(57)【要約】副室式ガスエンジンの副燃焼室４を縦断面が略四角形状の凹陥部で形成し、副燃焼室４に副室用燃料ガスを供給する燃料供給路６８の開口位置を上記略四角形状断面の上端隅角部に設定する。一方、副室用燃料ガスの副燃焼室４内へ向けての供給方向を、上記略四角形状断面の対角線に沿う方向に設定する。圧縮行程のピストン５の移動に伴って主燃焼室３内の希薄混合気の一部が副燃焼室４に流れ込む際に、副室用燃料ガスを点火プラグ７付近に押し込み、点火プラグ７の着火点Ｓ周辺のガス濃度が高く維持される。また、この着火点から離れるに従って、副室用燃料ガスに対する希薄混合気の混合割合が次第に大きくなる。これにより、着火性及び火炎伝播性を良好に得ながらも、点火時における点火栓周囲の圧力及び温度の適正化を図ることができる。
2004099584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関における燃焼室構造であって、
上記副燃焼室は、一端が主燃焼室に開放する凹陥部で形成されており、
上記シリンダ内のピストンが上死点にある状態における主燃焼室と副燃焼室と燃料供給路との総和容積に対して、副燃焼室と燃料供給路との総和容積の比率が１．５〜２．６％に設定されていることを特徴とする副室式ガス機関の燃焼室構造。
【請求項２】
シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関における燃焼室構造であって、
上記副燃焼室は、一端が主燃焼室に開放する略円筒状の有底の凹陥部で形成されており、
上記副燃焼室の内径に対する深さ寸法の比は０．９〜１．５に設定されていることを特徴とする副室式ガス機関の燃焼室構造。
【請求項３】
シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関における燃焼室構造であって、
上記副燃焼室は、一端が主燃焼室に開放する略円筒状の有底の凹陥部で形成されており、
上記シリンダ内のピストンが上死点にある状態における主燃焼室と副燃焼室と燃料供給路との総和容積に対して、副燃焼室と燃料供給路との総和容積の比率が１．５〜２．６％に設定されていると共に、
上記副燃焼室の内径に対する深さ寸法の比は０．９〜１．５に設定されていることを特徴とする副室式ガス機関の燃焼室構造。
【請求項４】
上記請求項１〜３のうち何れか一つに記載の燃焼室構造を備えた副室式ガス機関であって、上記燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行うよう構成されていることを特徴とする副室式ガス機関。
【請求項５】
シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関において、
上記副燃焼室は、一端が主燃焼室に開放する凹陥部で形成されており、
上記副室用燃料ガスの副燃焼室内へ向けての供給方向は、副燃焼室内空間における副室用燃料ガスの直線移動距離が最も長くなる方向に設定されていることを特徴とする副室式ガス機関。
【請求項６】
上記請求項５記載の副室式ガス機関において、
上記副燃焼室は、縦断面が略四角形状の凹陥部で形成されており、副燃焼室に対する燃料供給路の開口位置は上記略四角形状断面の上端隅角部に設定されている一方、
上記副室用燃料ガスの副燃焼室内へ向けての供給方向は、上記上端隅角部と、この上端隅角部と対角を成す副燃焼室開放側下端縁部とを結ぶ上記略四角形状断面の対角線に沿う方向に設定されていることを特徴とする副室式ガス機関。
【請求項７】
上記請求項４〜６のうち何れか一つに記載の副室式ガス機関において、
上記主燃焼室に開放する副燃焼室の開放側端近傍には、副燃焼室内から主燃焼室への火炎の伝播方向に直交する面の断面積を減少させる絞り部が設けられていることを特徴とする副室式ガス機関。
【請求項８】
上記請求項４〜６のうち何れか一つに記載の副室式ガス機関において、
上記主燃焼室に開放する副燃焼室の開放側端近傍には、副燃焼室内から主燃焼室への火炎の伝播方向に直交する面の断面積を拡大させる拡大部が設けられていることを特徴とする副室式ガス機関。
【請求項９】
上記請求項４〜６のうち何れか一つに記載の副室式ガス機関において、
上記主燃焼室に開放する副燃焼室の開放側端における火炎伝播方向に直交する面の開口形状は、副燃焼室の奥側部分における火炎伝播方向に直交する面の開口形状に対して偏心していることを特徴とする副室式ガス機関。
【請求項１０】
請求項４〜９のうち何れか一つに記載の副室式ガス機関において、
上記燃料供給弁は、内蔵されている弁体の背圧とシリンダ内圧との圧力差に応じて開閉し、開放時に、燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給する自
動弁により構成されていることを特徴とする副室式ガス機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ＧＨＰ（Ｇａｓ  Ｈｅａｔ  Ｐｕｍｐ）や発電機等の駆動源として使用される副室式ガス機関及びその副室式ガス機関の燃焼室構造に係る。特に、本発明は、点火プラグ（点火栓）の長寿命化を図るための対策に関する。
【背景技術】  従来より、天然ガスやプロパンガス等を燃料とし、ＧＨＰや発電機等の駆動源として使用される副室式ガス機関（以下、副室式ガスエンジンと呼ぶ）が知られている。この副室式ガスエンジンは、例えば特開平１０−４７１６５号公報に開示されているように、主燃焼室（以下、主室という）と副燃焼室（以下、副室という）とを備え、副室内に高濃度の燃料ガス（例えば濃度１００％の燃料ガス）を供給する一方、主室内には低濃度の混合気である超希薄混合気を供給し、副室内に臨む点火プラグの点火によってこの副室内の燃料ガスを燃焼させ、その火炎を主室内の超希薄混合気に伝播させて膨張行程を行うようにしている。
また、上記副室は、一般的には、上記公報に開示されているように略円筒状の空間で成っており、この副室で発生した火炎を主室に伝播するためのスロート及び噴口に連通している。スロートは、副室から主室に向かって延びる小径の通路で形成されている。一方、噴口は、スロートを伝播してくる火炎を主室内に向けて複数方向に放射状に噴射させるための複数の通路として形成されている。これにより、火炎が主室内の広範囲に亘って高速度で伝播され、その結果、着火安定性と急速燃焼とを図り、超希薄燃焼を実現できるようにしている。
ところで、従来の副室式ガスエンジンにあっては、以下の課題（１）（２）があり、これらの課題に対する十分な対策は未だなされていないのが現状である。
（１）  副室内にあっては高濃度の燃料ガスに対して点火プラグによる着火が行われ、また副室と主室とを連通する小径通路で成る噴口が火炎伝播の絞りとして作用するために、この副室内の温度及び圧力は、主室内の温度及び圧力に比べて非常に高くなっている。このため、点火プラグの電極が高温高圧の環境下に長時間晒されることになり、その経時劣化が著しく、点火プラグの長寿命化を図るには限界があった。
（２）  副室内で発生する火炎（トーチ燃焼とも呼ばれる）の燃焼速度は極めて急速であり、ノッキングを防止するためには、点火プラグの点火時期は燃焼ＴＤＣ（Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ；上死点）に近くならざるを得ず、つまり、点火時期の遅角マージンが少なく、実際には１０°未満の点火進角となっている。従って、点火プラグの点火タイミングは、主室及び副室の内圧がかなり上昇した時点に設定されることになるため、点火プラグを点火させるのに要する電圧値が高くなってしまう。何故なら、この点火時点での混合気密度は高くなっており、この状態で、点火プラグの電極間で絶縁破壊を生じさせて点火するには非常に高い電圧を必要とするためである。その結果、電極の摩耗が急速に進んでしまう可能性があり、それに伴って失火を引き起こす虞があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、副室式ガス機関に対し、点火プラグの長寿命化を図ることが可能な燃焼室構造及び副室式ガス機関を提供することにある。
【発明の開示】
上記の目的を達成するために、本発明は、副室式ガス機関の副燃焼室形状の適正化を図ったり、副燃焼室内への副室用燃料ガスの供給方向を適切に設定することにより、特別な制御動作を必要とすることなしに、副燃焼室内の温度及び圧力を低く抑え、また、点火進角を大きく得ることを可能にして点火プラグ（点火栓）の点火に要する電圧値を低くし、これによって点火プラグの長寿命化を図るようにしている。
１．  本発明の副室式ガス機関の燃焼室構造は、具体的には、シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関における燃焼室構造を前提とする。この燃焼室構造に対し、副燃焼室を、一端が主燃焼室に開放する凹陥部で形成する。また、シリンダ内のピストンが上死点にある状態における主燃焼室と副燃焼室と燃料供給路との総和容積に対して、副燃焼室と燃料供給路との総和容積の比率を１．５〜２．６％に設定している。
上記容積比率（以下、副室容積比率と呼ぶ）が１．５を下回ると、この副室容積比率が小さくなるに従って燃焼変動率は急激に大きくなっていく。また、副室容積比率が２．６を上回ると、副室容積比率が大きくなるに従ってＮＯｘ発生量が急激に増加する（図３参照）。これらのことから副室容積比率を１．５〜２．６％の範囲に設定することにより、燃焼変動率の抑制及び低ＮＯｘ化を共に良好に得ることが可能な副室式エンジンが実現できる。
また、副燃焼室から噴口により火炎ジェットを主燃焼室に噴出する従来の燃焼室構造では噴出された火炎ジェットにより主燃焼室内希薄混合気が急速に燃焼するため点火進角を小さくせざるを得なかったが、本発明に係る副燃焼室は主燃焼室に開放するものであって火炎ジェットの高速噴出がないので、従来と同様の良好な燃焼を再現するには点火進角を大きくする必要がある。つまり、点火時期の遅角マージンを大きく得ることによって、副燃焼室内が比較的低圧である時期に点火栓の点火タイミングを設定することができるため、点火栓を点火させるのに要する電圧値を低くすることが可能になって電極摩耗を抑制でき、失火を防止できる。その結果、点火栓の長寿命化を図ることが可能になる。また、本発明では、上述の如くスロートや噴口を備えない開放型の副燃焼室を採用しているため、点火時に副燃焼室内で発生した火炎が主燃焼室側に伝播し易く、点火栓の電極が高温高圧の環境下に晒される期間が極めて短く、これによっても点火栓の長寿命化を図ることができる。
２．  また、点火栓の長寿命化を図るための他の発明としては以下の構成が掲げられる。つまり、シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関における燃焼室構造を前提とする。この燃焼室構造に対し、副燃焼室を、一端が主燃焼室に開放する略円筒状の有底の凹陥部で形成する。また、副燃焼室の内径（Ｄ）に対する深さ寸法（Ｌ）の比を０．９〜１．５に設定する。
上記比（以下、「Ｌ／Ｄ」で表す）が０．９を下回ると、この「Ｌ／Ｄ」が小さくなるに従って燃焼変動率は急激に大きくなっていく。また、「Ｌ／Ｄ」が１．５を上回ると、「Ｌ／Ｄ」が大きくなるに従って燃焼変動率は急激に大きくなっていくと共に熱効率も急激に悪化していく（図４参照）。更には、「Ｌ／Ｄ」を上記の範囲内に設定することにより、点火栓付近のみに適正濃度の燃料ガスを存在させることができて安定したエンジン回転を得ることができる。
また、副燃焼室から噴口により火炎ジェットを主燃焼室に噴出する従来の燃焼室構造では噴出された火炎ジェットにより主燃焼室内希薄混合気が急速に燃焼するため点火進角を小さくせざるを得なかったが、本発明に係る副燃焼室は主燃焼室に開放するものであって火炎ジェットの高速噴出がないので、従来と同様の良好な燃焼を再現するには点火進角を大きくする必要がある。つまり、点火栓の点火進角を従来のものよりも大きくしてもノッキングが発生しにくい安定したエンジン回転を得ることができる。従って、本解決手段によっても、点火時期の遅角マージンを大きく得ることができて、副燃焼室内が比較的低圧である時期に点火栓を点火させることができるため、点火栓を点火させるのに要する電圧値を低くすることが可能になって電極摩耗を抑制でき、失火を防止できる。また、本発明においても、従来のスロートや噴口を備えない開放型の副燃焼室を採用しているため、点火時に副燃焼室内で発生した火炎が主燃焼室側に伝播し易く、点火栓の電極が高温高圧の環境下に晒される期間が極めて短く、これによっても点火栓の長寿命化を図ることができる。
３．  また、上述した２つの解決手段を兼ね備えさせることも可能である。その構成は以下のとおりである。シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関における燃焼室構造を前提とする。この燃焼室構造に対し、副燃焼室を、一端が主燃焼室に開放する略円筒状の有底の凹陥部で形成する。また、シリンダ内のピストンが上死点にある状態における主燃焼室と副燃焼室と燃料供給路との総和容積に対して、副燃焼室と燃料供給路との総和容積の比率を１．５〜２．６％に設定している。また、副燃焼室の内径に対する深さ寸法の比を０．９〜１．５に設定している。
この特定事項によれば、上述した２つの解決手段（「副室容積比率」の適正化と「Ｌ／Ｄ」の適正化）の作用効果を共に発揮することができ、点火栓の長寿命化をより確実に実現することが可能になる。
４．  また、上述した各解決手段に係る燃焼室構造を備えた副室式ガス機関も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、上記のうち何れか一つの解決手段に係る燃焼室構造を備えた副室式ガス機関であって、上記燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行うよう構成されたものである。
５．  また、副燃焼室内への副室用燃料ガスの供給方向を適切に設定して点火時における点火栓周囲の圧力及び温度の適正化を図る手段として次のものが掲げられる。シリンダ内に形成された主燃焼室と、この主燃焼室に連通する副燃焼室と、この副燃焼室に臨む点火栓と、副燃焼室へ副室用燃料ガスを供給する燃料供給弁と、この燃料供給弁からの副室用燃料ガスを副燃焼室へ導く燃料供給路とを備え、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給して点火栓を点火することによって生じた火炎を副燃焼室内から主燃焼室へ伝播させて膨張行程を行う副室式ガス機関を前提とする。この副室式ガス機関に対し、上記副燃焼室を、一端が主燃焼室に開放する凹陥部で形成する。そして、上記副室用燃料ガスの副燃焼室内へ向けての供給方向を、副燃焼室内空間における副室用燃料ガスの直線移動距離が最も長くなる方向に設定している。
この特定事項により、燃料供給弁から燃料供給路を経て副燃焼室に供給される副室用燃料ガスは、燃料供給路から副燃焼室内に噴出された後、その吹き出し方向の軸線（例えば燃料供給路の軸線方向に略一致する）に沿って副燃焼室内空間を流れる（移動する）ことになる。このようにして副燃焼室内で副室用燃料ガスが移動している段階で副室式ガス機関では圧縮行程が開始され、ピストンが下死点から上死点に向かって移動する。このピストンの移動に伴って、主燃焼室内の希薄混合気の一部は主燃焼室から副燃焼室に流れ込むことになる。本解決手段では、副燃焼室内空間における副室用燃料ガスの直線移動距離が最も長くなる方向に副室用燃料ガスの供給方向を設定しているため、この副室用燃料ガスが副燃焼室内壁面に到達したり副燃焼室内壁面の影響を受けて副室用燃料ガスの流れ方向が変化（上記吹き出し方向から他の方向へ指向性が変化）したりする前に、希薄混合気の一部の副燃焼室への流れ込み動作を開始することが可能になる。そして、この副燃焼室に流れ込む希薄混合気によって、副燃焼室内の副室用燃料ガスは点火栓付近に向けて押し込められることになり、また、この副室用燃料ガスと希薄混合気との境界部分及びその周辺ではこれら２種類のガスが適度に攪拌されることになる。つまり、吹き出しの指向性が一定方向（上記燃料供給路からの吹き出し方向）である（吹き出しの指向性が変化していない）副室用燃料ガスに対して、希薄混合気による点火栓付近への押し込み、上記境界部分及びその周辺でのガス同士の適度な攪拌がなされる。このため、点火栓の着火点（電極）付近の局部領域では、副室用燃料ガスの上記押し込みによる高濃度状態が維持されることになると共に、この着火点から離れるに従って、副室用燃料ガスに対する希薄混合気の混合割合が次第に大きくなっていく（燃料ガス濃度が次第に低くなっていく）状態となる。この状態で点火栓の点火が行われるため、点火栓付近での初期燃焼（着火）は、高濃度の副室用燃料ガスの存在によって良好に行われ、また、副燃焼室内から主燃焼室内へ向けての火炎伝播は、次第に濃度が低くなっていく混合気によって円滑に行えることになる。
言い換えると、燃料供給弁から副燃焼室に供給される副室用燃料ガス量が所定量に設定されている場合、副燃焼室の全体に亘ってガス濃度が均一になってしまったのでは点火栓の着火点付近のガス濃度が不十分となって着火性に支障を来し、燃焼が不安定となってしまう。逆に、点火栓周辺における副室用燃料ガスの高濃度領域が大きければ、それ以外の領域ではガス濃度が低すぎて火炎伝播性の悪化を来すことになる。また、この場合、煤の発生や点火栓の燻り等の不具合も懸念される。本解決手段では、副室用燃料ガスの点火栓付近への押し込みと副室用燃料ガスに対する希薄混合気の攪拌混合を適正に行い、点火栓の着火点付近のみの比較的狭い領域でのガス濃度を高く得ると共に、着火点から離れるに従ってガス濃度を次第に低く設定できるようにしている。このため、点火直後に副燃焼室内の圧力及び温度が過上昇することは回避され、着火性及び火炎伝播性を良好に得ながらも、点火時における点火栓周囲の圧力及び温度の適正化を図ることができて、点火栓の長寿命化を図ることができる。また、煤の発生や点火栓の燻り等の不具合を招くこともない。
６．  上述した如く、副室用燃料ガスの副燃焼室内へ向けての供給方向を、副燃焼室内空間における副室用燃料ガスの直線移動距離が最も長くなる方向に設定するための具体構成としては以下のものが掲げられる。上記副燃焼室を、縦断面が略四角形状の凹陥部で形成する。そして、副燃焼室に対する燃料供給路の開口位置を上記略四角形状断面の上端隅角部に設定する。一方、上記副室用燃料ガスの副燃焼室内へ向けての供給方向を、上記上端隅角部と、この上端隅角部と対角を成す副燃焼室開放側下端縁部とを結ぶ上記略四角形状断面の対角線に沿う方向に設定している。
このような副室用燃料ガスの吹き出し動作を行うことにより、副燃焼室内へ向けて供給された副室用燃料ガスの一部は副燃焼室内に止まり、他の副室用燃料ガスは副燃焼室から主燃焼室に流れ出す状態となる。そして、副室式ガス機関の圧縮行程では、ピストンが下死点から上死点に向かって移動するのに伴って、上記主燃焼室に流れ出している副室用燃料ガスがシリンダ内の希薄混合気と攪拌混合されながら主燃焼室から副燃焼室に流れ込む。この流れ込みにより、上記副燃焼室内に止まっていた副室用燃料ガスは点火栓付近に向けて押し込められることになる。そして、この押し込められている高濃度の燃料ガスと、主燃焼室から副燃焼室に流れ込む比較的低濃度の燃料ガスとの境界部分及びその周辺ではこれら２種類のガスが適度に攪拌される。このため、点火栓の着火点付近の局部領域では、副室用燃料ガスの高濃度状態が維持されることになると共に、この着火点から離れるに従って、副室用燃料ガスに対する希薄混合気の混合割合が次第に大きくなっていく（燃料ガス濃度が次第に低くなっていく）状態となる。この状態で点火栓の点火が行われるため、点火栓付近での初期燃焼は高濃度の副室用燃料ガスの存在によって良好に行われ、また、副燃焼室内から主燃焼室内への火炎伝播が円滑に行えることになる。つまり、本解決手段の場合にも、着火性及び火炎伝播性を良好に得ながらも、点火時における点火栓周囲の圧力及び温度の適正化を図ることができて、点火栓の長寿命化を図ることができる。
７．  上記解決手段において、副燃焼室内、特に点火栓の着火点付近における副室用燃料ガスの濃度を高く確保するための構成として以下のものが掲げられる。つまり、主燃焼室に開放する副燃焼室の開放側端近傍に、副燃焼室内から主燃焼室への火炎の伝播方向に直交する面の断面積を減少させる絞り部を設けている。これによれば、副燃焼室内へ向けて供給されて副燃焼室内に止まるべき副室用燃料ガスが主燃焼室に流れ出てしまうことを絞り部によって阻止できる。このため、この副室用燃料ガスの量を十分に確保することができ、点火栓の着火点付近の局部領域での副室用燃料ガスの高濃度状態を確実に維持することができて着火性を良好に得ることができる。
８．  また、副燃焼室から主燃焼室に流れ出した副室用燃料ガスと希薄混合気との混合ガスを副燃焼室内に円滑に戻すことを可能にするための構成として以下のものが掲げられる。つまり、主燃焼室に開放する副燃焼室の開放側端近傍に、副燃焼室内から主燃焼室への火炎の伝播方向に直交する面の断面積を拡大させる拡大部を設けている。これによれば、圧縮行程におけるピストンの移動に伴う主燃焼室から副燃焼室へのガス（主燃焼室へ流れ出していた副室用燃料ガスと希薄混合気とが攪拌混合されたガス）の流れ込みを円滑に行うことができ、点火栓の着火点から離れるに従って副室用燃料ガスに対する希薄混合気の混合割合が次第に大きくなっていくといった状態を確実に作り出すことができ、火炎伝播性を良好に確保することができる。
９．  更に、副燃焼室から主燃焼室に流れ出した副室用燃料ガスと希薄混合気との混合ガスを副燃焼室内に円滑に戻す際のこれらの攪拌を良好に行わせる構成として以下のものが掲げられる。つまり、主燃焼室に開放する副燃焼室の開放側端における火炎伝播方向に直交する面の開口形状を、副燃焼室の奥側部分における火炎伝播方向に直交する面の開口形状に対して偏心させている。これにより、主燃焼室から副燃焼室内に流れ込む副室用燃料ガスと希薄混合気との混合ガスは、副燃焼室内において水平軸回りの旋回流（タンブル流）となって攪拌混合される。これにより、攪拌が適度に行われて副燃焼室内のガス濃度の適正化を図ることができる。
１０．  上記燃料供給弁の具体構成としては以下のものが掲げられる。つまり、内蔵されている弁体の背圧とシリンダ内圧との圧力差に応じて開閉し、開放時に、燃料供給路を経て副燃焼室に副室用燃料ガスを供給する自動弁により燃料供給弁を構成している。
これによれば、副燃焼室に副室用燃料ガスを供給するための特別な制御が不要になり、低コストで信頼性の高い燃料供給系を実現できる。特に、本燃料供給弁（圧力差を駆動力として利用する自動弁）の場合、副室用燃料ガスの供給タイミングや供給量を任意に制御することができず、副室用燃料ガスの供給開始から点火栓の点火までの時間が長くなった場合に、副室用燃料ガスの大部分が主燃焼室に流れ出てしまって、副燃焼室に適正濃度の副室用燃料ガスを存在させることができない場合があった。本発明によれば、上述した如く、副室用燃料ガスの点火栓付近への押し込みと副室用燃料ガスに対する希薄混合気の攪拌混合とにより、自動弁を使用した場合であっても着火性及び火炎伝播性を良好に得ることが可能な副燃焼室の燃料ガス濃度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】図１は、本発明の燃焼室構造の第１実施形態に係るエンジンの燃焼室、燃焼室の周辺部及び燃料供給系の概略構成を示す図である。
図２は、本発明の燃焼室構造においてピストンが上死点にある状態における主室及び副室、それらの周辺を示す断面図である。
図３は、本発明の燃焼室構造において副室容積比率を１．０〜３．２％の範囲で変化させた場合のエンジン特性の実験結果を示す図であって、（ａ）はエンジンの燃焼変動率を、（ｂ）はエンジンの熱効率を、（ｃ）はエンジンが発するＮＯｘ量をそれぞれ示す図である。
図４は、本発明の燃焼室構造において副室の内径に対する深さ寸法の比「Ｌ／Ｄ」を０．６〜１．８の範囲で変化させた場合のエンジン特性の実験結果を示す図であって、（ａ）はエンジンの燃焼変動率を、（ｂ）はエンジンの熱効率を、（ｃ）はエンジンが発するＮＯｘ量をそれぞれ示す図である。
図５は、本発明の第２実施形態に係るエンジンの副室及びその周辺を示す縦断面図である。
図６は、本発明の第２実施形態において異なる方向で副室用燃料ガスを供給した場合のエンジン特性を試験した結果を示す図であって、（ａ）はエンジンの燃焼変動率を、（ｂ）はエンジンのすす発生量を、（ｃ）はエンジンの熱効率をそれぞれ示す図である。
図７（ａ）は本発明の第３実施形態に係るエンジンの副室及びその周辺を示す縦断面図であり、図７（ｂ）は副室の下端開口部分及び電極周辺部における開口形状を示す図である。
図８は、本発明の第３実施形態において副室内に絞り部を設けた場合と絞り部を設けない場合とにおけるエンジンの燃焼変動率を示す図である。
図９（ａ）は本発明の第４実施形態に係るエンジンの副室及びその周辺を示す縦断面図であり、図９（ｂ）は副室の下端開口部分及び電極周辺部における開口形状を示す図である。
図１０は、本発明の第４実施形態において副室内に拡大部を設けた場合と拡大部を設けない場合とにおけるエンジンのすす発生量を示す図である。
図１１（ａ）は本発明の第５実施形態に係るエンジンの副室及びその周辺を示す縦断面図であり、図１１（ｂ）は副室の下端開口部分及び電極周辺部における開口形状を示す図である。
図１２は、本発明の第５実施形態において副室の開口を偏心させた場合と偏心させない場合とにおけるエンジンの燃焼変動率を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の燃焼室構造の実施形態を図面に基づいて説明する。本形態では、過給機の下流側に設けられたインジェクタによって燃料ガスを主室に向けて供給する所謂インジェクタ式の燃料供給系を備えた副室式ガスエンジンに本発明の燃焼室構造を適用した場合について説明する。
（第１実施形態）
−エンジンの要部の構成−
先ず、本実施形態に係る副室式ガスエンジン（以下、単にエンジンと呼ぶ）の要部である燃料供給系の概略構成について説明する。
図１は、本エンジンの燃焼室、燃焼室の周辺部及び燃料供給系の概略構成を示す図である。この図に示すように本エンジンは、シリンダブロック１の上部にシリンダヘッド２が締結されており、シリンダブロック１内に形成されているシリンダ１１と、シリンダヘッド２の下面２１との間で形成される空間が主室３として構成されている。図１は、シリンダ１１内に挿入されたピストン５が上死点に位置している状態を示している。この状態では、シリンダヘッド２の下面２１とピストン５の頂面５１との間に形成されている空間３１（所謂スキッシュエリア）と、ピストン５の頂面５１の中央部に形成された凹陥部５２の内部空間３２とによって主室３が構成されている。
また、シリンダヘッド２には、主室３に連通する給気ポート２２及び排気ポート２３が形成されており、給気ポート２２には給気弁２４が、排気ポート２３には排気弁２５がそれぞれ設けられている。
一方、シリンダヘッド２の下面２１の中央部には副室４が形成されている。この副室４は、円筒状に凹陥されて成っており、下端部が上記主室３に開放している。尚、この副室４の形状については後述する。
そして、この副室４の上部には燃料供給弁としての自動チェック弁６２及び点火栓としての点火プラグ７が配設されている。
次に、本エンジンの燃料供給系について説明する。図１において、吸気ポート２２は吸気管２６を介して吸気マニホールド８に集合し、吸気マニホールド８はスロットル９を介して図示しない過給機に連通しており、エンジンの各気筒毎に設けられた上記吸気管２６には燃料ガス供給用のインジェクタ（図示省略）がそれぞれ設けられている。これにより、過給機によって加圧された空気に対してインジェクタから燃料ガスが供給されて低濃度の混合気である超希薄混合気が生成され、この混合気が給気ポート２２から主室３に向けて供給されるようになっている。
一方、副室４への燃料ガス供給は、ダイヤフラム式レギュレータ６１を利用した上記自動チェック弁６２により行っている。このダイヤフラム式レギュレータ６１では、周知のように、吸気マニホールド８と連通した吸気管内圧力と同圧の第１圧力室６３と、燃料ガス供給源及びチェック弁６２に連通した副室供給ガス圧力と同圧の第２圧力室６４とが、ダイヤフラム６５により区画されており、自動チェック弁６２内に配置されたバランススプリング６６と、両圧力室６３，６４の圧力差と、レギュレータスプリング６７の設定圧とのバランスにより、機関のポンピング損失を駆動力とし、副室４内に燃料ガスを供給するようになっている。また、自動チェック弁６２と副室４とは燃料供給路６８によって連通しており、上記ポンピング損失による駆動力によって自動チェック弁６２が開放されるタイミングにおいてのみ、１００％濃度の燃料ガスが自動チェック弁６２から燃料供給路６８を経て副室４に供給されるようになっている。
−副室形状の説明−
次に、本形態の特徴部分である副室４の形状について説明する。この副室４は、略円筒状の凹陥部で構成されている。つまり、この副室４は、主室３に向かう火炎の伝播方向（図中の下向き方向）に対して直交する断面形状が略円形の凹陥部で形成されており、主室３に向けて開放する連通部４１の開放形状も略円形となっている。また、この連通部４１の開口端縁には僅かなテーパ面４２が形成されており、断面積が主室３に向かって（下方に向かって）次第に大きくなるよう構成されている。
そして、本形態の特徴の一つとするところは、図１に示すようにピストン５が上死点にある状態におけるシリンダ内空間（主室３となる空間）と副室４の内部空間と燃料供給路６８の内部空間との総和容積に対して、副室４の内部空間と燃料供給路６８の内部空間との総和容積の比率が１．５〜２．６％に設定されていることにある。
図２は、ピストン５が上死点にある状態における主室３及び副室４、それらの周辺を示す断面図である。この図では、シリンダ内空間（主室３となる空間）に斜線を付している一方、副室４の内部空間と燃料供給路６８の内部空間とを黒く塗り潰している。つまり、この斜線を付した部分の空間と黒く塗り潰した部分の空間との総和容積に対して、黒く塗り潰した部分の空間の容積の比率が１．５〜２．６％に設定されている。
また、この比率は好ましくは、２．０〜２．３％に設定する。更に好ましくは、２．１５〜２．２５％に設定する。
また、この副室４の形状としては、その内径（図２中のＤ）に対する深さ寸法（図２中のＬ）の比が０．９〜１．５に設定されている。つまり、図２における「Ｌ／Ｄ」が０．９〜１．５に設定されている。この比は好ましくは、１．２〜１．３に設定する。更に好ましくは、約１．２に設定する。
次に、上記空間の比率及び副室４の形状を上述の如く設定した理由について説明する。
先ず、上記空間比率の設定理由について説明する。図３は、ピストン５が上死点にある状態におけるシリンダ内空間（主室３となる空間）と副室４の内部空間と燃料供給路６８の内部空間との総和容積に対する、副室４の内部空間と燃料供給路６８の内部空間との総和容積の比率（以下、これを副室容積比率と呼ぶ）を１．０〜３．２％の範囲で変化させた場合のエンジン特性の実験結果である。図３（ａ）はエンジンの燃焼変動率を、図３（ｂ）はエンジンの熱効率を、図３（ｃ）はエンジンが発するＮＯｘ量をそれぞれ示している。
図３から明らかなように、上記副室容積比率が１．５％のポイントと２．６％のポイントとで大きな変曲点が現れる特性が示されている。つまり、図３（ａ）に示すように副室容積比率が１．５％を下回ると、副室容積比率が小さくなるに従って燃焼変動率は急激に大きくなっている。また、図３（ｃ）に示すように副室容積比率が２．６％を上回ると、副室容積比率が大きくなるに従って排出されるＮＯｘは急激に多くなる。これらのことから副室容積比率を１．５〜２．６％の範囲に設定することにより燃焼変動率の抑制及び熱効率（図３（ｂ）参照）並びに低ＮＯｘ化が共に良好に得られることが判る。また、この副室容積比率が１．５〜２．６％の範囲では、エンジンが発するＮＯｘ量は規制値Ａ（例えば６００ｐｐｍ）を上回ることもなく（図３（ｃ）参照）、環境への悪影響も少ないエンジンとなっている。
次に、副室４の形状を上述の数値範囲に設定した理由について説明する。図４は、副室４の内径に対する深さ寸法の比「Ｌ／Ｄ」を０．６〜１．８の範囲で変化させた場合のエンジン特性の実験結果である。図４（ａ）はエンジンの燃焼変動率を、図４（ｂ）はエンジンの熱効率を、図４（ｃ）はエンジンが発するＮＯｘ量をそれぞれ示している。
図４（ａ）及び図４（ｂ）から明らかなように、上記「Ｌ／Ｄ」が０．９のポイントと１．５のポイントとで大きな変曲点が現れる特性が示されている。つまり、「Ｌ／Ｄ」が０．９を下回ると、「Ｌ／Ｄ」が小さくなるに従って燃焼変動率は急激に大きくなっている。また、「Ｌ／Ｄ」が１．５を上回ると、「Ｌ／Ｄ」が大きくなるに従って燃焼変動率は急激に大きくなっていると共に熱効率も急激に悪化している。これらのことから「Ｌ／Ｄ」を０．９〜１．５の範囲に設定することにより燃焼変動率及び熱効率が共に良好に得られることが判る。また、この「Ｌ／Ｄ」が０．９〜１．５の範囲では、エンジンが発するＮＯｘ量は規制値Ａ（例えば６００ｐｐｍ）を上回ることもなく（図４（ｃ）参照）、環境への悪影響も少ないエンジンとなっている。
−実施形態の効果−
以上説明したように、本形態では、燃焼変動率の抑制及び熱効率並びに低ＮＯｘ化を共に良好に得ることが可能なエンジンを実現することができる。また、副室４は主室３に開放するものであって火炎ジェットの高速噴出が生じるものではないので、点火プラグ７の点火進角を従来のものよりも大きくしてもノッキングが発生しにくい安定したエンジン回転を得ることができることになる。従って、点火時期の遅角マージンを大きく得ることができて、副室４内が比較的低圧である時期に点火プラグ７を点火させることができる。その結果、点火プラグ７を点火させるのに要する電圧値を低くすることが可能になって電極摩耗を抑制でき、失火を防止できる。これにより、点火プラグ７の長寿命化を図ることが可能になる。また、本エンジンは、従来のスロートや噴口を備えない開放型の副室４を備えているため、点火時に副室４内で発生した火炎が主室３側に伝播し易く、点火プラグ７の電極が高温高圧の環境下に晒されることがなく、これによっても点火プラグ７の長寿命化を図ることができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本形態は、副室４内への副室用燃料ガスの供給方向を適切に設定することにより、副室４内の温度及び圧力を低く抑えて点火プラグ７の長寿命化を図るものである。従って、ここでは、副室４内への副室用燃料ガスの供給方向についてのみ説明し、その他の構成（上述した第１実施形態のものと略同一の構成）についての説明は省略する。
図５は副室４及びその周辺を示す縦断面図である。この図では、副室用燃料ガスの副室４内へ向けての供給方向を破線の矢印で示している。
この図５に示すように、本形態では、副室用燃料ガスの副室４内へ向けての供給方向を、副室４内空間における副室用燃料ガスの直線移動距離が最も長くなる方向に設定している。より具体的には、上記副室４を、縦断面が略四角形状の凹陥部で形成しておき、副室４に対する燃料供給路６８の開口位置を上記略四角形状断面の上端隅角部（図５における点Ｘ）に設定する。一方、副室用燃料ガスの副室４内へ向けての供給方向を、上記上端隅角部（点Ｘ）と、この上端隅角部と対角を成す副室開放側下端縁部（図５における点Ｙ）とを結ぶ上記略四角形状断面の対角線（図中に一点鎖線で示すＺ）に沿う方向に設定している。つまり、燃料供給路６８の軸線方向が、上記上端隅角部（点Ｘ）と上記副室開放側下端縁部（点Ｙ）とを通過する方向に延びるように、この燃料供給路６８が形成されている。
次に、このようにして副室４内への副室用燃料ガスの供給方向を設定したことによる作用について図５及び図１を参照しながら説明する。
自動チェック弁６２の開放に伴って副室用燃料ガスが燃料供給路６８を経て副室４内に向けて供給される際、その供給方向（吹き出し方向）は、上記上端隅角部（点Ｘ）から上記副室開放側下端縁部（点Ｙ）に向かう方向となる。この吹き出しにより、副室用燃料ガスの一部は副室４内に止まり、他の副室用燃料ガスは副室４から主室３に流れ出す状態となる。このようにして副室用燃料ガスが移動している段階で副室式ガスエンジンでは圧縮行程が開始され、ピストン５が下死点から上死点に向かって移動する。
このピストン５の移動に伴って、上記主室３に流れ出している副室用燃料ガスがシリンダ１１内（主室３内）の希薄混合気と攪拌混合されながら主室３から副室４に流れ込む（図５に示す矢印Ｃ参照）。つまり、主室３に一旦流れ出た副室用燃料ガスを希薄混合気と攪拌混合しながら副室４に戻すことになる。この場合、本実施形態では、副室４内空間における副室用燃料ガスの直線移動距離が最も長くなる方向に副室用燃料ガスの供給方向を設定しているため、この副室用燃料ガスが副室４の内壁面に到達したり副室４の内壁面の影響を受けて副室用燃料ガスの流れ方向が変化（上記吹き出し方向から他の方向へ指向性が変化）したりする前に、希薄混合気の一部の副室４への流れ込み（矢印Ｃ）動作を開始することができる。
この副室４への希薄混合気の流れ込みにより、上記副室４内に止まっていた副室用燃料ガスは点火プラグ７の着火点Ｓ付近に向けて押し込められることになる。そして、この押し込められている高濃度の燃料ガスと、主室３から副室４に流れ込む比較的低濃度の燃料ガスとの境界部分及びその周辺ではこれら２種類のガスが適度に攪拌される。このため、点火プラグ７の着火点Ｓ付近（電極付近）の局部領域（比較的狭い領域）では、副室用燃料ガスの高濃度状態が維持されることになると共に、この着火点Ｓから離れるに従って、副室用燃料ガスに対する希薄混合気の混合割合が次第に大きくなっていく（燃料ガス濃度が次第に低くなっていく）状態となる。
この状態で点火プラグ７の点火が行われるため、点火プラグ７付近での初期燃焼は高濃度の副室用燃料ガスの存在（上記狭い領域に存在する高濃度の副室用燃料ガス）によって良好に行われ、また、副室４内から主室３内への火炎伝播が円滑に行えることになる。これにより、点火直後に副室４内の圧力及び温度が過上昇してしまうことは回避される。つまり、本実施形態のように副室４内への副室用燃料ガスの供給方向を設定することにより、着火性及び火炎伝播性を良好に得ながらも、点火時における点火プラグ７周囲の圧力及び温度の適正化を図ることができて、点火プラグ７の長寿命化を図ることが可能になる。
尚、副室用燃料ガスの供給方向としては、上記上端隅角部（点Ｘ）から上記副室開放側下端縁部（点Ｙ）に向かう方向に対して僅かにずれた場合であっても上記効果（点火時における点火プラグ７周囲の圧力及び温度の適正化）を得ることは可能である。つまり、図５に破線の矢印で示す供給方向に対して供給方向が５°程度ずれた場合であっても上記効果を奏することは可能である（図５の角度α参照）。
図６は、副室４に対する燃料供給路６８の開口位置を上記略四角形状断面の上端隅角部（図５における点Ｘ）に設定した状態で、異なる方向に副室用燃料ガスを供給した場合のエンジン特性を試験した結果である。ここでは、供給方向（水平方向に対する副室用燃料ガスの供給方向であって図５における角度θ）が５５°のものが、上記上端隅角部（点Ｘ）から上記副室開放側下端縁部（点Ｙ）に向かう方向の吹き出しに相当する。本試験では、供給方向（上記角度θ）を４０°、５５°、７０°に変化させた場合について試験を行った。つまり、上記角度θが４０°の場合、副室用燃料ガスは副室４の内壁面に向かう方向に吹き出され、角度θが７０°の場合、副室用燃料ガスは主室３に向かう方向に吹き出されることになる。図６（ａ）はエンジンの燃焼変動率を、図６（ｂ）はエンジンのすす発生量を、図６（ｃ）はエンジンの熱効率をそれぞれ示している。
この図６から明らかなように、供給方向を５５°に設定することにより、エンジンの燃焼変動率を最も小さくすることが可能であり（図６（ａ）参照）、また、エンジンの熱効率を最も高く得ることが可能である（図６（ｃ）参照）。また、供給方向を５０°以上とすることにより、エンジンのすす発生量は規制値Ｅを上回ることもなく（図６（ｂ）参照）、環境への悪影響も少ないエンジンとなっている。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態は、主室３に開放する副室４の開放側端近傍の形状を変更したものであって、その他の構成は上述した第１及び第２実施形態のものと略同一である。従って、ここでは、副室４の開放側端近傍の形状についてのみ説明する。
図７（ａ）は副室４及びその周辺を示す縦断面図であり、図７（ｂ）は副室４の下端開口部分（図中実線）及び電極周辺部（図中破線）における開口形状を示す図である。また、図７（ａ）では、副室用燃料ガスの副室４内へ向けての供給方向を破線の矢印で示している。
この図７に示すように、本形態では、主室３に開放する副室４の開放側端近傍に、副室４内から主室３への火炎の伝播方向（図中の下向き方向）に対して直交する面の断面積を減少させる絞り部４３を設けている。つまり、この副室４の開放側端の僅か上方位置に、副室４の内周側に向けて円環状に膨出した絞り部４３を設け、この部分での開口面積を縮小させている。
このような絞り部４３を設けたことにより、副室４内へ向けて供給されて副室４内に止まるべき副室用燃料ガスが主室３に流れ出てしまうことを阻止でき、この副室用燃料ガスの量を十分に確保することができる。このため、点火プラグ７の着火点Ｓ付近の局部領域での副室用燃料ガスの高濃度状態を確実に維持することができ、着火性を良好に得ることができる。
図８は、副室４内に絞り部４３を設けた場合と、絞り部４３を設けない場合とにおけるエンジン特性を試験した結果である。ここでは、絞り部４３の形状（副室４内への張り出し量）として種々のものについて試験を行った。図８では、絞り部４３を設けない場合の開口部断面比率を「１．０」とし、絞り部４３を設けたものにあってはその副室４内への張り出し量が大きいほど開口部断面比率を小さいものとして表している。例えば、点火プラグ７の電極周辺部での開口面積（図７（ｂ）に破線で示した開口面積）に対して絞り部４３形成部分での開口面積（図７（ｂ）に実線で示した開口面積）が１／２である場合には開口部断面比率を「０．５」としている。ここでは、この開口部断面比率を、「０．４」、「０，６」、「０．７」、「１．０」としたものについて試験を行った。
この図８から明らかなように、開口部断面比率を「１．０」未満とすることによりエンジンの燃焼変動率を小さく抑えることができる。但し、この開口部断面比率が「０．６」を下回るとエンジンの燃焼変動率は僅かに大きくなる。従って、絞り部４３を設ける場合の開口部断面比率としては「０．６」以上であることが好ましい。
尚、上記絞り部４３の形成位置としては副室４の開放側端縁部であってもよいし、この副室４の開放側端近傍よりも奥側位置（図中上側位置）であってもよい。何れの場合にも、副室用燃料ガスが主室３に流れ出てしまうことを絞り部４３によって阻止することが可能である。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本形態も、主室３に開放する副室４の開放側端近傍の形状を変更したものであって、その他の構成は上述した第１及び第２実施形態のものと略同一である。従って、ここでは、副室４の開放側端近傍の形状についてのみ説明する。
図９（ａ）は副室４及びその周辺を示す縦断面図であり、図９（ｂ）は副室４の下端開口部分（図中実線）及び電極周辺部（図中破線）における開口形状を示す図である。また、図９（ａ）では、副室用燃料ガスの副室４内へ向けての供給方向を破線の矢印で示している。
この図９に示すように、本形態では、主室３に開放する副室４の開放側端近傍に、副室４内から主室３への火炎の伝播方向（図中の下向き方向）に対して直交する面の断面積を拡大させる拡大部４４を設けている。この副室４の開放側端の僅か上方位置から開放側（図中下側）に向かって次第に開口断面積が拡大するような湾曲面で成る拡大部４４を設け、この部分での開口面積を拡大させている。
このような拡大部４４を設けたことにより、圧縮行程におけるピストン５の移動に伴う主室３から副室４へのガス（主室３へ流れ出していた副室用燃料ガスと希薄混合気とが攪拌混合されたガス）の流れ込みを円滑に行うことができ、点火プラグ７の着火点Ｓから離れるに従って、副室用燃料ガスに対する希薄混合気の混合割合が次第に大きくなっていくといった状態を確実に作り出すことができ、火炎伝播性を良好に確保することができる。
図１０は、副室４内に拡大部４４を設けた場合と、拡大部４４を設けない場合とにおけるエンジン特性を試験した結果である。ここでは、拡大部４４の形状（拡径寸法）として種々のものについて試験を行った。図１０では、拡大部４４を設けない場合を開口部断面比率を「１．０」とし、拡大部４４を設けたものにあってはその拡径寸法が大きいほど開口部断面比率を大きいものとして表している。例えば、点火プラグ７の電極周辺部での開口面積（図９（ｂ）に破線で示した開口面積）に対して拡大部４４形成部分での開口面積（図９（ｂ）に実線で示した開口面積）が２倍である場合には開口部断面比率を「２．０」としている。
この図１０から明らかなように、開口部断面比率を「１．０」を超える値とした場合、この開口部断面比率が大きくなってもエンジンのすす発生量が規制値Ｅを上回ることはなく、環境への悪影響も少ないエンジンとなっている。但し、この開口部断面比率が「１．２」を越えるとエンジンの燃焼変動率は僅かに大きくなることが試験結果により確認された。従って、この開口部断面比率の上限値としては「１．２」以下であることが好ましい。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本形態は、主室３に開放する副室４の開放側端における火炎伝播方向に直交する面の開口形状を、副室４の奥側部分における火炎伝播方向に直交する面の開口形状に対して偏心させたものである。その他の構成は上述した第１及び第２実施形態のものと略同一である。従って、ここでは、副室４の開放側端における開口形状についてのみ説明する。
図１１（ａ）は副室４及びその周辺を示す縦断面図である。図１１（ｂ）は副室４の下端開口部分（図中実線）及び電極周辺部（図中破線）における開口形状を示す図である。  この図１１に示すように、本形態では、主室３に開放する副室４の開放側端における火炎伝播方向に直交する面の開口形状を、副室４の奥側部分における火炎伝播方向に直交する面の開口形状に対して偏心させている。具体的には、副室４の側壁のうち一方側の側壁（図１１（ａ）における左側の側壁）を副室４の軸線付近まで膨出させ、この膨出部分４５を主室３への開口部分まで垂下させている。このため、副室４の奥側部分（例えば点火プラグ７の電極周辺部）における軸線Ｌ１に対して、この開口部分の軸線Ｌ２は、上記膨出部分４５が形成されていない側に偏心した状態となっている。尚、本形態のものでは、副室４の開口部分の形状を長円形状としたが（図１１（ｂ）参照）、副室４の奥側部分における軸線Ｌ１に対して偏心する位置に形成されておれば、真円形状であってもよいし、円以外の形状であってもよい。
本形態の副室構造における副室４内へ向けての副室用燃料ガスの供給方向としては、図１１（ａ）の紙面に沿う方向、つまり、副室４の上端隅角部から膨出部分４５の上面に向かう方向であってもよいし、図１１（ａ）の紙面に直交する方向、つまり、膨出部分４５の膨出方向に対して直交する面内において副室４の上端隅角部から副室開放側下端縁部に向かう方向であってもよい。
本形態の構成によれば、主室３から副室４内に流れ込む副室用燃料ガスと希薄混合気との混合ガスは、副室４内において水平軸回りの旋回流（タンブル流）となって攪拌混合される。これにより、副室４内のガス濃度の適正化を図ることができる。
図１２は、副室４の開口を偏心させない場合（対称型）と、図１１に示すように偏心させた場合（非対称型）とにおけるエンジン特性を試験した結果である。この図１２から明らかなように、副室４の開口を偏心させた場合、偏心させない場合に比べてエンジンの燃焼変動率は小さくなっている。
−その他の実施形態−
上記実施形態では、インジェクタ式の燃料供給系を備えた副室式ガスエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、ミキサによって空気と燃料ガスとを混合させて主室に供給する所謂ミキサ式の燃料供給系を備えた副室式ガスエンジンに適用することも可能である。また、本発明は、過給機を備えていない副室式ガスエンジンに適用することも可能である。
また、燃料供給弁としては、上記自動チェック弁６２に限らず、電磁駆動ガスインジェクタを適用してもよい。
更に、副室用燃料ガスの副室４内へ向けての供給方向を、副室４内空間における副室用燃料ガスの直線移動距離が最も長くなる方向に設定する場合の副室４の断面形状（火炎の伝播方向に対して直交する断面形状）としては、真円形状に限らず、長円形状や多角形状を採用してもよい。
尚、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明では、副室式ガス機関の副室形状の適正化を図ったり、副室内への副室用燃料ガスの供給方向を適切に設定することにより、副室内の温度及び圧力を低く抑え、また、点火進角を大きく得ることを可能にして点火プラグ（点火栓）の点火に要する電圧値を低くし、これによって点火プラグの長寿命化を図ることができる。特に圧力差を駆動力として利用する自動弁を利用した副室式ガス機関であっても着火性及び火炎伝播性を良好に得ることができて有用である。
【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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【図１２】
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【国際調査報告】
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