斜視図である。図３は、圧縮行程において予混合気が濃度ムラを維持しながら圧縮される様子を示す斜視図である。
図４は、回転数・負荷に応じて流量制御弁の開度を制御する制御例を示した図である。
【００１７】
図１に示される圧縮自着火エンジン１はガスヒートポンプにおける室外機のコンプレッサの駆動用として構成され、その燃料として都市ガスを使用するものである。このエンジン１のシリンダ３は、二つの吸気ポート（第一吸気ポートＩｎ１・第二吸気ポートＩｎ２）と、二つの排気ポート（第一排気ポートＯｕｔ１・第二排気ポートＯｕｔ２）と、を有している。
シリンダ３の内部にはピストン４が往復動自在に嵌合されており、このピストン４がコンロッド８（図２・図３）を介して、エンジン１のクランク軸に連結されている。
【００１８】
吸気ポートＩｎ１・Ｉｎ２、排気ポートＯｕｔ１・Ｏｕｔ２のそれぞれにはバルブ９が備えられており、このバルブ９は、前記クランク軸にタイミングベルト等を介して連動連結される図示しないカム軸によって、その開閉が制御される。
【００１９】
前記吸気ポートＩｎ１・Ｉｎ２は、シリンダ３の天井面の一側に並べて形成される。空気をシリンダ３内に取り込む経路としての吸気路５は、その中途から、第一分岐路５ａと第二分岐路５ｂの二本に分岐される。第一分岐路５ａは第一吸気ポートＩｎ１に、第二分岐路５ｂは第二吸気ポートＩｎ２に、それぞれ接続される。
第二分岐路５ｂの分岐箇所近傍には、その開度を全閉から全開まで無段的に調整できる、流量調整弁１２を備えている。この流量調整弁１２は、一端側を枢支された弁体を備えており、この弁体が回動することで、第二分岐路５ｂの内壁と弁体とが形成する隙間量を増減でき、第二分岐路５ｂを通過する空気の流量を変更できるように構成されている。前記弁体には制御軸１２ａが連結されており、この制御軸１２ａが、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）により制御される適宜のアクチュエータ１３に連結されている。
【００２０】
燃料供給管１１は、流量調整弁１２が備えられている側の吸気ポート、即ち、第二吸気ポートＩｎ２に備えられている（第一吸気ポートＩｎ１には備えられていない）。具体的には前記燃料供給管１１は、前述の第二分岐路５ｂの内部に突入され、前記第二吸気ポートＩｎ２側を向く燃料噴射口１０を形成している。この燃料噴射口１０は、前記流量調整弁１２よりもシリンダ３に近い側（下流側）に配置されている。
上記燃料供給管１１には図示しないキャブレター（燃料混合器）が接続され、このキャブレターに、ガス導出管からの都市ガスが供給される構成となっている。
【００２１】
第一吸気ポートＩｎ１はストレートポート（接線流入形）に構成しており、平面視において、シリンダ３の内壁に対して接線に近い向きで当該シリンダ３に接続している。この結果、第一分岐路５ａから第一吸気ポートＩｎ１を介してシリンダ３内に供給される空気は、シリンダ３の内壁に沿ってスワールＳｗ１を発生させる。
第二吸気ポートＩｎ２は、その先端が平面視において渦巻状に湾曲するヘリカルポート（螺旋流入形のポート）に構成している。従って、第二分岐路５ｂに供給された空気と燃料ガスは、第二吸気ポートＩｎ２を介して、渦を形成しながらシリンダ３の内部空間へ導入され、前記スワールＳｗ１と同方向のスワールＳｗ２を発生させるように構成している。
【００２２】
第一排気ポートＯｕｔ１、第二排気ポートＯｕｔ２は、それぞれ第一分岐路７ａ、第二分岐路７ｂに接続される。両分岐路７ａ・７ｂは合流して集合排気路７を形成し、消音のためのマフラーに接続される。
【００２３】
次に、本エンジン１の動作を説明する。
即ち、本エンジン１は４サイクル式とされており、以下に述べる▲１▼吸入行程、▲２▼圧縮行程、▲３▼膨張行程、▲４▼排気行程の四つの行程を順に経ることで、一サイクルを完了する。
【００２４】
▲１▼吸入行程においてはピストン４が下降しつつあり、また、吸気ポートＩｎ１・Ｉｎ２のバルブ９が開かれるよう制御される。従って、負圧となったシリンダ３の内部空間に、第一吸気ポートＩｎ１を介して空気が、第二吸気ポートＩｎ２を介して空気と燃料ガスとが、それぞれ吸入される。ピストン４の下降が終了し下死点を越えると、次の圧縮行程に移行する。
【００２５】
▲２▼圧縮行程ではピストン４は上昇し、この状態においては四つのポート（Ｉｎ１・Ｉｎ２，Ｏｕｔ１・Ｏｕｔ２）はいずれもバルブ９によって閉じられているので、予混合気の圧縮が行われる形となる。圧縮比は１７〜１８程度である。そして、上昇するピストン４が上死点に達する付近のタイミングで、予混合気が自然着火（自着火）し、次の膨張行程に移行する。
【００２６】
▲３▼膨張行程においては、着火した予混合気が急激に膨張する。膨張行程においても四つのポート（Ｉｎ１・Ｉｎ２，Ｏｕｔ１・Ｏｕｔ２）はいずれもバルブ９によって閉じられた状態を維持するので、膨張する予混合気がピストン４を押し下げる形となってクランク軸を回転させる。ピストン４が下降を終了し下死点位置を越えると、次の排気行程に入る。
【００２７】
▲４▼排気行程においては排気ポートＯｕｔ１・Ｏｕｔ２が開かれるので、シリンダ３内の排ガスは上昇するピストン４に押し出され、この排気ポートＯｕｔ１・Ｏｕｔ２を通って排気される。ピストン４が上死点に達した時点で一サイクルが完了し、再び吸入行程に戻る。
【００２８】
本実施形態では上記▲１▼吸入行程において、シリンダ３内には、第一吸気ポートＩｎ１から単に空気のみが流入する一方、第二吸気ポートＩｎ２からは空気と燃料ガスとが流入する。そして、第二吸気ポートＩｎ２から流入する空気と燃料ガスとの比率は、前記流量調整弁１２の開度に従って変化する。
即ち、流量調整弁１２の開度を小さくすると、第二吸気ポートＩｎ２側を流れる空気流量はそれに伴って小さくなるから、第二吸気ポートＩｎ２から供給される混合気中の空気の量は、燃料噴射口１０から供給される燃料ガスの量に対し、相対的に少なくなる。この結果、燃料の濃い混合気が第二吸気ポートＩｎ２からシリンダ３の内部に導入されることになる。
一方、流量調整弁１２の開度を大きくすると、第二吸気ポートＩｎ２側を流れる空気流量が増大し、燃料の薄い混合気が第二吸気ポートＩｎ２からシリンダ３の内部に導入されることになる。
【００２９】
この結果、シリンダ３内の混合気には、シリンダ外側が薄く且つシリンダ中心部付近が濃くなるような、燃料濃度ムラが生じる（図３）。
なお、シリンダ３内に形成されている前記スワールＳｗ１・Ｓｗ２は、▲１▼吸気行程で形成された前記濃度ムラを、次の▲２▼圧縮行程においてピストン４が上昇し混合気が圧縮される場合でも維持する役割を果たす。
【００３０】
以上のような燃料濃度ムラによって、▲２▼圧縮行程の終了時（ピストン上死点近傍）においては、先ず燃料濃度の濃いシリンダ中心部付近において自着火し、燃料濃度の薄いシリンダ外側は、中央部の着火に遅れて燃焼する燃焼形態をとることになる。
この結果、高負荷運転時であって燃料を多く噴射する必要がある場合でも、先ず燃料濃度の濃い中央部から着火し、それによる筒内の圧力、温度上昇により周囲の希薄な予混合気の燃焼を誘発するので、燃焼は比較的緩やかであり、均一の燃料混合気の圧縮による多点同時発火燃焼に比して騒音を小さくすることができる。またシリンダヘッドおよびピストンに対する熱的負荷・機械的負荷も小さくでき、当該シリンダヘッドおよびピストンの耐久性が向上する。
即ち本実施形態の構成によれば、エンジン１の運転可能領域を高負荷側に拡大できることを意味する。
【００３１】
また、燃料噴射量を絞るべき低負荷運転時であって、まったく均一に混合したとすればピストン４が上死点となるまで圧縮されても自着火しない（失火してしまう）ような燃料濃度であっても、上述のように中央側が濃くなるように燃料濃度ムラを形成しておくことで、圧縮時にシリンダ中央側で自着火させ、それにより周りの希薄混合気の燃焼を誘発し、失火を抑制することができる。
更には、シリンダ３の内部空間の温度分布は、熱がシリンダ内壁を伝って逃げてゆく関係上、シリンダ内壁に近い側（外側）よりもシリンダ中央側の方が温度が高くなるのが一般である。そして本実施形態では、第二吸気ポートＩｎ２側より燃料を供給することで、前述のとおり高温となっているシリンダ中心部付近において理論混合比に近くなるような濃度ムラが形成されるから、着火をより容易とすることができる。
即ち、本実施形態の構成によれば、エンジン１の運転可能領域を低負荷側にも拡大できることを意味する。また、シリンダ中心部付近で着火がなされるので、燃焼により生じた熱が外に逃げにくい構成であり、熱効率の点でも有利である。
【００３２】
本実施形態において、燃料は流量調整弁１２が配置されている第二吸気ポートＩｎ２からのみ供給され、第一吸気ポートＩｎ１からは燃料濃度ゼロの空気のみが吸気される形となっている。即ち、空気が燃料ガスと混合されず直接シリンダ３内に吸気される経路が、第一吸気ポートＩｎ１として独立に確保されている。この結果、強い燃料濃度ムラをシリンダ３の内部の予混合気に形成することが可能であり、濃度ムラの制御範囲を拡大することができる。
【００３３】
ここで、上記燃料濃度ムラの度合いは、第二吸気ポートＩｎ２からの燃料混合気における燃料濃度に影響される。即ち、前記流量調整弁１２の開度を小さくして、第二吸気ポートＩｎ２からの燃料混合気の燃料濃度を増大させると、シリンダ３内の混合気に、より大きな燃料濃度ムラが形成される関係にある。
そして本実施形態では、前記アクチュエータ１３を駆動することによって前記流量調整弁１２の角度を無段的に変更できるように構成しているので、第二吸気ポートＩｎ２の空気の流量、ひいてはシリンダ３内の燃料濃度ムラの度合いを無段的に変更することが可能である。従って、燃料濃度ムラをキメ細かく制御することができる。
【００３４】
本実施形態のＥＣＵによる流量調整弁１２の開度の制御例が図４に示され、以下、この制御について説明する。
即ち本実施形態において、ＥＣＵは、流量調整弁１２の開度を高回転側で小さくし、低回転側で大きくする制御を行っている。
このように制御することで、一般に圧縮自着火しにくくなる高回転運転時で強度のムラをシリンダ３内の混合気に形成し、シリンダ中心部付近に燃料濃度の一層濃い部分を生じさせるようにすることで、高回転側での着火性が向上することになる。
【００３５】
また、ＥＣＵは、流量調整弁１２の開度を高負荷側で大きくし、低負荷側で小さくする制御を行っている。
これは、シリンダ３内の混合気に燃料濃度のムラを形成することで、前述のとおり燃焼が比較的緩やかとなってシリンダ３の熱的・機械的負担を抑制することができる一方で、余りにも燃料濃度の濃い部分をシリンダ中心部に形成したのでは、起点となるシリンダ中心部付近での燃焼が過剰に激しいものとなってしまい、騒音やシリンダ３の熱的・機械的負担がかえって増大してしまい、また、発生する有害物質の量が増大してしまうという事情がある。この点、本実施形態においては流量調整弁１２の開度を上記のように制御しているから、燃料を多量に供給すべき高負荷運転時において燃料濃度の過剰に濃い部分がシリンダ中心部に形成されるのを回避して、騒音やシリンダ３の熱的・機械的負担を小さくでき、有害物質の発生を抑制することができる。
【００３６】
なお、ＥＣＵは、回転数が高く負荷が低い運転条件（流量調整弁１２の開度を小さくしてシリンダ３内の混合気に大きなムラを形成すべき条件）であっても、流量調整弁１２を全閉とはせず、必ず僅かでも開く（開度ゼロ以外の状態）を取るように制御するようにしている。
こうすることで、燃料噴射口１０から第二分岐路５ｂに供給される燃料ガスが第二分岐路５ｂ（第二吸気ポートＩｎ２）内で澱んでしまうことが回避され、シリンダ３内への燃料供給量を適切に制御することができる。
【００３７】
以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下に示すような変容が可能である。
【００３８】
（イ）  本実施形態は圧縮自着火式のエンジンとされるが、安定した圧縮自着火が困難な運転条件において強制点火を行わせるためのスパークプラグを備えても構わない。この場合、スパークプラグは前記電子制御装置（ＥＣＵ）に接続されるものとし、当該ＥＣＵは、適宜のセンサから入力される情報（例えば回転数、負荷）から圧縮自着火とすべきか強制点火すべきかを判定して、強制点火すべきと判定したときに前記スパークプラグに点火信号を送るようにする。当該スパークプラグの配置位置としては、燃料がリッチであるシリンダ中心側に備えさせるのが、安定した着火を実現できるので望ましい。
ＥＣＵは、流量調整弁１２の開度を、エンジンの負荷あるいはエンジンの回転数のどちらかの値にのみ基づいて開度を調整するようにしても良い。また、エンジンの負荷や回転数以外の値であっても、エンジンの燃焼状態を推測することができる値であれば、その値に基づいて開度を調整するようにしても良い。
更には、グロープラグを備え、吸気温度を上昇させて着火性を向上させる構成としても良い。
【００３９】
（ロ）  本実施形態は都市ガス（天然ガス）を燃料として用いているが、例えばプロパンガス等の他の気体を燃料とする場合でも、前記実施形態と同様の構造を採用できる。また、例えばガソリンを霧化するキャブレター（霧化混合器）を備え、霧状のガソリンと空気との混合気を第二分岐路５ｂに噴射する構成としても構わない。
【００４０】
（ハ）  本実施形態では吸気ポートの数を２つとしているが（Ｉｎ１・Ｉｎ２）、これに限らず、吸気ポートを３つ以上備える構成とすることも差し支えない。
【００４１】
（ニ）  本実施形態では、第二吸気ポートＩｎ２は前述のとおりヘリカルポートに形成しており、第二吸気ポートＩｎ２を通過する予混合気は、螺旋状の渦を形成しながらシリンダ３内に供給され、ストレートポートとしての第一吸気ポートＩｎ１から流入する空気が形成するスワールＳｗ１と同方向のスワールＳｗ２を形成する構成となっている。しかし、本発明はこの構成に限られるものではなく、第二吸気ポートＩｎ２をストレートポートに形成することも可能である。
【００４２】
（ホ）  本実施形態では前記流量調整弁１２を回動可能な弁体として構成したが、この構成に限らず、例えば直線的に往復摺動するスプールとする構成であっても差し支えない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００４４】
即ち、請求項１に示すように、二つ以上の吸気ポートを備える予混合圧縮自着火式内燃機関において、前記吸気ポートのうち一つの吸気ポートには、全閉を除く少なくとも２段階以上の開度に調整することで、当該吸気ポートを通過する流量を変更する流量調整弁が配置されており、燃料噴射口は、前記流量調整弁が配置されている吸気ポートにのみ配置され、かつ、その配置位置は当該流量調整弁より下流側であるので、
吸気行程において、流量調整弁が配置されている側の吸気ポートからは空気と燃料が供給され、他の吸気ポートからは空気が供給されるので、シリンダ内部の混合気に燃料濃度ムラを生じさせることができる。
従って、燃料供給量を絞る低負荷運転時においても、燃料濃度が濃い部分を起点として自着火できるので、着火安定性が向上する。また、燃料を多く供給する高負荷運転時においては、燃料が濃い部分から先ず着火し燃料が薄い部分の燃焼を誘発するといった比較的緩やかな燃焼形態をとることができるので、騒音の発生やエンジンの熱的・機械的負担を低減することができる。即ち、機関を適切に運転できる領域を、低負荷側にも高負荷側にも拡大することができる。
また、燃料は流量調整弁が配置されている吸気ポートからのみ供給され、他の吸気ポートからは燃料濃度ゼロの空気のみが吸気される形となるから、より強い燃料濃度ムラをシリンダの内部の予混合気に形成することができる。
更に、前記流量調整弁の開度を増減することで、シリンダ内の混合気に形成される前記燃料濃度ムラの度合いを調整することができるから、運転条件等に応じて濃度ムラの度合いを調節し、自着火の安定性・有害物質の低減等の観点から最適な濃度ムラを作り出すことができる。
【００４５】
請求項２に示すように、前記流量調整弁は、前記燃料噴射口からの燃料噴射時に、全閉以外の開度をとるように制御されるので、
燃料ガスが第二吸気ポートに供給される際、当該第二吸気ポートには必ず空気の流れが形成されることになるから、燃料ガスをシリンダ内に確実に供給することができる。また、シリンダ内への燃料ガスの供給量を精度良く調節できる。
【００４６】
請求項３に示すように、前記流量調整弁は、高負荷時は低負荷時よりもその開度が大きくなるように、また、高回転時には低回転時よりもその開度が小さくなるように、制御されるので、
燃料を大量に供給する高負荷時においては過度の燃料濃度ムラを抑制して急激な燃焼を抑制し、また、着火しにくい高回転時には燃料濃度ムラを増大させて失火を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る予混合圧縮自着火式エンジンの全体的な構成を示した平面概略図。
【図２】本エンジンの吸気行程における空気および燃料ガスの流れを示す斜視図。
【図３】圧縮行程において予混合気が濃度ムラを維持しながら圧縮される様子を示す斜視図。
【図４】回転数・負荷に応じて流量制御弁の開度を制御する制御例を示した図。
【符号の説明】
１  予混合圧縮自着火式エンジン
３  シリンダ
４  ピストン
５  吸気路
７  集合排気路
１０  燃料噴射口
Ｉｎ１  第一吸気ポート
Ｉｎ２  第二吸気ポート
１２  流量調整弁
【図１】
2004197586.tif 000003
【図２】
2004197586.tif 000004
【図３】
2004197586.tif 000005
【図４】
2004197586.tif 000006