(57)【要約】【課題】燃焼安定化が図れる内燃機関を提供すること。【解決手段】第一連通路１１を通じて主燃焼室２と連通し第二連通路１２を通じて吸気ポート５と連通する副室１０を設け、第一連通路１１の連通及び遮断を第一制御弁１３により行い、第二連通路１２の連通及び遮断を第二制御弁１４により行い、運転状態に応じて第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉を制御することにより主燃焼室２内の混合気をコントロールして燃焼安定化を図る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一連通路を通じて主燃焼室と連通し、第二連通路を通じて吸気ポートと連通して設けられる副室と、
開閉により前記第一連通路を連通及び遮断する第一制御弁と、
開閉により前記第二連通路を連通及び遮断する第二制御弁と、
前記第一制御弁及び前記第二制御弁の開閉を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記主燃焼室には点火プラグが設けられ、
前記第一連通路が前記主燃焼室の前記点火プラグの近傍位置で開口していること、
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記副室内に燃料を噴射する副室燃料噴射手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
少なくとも圧縮行程の前半において前記第一制御弁及び前記第二制御弁を開弁することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項５】
吸気行程において前記第二制御弁を閉弁した状態で前記第一制御弁を開弁した後に閉弁し、圧縮行程で前記第二制御弁を閉弁した状態で前記第一制御弁を開弁することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関。
【請求項６】
少なくとも排気行程において前記第一制御弁及び前記第二制御弁を開弁することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記副室燃料噴射手段により前記副室内に燃料を噴射した後に圧縮行程において前記第二制御弁を閉じた状態で前記第一制御弁を開弁し、点火直前に前記第一制御弁を再び開弁することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項８】
車両の始動時において、少なくとも圧縮行程にて前記第一制御弁及び前記第二制御弁を開弁することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項９】
車両の始動時において、少なくとも排気行程にて前記第一制御弁及び前記第二制御弁を開弁することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
圧縮行程において前記第二制御弁を閉じた状態で前記第一制御弁を開弁した後に閉弁し、前記副室燃料噴射手段により前記副室内に燃料を噴射し、膨張行程の後半又は排気行程において前記第二制御弁を閉弁した状態で前記第一制御弁を開弁することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項１１】
少なくとも圧縮行程において前記第二制御弁を閉じた状態で前記第一制御弁を開弁することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項１２】
少なくとも排気行程において前記第一制御弁及び前記第二制御弁を開弁すると共に、排気行程において前記副室燃料噴射手段により前記副室内に燃料を噴射することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項１３】
複数の気筒を有し、
前記複数の気筒のうち圧縮行程と排気行程が同タイミングで行われる気筒同士の主燃焼室を一つの副室に連通し、
圧縮行程及び排気行程において前記気筒同士におけるそれぞれの第一制御弁を開弁すること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に副室を設けてなる内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、副室を備えた内燃機関として、特開２００１−１７３４４６号公報に記載されるように、燃焼室と副室の間を連通孔によって連通し、その連通孔を開閉する開閉弁を設けたものが知られている。この内燃機関は、開閉弁を吸気行程後の圧縮行程中に閉じて燃焼室内の混合気を副室に取り込む一方、圧縮上死点付近に開いて副室内にて自己着火しようとするものである。
【特許文献１】特開２００１−１７３４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した内燃機関にあっては、筒内噴射のガソリン点火のものに適用した場合、良好な燃焼を維持することが困難である。例えば、成層燃焼を行おうとする場合、点火プラグまわりの混合気を積極的にコントロールすることができず、失火などにおり燃焼を良好に維持することが難しい。
【０００４】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、燃焼安定化が図れる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明に係る内燃機関は、第一連通路を通じて主燃焼室と連通し、第二連通路を通じて吸気ポートと連通して設けられる副室と、開閉により第一連通路を連通及び遮断する第一制御弁と、開閉により第二連通路を連通及び遮断する第二制御弁と、第一制御弁及び第二制御弁の開閉を制御する制御手段とを備えて構成される。
【０００６】
また本発明に係る内燃機関は、主燃焼室には点火プラグが設けられ、第一連通路が主燃焼室の点火プラグの近傍位置で開口していることを特徴とする。
【０００７】
また本発明に係る内燃機関は、副室内に燃料を噴射する副室燃料噴射手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これらの発明によれば、第一連通路を通じて主燃焼室と連通し第二連通路を通じて吸気ポートと連通する副室を設けることにより、副室を通じて主燃焼室のガスを吸気ポートに戻すことができる。これにより、混合気の撹拌を促進し混合気の均質化が図れ、燃焼安定化が図れる。また、主燃料室から副室へガス吸引が可能となり、このガス吸引を用いて主燃料室における混合気の状態を積極的にコントロールすることができ、着火性の向上を通じて燃焼安定化が図れる。
【０００９】
また本発明に係る内燃機関は、少なくとも圧縮行程の前半において第一制御弁及び第二制御弁を開弁することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、圧縮行程の前半で第一制御弁及び第二制御弁を開弁することにより、主燃焼室で生成された混合気の一部が吸気ポートに戻されるため、燃料とエアの予混合が行え、混合気の均質化を促進できる。また、主燃焼室で生成された混合気を吸気ポートに戻すことにより、圧縮比を一定とし膨張比を高めることができる。
【００１１】
また本発明に係る内燃機関は、吸気行程において第二制御弁を閉弁した状態で第一制御弁を開弁した後に閉弁し、圧縮行程で第二制御弁を閉弁した状態で第一制御弁を開弁することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、吸気行程にて第二制御弁を閉じた状態で第一制御弁を開閉することにより、副室を低圧力状態とすることができる。そして、圧縮行程で第一制御弁を開弁することにより、主燃焼室の混合気が第一連通路に吸い寄せられる。このとき、第一連通路が点火プラグの近傍で開口しているので、混合気が点火プラグの近傍に集まり、着火性が向上し、燃焼安定化が図れる。
【００１３】
また本発明に係る内燃機関は、少なくとも排気行程において第一制御弁及び第二制御弁を開弁することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、排気行程にて第一制御弁及び第二制御弁を開弁することにより、混合気の一部を吸気ポートに戻すことができ、次サイクルの混合気の均質化が図れる。また、排気ガスの一部を吸気ポートに戻すことにより、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）効果が得られる。
【００１５】
また本発明に係る内燃機関は、副室燃料噴射手段により副室内に燃料を噴射した後に圧縮行程において第二制御弁を閉じた状態で第一制御弁を開弁し、点火直前に第一制御弁を再び開弁することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、副室内に燃料ガスを封じ込めた状態で点火直前に第一制御弁を開弁することにより、副室の燃料ガスを第一連通路を通じて点火プラグに向けて噴射することができる。これにより、着火性の向上が図れ、燃焼安定化が図れる。
【００１７】
また本発明に係る内燃機関は、車両の始動時において、少なくとも圧縮行程にて第一制御弁及び第二制御弁を開弁することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、車両の始動時において圧縮行程で第一制御弁及び第二制御弁を開弁することにより、主燃焼室で生成された混合気の一部が吸気ポートに戻されるため、実圧縮比を低減することができる。これにより、スタータの負担が軽減され、始動性の向上が図れる。
【００１９】
また本発明に係る内燃機関は、車両の始動時において、少なくとも排気行程にて第一制御弁及び第二制御弁を開弁することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、車両の始動時における排気行程にて第一制御弁及び第二制御弁を開弁することにより、混合気の一部を吸気ポートに戻して吸気温度を上昇させることができる。これにより、車両の始動性の向上が図れる。
【００２１】
また本発明に係る内燃機関は、圧縮行程において第二制御弁を閉じた状態で第一制御弁を開弁した後に閉弁し、副室燃料噴射手段により副室内に燃料を噴射し、膨張行程の後半又は排気行程において第二制御弁を閉弁した状態で第一制御弁を開弁することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、膨張行程の後半又は排気行程にて第一制御弁を開弁することにより、燃料ガスが主燃焼室に供給される。これにより、追加燃焼によって排気温度を効果的に上昇させることができる。従って、排気系に設置される触媒の早期活性化が図れ、エミッションの低下が図れる。また、副室内で予混合が行われるため、スモーク低減が図れる。
【００２３】
また本発明に係る内燃機関は、少なくとも圧縮行程において第二制御弁を閉じた状態で第一制御弁を開弁することを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、圧縮行程で第一制御弁を開弁することにより、実圧縮比の低減が図れる。吸気行程から第一制御弁を開弁させることが好ましい。この場合、吸気行程の開弁により前サイクルで取り込まれたガスを排出することができ、ガスの再取り込みが円滑に行える。
【００２５】
また本発明に係る内燃機関は、少なくとも排気行程において第一制御弁及び第二制御弁を開弁すると共に、排気行程において副室燃料噴射手段により副室内に燃料を噴射することを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、排気行程にて第一制御弁及び第二制御弁を開弁することにより、混合気の一部を吸気ポートに戻すことができ、次サイクルの混合気の均質化が図れると共に、ＥＧＲ効果も得られる。また、副室内に燃料を噴射することにより、予混合の促進が図れる。
【００２７】
また本発明に係る内燃機関は、複数の気筒を有し、複数の気筒のうち圧縮行程と排気行程が同タイミングで行われる気筒同士の主燃焼室を一つの副室に連通し、圧縮行程及び排気行程において気筒同士におけるそれぞれの第一制御弁を開弁することを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、気筒の排気圧を他の気筒の圧縮時に加えることにより、他の気筒の過給が行える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、燃焼安定化が図れる内燃機関を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１に本実施形態に係る内燃機関の概略構成図を示す。
【００３１】
本図に示すように、本実施形態に係る内燃機関１は、主燃焼室２の内部に燃料を直接噴射する直噴エンジンであり、主燃焼室２内に直接燃料を噴射するインジェクタ３を備えている。主燃焼室２は、ピストン４の上方に形成されている。
【００３２】
この主燃焼室２は、吸気ポート５及び排気ポート６と連通している。吸気ポート５には、吸気弁７が設けられており、この吸気弁７の開弁により吸気ポート５から主燃焼室２にエアが導入される。排気ポート６には、排気弁８が設けられており、この排気弁８の開弁により主燃焼室２から排気ポート６に排気ガスが排出される。主燃焼室２には、点火プラグ９が設けられている。点火プラグ９は、主燃焼室２の中央位置に設置されている。
【００３３】
内燃機関１には、主燃焼室２と連通する副室１０が設けられている。副室１０は、第一連通路１１を通じて主燃焼室２と連通しており、第二連通路１２を通じて吸気ポート５と連通している。第一連通路１１には、第一制御弁１３が設けられている。この第一制御弁１３は、その開閉により第一連通路１１を連通及び遮断する弁である。第一制御弁１３としては、開閉制御可能な電磁弁が用いられる。
【００３４】
第二連通路１２には、第二制御弁１４が設けられている。この第二制御弁１４は、その開閉により第二連通路１２を連通及び遮断する弁である。第二制御弁１４としては、開閉制御可能な電磁弁が用いられる。
【００３５】
このように第一制御弁１３、第二制御弁１４として電磁弁を用いることにより、開閉動作が軽快に行え、細かい開閉制御も可能となる。
【００３６】
副室１０には、副室インジェクタ１５が設けられている。副室インジェクタ１５は、副室１０内に燃料を噴射する副室燃料噴射手段として機能するものである。また、副室１０には、温度センサ１６及び圧力センサ１７が設置されている。温度センサ１６は、副室１０内の温度を検出する副室温度検出手段として機能するものである。圧力センサ１７は、副室１０内の圧力を検出する副室圧力検出手段として機能するものである。
【００３７】
内燃機関１は、ＥＣＵ２０を備えている。ＥＣＵ２０は、内燃機関１の全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態に応じて第一制御弁１３及び第二制御弁１４に作動信号を出力し、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉を制御する制御手段として機能する。
【００３８】
また、ＥＣＵ２０は、インジェクタ３に噴射制御信号を出力し、点火プラグ９に対し点火制御信号を出力する。また、ＥＣＵ２０は、副室１０のインジェクタ１５に対し噴射制御信号を出力する。さらに、ＥＣＵ２０は、温度センサ１６及び圧力センサ１７の検出信号を入力する。
【００３９】
第一連通路１１は、主燃焼室２の点火プラグ９の近傍位置で開口している。すなわち、第一連通路１１は、吸気弁７及び排気弁８よりも点火プラグ９より近い位置であって、点火プラグ９のすぐ横の位置で開口している。これにより、第一連通路１１を通じてガス吸引を行うことにより、点火プラグ９の周囲に混合気を集めることができ、成層燃焼を適切に行うことができる。
【００４０】
次に本実施形態に係る内燃機関の動作について説明する。
【００４１】
図２は、本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御の説明図である。図２に示すように、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順次繰り返す燃焼サイクルにおいて、第一制御弁１３及び第二制御弁１４は、少なくとも圧縮行程の前半において開弁するように制御される。例えば、吸気行程の後半に第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁し、圧縮行程の後半にそれぞれを閉弁する。
【００４２】
このように圧縮行程の前半で第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁するように開閉制御を行うことにより、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開弁によって第一連通路１１及び第二連通路１２を通じて主燃焼室２で生成された混合気の一部が吸気ポート５に戻される。これにより、次サイクルにおける燃料と空気の予混合が行え、燃料と空気を混合してなる混合気の均質化を促進することができる。また、主燃焼室２で生成された混合気を吸気ポート５に戻すことにより、圧縮比を一定とし膨張比を高めることができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る内燃機関１によれば、圧縮行程の前半で第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、次サイクルにおける燃料と空気の予混合が行え、燃料と空気を混合してなる混合気の均質化を促進することができる。従って、燃焼の安定化を図ることができる。
【００４４】
また、主燃焼室２の混合気を吸気ポート５に戻すことにより、圧縮比を一定とし膨張比を高めることができる。従って、燃費の向上が図れる。
【００４５】
特に、アトキンソンサイクルの内燃機関に適用することが有用である。
（第二実施形態）
次に第二実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００４６】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関と同様なハード構成を有するものであるが、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉制御が異なるものである。
【００４７】
図３は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御の説明図である。図３に示すように、本実施形態に係る内燃機関は、吸気行程において第二制御弁１４が閉弁した状態で第一制御弁１３が開弁した後に閉弁し、圧縮行程で第二制御弁１４が閉弁した状態で第一制御弁１３が開弁する。そして、少なくとも排気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４が開弁する。例えば、膨張行程の後半に第一制御弁１３及び第二制御弁１４が開き始め、排気行程まで開き続ける。
【００４８】
このように、吸気行程にて第二制御弁１４を閉じた状態で第一制御弁１３を開閉すると、副室１０内が低圧力状態となる。そして、圧縮行程で第一制御弁１３を開弁すると、副室１０内が低圧力状態であることから、主燃焼室２の混合気が第一連通路１１に吸い寄せられる。このとき、第一連通路１１が点火プラグ９の近傍で開口しているので、混合気が点火プラグ９の近傍に集まり、着火性が向上し、燃焼安定化が図れる。
【００４９】
また、排気行程にて第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、混合気の一部を吸気ポート５に戻すことができ、次サイクルの混合気の均質化が図れる。また、排気ガスの一部を吸気ポート５に戻すことにより、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）効果が得られる。
（第三実施形態）
次に第三実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００５０】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関と同様なハード構成を有するものであるが、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉制御などが異なるものである。
【００５１】
図４は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御等の説明図である。図４に示すように、本実施形態に係る内燃機関は、副室インジェクタ１５により副室１０内に燃料を噴射した後に圧縮行程において第二制御弁１４を閉じた状態で第一制御弁１３を開弁した後に閉弁し、点火直前に第一制御弁１３を開弁する。そして、排気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁する。なお、このとき第一制御弁１３のみを開弁する場合もある。
【００５２】
副室インジェクタ１５の噴射タイミングとしては、排気行程で第一制御弁１３が閉弁してから圧縮行程で開弁するまでの間であり、この間に副室インジェクタ１５が燃料噴射すればよい。
【００５３】
このような本実施形態に係る内燃機関によれば、副室インジェクタ１５の燃料噴射の後に圧縮行程で第一制御弁１３を開弁することにより、副室１０内に高温高圧状態で燃焼ガスを封入することができる。そして、点火プラグ９の点火直前で再び第一制御弁１３を開弁することにより、副室１０内の燃焼ガスを第一連通路１１を通じて点火プラグ９の近傍に供給することができる。これにより、着火性が向上し、燃焼安定化が図れる。
【００５４】
また、排気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、排気ガスの一部を吸気ポートに戻してＥＧＲ効果が得られる。また、過給効果が得られる。
（第四実施形態）
次に第四実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００５５】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関と同様なハード構成を有するものであるが、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉制御が異なるものである。
【００５６】
図５は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御の説明図である。図５に示すように、本実施形態に係る内燃機関は、車両の始動時において、少なくとも圧縮行程にて第一制御弁１３及び第二制御弁１４が開弁される。例えば、吸気行程の後半から圧縮行程の後半まで第一制御弁１３及び第二制御弁１４が開弁される。そして、車両の始動時において、少なくとも排気行程にて第一制御弁１３及び第二制御弁１４が開弁される。例えば、排気行程の一部の期間、第一制御弁１３及び第二制御弁１４が開弁される。
【００５７】
このような本実施形態に係る内燃機関によれば、車両の始動時において圧縮行程で第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、主燃焼室２で生成された混合気の一部が副室１０を通じて吸気ポート５に戻されるため、実圧縮比を低減することができる。これにより、スタータの負担が軽減され、始動性の向上が図れる。
【００５８】
また、車両の始動時における排気行程にて第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、混合気の一部を吸気ポートに戻して吸気温度を上昇させることができる。従って、車両の始動性の向上が図れる。
（第五実施形態）
次に第五実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００５９】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関と同様なハード構成を有するものであるが、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉制御などが異なるものである。
【００６０】
図６は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御等の説明図である。図６に示すように、本実施形態に係る内燃機関は、圧縮行程において第二制御弁１４を閉じた状態で第一制御弁１３を開弁した後に閉弁し、副室インジェクタ１５により副室１０内に燃料を噴射し、膨張行程の後半又は排気行程において第二制御弁１４を閉弁した状態で第一制御弁１３を開弁する。
【００６１】
このような本実施形態に係る内燃機関によれば、圧縮行程で第二制御弁１４を閉じた状態で第一制御弁１３を開弁した後に閉弁し、副室インジェクタ１５により副室１０内に燃料を噴射する。これにより、燃焼ガスを副室１０内に封入することができる。
【００６２】
その際、副室インジェクタ１５の燃料噴射タイミングは、圧縮行程での第一制御弁１３の開弁時から膨張行程での第一制御弁１３の開弁前であればいずれの時でもよい。圧縮行程での第一制御弁１３の開弁中でもよいし、圧縮行程で第一制御弁１３が閉弁した後であってもよい。
【００６３】
そして、膨張行程の後半又は排気行程にて第一制御弁１３を開弁することにより、副室１０に封入していた燃料ガスを主燃焼室２に供給することができ、追加燃焼によって排気温度を効果的に上昇させることができる。従って、排気系に設置される触媒の早期活性化が図れ、エミッションの低下が図れる。また、副室１０内で予混合が行われるため、スモーク低減が図れる。
【００６４】
特に、上述の制御を車両の始動時に行う場合に有用である。
（第六実施形態）
次に第六実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００６５】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関と同様なハード構成を有するものであるが、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉制御が異なるものである。
【００６６】
図７は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御の説明図である。図７に示すように、本実施形態に係る内燃機関は、少なくとも圧縮行程において第二制御弁１４を閉じた状態で第一制御弁１３を開弁するものである。好ましくは、吸気行程の後半から第一制御弁１３を開弁し始め、圧縮行程で閉弁する。
【００６７】
このような本実施形態に係る内燃機関によれば、圧縮行程で第一制御弁を開弁することにより、実圧縮比の低減が図れる。また、吸気行程から第一制御弁を開弁させる場合には、前サイクルで取り込まれたガスを排出することが可能となり、ガスの再取り込みが円滑に行える。
（第七実施形態）
次に第七実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００６８】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関と同様なハード構成を有するものであるが、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉制御が異なるものである。
【００６９】
図８は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御の説明図である。図８に示すように、本実施形態に係る内燃機関は、吸気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁し、圧縮行程において第二制御弁１４を閉じた状態で第一制御弁１３を開弁し、排気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁するものである。
【００７０】
このような本実施形態に係る内燃機関によれば、圧縮行程において第二制御弁１４を閉じた状態で第一制御弁１３を開弁することにより、実圧縮比の低減が図れる。また、排気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、排気ガスを吸気ポート５に戻すことができＥＧＲ効果が得られる。さらに、吸気行程において、第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、前サイクルで取り込んだガスを掃気することができる。
（第八実施形態）
次に第八実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００７１】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関と同様なハード構成を有するものであるが、第一制御弁１３及び第二制御弁１４の開閉制御などが異なるものである。
【００７２】
図９は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御等の説明図である。図９に示すように、本実施形態に係る内燃機関は、少なくとも排気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁すると共に、排気行程において副室インジェクタ１５により副室１０内に燃料を噴射するものである。例えば、排気行程において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁すると共に、排気行程において副室インジェクタ１５により副室１０内に燃料を噴射する。そして、吸気行程の後期において第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することが好ましい。
【００７３】
このような本実施形態に係る内燃機関によれば、排気行程にて第一制御弁１３及び第二制御弁１４を開弁することにより、排気ガスの一部を吸気ポート５に戻すことができ、次サイクルの混合気の均質化が図れると共に、ＥＧＲ効果も得られ低エミッション化が図れる。また、副室１０内に燃料を噴射することにより、予混合の促進が図れる。
（第九実施形態）
次に第九実施形態に係る内燃機関について説明する。
【００７４】
本実施形態に係る内燃機関は、図１に示す第一実施形態に係る内燃機関とほぼ同様なハード構成を有するものであるが、一つの副室に複数の気筒の主燃焼室を連通する点で異なるものである。
【００７５】
図１０に本実施形態に係る内燃機関の説明図を示す。本図に示すように、内燃機関１ａは、複数の気筒３０ａ、３０ｂを有している。本図では説明の便宜上二つの気筒を有する場合について説明するが、それ以上の気筒を有する内燃機関に適用してもよい。
【００７６】
異なる気筒３０ａ、３０ｂの主燃焼室２ａ、２ｂは、一つの副室１０に連通している。気筒３０ａ、３０ｂは、一方の圧縮行程と他方の排気行程が同タイミングで行われる気筒同士である。つまり、気筒３０ａ、３０ｂは、燃焼サイクルでクランク角が３６０度ずれて作動する気筒同士である。
【００７７】
主燃焼室２ａは、第一連通路１１ａを通じて副室１０に連通している。第一連通路１１ａには、第一制御弁１３ａが設けられている。第一制御弁１３ａは、その開閉により第一連通路１１ａを連通及び遮断する弁である。第一制御弁１３ａとしては、開閉制御可能な電磁弁が用いられる。
【００７８】
主燃焼室２ｂは、第一連通路１１ｂを通じて副室１０に連通している。第一連通路１１ｂには、第一制御弁１３ｂが設けられている。第一制御弁１３ｂは、その開閉により第一連通路１１ｂを連通及び遮断する弁である。第一制御弁１３ｂとしては、開閉制御可能な電磁弁が用いられる。
【００７９】
なお、図１０では図示していないが、気筒３０ａ、３０ｂにはそれぞれ個別にインジェクタ３、吸気弁７、排気弁８、点火プラグ９などが設けられている。また、図１０では図示していないが、副室１０には、副室インジェクタ１５、温度センサ１６及び圧力センサ１７が設けられている。
【００８０】
図１１は本実施形態に係る内燃機関の第一制御弁及び第二制御弁の開閉制御の説明図である。本実施形態に係る内燃機関は、気筒３０ａ、３０ｂの一方が圧縮行程で他方が排気行程のときに各気筒３０ａ、３０ｂにおけるそれぞれの第一制御弁１３ａ、１３ｂを開弁するように開閉制御を行うものである。
【００８１】
具体的に説明すると、図１１において、気筒３０ａが吸気行程のときに第一制御弁１３ａ及び第二制御弁１４を開弁した後、閉弁する。これにより、副室１０内の掃気が行える。
【００８２】
そして、気筒３０ａが圧縮行程であって気筒３０ｂが排気行程のときに、第一制御弁１３ａ及び第一制御弁１３ｂをそれぞれ開弁する。これにより、気筒３０ｂの主燃焼室２ｂの排気ガスが副室１０を通じて気筒３０ａの主燃焼室２ａに流れ込む。これにより、気筒３０ｂの排気圧により気筒３０ａの過給が行える。
【００８３】
そして、気筒３０ｂが吸気行程のときに第一制御弁１３ｂ及び第二制御弁１４を開弁した後、閉弁する。これにより、副室１０内の掃気が行える。
【００８４】
そして、気筒３０ｂが圧縮行程であって気筒３０ａが排気行程のときに、第一制御弁１３ａ及び第一制御弁１３ｂをそれぞれ開弁する。これにより、気筒３０ａの主燃焼室２ａの排気ガスが副室１０を通じて気筒３０ｂの主燃焼室２ｂに流れ込む。これにより、気筒３０ａの排気圧により気筒３０ｂの過給が行える。
【００８５】
このように本実施形態に係る内燃機関によれば、気筒３０ａ、３０ｂの一方が圧縮行程で他方が排気行程のときに各気筒３０ａ、３０ｂにおけるそれぞれの第一制御弁１３ａ、１３ｂを開弁することにより、気筒３０ａ、３０ｂの一方の排気圧を用いて他方の過給が行え、排気ガスのエネルギを直接利用してロスの少ない過給が実現できる。
【００８６】
なお、上述した各実施形態に係る内燃機関において、第一制御弁１３（第一制御弁１３ａ、１３ｂ）、第二制御弁１４の開閉の際には、クランク角センサや圧力センサなどのセンサ出力に基づいて、副室１０、主燃焼室２、吸気ポート５の圧力及びその変動を予測し、副室１０の給排気が効率よく、しかも静粛に行われるように制御弁開閉スピードや開閉タイミングをずらしてコントロールすることが好ましい。
【００８７】
また、副室１０にヒータなどの加熱手段やクーラなどの冷却手段を設けることが好ましい。また、その温度調整効果を高めるために副室１０の壁部を樹脂製などとする断熱手段を施すことが好ましい。これにより、副室１０内のガス温度の調整が可能となる。そして、車両の始動時に混合気を副室１０から吸気ポート５に戻す際に、副室１０でガスを加熱し、燃料の気化を助けて混合の促進が図れる。また、ＥＧＲの際に吸気ポート５に供給するガスを冷却することにより、ガス密度を高めてガスを効率よく供給することができ、また吸気温の低下により充填効率も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る内燃機関の構成概要図である。
【図２】第一実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図３】第二実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図４】第三実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図５】第四実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図６】第五実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図７】第六実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図８】第七実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図９】第八実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【図１０】第九実施形態に係る内燃機関の構成概要図である。
【図１１】第九実施形態に係る内燃機関の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…内燃機関、２…主燃焼室、３…インジェクタ、４…ピストン、５…吸気ポート、６…排気ポート、７…吸気弁、８…排気弁、９…点火プラグ、１０…副室、１１…第一連通路、１２…第二連通路、１３…第一制御弁、１４…第二制御弁、２０…ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【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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