(57)【要約】【課題】電子的な制御によることなく簡素な構成で効果的に排気ガスを低減する。【解決手段】シリンダ２の内壁面に開口する副室１２の通路１２ａをピストン６の往復動に応じて開閉し、膨張行程で燃焼ガスの一部を副室１２内に導入する。そして、この副室１２内の燃焼ガスを、吸気行程で燃焼室７内に吸出して新気と混合し、圧縮行程で圧縮して再燃焼させることで、電子的な制御によることなく、簡素な構成で内部ＥＧＲを実現し、排気ガスを低減する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダ壁面に開口する開口部を有し、この開口部がピストンの往復動によって開閉される副室を設け、
膨張行程で上記副室内に燃焼ガスの一部を導入し、この副室内に導入した燃焼ガスを次の吸気行程で燃焼室に吸出し、再度、圧縮した後、燃焼させることを特徴とするエンジンの排気ガス低減装置。
【請求項２】
上記副室は、上記ピストンが上死点に達する前に上記開口部が閉塞され、上記ピストンが下死点に達する前に上記開口部が開口されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気ガス低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスの再燃焼によって排気ガスを低減するエンジンの排気ガス低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガソリンエンジンやディーセルエンジン等の内燃エンジンにおいては燃焼改善を目的として、主燃焼室に加えて副室を備えるものがある。例えば、特許文献１には、ピストン上部に主燃焼室と連通する副室を設けて着火可能な混合気を形成し、副室内の燃焼火炎で主燃焼室の希薄混合気に着火することで、主として排気ガス中に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減を図る技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−７９３３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示されている技術では、副室内への燃料噴射のタイミングや点火時期を精密に電子制御する必要があるが、この精密な電子制御による燃焼制御は、特許文献１に開示の技術に限るものではなく、排気ガスの一部を吸気側に還流させて再燃焼させる排気ガス還流（ＥＧＲ）装置を採用してＮＯｘ  を低減する場合等においても同様であり、一般的である。
【０００５】
しかしながら、全てのエンジンが電子的な制御を採用できるわけではなく、特に、作業機やスノーモビル等の原動機として使用される汎用エンジンは、電源を持たないエンジン単体として供給されるため、電子的に制御される各種制御機器を備えることは困難であり、電子的な制御によらない簡素な構成で効果的に排気ガスを低減することが課題となっている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電子的な制御によることなく簡素な構成で効果的に排気ガスを低減することのできるエンジンの排気ガス低減装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジンのシリンダ壁面に開口する開口部を有し、この開口部がピストンの往復動によって開閉される副室を設け、膨張行程で上記副室内に燃焼ガスの一部を導入し、この副室内に導入した燃焼ガスを次の吸気行程で燃焼室に吸出し、再度、圧縮した後、燃焼させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記副室は、上記ピストンが上死点に達する前に上記開口部が閉塞され、上記ピストンが下死点に達する前に上記開口部が開口されることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明は、ピストンの往復動によってシリンダ壁面への開口部が開閉される副室に、膨張行程で燃焼ガスの一部を導入し、この副室内に導入した燃焼ガスを、次の吸気行程で燃焼室に吸出して再度圧縮した後、燃焼させることで、排気ガスを低減する。
【００１０】
その際、請求項２に記載したように、副室の開口部は、ピストンが上死点に達する前に閉塞し、ピストンが下死点に達する前に開口することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形態に係わり、図１は膨張行程の初期段階を示す説明図、図２は膨張行程の最終段階を示す説明図、図３は排気行程を示す説明図、図４は吸気行程を示す説明図である。
【００１２】
図１において、符号１はエンジンであり、本形態においては、４サイクルガソリンエンジンである。このエンジン１は、シリンダ２を形成するシリンダブロック３と、このシリンダブロック３の上面に接合されたシリンダヘッド４と、クランク軸５に連設されてシリンダ２内を往復動するピストン６とを備えている。
【００１３】
シリンダ２内には、シリンダヘッド４の下面及びピストン６の頂面で区画される燃焼室７が形成され、この燃焼室７に、図示しない点火プラグが臨まされ、燃焼室７の上部空間を形成するシリンダヘッド４の傾斜内壁面に、吸気弁８によって開閉される吸気ポート９と、排気弁１０によって開閉される排気ポート１１とが開口されている。吸気弁８及び排気弁１０は、クランク軸５の回転に連動してそれぞれ所定のタイミングで開閉される。
【００１４】
また、シリンダブロック３には、所定の容積の副室１２が設けられている。この副室１２の一部には、シリンダ２の内壁面に開口する開口部となる通路１２ａが形成されており、ピストン６の往復動に応じて通路１２ａが開閉されることにより、副室１２が燃焼室７に連通し、また副室１２が燃焼室７から遮断されて閉塞される。
【００１５】
通路１２ａを含む副室１２の容積及びシリンダ２内壁面への開口位置は、エンジン１の運転条件、燃焼室７の容積、ピストン６のストローク、吸排気系の条件等を考慮し、予めシミュレーション或いは実験等により最適な位置に設定されており、少なくとも、ピストン６が上死点に達する前に閉塞され、ピストン６が下死点に達する前に開口されることを条件として、可能な限り下死点に近い位置で副室１２が燃焼室７に連通するように設定されている。
【００１６】
このような構成においては、吸気ポート９から燃焼室７内に吸入された混合気が図示しない点火プラグによって着火され、膨張行程が始まると、図１に示すように、初期の段階では副室１２はピストン６によって閉じられているが、膨張行程終期に近づくと、図２に示すように、ピストン６の下降により通路１２ａが開かれ、燃焼ガスの一部が副室１２内に流入する。
【００１７】
副室１２内に導かれた燃焼ガスは、図３に示すように、排気行程において排気弁１０が開かれて燃焼室７内の燃焼ガスが排気ポート１１から排出される一方、ピストン６の上昇によって通路１２ａが閉じられるため、副室１２内に閉込められる。
【００１８】
その後、図４に示すように、吸気弁８が開弁して吸気ポート９から新気が吸入される吸気行程において、ピストン６の下降により通路１２ａが開かれると、副室１２内に閉込められた燃焼ガスが燃焼室７内に吸出されて新気と混合され、次の圧縮行程で圧縮されて再燃焼する。
【００１９】
すなわち、燃焼室７で燃焼した燃焼ガスの一部が副室１２内に貯められ、この副室１２内に貯められた燃焼ガスが次の吸気行程で吸入される新気と混合されて再燃焼される、いわゆる内部ＥＧＲ（排気ガス再循環）が行われることになる。この内部ＥＧＲにより、単位発熱量当たりのガス量が増大して燃焼温度が下がり、エネルギー効率を向上すると共に排気ガスを低減し、特にＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減することができる。また、燃費低減を図ることができ、更には、筒内ガス温度の低下によりノッキングの発生を抑制することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ピストンの往復動によってシリンダ壁面への開口部が開閉される副室を設け、膨張行程で燃焼ガスの一部を導入し、この副室内に導入した燃焼ガスを、次の吸気行程で燃焼室に吸出して再度圧縮した後、燃焼させるので、電子的な制御によることなく、簡素な構成で効果的に排気ガスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】膨張行程の初期段階を示す説明図
【図２】膨張行程の最終段階を示す説明図
【図３】排気行程を示す説明図
【図４】吸気行程を示す説明図
【符号の説明】
１  エンジン
２  シリンダ
６  ピストン
７  燃焼室
１２  副室
１２ａ  通路（開口部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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