特許 6039503 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6039503

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02B 75/28 20060101AFI20161128BHJP

   F02B 19/00 20060101ALI20161128BHJP

   F02B 19/12 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   F02B75/28 B

   F02B19/00 A

   F02B19/12 A

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-106949(P2013-106949)

(22)【出願日】2013年5月21日

(65)【公開番号】特開2014-227878(P2014-227878A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2015年9月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】松山 明広

(72)【発明者】

【氏名】本江 勇介

(72)【発明者】

【氏名】西島 義明

(72)【発明者】

【氏名】岡嶋 正博

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 公孝

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００１−５２３３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００８５３０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１２７９４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２６３６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０７３７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５７０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０４５４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３４８５２２１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｂ ７／０２

Ｆ０２Ｂ １９／００，７５／２８

Ｆ０２Ｄ １５／０２，１５／０４

Ｆ０２Ｆ １／００

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

往復移動可能な一方のピストン（４１）と、
前記一方のピストンの動きに連動して往復移動可能な他方のピストン（５１）と、
前記一方のピストン及び前記他方のピストンを収容するシリンダ（１０）と、
前記一方のピストン、前記他方のピストン、及び、前記シリンダにより形成される主燃焼室（１１）に連通する予備燃焼室（１２）を形成する予備燃焼室形成部（１２１）と、
前記一方のピストン及び前記他方のピストンのうち前記主燃焼室に導入された燃料が点火された後、先に上死点に到達するピストンに対して向かい合う前記予備燃焼室形成部の側壁（１２４）に設けられ、前記主燃焼室に導入される燃料に点火する点火手段（１５）と、
前記一方のピストン及び前記他方のピストンに連結し、前記点火手段により前記主燃焼室に導入された燃料が点火された後、前記主燃焼室の体積が所定の時間一定となるよう前記一方のピストンの位相及び前記他方のピストンの位相を制御する位相差制御手段（６０）と、
を備えることを特徴とする内燃機関。

【請求項2】

前記点火手段は、前記主燃焼室に燃料が導入された後、前記一方のピストン及び前記他方のピストンが上死点に到達する前に前記主燃焼室の燃料に点火す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】

前記一方のピストン及び前記他方のピストンは、前記主燃焼室を形成する前記一方のピストンの端面（４１１）と前記主燃焼室を形成する前記他方のピストンの端面（５１１）とが向かい合うよう設けられることを特徴とする請求項１または２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、内燃機関に関し、特に１つの燃焼室に対して２つの往復移動可能なピストンを有する内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、１つの燃焼室の体積が２つのピストンの往復移動により変化するダブルピストンエンジンが知られている。ダブルピストンエンジンでは、１つの燃焼室に対して１つのピストンを備えるシングルピストンエンジンとピストンのストロークを同じにした場合、混合気が供給されるときの燃焼室の体積が２倍になるため、１回の燃焼工程において発生する熱エネルギが２倍になる。例えば、特許文献１には、燃焼室を形成するピストンの端面が向かい合う２つのピストンを備えるピストン対向型内燃機関が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−０４６５３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のピストン対向型内燃機関では、燃焼室を形成する内壁の面積が比較的大きくなる。このため、燃焼室の温度と内壁との温度差により生じる冷熱損失が大きくなり、熱効率が低下するおそれがある。

【0005】

本発明の目的は、熱効率の向上が可能な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】

本発明の内燃機関は、往復移動可能な一方のピストンと、一方のピストンの動きに連動して往復移動可能な他方のピストンと、一方のピストン及び他方のピストンを収容するシリンダと、一方のピストン、他方のピストン、及び、シリンダにより形成される主燃焼室に連通する予備燃焼室を形成する予備燃焼室形成部と、一方のピストン及び他方のピストンのうち主燃焼室に導入された燃料が点火された後、先に上死点に到達するピストンに対して向かい合う予備燃焼室形成部の側壁に設けられ主燃焼室に導入される燃料に点火する点火手段と、一方のピストン及び他方のピストンに連結する位相差制御手段と、を備え、位相差制御手段は、点火手段により主燃焼室に導入された燃料が点火された後、主燃焼室の体積が所定の時間一定となるよう一方のピストンの位相及び他方のピストンの位相を制御することを特徴とする。

【0007】

本発明の内燃機関では、一方のピストンと他方のピストンとが連動するよう位相差制御手段により連結されている。位相差制御手段は、燃料が点火された後、主燃焼室の体積が所定の時間一定となるよう一方のピストンと他方のピストンとの間に位相差を設ける。ここで、ピストンの「位相」とは、シリンダ内でのピストンの往復運動における上死点と下死点との間の位置を示す値であり、本発明の内燃機関では、同じ時刻における一方のピストンの位相と他方のピストンの位相とが異なるよう位相制御手段が制御する。これにより、主燃焼室の体積が一定となる時間が比較的長くなり、主燃焼室の圧力が比較的大きくなる。したがって、内燃機関が外部に対して行う仕事量が大きくなり、内燃機関の熱効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態による内燃機関の模式図である。

【図2】本発明の第１実施形態による内燃機関における作用を説明する模式図及び主燃焼室の体積の時間変化を示す特性図である。

【図3】本発明の第１実施形態による内燃機関における作用を説明する図２とは異なる模式図及び主燃焼室の体積の時間変化を示す特性図である。

【図4】本発明の第１実施形態による内燃機関における作用を説明する図２、３とは異なる模式図及び主燃焼室の体積の時間変化を示す特性図である。

【図5】本発明の第１実施形態による内燃機関における作用を説明する図２〜４とは異なる模式図及び主燃焼室の体積の時間変化を示す特性図である。

【図6】本発明の第１実施形態による内燃機関における一方のピストンと他方のピストンとの間の距離の時間変化を示す特性図である。

【図7】本発明の第１実施形態による内燃機関におけるｐｖ線図である。

【図8】本発明の第２実施形態による内燃機関の模式図である。

【図9】本発明のその他の実施形態による内燃機関におけるｐｖ線図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による内燃機関を図１〜図７に示す。「内燃機関」としての気体燃料用エンジン１は、いわゆる、４サイクルエンジンであって、図示しない気体燃料用燃料タンクが供給する気体燃料を主燃焼室１１において燃焼し、主燃焼室１１の圧力変化による第１ピストン４１及び第２ピストン５１の作動から回転トルクを出力する。気体燃料用エンジン１は、図１に示すように、シリンダ１０、点火プラグ１５、吸気系２０、排気系３０、第１ピストン部４０、第２ピストン部５０、および、位相制御部６０から構成される。なお、図１中の矢印Ｆ１は、吸気系２０から主燃焼室１１への燃料と空気との混合気の流れを示す。また、図１中の矢印Ｆ２は、主燃焼室１１から排気系３０を通って外部に導出される排気の流れを示す。

【0010】

シリンダ１０は、両端に底部を有する有底筒状の金属部材であって、内部に第１ピストン部４０、第２ピストン部５０を収容する。シリンダ１０は、第１ピストン部４０が有する第１ピストン４１の第２ピストン部５０側のピストン面４１１、第２ピストン部５０が有する第２ピストン５１の第１ピストン部４０側のピストン面５１１、第１ピストン４１及び第２ピストン５１が摺動する内壁面１０１、１０２により形成される主燃焼室１１を有する。内壁面１０１を有する側壁１０３には、主燃焼室１１の混合気に点火する「点火手段」としての点火プラグ１５、吸気系２０、排気系３０が設けられる。ピストン面４１１は、特許請求の範囲に記載の「一方のピストンの端面」に相当する。ピストン面５１１は、特許請求の範囲に記載の「他方のピストンの端面」に相当する。

【0011】

吸気系２０は、吸気弁２１、及び、吸気管２２から構成されている。吸気弁２１は、シリンダ１０の内壁面１０１に形成されている弁座１０４に当接または離間する。吸気管２２は、吸気弁２１が弁座１０４から離間しているとき、気体燃料と空気との混合気を主燃焼室１１に供給する。

【0012】

点火プラグ１５は、吸気弁２１と排気弁３１との間に設けられている。点火プラグ１５は、図示しない制御部などからの指示に応じて主燃焼室１１に供給される混合気に点火する。

【0013】

排気系３０は、排気弁３１、及び、排気管３２から構成されている。排気弁３１は、シリンダ１０の内壁面１０１に形成されている弁座１０５に当接または離間する。排気管３２は、主燃焼室１１の混合気が点火プラグ１５により点火された後、排気弁３１が弁座１０５から離間しているとき、主燃焼室１１の燃焼後の気体を外部に排出する。

【0014】

第１ピストン部４０は、第１ピストン４１、第１コンロッド４２、第１クランク４３、及び第１クランクシャフト４４などから構成されている。第１ピストン部４０は、主燃焼室１１の圧力変化を利用し第１クランクシャフト４４の回転運動を外部に出力する。

【0015】

第１ピストン４１は、略円柱状に形成され、シリンダ１０の内部に内壁面１０１、１０２と摺動しつつシリンダ１０に対して往復移動可能に設けられる。「一方のピストン」としての第１ピストン４１には第１コンロッド４２の一端が連結する。第１コンロッド４２の他端には第１クランク４３が連結する。

【0016】

第１クランク４３は、シリンダ１０の一方の端部内に形成される第１クランク室１３に収容されている。第１クランク４３及び第１コンロッド４２は、第１ピストン４１の往復運動を第１クランクシャフト４４の回転運動に変換する。第１クランクシャフト４４の第１クランク４３と連結する反対側の端部４４１は、シリンダ１０の側壁１０６に形成されている貫通孔１０７からシリンダ１０の外部に突出している。端部４４１は、位相制御部６０の内部に挿入されている。

【0017】

第２ピストン部５０は、第２ピストン５１、第２コンロッド５２、第２クランク５３、第２クランクシャフト５４などから構成されている。第２ピストン部５０は、主燃焼室１１の圧力変化を利用し第２クランクシャフト５４の回転運動を外部に出力する。

【0018】

第２ピストン５１は、略円柱状に形成され、シリンダ１０の内部に内壁面１０１、１０２と摺動しつつシリンダ１０に対して第１ピストン４１と同軸上を往復移動可能に設けられる。第２ピストン５１は、ピストン面５１１が第１ピストン４１のピストン面４１１と向かいあうように設けられている。「他方のピストン」としての第２ピストン５１には第２コンロッド５２の一端が連結する。第２コンロッド５２の他端には第２クランク５３が連結する。

【0019】

第２クランク５３は、シリンダ１０の他方の端部内に形成される第２クランク室１４に収容されている。第２クランク５３は、第２ピストン５１の往復運動を第２クランクシャフト５４の回転運動に変換する。第２クランクシャフト５４の第２クランク５３と連結する反対側の端部５４１は、シリンダ１０の側壁１０６に形成されている貫通孔１０８からシリンダ１０の外部に突出している。端部５４１は、位相制御部６０の内部に挿入されている。

【0020】

位相制御部６０は、タイミングベルト６１、及び、ハウジング６２などから構成されている。ハウジング６２の内部に収容されているタイミングベルト６１は、ハウジング６２の内部において第１クランクシャフト４４の端部４４１と第２クランクシャフト５４の端部５４１とを連結する。これにより、第１ピストン４１と第２ピストン５１とが連動する。具体的には、タイミングベルト６１は、第１ピストン４１が上死点にあるとき、第２ピストン５１は、下死点から上死点に向かう途中に位置するよう第１クランクシャフト４４の端部４４１と第２クランクシャフト５４の端部５４１とを連結している。位相制御部６０は、特許請求の範囲に記載の「位相制御手段」に相当する。

【0021】

次に、気体燃料用エンジン１の燃焼工程およびその効果について、図２〜７に基づいて説明する。
図２（ａ）、３（ａ）、４（ａ）、５（ａ）には、気体燃料用エンジン１の燃焼工程における第１ピストン４１及び第２ピストン５１のシリンダ１０に対する相対位置を示す。また、図２（ｂ）、３（ｂ）、４（ｂ）、５（ｂ）には、主燃焼室１１の体積の時間変化を示す。なお、図２（ａ）、３（ａ）、４（ａ）、５（ａ）には、説明の便宜上、シリンダ１０の中心を中心線Ｃ、第１ピストン４１の上死点の位置を点線Ｐ１、及び、第２ピストン５１の上死点の位置を点線Ｐ２で示す。気体燃料用エンジン１では、第１ピストン４１の上死点及び第２ピストン５１の上死点の位置は、第１ピストン４１が点線Ｐ１の位置にあり、かつ、第２ピストン５１が点線Ｐ２の位置にあるとき形成される主燃焼室１１の体積が、図２（ｂ）、３（ｂ）、４（ｂ）、５（ｂ）に示す主燃焼室１１の最小の体積である体積ｖ０より小さくなるよう設けられている。すなわち、第１ピストン部４０及び第２ピストン部５０は、後述する比較例としての、主燃焼室の混合気の燃焼時に２つの対向するピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンにおけるピストンのストローク量に比べ、第１ピストン４１及び第２ピストン５１のストローク量が大きくなるよう設けられている。また、図２（ａ）、３（ａ）、４（ａ）、５（ａ）には、それぞれの時刻における第１ピストン４１の移動の方向を白抜き矢印Ｍ１、第２ピストン５１の移動の方向を白抜き矢印Ｍ２で示す。

【0022】

また、図６には、気体燃料用エンジン１の燃焼工程における第１ピストン４１のピストン面４１１と第２ピストン５１のピストン面５１１との間の距離の時間変化を示す。図６では、第１ピストン４１の下死点でのピストン面４１１の位置を０として、第１ピストン４１のピストン面４１１の位置の時間変化を実線Ｌ１、第２ピストン５１のピストン面５１１の位置の時間変化を実線Ｌ２で示す。図６では、図２（ａ）、３（ａ）、４（ａ）、５（ａ）に示したシリンダ１０の中心線Ｃの位置を点線Ｌ０、第１ピストン４１の上死点の位置を点線Ｌ１０、第２ピストン５１の上死点の位置を点線Ｌ２０で示す。

【0023】

吸気弁２１が弁座１０４から離間しシリンダ１０内に気体燃料と空気との混合気が供給される。吸気弁２１が弁座１０４に当接した後、第１ピストン４１が上死点に向かって移動する（図６の時刻ｔ０以降）。さらに、第２ピストン５１が上死点に向かって移動を開始すると、主燃焼室１１の体積は第１ピストン４１と第２ピストン５１との接近により減少し（例えば、図６の時刻ｔ１など）、主燃焼室１１の混合気の圧力は増加する。このとき、図２（ａ）に示すように、第１ピストン４１のピストン面４１１は、第２ピストン５１のピストン面５１１に比べシリンダ１０の中心線Ｃの近くに位置している。

【0024】

第１ピストン４１及び第２ピストン５１の移動により主燃焼室１１の混合気の圧力が増加する途中で点火プラグ１５により主燃焼室１１の混合気が点火される。具体的には、図３（ｂ）に示すように、第１ピストン４１が上死点に到達する時刻ｔ３より前の時刻ｔ２に点火される。
混合気が点火した後、第１ピストン４１が時刻ｔ３に上死点に到達する（図３（ａ））。このとき、図３（ｂ）の時刻ｔ３に示すように、主燃焼室１１の体積は、気体燃料用エンジン１の燃焼工程において最小の値となる。なお、第１ピストン４１が上死点に到達したとき、第２ピストン５１は下死点から上死点に上昇する途中の位置にある。

【0025】

次に、第１ピストン４１が上死点から下死点に移動する途中の時刻ｔ４で第２ピストン５１が上死点に到達する（図４（ａ））。気体燃料用エンジン１では、図３に示す第１ピストン４１が上死点に到達する時刻ｔ３から図４に示す第２ピストン５１が上死点に到達する時刻ｔ４までの間、主燃焼室１１の体積が一定となるよう第１ピストン４１及び第２ピストン５１の位相が位相制御部６０により調整されている。

【0026】

次に、第２ピストン５１が上死点から下死点に向かって移動を開始する。このとき、図６に示すように、第１ピストン４１も上死点から下死点に移動している。これにより、図６の時刻ｔ４以降に示すように、第１ピストン４１のピストン面４１１と第２ピストン５１のピストン面５１１とは離れる方向に移動し、主燃焼室１１の体積は、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ４以降増加する。
このように、気体燃料用エンジン１では、第１ピストン４１が上死点に到達した後に第２ピストン５１が上死点に到達するよう第１ピストン４１及び第２ピストン５１の位相が制御されている。

【0027】

図７に第１実施形態による気体燃料用エンジン１の燃焼工程におけるｐｖ線図を示す。図７には、気体燃料用エンジン１における主燃焼室１１の圧力ｐと体積ｖとの関係を実線Ｌ３で示す。また、比較例として、主燃焼室の混合気の燃焼時に２つの対向するピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンにおける主燃焼室の圧力ｐと体積ｖとの関係を点線Ｌ４で示す。

【0028】

比較例の気体燃料用エンジンでは、主燃焼室の混合気に点火され２つのピストンがそれぞれ上死点に達したとき、主燃焼室の体積が最も小さい体積ｖ０になる。２つのピストンがそれぞれ上死点に達した後、２つのピストンはそれぞれ上死点から下死点に向かうため、主燃焼室の体積が体積ｖ０となっている時間は比較的短く、また、主燃焼室の圧力は主燃焼室の体積が体積ｖ０より大きくなり始めたときの圧力ｐ２が最大となる。

【0029】

一方、気体燃料用エンジン１では、第１ピストン４１と第２ピストン５１との間で位相差を設けるとともに、第１ピストン４１及び第２ピストン５１のストローク量を比較例の気体燃料用エンジンのピストンに比べて大きくしているため、第１ピストン４１が上死点の位置する時刻ｔ３から第２ピストン５１が上死点に位置する時刻ｔ４までの間、主燃焼室１１の体積が比較例の気体燃料用エンジンにおける最小の体積と同じ体積ｖ０で一定となる。気体燃料用エンジン１では、主燃焼室１１の体積が体積ｖ０となる時間が比較例の気体燃料用エンジンに比べ長いため、主燃焼室１１の圧力は、比較例の気体燃料用エンジンにおいて発生する最大の圧力ｐ２より大きい圧力ｐ１となる。これにより、燃焼工程において気体燃料用エンジン１が出力する仕事量Ｗ１（＝∫ｐ１ｄｖ）は、比較例の気体燃料用エンジンが出力する仕事量Ｗ２（＝∫ｐ２ｄｖ）より大きくなる。したがって、気体燃料用エンジン１の熱効率を向上することができる。

【0030】

また、気体燃料用エンジン１では、図７に示すように、主燃焼室１１の最小の体積を２つのピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンの主燃焼室の最小の体積である体積ｖ０と同じにするため、第１ピストン４１及び第２ピストン５１のストローク量が、２つのピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンの２つのピストンのストローク量に比べ大きくなるよう設けられている。これにより、主燃焼室１１の圧縮比が上がるため、主燃焼室１１の最大圧力をさらに大きくすることができる。したがって、気体燃料用エンジン１の熱効率をさらに向上することができる。

【0031】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による内燃機関を図８に基づいて説明する。第２実施形態は、予備燃焼室を形成するキャビティを備える点が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。なお、図８中の矢印Ｆ３は、吸気系２０から予備燃焼室１２への混合気の流れを示す。また、図８中の矢印Ｆ４は、予備燃焼室１２から排気系３０を通って外部に導出される排気の流れを示す。

【0032】

第２実施形態による気体燃料用エンジン２では、主燃焼室１１に連通する予備燃焼室１２を有する。予備燃焼室１２は、略直方体状のキャビティ１２１により形成され、側壁１０３に形成されている連通路１０９を介して主燃焼室１１に連通している。

【0033】

キャビティ１２１は、側壁に点火プラグ１５、吸気弁２１が当接可能な弁座１２２、排気弁３１が当接可能な弁座１２３が設けられている。点火プラグ１５は、第１ピストン４１及び第２ピストン５１のうち、先に上死点に到達する第１ピストン４１に対して向かい合うキャビティ１２１の側壁１２４に設けられている。キャビティ１２１は、特許請求の範囲に記載の「予備燃焼室形成部」に相当する。

【0034】

気体燃料用エンジン２では、吸気弁２１が弁座１２２から離間し予備燃焼室１２に混合気が供給される。予備燃焼室１２に供給される混合気は、連通路１０９を介して主燃焼室１１に拡散する。これにより、主燃焼室１１の混合気は、気体燃料の濃度が比較的高い予備燃焼室１２の混合気に比べ気体燃料の濃度が比較的低い状態となっている。
第１ピストン４１及び第２ピストン５１が下死点から上死点に向かって移動する途中、点火プラグ１５により予備燃焼室１２の混合気に点火される。予備燃焼室１２の混合気は、上述したように気体燃料の濃度が比較的高い状態になっており、点火プラグ１５により予備燃焼室１２で発生する火炎は、例えば、球面状に拡散し、連通路１０９の混合気、及び、主燃焼室１１の混合気に伝搬する。予備燃焼室１２の火炎は、第１ピストン４１が上死点から下死点に向かって移動しているとき主燃焼室１１の混合気に伝搬する。

【0035】

気体燃料用エンジン２では、最初に、主燃焼室１１に連通する予備燃焼室１２の気体燃料の濃度が比較的高い混合気に点火する。点火された予備燃焼室１２の混合気が点火プラグ１５を中心とした火炎の広がりにより空間燃焼となり、当該空間燃焼が連通路１０９を介して主燃焼室１１の混合気に伝搬する。主燃焼室１１では燃焼は面として広がるため、点燃焼に比べ主燃焼室１１の混合気全体が短時間のうちに燃焼する。これにより、主燃焼室１１及び予備燃焼室１２に供給された可燃分のエネルギ量に対する燃焼により発生するエネルギ量の比である燃焼効率を向上することができる。したがって、第２実施形態による気体燃料用エンジン２では、第１実施形態の効果に加え、さらに燃焼効率を向上することができる。

【0036】

また、第２実施形態による気体燃料用エンジン２では、点火プラグ１５は、先に上死点に到達する第１ピストン４１に対して向かい合うキャビティ１２１の側壁１２４に設けられている。これにより、第１ピストン４１の上死点から下死点への移動速度と火炎の伝搬速度との相対速度が小さくなるため、予備燃焼室１２から主燃焼室１１に伝搬する圧力変化が上死点に向かう第１ピストン４１のピストン面４１１に直接作用することを防止できる。

【0037】

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、「内燃機関」は気体燃料用の４サイクルエンジンであるとした。しかしながら、「内燃機関」の種類はこれに限定されない。供給される燃料はガソリンなどの液体燃料であってもよい。また、２サイクルエンジンであってもよい。

【0038】

（イ）上述の実施形態では、第１ピストンと第２ピストンとは同軸上に往復移動可能に設けられ、第２ピストンのピストン面は第１ピストンのピストン面に向かいあうように設けられるとした。しかしながら、第１ピストン及び第２ピストンの位置関係はこれに限定されない。例えば、第１ピストンと第２ピストンとが平行に移動し、第１ピストン及び第２ピストンの上死点側に主燃焼室が形成されてもよい。

【0039】

（イ）上述の実施形態では、位相制御部は、２つのクランクシャフトを連結するタイミングベルト及びタイミングベルトを収容するハウジングなどから構成されるとした。しかしながら、位相制御部を構成する部材はこれに限定されない。例えば、オルタネータなどの発電機により第１ピストンと第２ピストンとの位相を制御してもよい。

【0040】

（ウ）上述の実施形態では、主燃焼室または予備燃焼室の混合気は、点火プラグにより点火されるとした。しかしながら、「点火手段」はこれに限定されない。トーチ、パルスジェットなどでもよい。

【0041】

（エ）第２実施形態では、点火プラグは、先に上死点に到達する第１ピストンに対して向かい合うキャビティの側壁に設けられるとした。しかしながら、点火プラグが設けられる場所はこれに限定されない。

【0042】

（オ）上述の実施形態では、第１ピストン及び第２ピストンのストローク量は、２つのピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンの２つのピストンのストローク量に比べ大きくなるとした。しかしながら、第１ピストン及び第２ピストンのストローク量は、これに限定されない。第１ピストン及び第２ピストンのストローク量は、２つのピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンの２つのピストンのストローク量と同じであってもよい。
図９に、第１ピストン及び第２ピストンのストローク量を２つのピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンの２つのピストンのストローク量と同じにしつつ第１ピストン及び第２ピストンの位相差を設ける本発明の気体燃料用エンジンのｐｖ線図を実線Ｌ５で示す。点線Ｌ４は、図７で示した、比較例としての主燃焼室の混合気の燃焼時に２つの対向するピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンにおける主燃焼室の圧力ｐと体積ｖとの関係である。
図９に示すように、本発明の気体燃料用エンジンでは、主燃焼室の最小の体積ｖ１は、比較例の気体燃料用エンジンにおける主燃焼室の最小の体積ｖ０に比べて大きくなる。また、本発明の気体燃料用エンジンにおける主燃焼室の最大の体積ｖ２は、比較例の気体燃料用エンジンにおける主燃焼室の最大の体積ｖ３に比べて小さくなる。しかしながら、本発明の気体燃料用エンジンでは、主燃焼室の体積が体積ｖ１のときの最大の圧力ｐ３が、比較例の気体燃料用エンジンにおける主燃焼室の体積が体積ｖ０のときの圧力ｐ２に比べて大きくなる。これにより、燃焼工程において本発明の気体燃料用エンジンが出力する仕事は比較例の気体燃料用エンジンが出力する仕事量より大きくなる。したがって、本発明の気体燃料用エンジンでは、第１ピストン及び第２ピストンのストローク量を２つのピストンが同時に上死点に到達する気体燃料用エンジンの２つのピストンのストローク量と同じにした場合でも熱効率を向上することができる。

【0043】

（カ）上述の実施形態では、吸気系を介して燃料と空気との混合気が主燃焼室に導入されるとした。しかしながら、主燃焼室に燃料を導入する燃料導入手段はこれに限定されない。主燃焼室に直接燃料のみを噴射する直接噴射と別途供給管を介して空気を主燃焼室に供給する燃料導入手段であってもよい。

【0044】

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0045】

１、２ ・・・気体燃料用エンジン（内燃機関）、
１０ ・・・シリンダ、
１１ ・・・主燃焼室、
１５ ・・・点火プラグ（点火手段）、
４１ ・・・第１ピストン（一方のピストン）、
５１ ・・・第２ピストン（他方のピストン）、
６０ ・・・位相制御部（位相制御手段）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】