(57)【要約】【課題】  機関軸出力を消費せずに気体燃料を燃焼室に安定的に供給することができる内燃機関を提供する。【解決手段】  内燃機関１は、主燃焼室６３及び副燃焼室６１と、燃料供給機構７０とを備える。燃料供給機構７０は、主燃焼室６３及び副燃焼室６１に燃料を供給する。燃料供給機構７０は、第１圧縮機７１と、燃料改質器７２と、第１タービン７４とを有する。第１圧縮機７１は、第１気体を加圧する。第１気体は、新気空気を含む気体である。燃料改質器７２は、第１圧縮機７１が加圧した第１気体の一部を用いて、液体燃料の一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。第１タービン７４は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮機７１を駆動する。【選択図】      図１
2007032453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、
前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部と、
を備え、
前記燃料供給部は、
新気空気を含む気体である第１気体を加圧する第１圧縮部と、
前記第１圧縮部が加圧した前記第１気体の少なくとも一部を用いて、液体燃料の少なくとも一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する燃料改質部と、
前記発熱反応で生じた熱エネルギーによって、前記第１圧縮部を駆動する駆動部と、
を有する、
内燃機関。
【請求項２】
前記燃料供給部は、前記駆動部から排出される前記気体燃料を加圧する第２圧縮部をさらに有し、
前記駆動部は、前記第２圧縮部をさらに駆動する、
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記燃料供給部は、前記燃料改質部から排出される前記気体燃料と新気空気とを混合する混合部をさらに有する、
請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第１気体は、新気空気であり、
前記第１圧縮部で加圧される第１気体は、一部が前記燃料改質部へ供給され、別の一部が前記混合部へ供給される、
請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記第１気体は、新気空気であり、
前記燃料改質部では、前記第１圧縮部が加圧した新気空気に前記液体燃料が混合される、
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記第１気体は、新気空気と前記液体燃料との混合気である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記燃料供給部は、前記液体燃料と前記気体燃料とを前記燃焼室に供給する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記燃料供給部は、前記気体燃料を蓄積する蓄積部をさらに有する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記燃料供給部は、前記燃焼室に対する吸気ポートに前記気体燃料を供給する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記燃料供給部は、前記燃焼室に前記気体燃料を直接供給する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記燃焼室は、
主燃焼室と、
前記主燃焼室に連通される副燃焼室と、
を有し、
前記燃料供給部は、前記副燃焼室に前記気体燃料を供給する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記第１圧縮部及び前記駆動部は、遠心式の圧縮機及びタービンである、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記第１圧縮部及び前記駆動部は、軸流式の圧縮機及びタービンである、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１４】
電気エネルギーの供給を受けて、前記第１圧縮部及び前記駆動部を始動する第１始動部をさらに備えた、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記第１始動部は、クランク軸の回転をさらに始動する、
請求項１４に記載の内燃機関。
【請求項１６】
圧縮空気の供給を受けて、前記第１圧縮部及び前記駆動部を始動する第２始動部をさらに備えた、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１７】
車両が減速する際に車両の運動エネルギーを回生して、前記圧縮空気を生成する圧縮空気生成部をさらに備えた、
請求項１６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、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料が改質されて気体燃料が生成される内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−８９６０（第１−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の技術では、燃焼室に供給される気体燃料の圧力が略大気圧であり、気体燃料が燃焼室に導入されるためには、燃焼室に負圧が発生している必要がある。このため、安定的に気体燃料を燃焼室に供給できないことがある。
【０００４】
また、機関軸出力を用いて気体燃料を加圧する場合、安定的に気体燃料を燃焼室に供給することはできるが、機関軸出力が消費されるので、機関熱効率が低下する傾向にある。
【０００５】
本発明の課題は、機関軸出力を消費せずに気体燃料を燃焼室に安定的に供給することができる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関は、燃焼室と、燃料供給部とを備える。燃料供給部は、燃焼室に燃料を供給する。燃料供給部は、第１圧縮部と、燃料改質部と、駆動部とを有する。第１圧縮部は、第１気体を加圧する。第１気体は、新気空気を含む気体である。燃料改質部は、第１圧縮部が加圧した第１気体の少なくとも一部を用いて、液体燃料の少なくとも一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。駆動部は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮部を駆動する。
【０００７】
この内燃機関では、駆動部は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮部を駆動する。これにより、第１圧縮部は、第１気体を圧縮する。このため、機関軸出力を消費せずに第１気体を加圧することができる。
【０００８】
また、燃料改質部は、第１圧縮部が加圧した第１気体の少なくとも一部を用いて、液体燃料の少なくとも一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。このため、第１気体を加圧することにより、気体燃料を加圧することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る内燃機関では、機関軸出力を消費せずに第１気体を加圧することができ、第１気体を加圧することにより気体燃料を加圧することができる。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料を燃焼室に安定的に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１に、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の断面図を示す。
【００１１】
（内燃機関の概略構成）
内燃機関１は、主として、主燃焼室（燃焼室）６３、吸排気機構、燃料供給機構（燃料供給部）７０、電気モータ（第１始動部）８０、副燃焼室（燃焼室）６１、点火プラグ２９、ピストン３及びＥＣＵ４０を備える。
【００１２】
主燃焼室６３は、シリンダヘッド２０，シリンダブロック１０およびピストン３に囲まれた室である。シリンダヘッド２０には、主燃焼室６３に新気空気を供給するための吸気ポート２３と、主燃焼室６３から既燃ガスを排気ガスとして排出するための排気ポート２４とが形成されている。
【００１３】
また、吸排気機構として、吸気コレクタ９２及び吸気マニホルド９１は、吸気ポート２３の上流に位置している。吸気コレクタ９２には、スロットルバルブ９３ａ及びスロットル駆動装置９３ｂが上流側に配備されている。吸気ポート２３の下流には吸気バルブ２１が、排気ポート２４の上流には排気バルブ２２が配備されている。クランクシャフトの回転に連動して回転する吸気用カム軸２１ｂ／排気用カム軸２２ｂに固定された吸気用カム２１ａ／排気用カム２２ａは、吸気バルブ２１／排気バルブ２２の上方に配置されており、吸気バルブ２１／排気バルブ２２を開閉させる。
【００１４】
副燃焼室６１は、主燃焼室６３に隣接して設けられる室であり、副燃焼室壁６１ｃに囲まれている。具体的には、シリンダヘッド２０において吸気ポート２３と排気ポート２４との間に形成された空間に、略円筒形状の副燃焼室壁６１ｃが配置され、副燃焼室６１が形成される。また、副燃焼室壁６１ｃの膨出した半球状の底面には、主燃焼室６３と副燃焼室６１とを連通する連通路６１ｄが形成されている。
【００１５】
燃料供給機構７０は、副燃焼室６１及び主燃焼室６３に燃料を供給するための機構である。燃料供給機構７０では、第１圧縮機（第１圧縮部）７１の下流に燃料改質器（燃料改質部）７２が設けられ、燃料改質器７２の下流に第１タービン（駆動部）７４が設けられている。燃料改質器７２には、液体燃料第２噴射弁７３が設けられている。液体燃料第２噴射弁７３は、燃料改質器７２に液体燃料（ガソリン）を噴射する弁である。液体燃料第２噴射弁７３の先端は、燃料改質器７２に突出している。
【００１６】
さらに、第１タービン７４の下流には、気体燃料噴射弁２５が設けられている。ここで、気体燃料噴射弁２５は、副燃焼室６１に気体燃料（改質ガス）を噴射する弁である。気体燃料噴射弁２５の先端は、副燃焼室６１に突出している。また、気体燃料噴射弁２５とは別に、液体燃料第１噴射弁２７が吸気ポート２３に設けられている。ここで、液体燃料第１噴射弁２７は、吸気ポート２３に液体燃料（ガソリン）を噴射する弁である。液体燃料第１噴射弁２７の先端は、吸気ポート２３に突出している。
【００１７】
また、第１圧縮機７１及び第１タービン７４の回転軸である第１回転軸７５には、電気モータ８０が接続されている。これにより、電気モータ８０は、バッテリー（図示せず）から電気エネルギーの供給を受けて、第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動することができるようになっている。また、電気モータ８０は、クランク軸の回転を始動するスターターの役割も兼ねている。
【００１８】
点火プラグ２９は、副燃焼室６１の新気混合気を点火するためのプラグである。点火プラグ２９は、副燃焼室壁６１ｃを貫通するように設けられている。点火プラグ２９の先端部分２９ａは、副燃焼室６１に突出するように設けられている。
【００１９】
ＥＣＵ４０は、気体燃料噴射弁２５、液体燃料第１噴射弁２７、液体燃料第２噴射弁７３、電気モータ８０、点火プラグ２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに電気的に接続されている。
【００２０】
（内燃機関の概略動作）
内燃機関１では、吸気行程において、加圧された燃料が液体燃料第１噴射弁２７に供給される。液体燃料第１噴射弁２７は、吸気コレクタ９２と吸気マニホルド９１とを経由して吸気ポート２３に導入された新気空気に、液体燃料を噴射する。これにより、新気混合気が生成される。そして、吸気行程において、吸気用カム２１ａにより吸気バルブ２１は開状態とされ、新気混合気は吸気ポート２３から主燃焼室６３へ導入される。
【００２１】
圧縮行程においては、主燃焼室６３で新気混合気が圧縮されるとともに、主燃焼室６３の新気混合気の一部が、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３から副燃焼室６１へ導入される。
【００２２】
ここで、後述の希薄燃焼モードで制御される場合、気体燃料噴射弁２５は、加圧された気体燃料の供給を受ける。気体燃料噴射弁２５は、副燃焼室６１に気体燃料を噴射する。そして、主燃焼室６３から導入された新気混合気と、副燃焼室６１に噴射された気体燃料とが、副燃焼室６１で混合されて副燃焼室６１の新気混合気となる。このとき、燃焼速度の大きな気体成分である水素が気体燃料に含まれているので、副燃焼室６１の新気混合気も水素が含まれており燃焼性が改質されたものとなっている。
【００２３】
点火プラグ２９により、副燃焼室６１の新気混合気は所定のタイミングで着火され燃焼する。副燃焼室６１の燃焼ガス（火炎）は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３へトーチ状に放射され、主燃焼室６３の均質な新気混合気を燃焼させる。
【００２４】
膨張行程では、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン３が押し下げられる。
【００２５】
排気行程では、排気用カム２２ａにより排気バルブ２２は開状態とされ、主燃焼室６３で燃焼された既燃ガスが、排気ガスとして排気ポート２４へ排出される。
【００２６】
ＥＣＵ４０は、気体燃料噴射弁２５、液体燃料第１噴射弁２７、液体燃料第２噴射弁７３、電気モータ８０、点火プラグ２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに対して、制御の信号を供給し各種の制御を行う。ＥＣＵ４０は、各種の制御を行うためのロジックを実行する。例えば、ＥＣＵ４０は、所定のロジックを、電気回路的に、ソフト的に又はその両方により実行する。
【００２７】
（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構７０は、主として、第１圧縮機７１，燃料改質器７２，液体燃料第２噴射弁７３，第１タービン７４，第１回転軸７５，燃料第１配管３１，燃料第２配管３２，燃料第３配管３３，燃料第４配管３４，チェックバルブ３５，燃料第５配管３６，気体燃料噴射弁２５及び液体燃料第１噴射弁２７を備える。
【００２８】
第１圧縮機７１に接続された燃料第１配管３１は、吸気管（図示せず）にも接続されており、吸気管から新気空気を導入することができるようになっている。また、第１圧縮機７１は燃料第２配管３２を介して燃料改質器７２に接続され、燃料改質器７２は燃料第３配管３３を介して第１タービン７４に接続されている。第１圧縮機７１と第１タービン７４とは、遠心式の圧縮機及びタービンである。すなわち、第１圧縮機７１と第１タービン７４とがいずれも第１回転軸７５に固定されているので、第１圧縮機７１は、第１タービン７４の回転に連動して回転するようになっている。ここで、第１圧縮機７１には、燃料第１配管３１から供給された新気空気を加圧することができるように、フィン（図示せず）が設けられている。第１回転軸７５は、電気モータ８０に接続されている。
【００２９】
さらに、第１タービン７４には、燃料第３配管３３から供給された気体燃料が通過する際に、気体燃料から熱エネルギーを回収することができるように、フィン（図示せず）が設けられている。その第１タービン７４は、燃料第４配管３４，チェックバルブ３５及び燃料第５配管３６を介して気体燃料噴射弁２５に接続されている。チェックバルブ３５は、差圧が境界値Ｂ以上である場合に開状態となり、差圧が境界値Ｂ未満である場合に閉状態となる。ここで、差圧は、燃料第４配管３４における気体燃料の圧力と、燃料第５配管３６における気体の圧力との差、すなわち、気体燃料の圧力と副燃焼室６１の圧力との差である。
【００３０】
また、燃料ポンプ（図示せず）が液体燃料第１噴射弁２７と液体燃料第２噴射弁７３とに接続されており、液体燃料第１噴射弁２７と液体燃料第２噴射弁７３とはそれぞれ加圧された液体燃料の供給を受けることができるようになっている。液体燃料第１噴射弁２７は、その先端が吸気ポート２３に突出しており、吸気ポート２３に液体燃料を噴射することができるようになっている。液体燃料第２噴射弁７３は、その先端が燃料改質器７２に突出しており、燃料改質器７２に液体燃料を噴霧することができるようになっている。
【００３１】
ここで、気体燃料噴射弁２５、液体燃料第１噴射弁２７及び液体燃料第２噴射弁７３は、それぞれ、ＥＣＵ４０から受けた制御の信号に応じて開閉する。
【００３２】
（燃料供給機構の詳細動作）
初期状態において、電気モータ８０は、第１回転軸７５を介して第１圧縮機７１及び第１タービン７４を回転して、第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動する。
【００３３】
気体燃料噴射弁２５が開弁された場合、燃料第１配管３１に導入された新気空気は、第１圧縮機７１に供給される。第１圧縮機７１は、回転することにより、フィンを介して新気空気を加圧して、その新気空気を燃料第２配管３２へ送り出す。燃料改質器７２は、燃料第２配管３２を介して新気空気が供給され、液体燃料第２噴射弁７３を介して液体燃料が供給され、新気空気と液体燃料とを混合して新気混合気を形成する。燃料改質器７２では、その新気混合気が、部分酸化改質反応
ＣnＨm＋（ｎ／２）（Ｏ2＋３．７７３Ｎ2）
→（ｍ／２）Ｈ2＋ｎＣＯ＋（３．７７３ｎ／２）Ｎ2              （１）
により水素と一酸化炭素とを中心とする気体燃料へと変換される。例えば、液体燃料がイソオクタン（ｎ＝８，ｍ＝１８）である場合、モル分率で、水素が２８％、一酸化炭素が２５％、窒素が４７％となっている気体燃料が生成される。ここで、酸素と窒素とを含んだ新気空気が加圧されているので、生成される気体燃料も加圧されている。
【００３４】
また、式（１）で表される部分酸化改質反応は発熱反応である。例えば、液体燃料がイソオクタン（ｎ＝８，ｍ＝１８）である場合、反応系が有する化学エネルギーが反応前に比べて反応後に１９％低下したものになり、低下した化学エネルギーが熱エネルギーに変換される。この熱エネルギーを保持した気体燃料は、新気空気よりも圧力が高くなっており、燃料改質器７２から燃料第３配管３３を介して第１タービン７４へ送り出される。
【００３５】
第１タービン７４は、燃料第３配管３３から供給された気体燃料が通過する際に、フィンを介して気体燃料から熱エネルギーを受けて回転する。この回転トルクが第１回転軸７５を介して第１タービン７４から第１圧縮機７１へ伝達され、第１圧縮機７１が回転する。すなわち、第１タービン７４は、式（１）の発熱反応の熱エネルギーを回収するとともに、その熱エネルギーによって第１圧縮機７１を駆動する。
【００３６】
ここで、気体燃料は、第１タービン７４を回転させることにより圧力の損失を受けているが、標準状態の圧力よりも加圧されている。このため、第１タービン７４から燃料第４配管３４へ送り出された気体燃料が加圧されているので、差圧がＢ以上となってチェックバルブ３５は開状態になる。これにより、その気体燃料は、燃料第５配管３６と気体燃料噴射弁２５とを介して副燃焼室６１へ供給される。
【００３７】
一方、気体燃料噴射弁２５が閉弁された場合、燃料第５配管３６の圧力が上昇して差圧がＢ未満となって、チェックバルブ３５が閉状態になる。そして、気体燃料が第１タービン７４を通過しにくくなり、気体燃料から熱エネルギーを受けにくくなるので、第１回転軸７５の回転運動が減衰する。それにより、第１圧縮機７１が回転しにくくなるので、気体燃料は加圧されなくなる。このようにして、気体燃料が副燃焼室６１へ供給されなくなる。
【００３８】
（ＥＣＵの詳細構成）
ＥＣＵ４０は、主として、負荷演算部４１，回転数演算部４２，燃料噴射制御部４３，スロットル制御部４４，点火時期制御部４５，始動制御部４６，記憶部（図示せず）及び入出力インターフェース（図示せず）を備える。負荷演算部４１，回転数演算部４２，燃料噴射制御部４３，スロットル制御部４４及び点火時期制御部４５は、ＣＰＵなどである。記憶部は、ＲＯＭ，ＲＡＭなどであり、プログラムやマップ情報（図２参照）などを記憶している。入出力インターフェースは、外部から信号を受ける場合や外部へ信号を供給する場合にインターフェースとなる部分である。
【００３９】
ＥＣＵ４０は、各種の制御を行うためのロジックを実行するだけでなく、気体燃料噴射弁２５，液体燃料第１噴射弁２７及び液体燃料第２噴射弁７３を制御するためのロジックを実行する。
【００４０】
（ＥＣＵの詳細動作）
ＥＣＵ４０には、クランク角センサ５１で検出されたクランク角信号、水温センサ５２で検出された冷却水温信号、アクセル開度センサ５３で検出されたアクセル開度信号などが、入出力インターフェースを介して入力される。負荷演算部４１及び回転数演算部４２は、これらの信号を入出力インターフェースから受け取る。負荷演算部４１は、これらの信号に基づいて、機関負荷を演算する。回転数演算部４２は、これらの信号に基づいて、機関回転数を演算する。
【００４１】
燃料噴射制御部４３は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数の情報を回転数演算部４２から受け取る。また、燃料噴射制御部４３は、記憶部を参照し、マップ情報（図２参照）を記憶部から受け取る。燃料噴射制御部４３は、機関負荷の情報及び機関回転数の情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、気体噴射量制御信号と液体噴射量第１制御信号と液体噴射量第２制御信号とを生成する。これにより、気体燃料噴射弁２５は、気体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量で気体燃料を副燃焼室６１へ噴射する。液体燃料第１噴射弁２７は、液体噴射量第１制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料を吸気ポート２３へ噴射する。液体燃料第２噴射弁７３は、液体噴射量第２制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料を燃料改質器７２へ噴射する。
【００４２】
スロットル制御部４４は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数の情報を回転数演算部４２から受け取り、機関負荷の情報及び機関回転数の情報などに基づいて、スロットル制御信号を生成する。これにより、スロットル駆動装置９３ｂは、スロットル制御信号に基づいて所定の開度でスロットルバルブ９３ａを開閉させる。
【００４３】
点火時期制御部４５は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数の情報を回転数演算部４２から受け取り、機関負荷の情報及び機関回転数の情報などに基づいて、点火時期制御信号を生成する。これにより、点火プラグ２９は、点火時期制御信号に基づいて所定のタイミングでスパークを発生させる。
【００４４】
始動制御部４６は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数の情報を回転数演算部４２から受け取り、機関負荷の情報及び機関回転数の情報などに基づいて、始動制御信号を生成する。これにより、電気モータ８０は、始動制御信号に基づいて、所定のタイミングで第１回転軸７５を回転して第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動する。
【００４５】
（内燃機関の制御）
内燃機関１の制御を、図２を参照して説明する。
【００４６】
ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３が参照するマップ情報を図２に示す。マップ情報には、機関負荷や機関回転数と制御領域との関係が示されている。すなわち、制御領域は、第１制御領域Ａ１及び第２制御領域Ａ２に分けられている。
【００４７】
（（第１制御領域における制御））
第１制御領域Ａ１は、比較的低速低負荷側の領域であり、燃料供給機構７０が希薄燃焼モードで制御される領域である。第１制御領域Ａ１における運転状態は、希薄燃焼が行われる運転状態であり、主燃焼室６３の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御される運転状態である。
【００４８】
ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３は、運転状態が第１制御領域Ａ１に属すると判断する場合に、制御モードを希薄燃焼モードに決定する。そして、ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３は、気体噴射量制御信号と液体噴射量第１制御信号と液体噴射量第２制御信号とを生成する。すなわち、第１制御領域Ａ１では、気体燃料噴射弁２５、液体燃料第１噴射弁２７及び液体燃料第２噴射弁７３は、それぞれ、所定のタイミングで所定時間開弁される。
【００４９】
このように、副燃焼室６１に気体燃料が供給されるので、副燃焼室６１における燃焼速度が高められる。このため、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ噴射される火炎の速度が速くなるので、主燃焼室６３におけるリーン限界は拡大する。
【００５０】
（（第２制御領域における制御））
第２制御領域Ａ２は、比較的高速側又は高負荷側の領域であり、燃料供給機構７０がストイキ燃焼モードで制御される領域である。第２制御領域Ａ２における運転状態は、通常の燃焼が行われる運転状態であり、主燃焼室６３の空燃比が理論空燃比に制御される運転状態である。
【００５１】
ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３は、運転状態が第２制御領域Ａ２に属すると判断する場合に、制御モードをストイキ燃焼モードに決定する。そして、ＥＣＵ４０の燃料噴射制御部４３は、液体噴射量第１制御信号を生成する。すなわち、第１制御領域Ａ１では、液体燃料第１噴射弁２７が所定のタイミングで所定時間開弁されるが、気体燃料噴射弁２５及び液体燃料第２噴射弁７３は閉弁されたままになる。
【００５２】
このため、主燃焼室６３における燃焼速度が適切なものとなり、主燃焼室６３におけるノッキングが低減される。
【００５３】
（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、第１タービン７４は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮機７１を駆動する。これにより、第１圧縮機７１は、新気空気を圧縮する。このため、機関軸出力を消費せずに新気空気は加圧される。
【００５４】
また、燃料改質器７２は、第１圧縮機７１が加圧した新気空気の一部を用いて、液体燃料の一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。このため、新気空気が加圧されることにより、気体燃料も加圧される。
【００５５】
このように、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は副燃焼室６１に安定的に供給される。
【００５６】
（２）
ここでは、燃料供給機構７０は、希薄燃焼モードに制御される場合に、副燃焼室６１に気体燃料を供給する。このため、副燃焼室６１における燃焼速度が高められ、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ噴射される火炎の速度が速くなるので、主燃焼室６３におけるリーン限界は拡大する。
【００５７】
（３）
ここでは、第１圧縮機７１及び第１タービン７４は、遠心式の圧縮機及びタービンである。このため、第１圧縮機７１及び第１タービン７４は低コストで構成されている。
【００５８】
（４）
ここでは、電気モータ８０は、第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動するだけでなく、クランク軸の回転をさらに始動する。このため、内燃機関１は低コストで構成される。
【００５９】
（第１実施形態の変形例）
（Ａ）燃料供給機構７０の気体燃料噴射弁２５は、その先端が副燃焼室６１に突出するように設けられる代わりに、その先端が吸気ポート２３に突出するように設けられていてもよい。この場合でも、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は主燃焼室６３に安定的に供給される。
【００６０】
あるいは、気体燃料噴射弁２５は、その先端が副燃焼室６１に突出するように設けられる代わりに、その先端が主燃焼室６３に突出するように設けられていてもよい。この場合でも、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は主燃焼室６３に安定的に供給される。また、気体燃料と新気空気との混合気を成層化して燃焼室に生成することができるので、燃焼室におけるリーン限界を拡大することができる。
【００６１】
（Ｂ）図３に示すように、内燃機関１ｉは、燃料供給機構７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）７０ｉを備え、ＥＣＵ４０の代わりにＥＣＵ４０ｉを備えても良い。
【００６２】
燃料供給機構７０ｉは、第１回転軸７５の代わりに第１回転軸７５ｉを備え、電気モータ８０の代わりに圧縮空気生成部８９ｉ及び圧縮空気始動機構（第２始動部）８０ｉを備える。圧縮空気始動機構８０ｉは、主として、圧縮空気タンク８２ｉ，開閉弁８３ｉ，圧縮空気第１配管８４ｉ，圧縮空気第２配管８５ｉ及び圧縮空気第３配管８６ｉを有する。
【００６３】
圧縮空気生成部８９ｉは、車両が減速する際に車両の運動エネルギーを回生して、圧縮空気を生成する。圧縮空気生成部８９ｉは、圧縮空気第１配管８４ｉを介して圧縮空気始動機構８０ｉの圧縮空気タンク８２ｉに接続されている。これにより、圧縮空気タンク８２ｉは、圧縮空気生成部８９ｉから圧縮空気の供給を受けて、その圧縮空気を蓄積する。圧縮空気タンク８２ｉは、圧縮空気第２配管８５ｉと開閉弁８３ｉと圧縮空気第３配管８６ｉとを介して燃料第３配管３３に接続されている。
【００６４】
開閉弁８３ｉは、ＥＣＵ４０ｉから制御の信号を受けて開閉する。初期状態において、開閉弁８３ｉが開弁され、圧縮空気タンク８２ｉに蓄積された圧縮空気は、燃料第３配管３３に供給される。燃料第３配管３３に供給された圧縮空気は、第１タービン７４に供給されて、第１タービン７４を回転させる。この回転トルクが第１回転軸７５ｉを介して第１圧縮機７１へ伝達され、第１圧縮機７１が回転する。すなわち、圧縮空気始動機構８０ｉは、圧縮空気生成部８９ｉから圧縮空気の供給を受けて、第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動する。
【００６５】
また、ＥＣＵ４０ｉは、始動制御部４６の代わりに始動制御部４６ｉを有する。ＥＣＵ４０ｉの始動制御部４６ｉは、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数の情報を回転数演算部４２から受け取り、機関負荷の情報及び機関回転数の情報などに基づいて、始動制御信号を生成する。これにより、圧縮空気始動機構８０ｉは、始動制御信号に基づいて、所定のタイミングで第１タービン７４を回転させて第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動する。
【００６６】
このように、圧縮空気始動機構８０ｉは、圧縮空気の供給を受けて、第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動する。このため、機関軸出力を消費せずに第１圧縮機７１及び第１タービン７４は始動される。
【００６７】
また、圧縮空気生成部８９ｉは、車両が減速する際に車両の運動エネルギーを回生して、圧縮空気を生成する。このため、機関軸出力を消費せずに圧縮空気は生成される。この結果、圧縮空気を圧縮空気始動機構８０ｉへ供給することができるようになっている。
【００６８】
（Ｃ）図４に示すように、内燃機関１ｊは、燃料供給機構７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）７０ｊを備えても良い。
【００６９】
燃料供給機構７０ｊは、液体燃料第２噴射弁７３の代わりに液体燃料第２噴射弁７３ｊを有する。液体燃料第２噴射弁７３ｊは、燃料第１配管３１に液体燃料（ガソリン）を噴射する弁である。液体燃料第２噴射弁７３ｊの先端は、燃料第１配管３１に突出している。この場合、燃料第１配管３１において、液体燃料と新気空気とが混合されて新気混合気が生成される。そして、その新気混合気が第１圧縮機７１に供給されて加圧されることになる。
【００７０】
このため、新気空気と液体燃料とが均一に混合された新気混合気が燃料改質部に供給されることになる。このため、燃料改質器７２の改質効率は高まる。
【００７１】
（Ｄ）図５に示すように、内燃機関１ｋは、燃料供給機構７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）７０ｋを備えても良い。
【００７２】
燃料供給機構７０ｋは、燃料第６配管３７ｋ及びリザーバタンク（蓄積部）７ｋをさらに有する。
【００７３】
第１タービン７４は、燃料第６配管３７ｋを介してリザーバタンク７ｋに接続されている。リザーバタンク７ｋは、燃料第４配管３４を介してチェックバルブ３５に接続されている。燃料第６配管３７ｋ、リザーバタンク７ｋ及び燃料第４配管３４には、第１タービン７４から排出された気体燃料が満たされている。
【００７４】
気体燃料噴射弁２５が開弁された場合、差圧が境界値Ｂ以上となりチェックバルブ３５が開状態になる。このため、リザーバタンク７ｋに蓄積された気体燃料は、燃料第４配管３４とチェックバルブ３５と燃料第５配管３６と気体燃料噴射弁２５とを介して副燃焼室６１に供給される。それに対して、気体燃料噴射弁２５が開弁されない場合、差圧が境界値Ｂ未満となりチェックバルブ３５が閉状態になる。このため、リザーバタンク７ｋに蓄積された気体燃料は主燃焼室６３に供給されない。
【００７５】
このように、リザーバタンク７ｋは気体燃料を蓄積する。このため、気体燃料は安定的に副燃焼室６１に供給される。
【００７６】
＜第２実施形態＞
図６に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の断面図を示す。
【００７７】
内燃機関１００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、燃料供給機構７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）１７０を備える点で第１実施形態と異なる。
【００７８】
（内燃機関の概略構成）
燃料供給機構１７０では、第１タービン７４の下流に、第２圧縮機（第２圧縮部）１７６がさらに設けられている。これにより、第１タービン７４を通過した気体燃料を加圧することができるようになっている。
【００７９】
また、第１圧縮機７１及び第１タービン７４の回転軸である第１回転軸１７５には、第２圧縮機１７６がさらに接続されており、第１タービン７４の回転に連動して第２圧縮機１７６も回転するようになっている。
【００８０】
（内燃機関の概略動作）
第１実施形態と同様である。
【００８１】
（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構１７０は、第１回転軸７５の代わりに第１回転軸１７５を備え、第２圧縮機１７６及び燃料第６配管１３７をさらに備える。
【００８２】
第１圧縮機７１と第１タービン７４とがいずれも第１回転軸１７５に固定されているので、第１圧縮機７１は、第１タービン７４の回転に連動して回転するようになっている。
【００８３】
第１タービン７４には、燃料第６配管１３７を介して第２圧縮機１７６が接続されている。第２圧縮機１７６と第１タービン７４とは、遠心式の圧縮機及びタービンである。すなわち、第２圧縮機１７６と第１タービン７４とがいずれも第１回転軸１７５に固定されているので、第２圧縮機１７６は、第１タービン７４の回転に連動して回転するようになっている。ここで、第２圧縮機１７６には、燃料第６配管１３７から供給された気体燃料を加圧することができるように、フィン（図示せず）が設けられている。
【００８４】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【００８５】
（燃料供給機構の詳細動作）
初期状態において、電気モータ８０は、第１回転軸１７５を介して第１圧縮機７１，第２圧縮機１７６及び第１タービン７４を回転して、第１圧縮機７１，第２圧縮機１７６及び第１タービン７４を始動する。
【００８６】
気体燃料噴射弁２５が開弁された場合、第１タービン７４は、燃料第３配管３３から供給された気体燃料が通過する際に、フィンを介して気体燃料から熱エネルギーを受けて回転する。この回転トルクが第１回転軸１７５を介して第１タービン７４から第１圧縮機７１及び第２圧縮機１７６へ伝達され、第１圧縮機７１及び第２圧縮機１７６が回転する。すなわち、第１タービン７４は、式（１）の発熱反応の熱エネルギーを回収するとともに、その熱エネルギーによって第１圧縮機７１及び第２圧縮機１７６を駆動する。
【００８７】
ここで、気体燃料は、第１タービン７４を回転させることにより圧力の損失を受ける。しかし、第１タービン７４を通過した気体燃料は、第２圧縮機１７６により加圧されるので、標準状態の圧力よりも加圧されている。
【００８８】
気体燃料噴射弁２５が閉弁された場合、燃料第５配管３６の圧力が上昇して差圧がＢ未満となって、チェックバルブ３５が閉状態になる。そして、気体燃料が第１タービン７４を通過しにくくなり、気体燃料から熱エネルギーを受けにくくなるので、第１回転軸１７５の回転運動が減衰する。それにより、第１圧縮機７１及び第２圧縮機１７６が回転しにくくなるので、気体燃料は加圧されなくなる。このようにして、気体燃料が副燃焼室６１へ供給されなくなる。
【００８９】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【００９０】
（ＥＣＵの詳細構成）
第１実施形態と同様である。
【００９１】
（ＥＣＵの詳細動作）
第１実施形態と同様である。
【００９２】
（内燃機関の制御）
第１実施形態と同様である。
【００９３】
（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、第１タービン７４は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮機７１を駆動する。これにより、第１圧縮機７１は、新気空気を圧縮する。このため、機関軸出力を消費せずに新気空気は加圧される。
【００９４】
また、燃料改質器７２は、第１圧縮機７１が加圧した新気空気の一部を用いて、液体燃料の一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。このため、新気空気が加圧されることにより、気体燃料も加圧される。
【００９５】
このように、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は副燃焼室６１に安定的に供給される。
【００９６】
（２）
ここでは、第１タービン７４は、第２圧縮機１７６をさらに駆動する。これにより、第２圧縮機１７６は、気体燃料を加圧する。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は加圧される。
【００９７】
（３）
ここでは、第２圧縮機１７６及び第１タービン７４は、遠心式の圧縮機及びタービンである。このため、第２圧縮機１７６及び第１タービン７４は低コストで構成されている。
【００９８】
＜第３実施形態＞
図７に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の断面図を示す。
【００９９】
内燃機関２００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、副燃焼室６１が備えられていない点と、燃料供給機構７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）２７０を備える点と、ＥＣＵ４０の代わりにＥＣＵ２４０を備える点と、で第１実施形態と異なる。
【０１００】
（内燃機関の概略構成）
燃料供給機構２７０では、第１タービン７４の下流に混合器（混合部）２７７がさらに設けられ、混合器２７７の別の上流に第２圧縮機（第２圧縮部）２７６がさらに設けられている。これにより、第１タービン７４を通過した気体燃料に、加圧された新気空気を混合することができるようになっている。
【０１０１】
また、第１圧縮機７１及び第１タービン７４の第１回転軸１７５には、第２圧縮機２７６がさらに接続されており、第１タービン７４の回転に連動して第２圧縮機２７６も回転するようになっている。
【０１０２】
さらに、混合器２７７の下流には、気体燃料噴射弁２２５が設けられている。ここで、気体燃料噴射弁２２５は、気体燃料と新気空気との混合気を主燃焼室６３に噴射する弁である。気体燃料噴射弁２２５の先端は、主燃焼室６３に突出している。
【０１０３】
ＥＣＵ２４０は、気体燃料噴射弁２２５、液体燃料第１噴射弁２７、液体燃料第２噴射弁７３、電気モータ８０、点火プラグ２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに電気的に接続されている。
【０１０４】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【０１０５】
（内燃機関の概略動作）
圧縮行程においては、主燃焼室６３で新気混合気が圧縮される。
【０１０６】
ここで、後述の低負荷燃焼モード又は中負荷燃焼モードで制御される場合、気体燃料噴射弁２２５は、加圧された混合気の供給を受ける。気体燃料噴射弁２２５は、主燃焼室６３に混合気を噴射する。そして、吸気ポート２３から導入された新気混合気と、主燃焼室６３に噴射された混合気とが、主燃焼室６３で混合されて主燃焼室６３の新気混合気となる。このとき、燃焼速度の大きな気体成分である水素が混合気に含まれているので、主燃焼室６３の新気混合気も水素が含まれており燃焼性が改質されたものとなっている。
【０１０７】
ＥＣＵ２４０は、気体燃料噴射弁２２５、液体燃料第１噴射弁２７、液体燃料第２噴射弁７３、電気モータ８０、点火プラグ２９、スロットル駆動装置９３ｂなどに対して、制御の信号を供給し各種の制御を行う。
【０１０８】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【０１０９】
（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構２７０は、第１回転軸７５の代わりに第１回転軸１７５を備え、気体燃料噴射弁２５の代わりに気体燃料噴射弁２２５を備え、第２圧縮機２７６，混合器２７７，燃料第６配管２３７，燃料第７配管２３８及び燃料第８配管２３９をさらに備える。
【０１１０】
第１圧縮機７１と第１タービン７４とがいずれも第１回転軸１７５に固定されているので、第１圧縮機７１は、第１タービン７４の回転に連動して回転するようになっている。
【０１１１】
第２圧縮機２７６に接続された燃料第８配管２３９は、吸気管（図示せず）にも接続されており、吸気管から新気空気を導入することができるようになっている。また、第２圧縮機２７６が接続された燃料第７配管２３８と、第１タービン７４が接続された燃料第６配管２３７とが合流する部分には、混合器２７７が設けられている。第２圧縮機２７６と第１タービン７４とは、遠心式の圧縮機及びタービンである。すなわち、第２圧縮機２７６と第１タービン７４とがいずれも第１回転軸１７５に固定されているので、第２圧縮機２７６は、第１タービン７４の回転に連動して回転するようになっている。ここで、第２圧縮機２７６には、燃料第８配管２３９から供給された新気空気を加圧することができるように、フィン（図示せず）が設けられている。
【０１１２】
混合器２７７は、燃料第４配管３４，チェックバルブ３５及び燃料第５配管３６を介して気体燃料噴射弁２２５に接続されている。チェックバルブ３５は、差圧が境界値Ｂ以上である場合に開状態となり、差圧が境界値Ｂ未満である場合に閉状態となる。ここで、差圧は、燃料第４配管３４における混合気の圧力と、燃料第５配管３６における気体の圧力との差である。気体燃料噴射弁２２５は、ＥＣＵ２４０から受けた制御の信号に応じて開閉する。
【０１１３】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【０１１４】
（燃料供給機構の詳細動作）
初期状態において、電気モータ８０は、第１回転軸１７５を介して第１圧縮機７１，第２圧縮機２７６及び第１タービン７４を回転して、第１圧縮機７１，第２圧縮機２７６及び第１タービン７４を始動する。
【０１１５】
気体燃料噴射弁２２５が開弁された場合、第１タービン７４は、燃料第３配管３３から供給された気体燃料が通過する際に、フィンを介して気体燃料から熱エネルギーを受けて回転する。この回転トルクが第１回転軸１７５を介して第１タービン７４から第１圧縮機７１及び第２圧縮機２７６へ伝達され、第１圧縮機７１及び第２圧縮機２７６が回転する。すなわち、第１タービン７４は、式（１）の発熱反応の熱エネルギーを回収するとともに、その熱エネルギーによって第１圧縮機７１及び第２圧縮機２７６を駆動する。
【０１１６】
ここで、気体燃料は、第１タービン７４を回転させることにより圧力の損失を受けている。しかし、混合器２７７は、燃料第６配管２３７を介して第１タービン７４から気体燃料の供給を受け、燃料第７配管２３８を介して第２圧縮機２７６から新気空気の供給を受ける。そして、第１タービン７４を通過した気体燃料と、第２圧縮機１７６により加圧された新気空気とが混合器２７７により混合されるので、混合器２７７において、気体燃料と新気空気との混合気は標準状態の圧力よりも加圧されている。このため、混合器２７７から燃料第４配管３４へ送り出された混合気が加圧されているので、差圧がＢ以上となってチェックバルブ３５は開状態になる。このため、混合気（気体燃料を含む）は、燃料第５配管３６と気体燃料噴射弁２２５とを介して主燃焼室６３へ供給される。
【０１１７】
気体燃料噴射弁２２５が閉弁された場合、燃料第５配管３６の圧力が上昇して差圧がＢ未満となって、チェックバルブ３５が閉状態になる。そして、気体燃料が第１タービン７４を通過しにくくなり、気体燃料から熱エネルギーを受けにくくなるので、第１回転軸１７５の回転運動が減衰する。それにより、第１圧縮機７１及び第２圧縮機２７６が回転しにくくなるので、気体燃料を含む混合気は加圧されなくなる。このようにして、気体燃料を含む混合気が主燃焼室６３へ供給されなくなる。
【０１１８】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【０１１９】
（ＥＣＵの詳細構成）
ＥＣＵ２４０は、燃料噴射制御部４３の代わりに燃料噴射制御部２４３を備える。燃料噴射制御部２４３は、３種類の制御モードの中から制御モードを決定する点で第１実施形態と異なる。
【０１２０】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【０１２１】
（ＥＣＵの詳細動作）
燃料噴射制御部２４３は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関回転数の情報を回転数演算部４２から受け取る。また、燃料噴射制御部２４３は、記憶部を参照し、マップ情報（図示せず）を記憶部から受け取る。燃料噴射制御部２４３は、機関負荷の情報及び機関回転数の情報とマップ情報となどに基づいて、制御モードを決定し、気体噴射量制御信号と液体噴射量第１制御信号と液体噴射量第２制御信号とを生成する。これにより、気体燃料噴射弁２２５は、気体噴射量制御信号に基づいて、所定の噴射量で混合気を主燃焼室６３へ噴射する。液体燃料第１噴射弁２７は、液体噴射量第１制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料を吸気ポート２３へ噴射する。液体燃料第２噴射弁７３は、液体噴射量第２制御信号に基づいて、所定の噴射量で液体燃料を燃料改質器７２へ噴射する。
【０１２２】
その他の点は第１実施形態と同様である。
【０１２３】
（内燃機関の制御）
ＥＣＵ２４０の燃料噴射制御部２４３が参照するマップ情報には、機関負荷と制御領域との関係が示されている。すなわち、制御領域は、第１制御領域と第２制御領域と第３制御領域とに分けられている。
【０１２４】
（（第１制御領域における制御））
第１制御領域は、比較的低負荷側の領域であり、燃料供給機構２７０が低負荷燃焼モードで制御される領域である。第１制御領域における運転状態は、希薄燃焼が行われる運転状態であり、主燃焼室６３の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御される運転状態である。
【０１２５】
ＥＣＵ２４０の燃料噴射制御部２４３は、運転状態が第１制御領域に属すると判断する場合に、制御モードを低負荷燃焼モードに決定する。そして、ＥＣＵ２４０の燃料噴射制御部２４３は、気体噴射量制御信号と液体噴射量第１制御信号と液体噴射量第２制御信号とを生成する。すなわち、第１制御領域では、気体燃料噴射弁２２５は、圧縮行程の終盤において、開弁され、第１噴射量Ｑ１で主燃焼室６３に混合気を噴射する。ここで、第１噴射量Ｑ１は、主燃焼室６３に混合気を成層的に形成するのに十分な量である。このため、気体燃料と新気空気との混合気は主燃焼室６３で成層的に分布することになる。また、液体燃料第１噴射弁２７及び液体燃料第２噴射弁７３は、それぞれ、所定のタイミングで所定時間開弁される。
【０１２６】
このように、気体燃料を含む混合気が主燃焼室６３で成層的に分布するので、その混合気を含む新気混合気を主燃焼室６３において点火することが容易になる。このため、主燃焼室６３におけるリーン限界は拡大する。
【０１２７】
（（第２制御領域における制御））
第２制御領域は、比較的中負荷の領域であり、燃料供給機構２７０が中負荷燃焼モードで制御される領域である。第２制御領域における運転状態は、希薄燃焼が行われる運転状態であり、主燃焼室６３の空燃比が理論空燃比よりもややリーンに制御される運転状態である。
【０１２８】
ＥＣＵ２４０の燃料噴射制御部２４３は、運転状態が第２制御領域に属すると判断する場合に、制御モードを中負荷燃焼モードに決定する。そして、ＥＣＵ２４０の燃料噴射制御部２４３は、気体噴射量制御信号と液体噴射量第１制御信号と液体噴射量第２制御信号とを生成する。すなわち、第２制御領域では、気体燃料噴射弁２２５は、圧縮行程の終盤において、開弁され、第２噴射量Ｑ２で主燃焼室６３に混合気を噴射する。ここで、第２噴射量Ｑ２は、第１噴射量Ｑ１よりも少ない量である。このため、気体燃料と新気空気との混合気は主燃焼室６３でやや成層的に分布することになる。また、液体燃料第１噴射弁２７及び液体燃料第２噴射弁７３は、それぞれ、所定のタイミングで所定時間開弁される。
【０１２９】
このように、気体燃料を含む混合気が主燃焼室６３でやや成層的に分布するので、その混合気を含む新気混合気の燃焼速度が主燃焼室６３において適切なものとなり、主燃焼室６３における燃焼が安定する。
【０１３０】
（（第３制御領域における制御））
第３制御領域は、比較的高負荷側の領域であり、燃料供給機構２７０がストイキ燃焼モードで制御される領域である。第３制御領域における運転状態は、通常の燃焼が行われる運転状態であり、主燃焼室６３の空燃比が理論空燃比に制御される運転状態である。
【０１３１】
ＥＣＵ２４０の燃料噴射制御部２４３は、運転状態が第３制御領域に属すると判断する場合に、制御モードをストイキ燃焼モードに決定する。そして、ＥＣＵ２４０の燃料噴射制御部２４３は、液体噴射量第１制御信号を生成する。すなわち、第３制御領域では、液体燃料第１噴射弁２７が所定のタイミングで所定時間開弁されるが、気体燃料噴射弁２２５及び液体燃料第２噴射弁７３は閉弁されたままになる。
【０１３２】
このため、主燃焼室６３における燃焼速度が適切なものとなり、主燃焼室６３におけるノッキングが低減される。
【０１３３】
（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、第１タービン７４は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮機７１を駆動する。これにより、第１圧縮機７１は、新気空気を圧縮する。このため、機関軸出力を消費せずに新気空気は加圧される。
【０１３４】
また、燃料改質器７２は、第１圧縮機７１が加圧した新気空気の一部を用いて、液体燃料の一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。このため、新気空気が加圧されることにより、気体燃料も加圧される。
【０１３５】
このように、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は主燃焼室６３に安定的に供給される。
【０１３６】
（２）
ここでは、混合器２７７は、燃料改質器７２から排出される気体燃料と、第２圧縮機２７６から供給される新気空気とを混合する。これにより、気体燃料と新気空気との混合気は均一な状態で主燃焼室６３に供給される。このため、主燃焼室６３における燃焼はサイクル変動の小さいものとなる。
【０１３７】
（３）
ここでは、第１タービン７４は、第２圧縮機２７６をさらに駆動する。これにより、第２圧縮機２７６は、新気空気を加圧する。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は加圧される。
【０１３８】
（４）
ここでは、燃料供給機構２７０は、低負荷燃焼モードで制御される場合に、圧縮行程の終盤において、気体燃料を含む混合気を主燃焼室６３に供給する。このため、気体燃料を含む混合気が主燃焼室６３において成層的に分布することになるので、主燃焼室６３におけるリーン限界は拡大する。
【０１３９】
＜第４実施形態＞
図８に、本発明の第４実施形態に係る内燃機関の断面図を示す。
【０１４０】
内燃機関３００は、基本的な構成は第３実施形態と同様であるが、燃料供給機構２７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）３７０を備える点で第３実施形態と異なる。
【０１４１】
（内燃機関の概略構成）
燃料供給機構３７０では、燃料第７配管３３８が、燃料第２配管３３２の途中から分岐して、燃料改質器７２や第１タービン７４をバイパスするように混合器（混合部）３７７へ接続されている。これにより、第１タービン７４を通過した気体燃料に、第１圧縮機７１で加圧された新気空気を混合することができるようになっている。
【０１４２】
さらに、混合器３７７の下流には、気体燃料噴射弁２２５が設けられている。ここで、気体燃料噴射弁２２５は、気体燃料と新気空気との混合気を主燃焼室６３に噴射する弁である。気体燃料噴射弁２２５の先端は、主燃焼室６３に突出している。
【０１４３】
その他の点は第３実施形態と同様である。
【０１４４】
（内燃機関の概略動作）
第３実施形態と同様である。
【０１４５】
（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構３７０は、第１回転軸１７５の代わりに第１回転軸７５を備え、混合器２７７の代わりに混合器３７７を備え、燃料第２配管３２の代わりに燃料第２配管３３２を備え、燃料第７配管２３８の代わりに燃料第７配管３３８を備え、第２圧縮機２７６及び燃料第８配管２３９を備えていない。
【０１４６】
第１圧縮機７１と第１タービン７４とがいずれも第１回転軸７５に固定されているので、第１圧縮機７１は、第１タービン７４の回転に連動して回転するようになっている。
【０１４７】
混合器３７７に接続された燃料第７配管２３８は、第１圧縮機７１にも接続されており、第１圧縮機７１が加圧した新気空気を導入することができるようになっている。また、第１圧縮機７１が接続された燃料第７配管３３８と、第１タービン７４が接続された燃料第６配管２３７とが合流する部分には、混合器３７７が設けられている。
【０１４８】
混合器３７７は、燃料第４配管３４，チェックバルブ３５及び燃料第５配管３６を介して気体燃料噴射弁２２５に接続されている。
【０１４９】
その他の点は第３実施形態と同様である。
【０１５０】
（燃料供給機構の詳細動作）
初期状態において、電気モータ８０は、第１回転軸７５を介して第１圧縮機７１及び第１タービン７４を回転し、第１圧縮機７１及び第１タービン７４を始動する。
【０１５１】
気体燃料噴射弁２２５が開弁された場合、燃料第１配管３１に導入された新気空気は、第１圧縮機７１に供給される。第１圧縮機７１は、回転することにより、フィンを介して新気空気を加圧して、その新気空気を燃料第２配管３３２へ送り出す。燃料第２配管３３２へ送り出された新気空気は、一部が燃料改質器７２へ供給され、別の一部が燃料第７配管３３８経由で混合器３７７へ供給される。
【０１５２】
第１タービン７４は、燃料第３配管３３から供給された気体燃料が通過する際に、フィンを介して気体燃料から熱エネルギーを受けて回転する。この回転トルクが第１回転軸７５を介して第１タービン７４から第１圧縮機７１へ伝達され、第１圧縮機７１が回転する。すなわち、第１タービン７４は、式（１）の発熱反応の熱エネルギーを回収するとともに、その熱エネルギーによって第１圧縮機７１を駆動する。
【０１５３】
ここで、気体燃料は、第１タービン７４を回転させることにより圧力の損失を受ける。しかし、混合器３７７は、燃料第６配管２３７を介して第１タービン７４から気体燃料の供給を受け、燃料第７配管３３８を介して第１圧縮機７１から新気空気の供給を受ける。そして、第１タービン７４を通過した気体燃料と、第１圧縮機７１により加圧された新気空気とが混合器３７７により混合されるので、混合器３７７において、気体燃料と新気空気との混合気は標準状態の圧力よりも加圧されている。このため、混合器３７７から燃料第４配管３４へ送り出された混合気が加圧されているので、差圧がＢ以上となってチェックバルブ３５は開状態になる。このため、混合気（気体燃料を含む）は、燃料第５配管３６と気体燃料噴射弁２２５とを介して主燃焼室６３へ供給される。
【０１５４】
気体燃料噴射弁２２５が閉弁された場合、燃料第５配管３６の圧力が上昇して差圧がＢ未満となって、チェックバルブ３５が閉状態になる。そして、気体燃料が第１タービン７４を通過しにくくなり、気体燃料から熱エネルギーを受けにくくなるので、第１回転軸７５の回転運動が減衰する。それにより、第１圧縮機７１が回転しにくくなるので、気体燃料を含む混合気は加圧されなくなる。このようにして、気体燃料を含む混合気が主燃焼室６３へ供給されなくなる。
【０１５５】
その他の点は第３実施形態と同様である。
【０１５６】
（ＥＣＵの詳細構成）
第３実施形態と同様である。
【０１５７】
（ＥＣＵの詳細動作）
第３実施形態と同様である。
【０１５８】
（内燃機関の制御）
第３実施形態と同様である。
【０１５９】
（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、第１タービン７４は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮機７１を駆動する。これにより、第１圧縮機７１は、新気空気を圧縮する。このため、機関軸出力を消費せずに新気空気は加圧される。
【０１６０】
また、燃料改質器７２は、第１圧縮機７１が加圧した新気空気の一部を用いて、液体燃料の一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。このため、新気空気が加圧されることにより、気体燃料も加圧される。
【０１６１】
このように、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は主燃焼室６３に安定的に供給される。
【０１６２】
（２）
ここでは、混合器３７７は、燃料改質器７２から排出される気体燃料と、第１圧縮機７１から供給される新気空気とを混合する。これにより、気体燃料と新気空気との混合気は均一な状態で主燃焼室６３に供給される。このため、主燃焼室６３における燃焼はサイクル変動の小さいものとなる。
【０１６３】
（３）
ここでは、第１圧縮機７１で加圧される新気空気は、一部が燃料改質器７２へ供給され、別の一部が混合器３７７へ供給される。このため、混合器３７７で混合されるための新気空気は簡易な構成で加圧される。
【０１６４】
＜第５実施形態＞
図９に、本発明の第５実施形態に係る内燃機関の燃料供給機構の断面図を示す。
【０１６５】
内燃機関４００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、燃料供給機構７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）４７０を備える点で第１実施形態と異なる。
【０１６６】
（内燃機関の概略構成）
燃料供給機構４７０は、副燃焼室６１及び主燃焼室６３に燃料を供給するための機構である。燃料供給機構４７０では、第１圧縮機（第１圧縮部）４７１の下流に燃料改質器（燃料改質部）４７２が設けられ、燃料改質器４７２の下流に第１タービン（駆動部）４７４が設けられている。燃料改質器４７２には、液体燃料第２噴射弁４７３が設けられている。液体燃料第２噴射弁４７３は、燃料改質器４７２に液体燃料（ガソリン）を噴射する弁である。液体燃料第２噴射弁４７３の先端は、燃料改質器４７２に突出している。
【０１６７】
さらに、第１タービン４７４の下流には、気体燃料噴射弁２５（図１参照）が設けられている。
【０１６８】
また、第１圧縮機４７１及び第１タービン４７４の第１回転軸４７５には、電気モータ８０（図１参照）が接続されている。これにより、電気モータ８０は、バッテリー（図示せず）から電気エネルギーの供給を受けて、第１圧縮機４７１及び第１タービン４７４を始動することができるようになっている。また、電気モータ８０は、クランク軸の回転を始動するスターターの役割も兼ねている。
【０１６９】
他の点は第１実施形態と同様である。
【０１７０】
（内燃機関の概略動作）
第１実施形態と同様である。
【０１７１】
（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構４７０は、主として、第１圧縮機４７１，燃料改質器４７２，液体燃料第２噴射弁４７３，第１タービン４７４，第１回転軸４７５，燃料第１配管４３１，燃料第２配管４３２，燃料第３配管４３３，燃料第４配管４３４，チェックバルブ３５（図１参照），燃料第５配管３６，気体燃料噴射弁２５及び液体燃料第１噴射弁２７を備える。
【０１７２】
第１圧縮機４７１に接続された燃料第１配管４３１は、吸気管（図示せず）にも接続されており、吸気管から新気空気を導入することができるようになっている。また、第１圧縮機４７１は燃料第２配管４３２を介して燃料改質器４７２に接続され、燃料改質器４７２は燃料第３配管４３３を介して第１タービン４７４に接続されている。第１圧縮機４７１と第１タービン４７４とは、軸流式の圧縮機及びタービンである。すなわち、第１圧縮機４７１と第１タービン４７４とがいずれも第１回転軸４７５に固定されているので、第１圧縮機４７１は、第１タービン４７４の回転に連動して回転するようになっている。ここで、第１圧縮機４７１には、燃料第１配管４３１から供給された新気空気を加圧することができるように、ロータ４７１ａ及びステータ４７１ｂが設けられている。第１回転軸４７５は、電気モータ８０（図１参照）に接続されている。
【０１７３】
さらに、第１タービン４７４には、燃料第３配管４３３から供給された気体燃料が通過する際に、気体燃料から熱エネルギーを回収することができるように、ロータ４７４ａ及びステータ４７４ｂが設けられている。その第１タービン４７４は、燃料第４配管４３４，チェックバルブ３５（図１参照）及び燃料第５配管３６を介して気体燃料噴射弁２５に接続されている。
【０１７４】
他の点は第１実施形態と同様である。
【０１７５】
（燃料供給機構の詳細動作）
初期状態において、電気モータ８０は、第１回転軸４７５を介して第１圧縮機４７１及び第１タービン４７４を回転して、第１圧縮機４７１及び第１タービン４７４を始動する。
【０１７６】
気体燃料噴射弁２５が開弁された場合、燃料第１配管４３１に導入された新気空気は、第１圧縮機４７１に供給される。第１圧縮機４７１は、回転することにより、フィンを介して新気空気を加圧して、その新気空気を燃料第２配管４３２へ送り出す。燃料改質器４７２は、燃料第２配管４３２を介して新気空気が供給され、液体燃料第２噴射弁４７３を介して液体燃料が供給され、新気空気と液体燃料とを混合して新気混合気を形成する。
【０１７７】
第１タービン４７４は、燃料第３配管４３３から供給された気体燃料が通過する際に、フィンを介して気体燃料から熱エネルギーを受けて回転する。この回転トルクが第１回転軸４７５を介して第１タービン４７４から第１圧縮機４７１へ伝達され、第１圧縮機４７１が回転する。すなわち、第１タービン４７４は、式（１）の発熱反応の熱エネルギーを回収するとともに、その熱エネルギーによって第１圧縮機４７１を駆動する。
【０１７８】
ここで、気体燃料は、第１タービン４７４を回転させることにより圧力の損失を受けるが、標準状態の圧力よりも加圧されている。このため、第１タービン４７４から燃料第４配管４３４へ送り出された気体燃料が加圧されているので、差圧がＢ以上となってチェックバルブ３５は開状態になる。これにより、その気体燃料は、燃料第５配管３６と気体燃料噴射弁２５とを介して副燃焼室６１へ供給される。
【０１７９】
一方、気体燃料噴射弁２５が閉弁された場合、燃料第５配管３６の圧力が上昇して差圧がＢ未満となって、チェックバルブ３５は閉状態になる。そして、気体燃料が第１タービン４７４を通過しにくくなり、気体燃料から熱エネルギーを受けにくくなるので、第１回転軸４７５の回転運動が減衰する。それにより、第１圧縮機４７１が回転しにくくなるので、気体燃料は加圧されなくなる。このようにして、気体燃料が副燃焼室６１へ供給されなくなる。
【０１８０】
他の点は第１実施形態と同様である。
【０１８１】
（ＥＣＵの詳細構成）
第１実施形態と同様である。
【０１８２】
（ＥＣＵの詳細動作）
第１実施形態と同様である。
【０１８３】
（内燃機関の制御）
第１実施形態と同様である。
【０１８４】
（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、第１タービン４７４は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮機４７１を駆動する。これにより、第１圧縮機４７１は、新気空気を圧縮する。このため、機関軸出力を消費せずに新気空気は加圧される。
【０１８５】
また、燃料改質器４７２は、第１圧縮機４７１が加圧した新気空気の一部を用いて、液体燃料の一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。このため、新気空気が加圧されることにより、気体燃料も加圧される。
【０１８６】
このように、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は副燃焼室６１に安定的に供給される。
【０１８７】
（２）
ここでは、燃料供給機構４７０は、希薄燃焼モードで制御される場合に、副燃焼室６１に気体燃料を供給する。このため、副燃焼室６１における燃焼速度が高められ、副燃焼室６１から主燃焼室６３へ噴射される火炎の速度が速くなるので、主燃焼室６３におけるリーン限界は拡大する。
【０１８８】
（３）
ここでは、第１圧縮機４７１及び第１タービン４７４は、軸流式の圧縮機及びタービンである。このため、第１圧縮機４７１及び第１タービン４７４は小型化されている。
【０１８９】
＜第６実施形態＞
図１０に、本発明の第６実施形態に係る内燃機関の燃料供給機構の断面図を示す。
【０１９０】
内燃機関５００は、基本的な構成は第４実施形態と同様であるが、燃料供給機構３７０の代わりに燃料供給機構（燃料供給部）５７０を備える点で第４実施形態と異なる。
【０１９１】
（内燃機関の概略構成）
燃料供給機構５７０では、燃料第７配管５３８が、第１圧縮機（第１圧縮部）５７１から、第３圧縮機５７８，燃料改質器（燃料改質部）５７２及び第１タービン（駆動部）５７４をバイパスするように混合器（混合部）５７７へと接続されている。これにより、第２タービン５７９及び第１タービン５７４を通過した気体燃料に、第１圧縮機５７１で加圧された新気空気を混合することができるようになっている。
【０１９２】
さらに、混合器５７７の下流には、気体燃料噴射弁２２５（図８参照）が設けられている。ここで、気体燃料噴射弁２２５は、気体燃料と新気空気との混合気を主燃焼室６３に噴射する弁である。気体燃料噴射弁２２５の先端は、主燃焼室６３に突出している。
【０１９３】
また、第３圧縮機５７８及び第２タービン５７９の回転軸である第２回転軸５８７には、電気モータ８０が接続されている。これにより、電気モータ８０は、バッテリー（図示せず）から電気エネルギーの供給を受けて、第３圧縮機５７８及び第２タービン５７９をも始動することができるようになっている。
【０１９４】
その他の点は第４実施形態と同様である。
【０１９５】
（内燃機関の概略動作）
第４実施形態と同様である。
【０１９６】
（燃料供給機構の詳細構成）
燃料供給機構５７０は、主として、第１圧縮機５７１，第３圧縮機５７８，燃料改質器５７２，液体燃料第２噴射弁５７３，第１タービン５７４，第２タービン５７９，第１回転軸５７５，第２回転軸５８７，燃料第１配管５３１，燃料第９配管５４９，燃料第２配管５３２，燃料第３配管５３３，燃料第４配管３４（図８参照），チェックバルブ３５，燃料第５配管３６，気体燃料噴射弁２２５及び液体燃料第１噴射弁２７を備える。
【０１９７】
第１圧縮機５７１に接続された燃料第１配管５３１は、吸気管（図示せず）にも接続されており、吸気管から新気空気を導入することができるようになっている。また、第１圧縮機５７１は燃料第９配管５４９，第３圧縮機５７８及び燃料第２配管５３２を介して燃料改質器５７２に接続され、燃料改質器５７２は燃料第３配管５３３を介して第２タービン５７９及び第１タービン５７４に接続されている。
【０１９８】
第１圧縮機５７１と第１タービン５７４とは、軸流式の圧縮機及びタービンである。すなわち、第１圧縮機５７１と第１タービン５７４とがいずれも第１回転軸５７５に固定されているので、第１圧縮機５７１は、第１タービン５７４の回転に連動して回転するようになっている。ここで、第１圧縮機５７１には、燃料第１配管５３１から供給された新気空気を加圧することができるように、ロータ５７１ａが設けられている。第１回転軸５７５は、電気モータ８０（図８参照）に接続されている。
【０１９９】
第３圧縮機５７８と第２タービン５７９とは、軸流式の圧縮機及びタービンである。すなわち、第３圧縮機５７８と第２タービン５７９とがいずれも第２回転軸５８７に固定されているので、第３圧縮機５７８は、第２タービン５７９の回転に連動して回転するようになっている。ここで、第３圧縮機５７８には、燃料第９配管５４９から供給された新気空気を加圧することができるように、ロータ５７８ａ及びステータ５７８ｂが設けられている。第２回転軸５８７は、電気モータ８０（図８参照）に接続されている。なお、第１回転軸５７５と第２回転軸５８７とは互いに独立して回転可能になっている。
【０２００】
さらに、第２タービン５７９には、燃料第３配管５３３から供給された気体燃料が通過する際に、気体燃料から熱エネルギーを回収することができるように、ロータ５７９ａ及びステータ５７９ｂが設けられている。
【０２０１】
また、第２タービン５７９のすぐ下流に設けられた第１タービン５７４には、第２タービン５７９から排出された気体燃料が通過する際に、気体燃料から熱エネルギーを回収することができるように、ロータ５７４ａ及びステータ５７４ｂが設けられている。
【０２０２】
混合器５７７に接続された燃料第７配管５３８は、第１圧縮機５７１にも接続されており、第１圧縮機５７１が加圧した新気空気を導入することができるようになっている。また、第１圧縮機５７１が接続された燃料第７配管５３８と、第１タービン７４が接続された燃料第６配管５３７とが合流する部分には、混合器５７７が設けられている。
【０２０３】
混合器５７７は、燃料第４配管３４（図８参照），チェックバルブ３５及び燃料第５配管３６を介して気体燃料噴射弁２２５に接続されている。
【０２０４】
その他の点は第４実施形態と同様である。
【０２０５】
（燃料供給機構の詳細動作）
初期状態において、電気モータ８０は、第１回転軸５７５を介して第１圧縮機５７１及び第１タービン５７４を回転して、第１圧縮機５７１及び第１タービン５７４を始動する。また、電気モータ８０は、第２回転軸５８７を介して第３圧縮機５７８及び第２タービン５７９をも回転して、第３圧縮機５７８及び第２タービン５７９を始動する。
【０２０６】
気体燃料噴射弁２２５が開弁された場合、燃料第１配管５３１に導入された新気空気は、第１圧縮機５７１に供給される。第１圧縮機５７１は、回転することにより、フィンを介して新気空気を加圧して、その新気空気を燃料第９配管５４９及び燃料第７配管５３８へ送り出す。燃料第９配管５４９へ送り出された新気空気は第３圧縮機５７８及び燃料第２配管５３２経由で燃料改質器５７２へ供給され、燃料第７配管５３８へ送り出された新気空気は混合器５７７へ供給される。すなわち、第１圧縮機５７１で加圧された新気空気は、一部が燃料改質器５７２へ供給され、別の一部が混合器５７７へ供給される。ここで、燃料改質器５７２へ供給される新気混合気は、第１圧縮機５７１だけでなく第３圧縮機５７８によっても加圧されるので、混合器５７７へ供給される新気混合気よりも加圧されたものとなっている。
【０２０７】
燃料改質器５７２は、燃料第２配管５３２を介して新気空気が供給され、液体燃料第２噴射弁５７３を介して液体燃料が供給され、新気空気と液体燃料とを混合して新気混合気を形成する。
【０２０８】
第２タービン５７９及び第１タービン５７４は、燃料第３配管５３３から供給された気体燃料が通過する際に、気体燃料から熱エネルギーを受けて回転する。第１タービン５７４の回転トルクが第１回転軸５７５を介して第１圧縮機５７１へ伝達され、第１圧縮機５７１が回転する。また、第２タービン５７９の回転トルクが第２回転軸５８７を介して第３圧縮機５７８へも伝達され、第３圧縮機５７８が回転する。すなわち、第１タービン５７４は、式（１）の発熱反応の熱エネルギーを回収するとともに、その熱エネルギーによって第１圧縮機５７１を駆動する。また、第２タービン５７９は、式（１）の発熱反応の熱エネルギーを回収するとともに、その熱エネルギーによって第３圧縮機５７８を駆動する。
【０２０９】
ここで、気体燃料は、第２タービン５７９及び第１タービン５７４を回転させることにより圧力の損失を受ける。しかし、混合器５７７は、燃料第６配管５３７を介して第１タービン５７４から気体燃料の供給を受け、燃料第７配管５３８を介して第１圧縮機５７１から新気空気の供給を受ける。そして、第１タービン５７４を通過した気体燃料と、第１圧縮機５７１により加圧された新気空気とが混合器５７７により混合されるので、混合器５７７において、気体燃料と新気空気との混合気は標準状態の圧力よりも加圧されている。このため、混合器５７７から燃料第４配管３４（図８参照）へ送り出された混合気が加圧されているので、差圧がＢ以上となってチェックバルブ３５は開状態になる。このため、混合気（気体燃料を含む）は、燃料第５配管３６と気体燃料噴射弁２２５とを介して主燃焼室６３へ供給される。
【０２１０】
一方、気体燃料噴射弁２２５が閉弁された場合、燃料第５配管３６の圧力が上昇して差圧がＢ未満となって、チェックバルブ３５は閉状態になる。そして、気体燃料が第２タービン５７９及び第１タービン５７４を通過しにくくなり、気体燃料から熱エネルギーを受けにくくなるので、第２回転軸５８７及び第１回転軸５７５の回転運動が減衰する。それにより、第１圧縮機５７１及び第３圧縮機５７８が回転しにくくなるので、気体燃料は加圧されなくなる。このようにして、気体燃料が主燃焼室６３へ供給されなくなる。
【０２１１】
他の点は第４実施形態と同様である。
【０２１２】
（ＥＣＵの詳細構成）
第４実施形態と同様である。
【０２１３】
（ＥＣＵの詳細動作）
第４実施形態と同様である。
【０２１４】
（内燃機関の制御）
第４実施形態と同様である。
【０２１５】
（内燃機関の特徴）
（１）
ここでは、第１タービン５７４は、発熱反応で生じた熱エネルギーによって、第１圧縮機５７１を駆動する。これにより、第１圧縮機５７１は、新気空気を圧縮する。このため、機関軸出力を消費せずに新気空気は加圧される。
【０２１６】
また、燃料改質器５７２は、第１圧縮機５７１が加圧した新気空気の一部を用いて、液体燃料の一部を発熱反応で改質して気体燃料を生成する。このため、新気空気が加圧されることにより、気体燃料も加圧される。
【０２１７】
このように、機関軸出力を消費せずに新気空気が加圧され、新気空気が加圧されることにより気体燃料も加圧される。このため、機関軸出力を消費せずに気体燃料は主燃焼室６３に安定的に供給される。
【０２１８】
（２）
ここでは、混合器５７７は、燃料改質器５７２から排出される気体燃料と、第１圧縮機５７１から供給される新気空気とを混合する。これにより、気体燃料と新気空気との混合気は均一な状態で主燃焼室６３に供給される。このため、主燃焼室６３における燃焼はサイクル変動の小さいものとなる。
【０２１９】
（３）
ここでは、第１圧縮機５７１で加圧される新気空気は、一部が燃料改質器５７２へ供給され、別の一部が混合器５７７へ供給される。このため、混合器５７７で混合されるための新気空気は簡易な構成で加圧される。
【０２２０】
（４）
ここでは、燃料供給機構５７０は、低負荷燃焼モードで制御される場合に、圧縮行程の終盤において、気体燃料を含む混合気を主燃焼室６３に供給する。このため、気体燃料を含む混合気が主燃焼室６３において成層的に分布することになるので、主燃焼室６３におけるリーン限界は拡大する。
【０２２１】
（５）
ここでは、第１圧縮機５７１及び第１タービン５７４は、軸流式の圧縮機及びタービンである。このため、第１圧縮機５７１及び第１タービン５７４は小型化されている。
【０２２２】
また、第３圧縮機５７８及び第２タービン５７９は、軸流式の圧縮機及びタービンである。このため、第３圧縮機５７８及び第２タービン５７９は小型化されている。
【産業上の利用可能性】
【０２２３】
本発明に係る内燃機関は、機関軸出力を消費せずに気体燃料を燃焼室に安定的に供給することができるという効果を有し、内燃機関等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の断面図。
【図２】第１実施形態におけるマップ情報を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例に係る内燃機関の断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例に係る内燃機関の断面図。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る内燃機関の断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の断面図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の断面図。
【図８】本発明の第４実施形態に係る内燃機関の断面図。
【図９】本発明の第５実施形態に係る内燃機関の断面図。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る内燃機関の断面図。
【符号の説明】
【０２２５】
１，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１００，２００，３００，４００，５００  内燃機関
７ｋ  リザーバタンク（蓄積部）
６１  副燃焼室（燃焼室）
６３  主燃焼室（燃焼室）
７０，７０ｉ，７０ｊ，７０ｋ，１７０，２７０，３７０，４７０，５７０  燃料供給機構（燃料供給部）
７１，４７１，５７１  第１圧縮機（第１圧縮部）
７２，４７２，５７２  燃料改質器（燃料改質部）
７４，４７４，５７４  第１タービン（駆動部）
８０  電気モータ（第１始動部）
８０ｉ  圧縮空気始動機構（第２始動部）
８９ｉ  圧縮空気生成部
１７６，２７６  第２圧縮機（第２圧縮部）
２７７，３７７，５７７  混合器（混合部）
【図１】
2007032453.tif 000003
【図２】
2007032453.tif 000004
【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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