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(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】
(24)【登録日】2024-01-24
(45)【発行日】2024-02-01
(54)【発明の名称】副室燃焼４ストロークエンジン
(51)【国際特許分類】
F02B 19/18 20060101AFI20240125BHJP
F02B 19/12 20060101ALI20240125BHJP
F02D 41/34 20060101ALI20240125BHJP
【ＦＩ】
F02B19/18 B
F02B19/12 B
F02D41/34
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022570228
(86)(22)【出願日】2022-10-24
(86)【国際出願番号】 JP2022039515
(87)【国際公開番号】W WO2023157382
(87)【国際公開日】2023-08-24
【審査請求日】2022-11-16
(31)【優先権主張番号】PCT/JP2022/005817
(32)【優先日】2022-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000010076
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001841
【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ
(72)【発明者】
【氏名】江頭 周一
【審査官】藤村 泰智
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２２－０１７９６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６１－１８４８２０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１８－１３１９１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１１３５３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５２－０２１５０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５２－１１８１０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｂ １９／０８ ～ １９／１２
Ｆ０２Ｂ １９／１６ ～ １９／１８
Ｆ０２Ｄ ４１／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸気通路が接続される少なくとも１つの吸気口および排気通路が接続される少なくとも１つの排気口を有する主燃焼室と、前記吸気通路を通過して前記主燃焼室に吸入される空気の量を調整するスロットル弁と、
ガソリン燃料、アルコール燃料、またはガソリン・アルコール混合燃料である液体燃料を前記吸気通路の内部に噴射する吸気通路噴射弁と、
前記主燃焼室よりも容積が小さく形成され、その内部空間が複数の連通孔を介して前記主燃焼室の内部空間と連通し、その内部空間に副室スパークプラグの一部が露出する副室と、
前記吸気通路噴射弁および前記副室スパークプラグを制御する制御装置とを有する副室燃焼４ストロークエンジンであって、
（ａ）前記制御装置は、前記スロットル弁の開度が小さい低負荷領域の少なくとも一部において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に前記液体燃料の噴射が終了し、且つ、前記吸気通路および前記主燃焼室で混合された混合気が燃焼後に三元触媒で処理できる第１空燃比または前記第１空燃比よりもリッチな第２空燃比となるように、前記吸気通路噴射弁を制御し、
（ｂ）前記副室燃焼４ストロークエンジンは、前記副室に燃料を噴射する副室燃料噴射弁、および、前記副室または前記主燃焼室における混合気の点火を補助する点火補助装置のどちらも有さず、
（ｃ）前記副室の容積に対する前記副室の内面の面積の比率を抑えるように、前記副室は、（ｉ）前記副室スパークプラグを除き前記副室の内面に突起が形成されず、且つ、（ｉｉ）前記副室の内部空間の前記副室スパークプラグの中心軸線と平行なプラグ軸方向の長さと前記副室の内部空間の前記プラグ軸方向に直交する方向の最大長さのうち大きい方の長さが小さい方の長さの２倍より小さく形成され、
（ｄ）前記吸気通路に噴射された前記液体燃料が前記少なくとも１つの吸気口に含まれる第１吸気口から前記複数の連通孔のうちの１つである第１吸気孔を通って前記副室に導入されやすいように、前記第１吸気孔は、（ｉ）前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線と前記第１吸気口の中心とを結ぶ線分が前記第１吸気孔の中心軸線に対してなす角度θが、－１７°＜θ＜１７°を満たし、且つ、（ｉｉ）前記主燃焼室を形成するシリンダ孔の中心軸線に平行で前記第１吸気孔の中心軸線を含む平面で切断した断面において、前記第１吸気孔の中心軸線が、前記第１吸気口を開閉する吸気弁の開弁時に前記吸気弁のバルブヘッドと前記第１吸気口との間を通るように形成されることを特徴とする副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項2】
前記第１吸気孔を通って前記副室に導入された前記液体燃料が前記複数の連通孔から排出され難くなるように、前記プラグ軸方向に見たとき、および、前記第１吸気孔の中心軸線を含む平面と前記シリンダ孔の中心軸線の両方に直交する方向に見たときに、前記第１吸気孔の中心軸線が、前記複数の連通孔のうち前記第１吸気孔ではないいずれの連通孔の中心軸線とも一致しないように前記複数の連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項3】
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の吸気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、且つ、前記第１吸気孔を含み、
前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、
前記複数の吸気孔の数が前記複数の排気孔の数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項4】
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、
前記複数の連通孔のいずれかである複数の吸気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、且つ、前記第１吸気孔を含み、
前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、
前記複数の吸気孔の数が前記複数の排気孔の数よりも少ないことを特徴とする請求項２に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項5】
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、
前記第１吸気孔の最小径が前記複数の排気孔の最大径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項6】
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、
前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、
前記第１吸気孔の最小径が前記複数の排気孔の最大径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項7】
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、
前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、
前記第１吸気孔の最小径が前記複数の排気孔の最大径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項8】
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、
前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、
前記第１吸気孔の最小径が前記複数の排気孔の最大径よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項9】
前記複数の連通孔が、前記主燃焼室の内部空間に突出する副室壁部に形成されており、前記副室壁部の外面を通らず前記副室の内部空間を通り前記プラグ軸方向に直交するいずれかの平面によって前記副室の内部空間を２つの空間に分けた場合に、前記２つの空間のうち前記主燃焼室に近い方の空間の体積が、前記２つの空間のうち前記主燃焼室から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように前記副室は形成されていることを特徴とする請求項１に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項10】
前記複数の連通孔が、前記主燃焼室の内部空間に突出する副室壁部に形成されており、
前記副室壁部の外面を通らず前記副室の内部空間を通り前記プラグ軸方向に直交するいずれかの平面によって前記副室の内部空間を２つの空間に分けた場合に、前記２つの空間のうち前記主燃焼室に近い方の空間の体積が、前記２つの空間のうち前記主燃焼室から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように前記副室は形成されていることを特徴とする請求項２～８のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項11】
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、
前記第１吸気孔は、前記主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成され、
前記複数の排気孔は、前記主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成されていないことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項12】
前記複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の合計が、５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項13】
前記複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の合計が、５．７ｍｍ
２
以上７．６ｍｍ
２
以下であることを特徴とする請求項１１に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項14】
前記第１吸気孔の最小径が１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であり、且つ、前記副室の容積が３２８ｍｍ３以上８０２ｍｍ３以下であるか、または、
前記第１吸気孔の最小径が１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下であり、且つ、前記副室の容積が３２８ｍｍ ３ 以上１１５１ｍｍ ３ 以下であることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項15】
前記第１吸気孔の最小径が１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であり、且つ、前記副室の容積が３２８ｍｍ
３
以上８０２ｍｍ
３
以下であるか、または、
前記第１吸気孔の最小径が１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下であり、且つ、前記副室の容積が３２８ｍｍ３以上１１５１ｍｍ３以下であることを特徴とする請求項１１に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項16】
前記第１吸気孔の最小径が１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であり、且つ、前記副室の容積が３２８ｍｍ
３
以上８０２ｍｍ
３
以下であるか、または、
前記第１吸気孔の最小径が１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下であり、且つ、前記副室の容積が３２８ｍｍ ３ 以上１１５１ｍｍ ３ 以下であることを特徴とする請求項１２に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項17】
前記副室燃焼４ストロークエンジンはノックセンサを有さず、前記制御装置は、前記ノックセンサではない前記副室燃焼４ストロークエンジンの運転状態を検出する運転状態検出センサの出力に基づいて、予め定められた点火時期で前記副室の内部の混合気に点火するように前記副室スパークプラグを制御することを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項18】
スーパーチャージャーおよびターボチャージャーのどちらも有さないことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項19】
前記主燃焼室の内部に燃料を噴射する主燃焼室燃料噴射弁を有さないことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。
【請求項20】
前記副室燃焼４ストロークエンジンの圧縮比が１１以上であることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の副室燃焼４ストロークエンジン。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、主燃焼室および副室を有する副室燃焼４ストロークエンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば特許文献１に開示されているような、複数の連通孔を介して連通する主燃焼室および副室を有する副室燃焼４ストロークエンジンが知られている。副室の内部の混合気はスパークプラグによって点火される。特許文献１の副室燃焼４ストロークエンジンは、副室に燃料を噴射する副室燃料噴射弁を有さず、吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射弁を有する。特許文献１の吸気通路噴射弁は、ストイキオメトリックまたはストイキオメトリックよりもリッチな空燃比の混合気が主燃焼室に生成されるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許第１０６１２４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の副室燃焼４ストロークエンジンは、主燃焼室における混合気の点火を補助する補助スパークプラグ（点火補助装置）を有する。特許文献１の副室燃焼４ストロークエンジンは、低負荷時におけるエンジン性能を確保するために、補助スパークプラグを有する。そのため、仮に、補助スパークプラグ（点火補助装置）が設けられない場合、低負荷時のエンジン性能を確保することが困難となる。
【0005】
本発明は、点火補助装置が設けられなくても低負荷時のエンジン性能を確保できる副室燃焼４ストロークエンジン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】
【0006】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有する。
吸気通路が接続される少なくとも１つの吸気口および排気通路が接続される少なくとも１つの排気口を有する主燃焼室と、前記吸気通路を通過して前記主燃焼室に吸入される空気の量を調整するスロットル弁と、ガソリン燃料、アルコール燃料、またはガソリン・アルコール混合燃料である液体燃料を前記吸気通路の内部に噴射する吸気通路噴射弁と、前記主燃焼室よりも容積が小さく形成され、その内部空間が複数の連通孔を介して前記主燃焼室の内部空間と連通し、その内部空間に副室スパークプラグの一部が露出する副室と、前記吸気通路噴射弁および前記副室スパークプラグを制御する制御装置とを有する副室燃焼４ストロークエンジンである。（ａ）前記制御装置は、前記スロットル弁の開度が小さい低負荷領域の少なくとも一部において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に前記液体燃料の噴射が終了し、且つ、前記吸気通路および前記主燃焼室で混合された混合気が燃焼後に三元触媒で処理できる第１空燃比または前記第１空燃比よりもリッチな第２空燃比となるように、前記吸気通路噴射弁を制御する。（ｂ）前記副室燃焼４ストロークエンジンは、前記副室に燃料を噴射する副室燃料噴射弁、および、前記副室または前記主燃焼室における混合気の点火を補助する点火補助装置のどちらも有さない。（ｃ）前記副室の容積に対する前記副室の内面の面積の比率を抑えるように、前記副室は、（ｉ）前記副室スパークプラグを除き前記副室の内面に突起が形成されず、且つ、（ｉｉ）前記副室の内部空間の前記副室スパークプラグの中心軸線と平行なプラグ軸方向の長さと前記副室の内部空間の前記プラグ軸方向に直交する方向の最大長さのうち大きい方の長さが小さい方の長さの２倍より小さく形成される。（ｄ）前記吸気通路に噴射された前記液体燃料が前記少なくとも１つの吸気口に含まれる第１吸気口から前記複数の連通孔のうちの１つである第１吸気孔を通って前記副室に導入されやすいように、前記第１吸気孔は、（ｉ）前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線と前記第１吸気口の中心とを結ぶ線分が前記第１吸気孔の中心軸線に対してなす角度θが、－１７°＜θ＜１７°を満たし、且つ、（ｉｉ）前記主燃焼室を形成するシリンダ孔の中心軸線に平行で前記第１吸気孔の中心軸線を含む平面で切断した断面において、前記第１吸気孔の中心軸線が、前記第１吸気口を開閉する吸気弁の開弁時に前記吸気弁のバルブヘッドと前記第１吸気口との間を通るように形成される。
吸気通路が接続される少なくとも１つの吸気口および排気通路が接続される少なくとも１つの排気口を有する主燃焼室と、前記吸気通路を通過して前記主燃焼室に吸入される空気の量を調整するスロットル弁と、ガソリン燃料、アルコール燃料、またはガソリン・アルコール混合燃料である液体燃料を前記吸気通路の内部に噴射する吸気通路噴射弁と、前記主燃焼室よりも容積が小さく形成され、その内部空間が複数の連通孔を介して前記主燃焼室の内部空間と連通し、その内部空間に副室スパークプラグの一部が露出する副室と、前記吸気通路噴射弁および前記副室スパークプラグを制御する制御装置とを有する副室燃焼４ストロークエンジンである。（ａ）前記制御装置は、前記スロットル弁の開度が小さい低負荷領域の少なくとも一部において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に前記液体燃料の噴射が終了し、且つ、前記吸気通路および前記主燃焼室で混合された混合気が燃焼後に三元触媒で処理できる第１空燃比または前記第１空燃比よりもリッチな第２空燃比となるように、前記吸気通路噴射弁を制御する。（ｂ）前記副室燃焼４ストロークエンジンは、前記副室に燃料を噴射する副室燃料噴射弁、および、前記副室または前記主燃焼室における混合気の点火を補助する点火補助装置のどちらも有さない。（ｃ）前記副室の容積に対する前記副室の内面の面積の比率を抑えるように、前記副室は、（ｉ）前記副室スパークプラグを除き前記副室の内面に突起が形成されず、且つ、（ｉｉ）前記副室の内部空間の前記副室スパークプラグの中心軸線と平行なプラグ軸方向の長さと前記副室の内部空間の前記プラグ軸方向に直交する方向の最大長さのうち大きい方の長さが小さい方の長さの２倍より小さく形成される。（ｄ）前記吸気通路に噴射された前記液体燃料が前記少なくとも１つの吸気口に含まれる第１吸気口から前記複数の連通孔のうちの１つである第１吸気孔を通って前記副室に導入されやすいように、前記第１吸気孔は、（ｉ）前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線と前記第１吸気口の中心とを結ぶ線分が前記第１吸気孔の中心軸線に対してなす角度θが、－１７°＜θ＜１７°を満たし、且つ、（ｉｉ）前記主燃焼室を形成するシリンダ孔の中心軸線に平行で前記第１吸気孔の中心軸線を含む平面で切断した断面において、前記第１吸気孔の中心軸線が、前記第１吸気口を開閉する吸気弁の開弁時に前記吸気弁のバルブヘッドと前記第１吸気口との間を通るように形成される。
【0007】
この構成によると、副室スパークプラグを除き副室の内面に突起が形成されていない。また、副室の内部空間のプラグ軸方向の長さと副室の内部空間のプラグ軸方向に直交する方向の最大長さのうち大きい方の長さが小さい方の長さの２倍より小さい。この２つの特徴により、副室の容積に対する副室の内面の面積の比率が抑えられている。
また、プラグ軸方向に平行な方向に見たときに、複数の連通孔のうちの１つである第１吸気孔の中心軸線に対して副室スパークプラグの中心軸線と第１吸気口の中心とを結ぶ線分がなす角度θは、－１７°＜θ＜１７°を満たす。また、シリンダ孔の中心軸線に平行で第１吸気孔の中心軸線を含む平面で切断した断面において、第１吸気孔の中心軸線は、第１吸気口を開閉する吸気弁の開弁時に吸気弁のバルブヘッドと第１吸気口との間を通る。この２つの特徴により、吸気弁の開弁時に、吸気弁のバルブヘッドに沿って拡散された液体燃料の粒子の流れが第１吸気孔に導入されやすい。それにより、吸気通路に噴射された液体燃料が第１吸気口から第１吸気孔を通って副室に導入されやすい。なお、副室に導入される液体燃料が通る連通孔は、複数の連通孔のうち第１吸気孔に限らない。
低負荷領域の少なくとも一部において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に、吸気通路噴射弁による液体燃料の噴射が終了する。そのため、吸気通路噴射弁から吸気通路内に噴射された燃料が、吸気口から主燃焼室に導入されやすい。低負荷領域の少なくとも一部において吸気通路および主燃焼室で混合された混合気は第１空燃比または第１空燃比よりもリッチな第２空燃比であるため、混合気が第１空燃比よりもリーンな空燃比である場合に比べて、低負荷時の液体燃料の量は多い。しかし、低負荷時の液体燃料の量は、高負荷時の液体燃料の量よりは少ない。また、吸気通路噴射弁から噴射されたガソリン燃料、アルコール燃料、またはガソリン・アルコール混合燃料である液体燃料が、吸気口から主燃焼室に導入されたとき、液体燃料の粒子は比較的大きく、液体燃料の粒子の慣性力は比較的大きい。上述したように、吸気弁のバルブヘッドに沿って拡散された液体燃料の粒子の流れが導入されやすいように第１吸気孔が形成され、且つ、第１吸気孔の後方に容積に対する内面の面積の比率を抑えるように副室が形成されていることにより、例えばアイドル時のような低負荷時に量が少なく、粒子が比較的大きく慣性力が比較的大きい液体燃料を、副室の内部空間の奥の方まで導入することができる。それにより、副室の混合気の着火性と複数の連通孔から噴射される火炎の噴射力を高めることができ、点火補助装置が設けられなくても低負荷時のエンジン性能を確保できる。なお、液体燃料が副室に導入されるとは、燃料が液体の状態で副室に導入されるという意味ではなく、本出願においてガソリン燃料、アルコール燃料、およびガソリン・アルコール混合燃料の総称である液体燃料が副室に導入されることを単に意味する。混合気の着火性が高いとは、混合気が点火（着火）されやすいことを意味する。
また、プラグ軸方向に平行な方向に見たときに、複数の連通孔のうちの１つである第１吸気孔の中心軸線に対して副室スパークプラグの中心軸線と第１吸気口の中心とを結ぶ線分がなす角度θは、－１７°＜θ＜１７°を満たす。また、シリンダ孔の中心軸線に平行で第１吸気孔の中心軸線を含む平面で切断した断面において、第１吸気孔の中心軸線は、第１吸気口を開閉する吸気弁の開弁時に吸気弁のバルブヘッドと第１吸気口との間を通る。この２つの特徴により、吸気弁の開弁時に、吸気弁のバルブヘッドに沿って拡散された液体燃料の粒子の流れが第１吸気孔に導入されやすい。それにより、吸気通路に噴射された液体燃料が第１吸気口から第１吸気孔を通って副室に導入されやすい。なお、副室に導入される液体燃料が通る連通孔は、複数の連通孔のうち第１吸気孔に限らない。
低負荷領域の少なくとも一部において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に、吸気通路噴射弁による液体燃料の噴射が終了する。そのため、吸気通路噴射弁から吸気通路内に噴射された燃料が、吸気口から主燃焼室に導入されやすい。低負荷領域の少なくとも一部において吸気通路および主燃焼室で混合された混合気は第１空燃比または第１空燃比よりもリッチな第２空燃比であるため、混合気が第１空燃比よりもリーンな空燃比である場合に比べて、低負荷時の液体燃料の量は多い。しかし、低負荷時の液体燃料の量は、高負荷時の液体燃料の量よりは少ない。また、吸気通路噴射弁から噴射されたガソリン燃料、アルコール燃料、またはガソリン・アルコール混合燃料である液体燃料が、吸気口から主燃焼室に導入されたとき、液体燃料の粒子は比較的大きく、液体燃料の粒子の慣性力は比較的大きい。上述したように、吸気弁のバルブヘッドに沿って拡散された液体燃料の粒子の流れが導入されやすいように第１吸気孔が形成され、且つ、第１吸気孔の後方に容積に対する内面の面積の比率を抑えるように副室が形成されていることにより、例えばアイドル時のような低負荷時に量が少なく、粒子が比較的大きく慣性力が比較的大きい液体燃料を、副室の内部空間の奥の方まで導入することができる。それにより、副室の混合気の着火性と複数の連通孔から噴射される火炎の噴射力を高めることができ、点火補助装置が設けられなくても低負荷時のエンジン性能を確保できる。なお、液体燃料が副室に導入されるとは、燃料が液体の状態で副室に導入されるという意味ではなく、本出願においてガソリン燃料、アルコール燃料、およびガソリン・アルコール混合燃料の総称である液体燃料が副室に導入されることを単に意味する。混合気の着火性が高いとは、混合気が点火（着火）されやすいことを意味する。
【0008】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記第１吸気孔を通って前記副室に導入された前記液体燃料が前記複数の連通孔から排出され難くなるように、前記プラグ軸方向に見たとき、および、前記第１吸気孔の中心軸線を含む平面と前記シリンダ孔の中心軸線の両方に直交する方向に見たときに、前記第１吸気孔の中心軸線が、前記複数の連通孔のうち前記第１吸気孔ではないいずれの連通孔の中心軸線とも一致しないように前記複数の連通孔が形成されている。
前記第１吸気孔を通って前記副室に導入された前記液体燃料が前記複数の連通孔から排出され難くなるように、前記プラグ軸方向に見たとき、および、前記第１吸気孔の中心軸線を含む平面と前記シリンダ孔の中心軸線の両方に直交する方向に見たときに、前記第１吸気孔の中心軸線が、前記複数の連通孔のうち前記第１吸気孔ではないいずれの連通孔の中心軸線とも一致しないように前記複数の連通孔が形成されている。
【0009】
この構成によると、プラグ軸方向に見たときに、第１吸気孔の中心軸線が、第１吸気孔ではないいずれの連通孔の中心軸線とも一致しない。また、第１吸気孔の中心軸線を含む平面とシリンダ孔の中心軸線の両方に直交する方向に見たとき、第１吸気孔の中心軸線が、第１吸気孔ではないいずれの連通孔の中心軸線とも一致しない。そのため、第１吸気孔を通って副室に導入された液体燃料が複数の連通孔から排出され難くなる。したがって、液体燃料を副室の内部空間の奥の方まで導入しやすい。その結果、副室の混合気の着火性と副室の複数の連通孔から噴射される火炎の噴射力をより高めることができる。よって、低負荷時のエンジン性能をより確実に確保できる。
【0010】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の吸気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、且つ、前記第１吸気孔を含み、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、前記複数の吸気孔の数が前記複数の排気孔の数よりも少ない。
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の吸気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、且つ、前記第１吸気孔を含み、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、前記複数の吸気孔の数が前記複数の排気孔の数よりも少ない。
【0011】
この構成によると、吸気孔の数が排気孔の数よりも少ないため、吸気孔の数が排気孔の数と同じかそれより多い場合に比べて、複数の吸気孔の断面積の合計と複数の排気孔の断面積の合計をそれぞれ維持しつつ、吸気孔の径をより大きく、排気孔の径をより小さくできる。そのため、複数の連通孔から噴射される火炎の噴射力を維持しつつ、吸気通路に噴射された液体燃料を複数の吸気孔から副室に導入しやすい。その結果、低負荷時のエンジン性能をより確実に確保できる。液体燃料は複数の排気孔から副室に導入されてもよい。また、複数の吸気孔の断面積の合計と複数の排気孔の断面積の合計をそれぞれ維持しつつ、排気孔の径をより小さくできるため、排ガスが排気孔から副室に導入されることを抑制できる。なお、副室に導入される液体燃料が通る連通孔は、複数の連通孔のうち吸気孔に限らない。
【0012】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、前記第１吸気孔の最小径が前記複数の排気孔の最大径よりも大きい。
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、前記第１吸気孔の最小径が前記複数の排気孔の最大径よりも大きい。
【0013】
この構成によると、第１吸気孔の最小径が複数の排気孔の最大径よりも大きいため、第１吸気孔の最小径が複数の排気孔の最大径と同じかそれより小さい場合に比べて、複数の連通孔から噴射される火炎の噴射力を維持しつつ、吸気通路に噴射された液体燃料を第１吸気孔から副室により導入しやすい。その結果、低負荷時のエンジン性能をより確実に確保できる。また、第１吸気孔の最小径が複数の排気孔の最大径よりも大きいため、排ガスが排気孔から副室に導入されることを抑制できる。なお、副室に導入される液体燃料が通る連通孔は、複数の連通孔のうち吸気孔に限らない。
【0014】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、前記第１吸気孔は、前記主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成され、前記複数の排気孔は、前記主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成されていない。
前記連通孔の中心軸線と重なり、この連通孔から前記副室の内部空間を通らずに前記主燃焼室に向かって延びる半直線を、この連通孔の方向線と定義した場合、前記複数の連通孔のいずれかである複数の排気孔は、前記プラグ軸方向に見たときに、前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの排気口までの最短距離が前記副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における前記少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い前記方向線をそれぞれ有し、前記第１吸気孔は、前記主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成され、前記複数の排気孔は、前記主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成されていない。
【0015】
この構成によると、第１吸気孔は主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成されているため、主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成されていない場合に比べて、第１吸気孔から噴射される火炎の噴射力を維持しつつ、吸気通路に噴射された液体燃料を第１吸気孔から副室により導入しやすい。その結果、低負荷時のエンジン性能をより確実に確保できる。また、複数の排気孔は、主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成されていないため、主燃焼室に近いほど径が大きくなるように形成されている場合に比べて、排ガスが排気孔から副室に導入されることを抑制できる。なお、副室に導入される液体燃料が通る連通孔は、複数の連通孔のうち吸気孔に限らない。
【0016】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の合計が、５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下である。
前記複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の合計が、５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下である。
【0017】
この構成によると、アイドル時のような低負荷時においても複数の燃焼室から噴射される火炎の噴射力を確保しやすい。したがって、低負荷時のエンジン性能をより確実に確保できる。なお、複数の連通孔が、径が一定ではない連通孔を含む場合、複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の合計が５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下であるとは、複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の最小値の合計、および、複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の最大値の合計の少なくとも一方が、５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下であることを意味する。なお、複数の連通孔の各々は径が一定でもよい。
【0018】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記第１吸気孔の最小径が１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であり、前記副室の容積が３２８ｍｍ３以上８０２ｍｍ３以下である。
前記第１吸気孔の最小径が１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であり、前記副室の容積が３２８ｍｍ３以上８０２ｍｍ３以下である。
【0019】
この構成によると、アイドル時のような低負荷時においても複数の燃焼室から噴射される火炎の噴射力を確保しやすい。したがって、低負荷時のエンジン性能をより確実に確保できる。
【0020】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記第１吸気孔の最小径が１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下であり、前記副室の容積が３２８ｍｍ３以上１１５１ｍｍ３以下である。
前記第１吸気孔の最小径が１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下であり、前記副室の容積が３２８ｍｍ３以上１１５１ｍｍ３以下である。
【0021】
この構成によると、アイドル時のような低負荷時においても複数の燃焼室から噴射される火炎の噴射力を確保しやすい。したがって、低負荷時のエンジン性能をより確実に確保できる。
【0022】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記複数の連通孔が、前記主燃焼室の内部空間に突出する副室壁部に形成されている。前記副室壁部の外面を通らず前記副室の内部空間を通り前記プラグ軸方向に直交するいずれかの平面によって前記副室の内部空間を２つの空間に分けた場合に、前記２つの空間のうち前記主燃焼室に近い方の空間の体積が、前記２つの空間のうち前記主燃焼室から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように前記副室は形成されている。
前記複数の連通孔が、前記主燃焼室の内部空間に突出する副室壁部に形成されている。前記副室壁部の外面を通らず前記副室の内部空間を通り前記プラグ軸方向に直交するいずれかの平面によって前記副室の内部空間を２つの空間に分けた場合に、前記２つの空間のうち前記主燃焼室に近い方の空間の体積が、前記２つの空間のうち前記主燃焼室から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように前記副室は形成されている。
【0023】
この構成によると、副室壁部は主燃焼室の内部空間に突出しているものの、その突出量は小さい。したがって、副室壁部に形成される複数の連通孔は、主燃焼室の内面のうち副室壁部の外面ではない部分に近い。そのため、主燃焼室の内面に沿って流れる液体燃料の粒子を、第１吸気孔から副室に導入しやすい。
【0024】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記副室燃焼４ストロークエンジンはノックセンサを有さない。前記制御装置は、前記ノックセンサではない前記副室燃焼４ストロークエンジンの運転状態を検出する運転状態検出センサの出力に基づいて、予め定められた点火時期で前記副室の内部の混合気に点火するように前記副室スパークプラグを制御する。
前記副室燃焼４ストロークエンジンはノックセンサを有さない。前記制御装置は、前記ノックセンサではない前記副室燃焼４ストロークエンジンの運転状態を検出する運転状態検出センサの出力に基づいて、予め定められた点火時期で前記副室の内部の混合気に点火するように前記副室スパークプラグを制御する。
【0025】
副室燃焼４ストロークエンジンは副室を有するため、副室が無い場合よりも、点火時期を徐々に進角させたときのノッキングの起こりやすさの急激な上昇を抑制できる。しかも、本発明は上述したように吸気通路内に噴射された液体燃料を副室内に導入しやすいため、ノッキングの起こりやすさの急激な上昇をより抑制できる。そのため、ノックセンサを用いることなくノッキングを回避しつつ点火時期をＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）と呼ばれる最適点火時期により近づけることができる。
【0026】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
スーパーチャージャーおよびターボチャージャーのどちらも有さない。
スーパーチャージャーおよびターボチャージャーのどちらも有さない。
【0027】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記主燃焼室の内部に燃料を噴射する主燃焼室燃料噴射弁を有さない。
前記主燃焼室の内部に燃料を噴射する主燃焼室燃料噴射弁を有さない。
【0028】
本発明の一実施形態の副室燃焼４ストロークエンジンは、以下の構成を有していてもよい。
前記副室燃焼４ストロークエンジンの圧縮比が１１以上である。
前記副室燃焼４ストロークエンジンの圧縮比が１１以上である。
【0029】
本発明および実施の形態において、低負荷領域とは、エンジンの負荷の最低から最高までの領域を２等分した場合の低い方の領域である。
【0030】
本発明および実施の形態において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に燃料噴射を終了するとは、１サイクル（４ストローク）において、クランク角が排気上死点と吸気下死点との中間点のクランク角に達するよりも前に燃料噴射を終了することを意味する。ここでの中間とは真ん中を意味する。
【0031】
本発明および実施の形態において、燃料と空気の混合比である空燃比は、第１空燃比、第２空燃比および第３空燃比で表現される。第１空燃比とは、燃焼後に三元触媒で処理できる空燃比である。第１空燃比は、理論空燃比（stoichiometric ratio）、または、理論空燃比を含む空燃比のウィンドウでもよい。第１空燃比は、理論空燃比の近傍の空燃比でもよい。第１空燃比は、理論空燃比の近傍の空燃比を含み理論空燃比を含まないウィンドウでもよい。第２空燃比は、第１空燃比よりもリッチな空燃比である。第１空燃比が、理論空燃比の近傍の空燃比であるか、もしくは、理論空燃比を含まないウィンドウである場合、第２空燃比は、理論空燃比よりもリッチでもあってもなくてもよい。第３空燃比とは、第１空燃比よりもリーンな空燃比である。本発明および実施の形態において、リッチとは、混合気の燃料が濃いことを意味する。リーンとは、混合気の燃料が薄いことを意味する。本発明および実施の形態において、燃焼後に三元触媒で処理できる空燃比とは、混合気の燃焼後に生じる排ガスを三元触媒で処理できるような混合気の空燃比である。制御装置は、低負荷領域の少なくとも一部において、吸気通路および主燃焼室で混合された混合気が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチな空燃比となるように、吸気通路噴射弁を制御してもよい。本発明の副室燃焼４ストロークエンジンは、排気通路に配置された触媒を有する。本発明の副室燃焼４ストロークエンジンは、排気通路に配置された三元触媒を有してもよい。本発明の副室燃焼４ストロークエンジンは、排気通路に配置された三元触媒ではない触媒を有してもよい。本発明の副室燃焼４ストロークエンジンは、主燃焼室と触媒との間に配置され、排気通路を流れる排ガスの酸素濃度を検出する酸素センサを有する。
【0032】
本発明および実施の形態において、副室または主燃焼室における混合気の点火を補助する点火補助装置とは、例えば、マイクロ波放電を発生させる装置、誘電体バリア放電（無声放電）を発生させる装置、または、主燃焼室の混合気に点火するスパークプラグなどである。本発明および実施の形態において、副室燃焼４ストロークエンジンが点火補助装置を有さないとは、副室スパークプラグとは別体の点火補助装置が設けられないことだけでなく、副室スパークプラグが点火補助装置の機能を有さないことも含む。
【0033】
本発明および実施の形態において、副室が主燃焼室よりも容積が小さいとは、副室の容積が主燃焼室の最小の容積よりも小さいことを意味する。なお、主燃焼室の容積はピストンの移動に伴って変化する。副室の容積とは副室の内部空間の容積である。本発明および実施の形態において、副室の内部空間は、複数の連通孔の内部空間を含まない。本発明および実施の形態において、副室の内面とは、副室の内部空間を形成する面である。本発明および実施の形態において、副室スパークプラグは、副室の内面の一部を形成する。本発明および実施の形態において、副室スパークプラグを除き副室の内面に突起が形成されないとは、副室の内面に突起が形成されないか、もしくは、副室の内面に形成される突起が副室スパークプラグによる突起だけであることを意味する。
【0034】
本発明および実施の形態において、副室の内部空間のプラグ軸方向の長さとは、プラグ軸方向における副室の内部空間の一端と他端との間のプラグ軸方向の長さである。別の言い方をすると、副室の内部空間のプラグ軸方向の一端を通りプラグ軸方向に直交する平面と、副室の内部空間のプラグ軸方向の他端を通りプラグ軸方向に直交する平面との間の距離である。本発明および実施の形態において、副室の内部空間のプラグ軸方向に直交する１つの方向の長さの定義も上記と同様である。本発明および実施の形態において、副室の内部空間のプラグ軸方向に直交する方向の最大長さとは、プラグ軸方向に直交する複数の方向における副室の内部空間の長さのうち、最大の長さである。
【0035】
本発明および実施の形態において、シリンダ孔の中心軸線とは、シリンダ孔が存在する領域だけに存在する線分ではなく、無限に延びる直線である。
本発明および実施の形態において、副室スパークプラグの中心軸線とは、副室スパークプラグが存在する領域だけに存在する線分ではなく、無限に延びる直線である。副室スパークプラグの中心軸線は、シリンダ孔の中心軸線と平行であってもよく平行でなくてもよい。
本発明および実施の形態において、副室スパークプラグの中心軸線とは、副室スパークプラグが存在する領域だけに存在する線分ではなく、無限に延びる直線である。副室スパークプラグの中心軸線は、シリンダ孔の中心軸線と平行であってもよく平行でなくてもよい。
【0036】
本発明および実施の形態において、吸気口は、吸気弁のバルブヘッドが接触する環状の部位のうち主燃焼室に近い方の端である。排気口は、排気弁のバルブヘッドが接触する環状の部位のうち主燃焼室に近い方の端である。本発明における少なくとも１つの吸気口の数は１つでも複数でもよい。
【0037】
本発明および実施の形態において、第１吸気孔の中心軸線とは、第１吸気孔（連通孔）が存在する領域だけに存在する線分ではなく、無限に延びる直線である。連通孔の中心軸の定義も同様である。
本発明および実施の形態において、「連通孔の中心軸線と重なり、連通孔から副室の内部空間を通らずに主燃焼室に向かって延びる半直線」は、連通孔の中心軸線のうち連通孔の内部に位置する部分を含まない。
本発明および実施の形態において、第１吸気孔の径とは、第１吸気孔（連通孔）の中心軸線に直交する断面における第１吸気孔（連通孔）の径である。連通孔である排気孔の径も同様の定義である。また、連通孔である吸気孔の径も同様の定義である。本発明および実施の形態において、複数の排気孔の最大径が互いに異なる場合、第１吸気孔の最小径が複数の排気孔の最大径よりも大きいとは、第１吸気孔の最小径が複数の排気孔のそれぞれの最大径のうちの最大値よりも大きいことを意味する。本発明および実施の形態において、吸気孔という名称は、吸気のための孔を意味するために使用されているのではない。吸気孔は、吸気口に近い連通孔であるため、吸気孔という名称が用いられている。本発明および実施の形態において、第１吸気孔は第１吸気口に近い連通孔である。本発明および実施の形態において、排気孔という名称は、排気のための孔を意味するために使用されているのではない。排気孔は、排気口に近い連通孔であるため、排気孔という名称が用いられている。
本発明および実施の形態において、「連通孔の中心軸線と重なり、連通孔から副室の内部空間を通らずに主燃焼室に向かって延びる半直線」は、連通孔の中心軸線のうち連通孔の内部に位置する部分を含まない。
本発明および実施の形態において、第１吸気孔の径とは、第１吸気孔（連通孔）の中心軸線に直交する断面における第１吸気孔（連通孔）の径である。連通孔である排気孔の径も同様の定義である。また、連通孔である吸気孔の径も同様の定義である。本発明および実施の形態において、複数の排気孔の最大径が互いに異なる場合、第１吸気孔の最小径が複数の排気孔の最大径よりも大きいとは、第１吸気孔の最小径が複数の排気孔のそれぞれの最大径のうちの最大値よりも大きいことを意味する。本発明および実施の形態において、吸気孔という名称は、吸気のための孔を意味するために使用されているのではない。吸気孔は、吸気口に近い連通孔であるため、吸気孔という名称が用いられている。本発明および実施の形態において、第１吸気孔は第１吸気口に近い連通孔である。本発明および実施の形態において、排気孔という名称は、排気のための孔を意味するために使用されているのではない。排気孔は、排気口に近い連通孔であるため、排気孔という名称が用いられている。
【0038】
本発明および実施の形態において、「排気孔が、プラグ軸方向に見たときに、副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における少なくとも１つの排気口までの最短距離が副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における少なくとも１つの吸気口までの最短距離よりも短い方向線を有する」とは、プラグ軸方向に見たときに、副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向におけるこの排気孔の方向線と少なくとも１つの排気口との最短距離が、副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向におけるこの排気孔の方向線と少なくとも１つの吸気口との最短距離よりも短いことを意味する。プラグ軸方向に見たときに排気孔の方向線が排気口を通る場合、プラグ軸方向に見たときの排気孔の方向線と排気口との最短距離はゼロである。本発明および実施の形態における「吸気孔がプラグ軸方向に見たときに、副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における少なくとも１つの吸気口までの最短距離が副室スパークプラグの中心軸線を中心とした周方向における少なくとも１つの排気口までの最短距離よりも短い方向線を有する」の定義も上記と同様である。
【0039】
本発明および実施の形態において、複数の連通孔は、主燃焼室の内部空間に突出する副室壁部に形成されてもよく、主燃焼室の内部空間に突出しない副室壁部に形成されてもよい。複数の連通孔が形成された副室壁部とは、主燃焼室の内部空間に晒された片面（外面）を有する壁部である。副室壁部が筒状の部分を有する場合、副室壁部は主燃焼室の内部空間に突出するように形成されている。副室壁部は、副室スパークプラグと別体でもよく、副室スパークプラグと分離不能に一体化されていてもよい。副室壁部が副室スパークプラグと別体であるとは、副室壁部を含む部材が副室スパークプラグから離れているか、もしくは、副室壁部を含む部材が副室スパークプラグと分離可能に接触していることを意味する。
【0040】
本発明および実施の形態において、副室燃焼４ストロークエンジンの圧縮比とは、主燃焼室の容積の最小値に対する最大値の比率である。
【0041】
本発明及び実施の形態において、副室燃焼４ストロークエンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出センサとは、点火時期を決める際に影響を与える因子に関する状態を検出するセンサである。例えば、アクセル操作子の操作量、負荷、エンジン回転速度、吸気温度、吸気圧力、吸入空気量、大気圧、エンジン温度、油温、冷却水温、エンジン壁温、排ガス温度などを検出するセンサである。
【0042】
本発明および実施の形態において、ある構成要素の数を明確に特定していない場合（つまり、英語に翻訳された場合に単数形で表示される場合）、この構成要素の数は１つであってもよく複数であってもよい。本発明および実施の形態において、数が明確に特定されていない構成要素とは、例えば、主燃焼室、吸気通路、排気通路、スロットル弁、吸気通路噴射弁、副室、副室スパークプラグなどである。
本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンは、単一の主燃焼室を有してもよく、複数の主燃焼室を有してもよい。つまり、本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンは、単気筒エンジンユニットであってもよく、多気筒エンジンユニットであってもよい。副室および副室スパークプラグの数は、それぞれ、主燃焼室の数と同じである。吸気通路噴射弁の数は、主燃焼室の数と同じであってもよく、それより多くてもよい。スロットル弁の数は、主燃焼室の数と同じであってもよく、それより少なくてもよい。吸気通路は、２つ以上に分岐する形状でもよい。１つの主燃焼室に接続される吸気通路の数は１つである。分岐した形状の１つの吸気通路が複数の主燃焼室に接続されてもよい。排気通路は、２つ以上に分岐する形状でもよい。１つの主燃焼室に接続される排気通路の数は１つである。分岐した形状の１つの排気通路が複数の主燃焼室に接続されてもよい。
本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンは、単一の主燃焼室を有してもよく、複数の主燃焼室を有してもよい。つまり、本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンは、単気筒エンジンユニットであってもよく、多気筒エンジンユニットであってもよい。副室および副室スパークプラグの数は、それぞれ、主燃焼室の数と同じである。吸気通路噴射弁の数は、主燃焼室の数と同じであってもよく、それより多くてもよい。スロットル弁の数は、主燃焼室の数と同じであってもよく、それより少なくてもよい。吸気通路は、２つ以上に分岐する形状でもよい。１つの主燃焼室に接続される吸気通路の数は１つである。分岐した形状の１つの吸気通路が複数の主燃焼室に接続されてもよい。排気通路は、２つ以上に分岐する形状でもよい。１つの主燃焼室に接続される排気通路の数は１つである。分岐した形状の１つの排気通路が複数の主燃焼室に接続されてもよい。
【0043】
本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンは、自動車より車両重量が軽量でありエンジンの軽量化および小型化が要求される鞍乗型車両に搭載することができる。鞍乗型車両とは、運転者が鞍にまたがるような状態で乗車する車両全般を指す。鞍乗型車両は、自動二輪車、スクーター、自動三輪車（motor tricycle）、四輪バギー（ＡＴＶ：All Terrain Vehicle / 全地形型車両）、スノーモービル、水上オートバイ（パーソナルウォータークラフト）などを含む。また、本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンは、エンジンの軽量化および小型化が要求される作業用車両に搭載することができる。なお、本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンンが自動車に搭載できることは言うまでもない。本発明および実施の形態における副室燃焼４ストロークエンジンを搭載する製品は、特定の製品に限定されない。本発明の一実施形態である副室燃焼４ストロークエンジンが製品に搭載された場合、シリンダ孔の中心軸線が鉛直に対して０度以上４５度以下になるように搭載されてもよく、４５度以上９０度以下になるように搭載されてもよい。
【0044】
本発明および実施の形態において「含む（including）、有する（having）、構成する（comprising）およびこれらの派生語」は、列挙されたアイテム及びその等価物に加えて追加的アイテムをも包含することが意図されて用いられている。
【0045】
他に定義されない限り、本発明および実施の形態で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されることはない。
【0046】
本発明および実施の形態において、「してもよい」という用語は非排他的なものである。「してもよい」は、「してもよいがこれに限定されるものではない」という意味である。本発明および実施の形態において、「してもよい」と記載された構成は、少なくとも本発明の構成により得られる上記効果を奏する。
【0047】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載されたまたは図面に図示された構成要素の構成および配置の詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、後述する実施形態以外の実施形態でも可能である。本発明は、後述する実施形態に様々な変更を加えた実施形態でも可能である。
【発明の効果】
【0048】
本発明の副室燃焼４ストロークエンジンによると、副室の混合気の着火性と複数の連通孔から噴射される火炎の噴射力を高めることができるため、点火補助装置が設けられなくても低負荷時のエンジン性能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【発明を実施するための形態】
【0050】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態である副室燃焼４ストロークエンジンの詳細について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、例示である。本発明は、以下に説明する実施の形態によって、何等、限定的に解釈されるものではない。
【0051】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態の一例を示す。第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの主燃焼室２を有する。主燃焼室２は、吸気通路５が接続される少なくとも１つの吸気口３および排気通路６が接続される少なくとも１つの排気口４を有する。主燃焼室２は、シリンダヘッド１０と、シリンダ孔１１と、ピストン１２とによって形成される。つまり、シリンダ孔１１は主燃焼室２を形成する。吸気通路５は、シリンダヘッド１０の内部に形成された通路と、この通路に接続された通路を含む。排気通路６は、シリンダヘッド１０の内部に形成された通路と、この通路に接続された通路を含む。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つのスロットル弁７を有する。スロットル弁７は、吸気通路５を通過して主燃焼室２に吸入される空気の量を調整する。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの吸気通路噴射弁８を有する。吸気通路噴射弁８は、ガソリン燃料、アルコール燃料、またはガソリン・アルコール混合燃料である液体燃料を吸気通路５の内部に噴射する。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの副室２０を有する。副室２０の内部空間は、複数の連通孔２１を介して主燃焼室２の内部空間と連通する。副室２０の容積は、主燃焼室２の容積よりも小さく形成される。副室２０の内部空間に、副室スパークプラグ２３の一部が露出する。シリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の位置と副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３の位置との関係は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す位置関係に限らない。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ－Ａ線の断面図である。副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３と平行な方向を、プラグ軸方向ＤＰとする。図１（ａ）および図１（ｂ）において、プラグ軸方向ＤＰはシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１と平行であるが、プラグ軸方向ＤＰはシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１と平行でなくてもよい。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの吸気通路噴射弁８および少なくとも１つの副室スパークプラグ２３を制御する制御装置７０を有する。制御装置７０は、スロットル弁７の開度が小さい低負荷領域の少なくとも一部において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に液体燃料の噴射が終了し、且つ、吸気通路５および主燃焼室２で混合された混合気が燃焼後に三元触媒で処理できる第１空燃比または第１空燃比よりもリッチな第２空燃比となるように、吸気通路噴射弁８を制御する。例えば、制御装置７０は、低負荷領域の少なくとも一部において、吸気通路５および主燃焼室２で混合された混合気が燃焼後に三元触媒で処理できる第１空燃比となるように、吸気通路噴射弁８を制御してもよい。副室燃焼４ストロークエンジン１は、三元触媒を有してもよく有さなくてもよい。副室燃焼４ストロークエンジン１は、副室２０に燃料を噴射する副室燃料噴射弁、および、副室２０または主燃焼室２における混合気の点火を補助する点火補助装置のどちらも有さない。
本発明の第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態の一例を示す。第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの主燃焼室２を有する。主燃焼室２は、吸気通路５が接続される少なくとも１つの吸気口３および排気通路６が接続される少なくとも１つの排気口４を有する。主燃焼室２は、シリンダヘッド１０と、シリンダ孔１１と、ピストン１２とによって形成される。つまり、シリンダ孔１１は主燃焼室２を形成する。吸気通路５は、シリンダヘッド１０の内部に形成された通路と、この通路に接続された通路を含む。排気通路６は、シリンダヘッド１０の内部に形成された通路と、この通路に接続された通路を含む。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つのスロットル弁７を有する。スロットル弁７は、吸気通路５を通過して主燃焼室２に吸入される空気の量を調整する。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの吸気通路噴射弁８を有する。吸気通路噴射弁８は、ガソリン燃料、アルコール燃料、またはガソリン・アルコール混合燃料である液体燃料を吸気通路５の内部に噴射する。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの副室２０を有する。副室２０の内部空間は、複数の連通孔２１を介して主燃焼室２の内部空間と連通する。副室２０の容積は、主燃焼室２の容積よりも小さく形成される。副室２０の内部空間に、副室スパークプラグ２３の一部が露出する。シリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の位置と副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３の位置との関係は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す位置関係に限らない。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ－Ａ線の断面図である。副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３と平行な方向を、プラグ軸方向ＤＰとする。図１（ａ）および図１（ｂ）において、プラグ軸方向ＤＰはシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１と平行であるが、プラグ軸方向ＤＰはシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１と平行でなくてもよい。副室燃焼４ストロークエンジン１は、少なくとも１つの吸気通路噴射弁８および少なくとも１つの副室スパークプラグ２３を制御する制御装置７０を有する。制御装置７０は、スロットル弁７の開度が小さい低負荷領域の少なくとも一部において、排気上死点と吸気下死点との中間点よりも前に液体燃料の噴射が終了し、且つ、吸気通路５および主燃焼室２で混合された混合気が燃焼後に三元触媒で処理できる第１空燃比または第１空燃比よりもリッチな第２空燃比となるように、吸気通路噴射弁８を制御する。例えば、制御装置７０は、低負荷領域の少なくとも一部において、吸気通路５および主燃焼室２で混合された混合気が燃焼後に三元触媒で処理できる第１空燃比となるように、吸気通路噴射弁８を制御してもよい。副室燃焼４ストロークエンジン１は、三元触媒を有してもよく有さなくてもよい。副室燃焼４ストロークエンジン１は、副室２０に燃料を噴射する副室燃料噴射弁、および、副室２０または主燃焼室２における混合気の点火を補助する点火補助装置のどちらも有さない。
【0052】
副室２０は、副室２０の容積に対する副室２０の内面の面積の比率を抑えるように、以下の２つの特徴を有する。１つ目の特徴は、副室スパークプラグ２３を除き副室２０の内面に突起が形成されないことである。２つ目の特徴は、副室２０の内部空間のプラグ軸方向ＤＰの長さＬ１と副室２０の内部空間のプラグ軸方向ＤＰに直交する方向の最大長さＬ２のうち大きい方の長さが小さい方の長さの２倍より小さいことである。図１（ａ）では長さＬ２が長さＬ１よりも大きいが、長さＬ１が長さＬ２よりも大きくてもよい。なお、副室２０の内部空間の形状は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す形状に限定されない。
【0053】
少なくとも１つの吸気口３は、第１吸気口３ａを含む。図１（ｂ）は、主燃焼室２から第１吸気口３ａおよび複数の連通孔２１をプラグ軸方向ＤＰに見たときの図である。図１（ｂ）は、主燃焼室２、第１吸気口３ａ、複数の連通孔２１、副室２０以外の要素の図示を省略している。図１（ｂ）に示すように、プラグ軸方向ＤＰに見て、副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３と第１吸気口３ａの中心Ｃ３ａとを結ぶ線分を、線分ＬＳａと定義する。複数の連通孔２１は、以下の２つの特徴を有する第１吸気孔２１ｉａを含む。１つ目の特徴は、プラグ軸方向ＤＰに見たときに、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａに対して線分ＬＳａがなす角度θが、－１７°＜θ＜１７°を満たすことである（図１（ｂ）参照）。図１（ｂ）において、角度θの大きさ（絶対値）は０°よりも大きいが、角度θは０°でもよい。２つ目の特徴は、シリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１に平行で第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａを含む平面で切断した断面において、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａが、第１吸気口３ａを開閉する吸気弁１３の開弁時に吸気弁１３のバルブヘッド１４と第１吸気口３ａとの間を通ることである（図１（ａ）参照）。図１（ａ）は、副室燃焼４ストロークエンジン１をシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１に平行で第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａを含む平面で切断した断面図である。複数の連通孔２１がこのような第１吸気孔２１ｉａを有することにより、吸気通路５に噴射された液体燃料が第１吸気口３ａから第１吸気孔２１ｉａを通って副室２０に導入されやすい。図１において、連通孔２１の数は５つであるが、連通孔２１の数は５つより少なくても多くてもよい。第１実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図１に示すものに限らない。なお、図１において、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａと副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３との交点は、副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３の電極部よりもプラグ軸方向ＤＰにおいて主燃焼室２に近いが、この構成に限らない。
【0054】
吸気弁１３のバルブヘッド１４に沿って拡散された液体燃料の粒子の流れが導入されやすいように第１吸気孔２１ｉａが形成され、且つ、第１吸気孔２１ｉａの後方に容積に対する内面の面積の比率を抑えるように副室２０が形成されていることにより、粒子が比較的大きく慣性力が比較的大きい液体燃料を、副室２０の内部空間の奥の方まで導入することができる。それにより、副室２０の混合気の着火性と複数の連通孔２１から噴射される火炎の噴射力を高めることができ、点火補助装置が設けられなくても低負荷時のエンジン性能を確保できる。
【0055】
第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１の圧縮比は例えば１１以上でもよい。第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１は、主燃焼室２の内部に燃料を噴射する主燃焼室燃料噴射弁を有さなくてよい。つまり、主燃焼室２および副室２０の内部空間に導入される燃料は、吸気通路噴射弁８から噴射された燃料だけである。第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１は、スーパーチャージャーおよびターボチャージャーのどちらも有さなくてよい。つまり、副室燃焼４ストロークエンジン１は、自然吸気式でもよい。第１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１は、主燃焼室２を迂回して排気通路６と吸気通路５を接続する外部排気再循環通路を含む外部排気再循環装置を有さなくてよい。
【0056】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、第２実施形態の２つの例を示す。第２実施形態は、第１実施形態の構成を有する。第２実施形態において、主燃焼室２は、２つの吸気口３を有する。２つの吸気口３は、第１吸気口３ａと第２吸気口３ｂである。主燃焼室２は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように２つの排気口４を有してもよい。図示は省略するが、主燃焼室２は、単一の排気口４を有してもよい。図２（ａ）および図２（ｂ）は、主燃焼室２から２つの吸気口３、２つの排気口４、および複数の連通孔２１をプラグ軸方向ＤＰに見たときの図である。第２実施形態において、複数の連通孔２１は、以下の２つの特徴を有する第２吸気孔２１ｉｂを含む。１つ目の特徴は、プラグ軸方向ＤＰに見たときに、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂに対して線分ＬＳｂがなす角度θ２が、－１７°＜θ２＜１７°を満たすことである。線分ＬＳｂは、副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３と第２吸気口３ｂの中心Ｃ３ｂとを結ぶ線分である。図２（ａ）および図２（ｂ）において、角度θ２の大きさ（絶対値）は０°よりも大きいが、角度θ２は０°でもよい。２つ目の特徴は、図示は省略するが、シリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１に平行で第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂを含む平面で切断した断面において、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂが、第２吸気口３ｂを開閉する吸気弁（図示省略）の開弁時に吸気弁のバルブヘッドと第２吸気口３ｂとの間を通ることである。つまり、第２実施形態における第２吸気口３ｂおよび第２吸気孔２１ｉｂは、本発明における第１吸気口および第１吸気孔と同じ特徴を有する。複数の連通孔２１がこのような第２吸気孔２１ｉｂを有することにより、吸気通路５に噴射された液体燃料が第２吸気口３ｂから第２吸気孔２１ｉｂを通って副室２０に導入されやすい。なお、図２（ａ）における連通孔２１の数は５つであり、図２（ｂ）における連通孔２１の数は６つであるが、第２実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すものに限らない。
本発明の第２実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、第２実施形態の２つの例を示す。第２実施形態は、第１実施形態の構成を有する。第２実施形態において、主燃焼室２は、２つの吸気口３を有する。２つの吸気口３は、第１吸気口３ａと第２吸気口３ｂである。主燃焼室２は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように２つの排気口４を有してもよい。図示は省略するが、主燃焼室２は、単一の排気口４を有してもよい。図２（ａ）および図２（ｂ）は、主燃焼室２から２つの吸気口３、２つの排気口４、および複数の連通孔２１をプラグ軸方向ＤＰに見たときの図である。第２実施形態において、複数の連通孔２１は、以下の２つの特徴を有する第２吸気孔２１ｉｂを含む。１つ目の特徴は、プラグ軸方向ＤＰに見たときに、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂに対して線分ＬＳｂがなす角度θ２が、－１７°＜θ２＜１７°を満たすことである。線分ＬＳｂは、副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３と第２吸気口３ｂの中心Ｃ３ｂとを結ぶ線分である。図２（ａ）および図２（ｂ）において、角度θ２の大きさ（絶対値）は０°よりも大きいが、角度θ２は０°でもよい。２つ目の特徴は、図示は省略するが、シリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１に平行で第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂを含む平面で切断した断面において、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂが、第２吸気口３ｂを開閉する吸気弁（図示省略）の開弁時に吸気弁のバルブヘッドと第２吸気口３ｂとの間を通ることである。つまり、第２実施形態における第２吸気口３ｂおよび第２吸気孔２１ｉｂは、本発明における第１吸気口および第１吸気孔と同じ特徴を有する。複数の連通孔２１がこのような第２吸気孔２１ｉｂを有することにより、吸気通路５に噴射された液体燃料が第２吸気口３ｂから第２吸気孔２１ｉｂを通って副室２０に導入されやすい。なお、図２（ａ）における連通孔２１の数は５つであり、図２（ｂ）における連通孔２１の数は６つであるが、第２実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すものに限らない。
【0057】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図２（ｃ）および図２（ｄ）を用いて説明する。図２（ｃ）および図２（ｄ）は、第３実施形態の２つの例を示す。第３実施形態は、第１実施形態の構成を有する。第３実施形態において、主燃焼室２は、単一の吸気口３を有する。単一の吸気口３は第１吸気口３ａである。主燃焼室２は、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように単一の排気口４を有してもよい。図示は省略するが、主燃焼室２は、２つの排気口４を有してもよい。なお、図２（ｃ）における連通孔２１の数は５つであり、図２（ｄ）における連通孔２１の数は６つであるが、第３実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すものに限らない。
本発明の第３実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図２（ｃ）および図２（ｄ）を用いて説明する。図２（ｃ）および図２（ｄ）は、第３実施形態の２つの例を示す。第３実施形態は、第１実施形態の構成を有する。第３実施形態において、主燃焼室２は、単一の吸気口３を有する。単一の吸気口３は第１吸気口３ａである。主燃焼室２は、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように単一の排気口４を有してもよい。図示は省略するが、主燃焼室２は、２つの排気口４を有してもよい。なお、図２（ｃ）における連通孔２１の数は５つであり、図２（ｄ）における連通孔２１の数は６つであるが、第３実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すものに限らない。
【0058】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図２（ｅ）を用いて説明する。図２（ｅ）は、第４実施形態の一例を示す。第４実施形態は、第１～第３実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第４実施形態において、複数の連通孔２１は、以下の２つの特徴を有する第３吸気孔２１ｉｃを含む。１つ目の特徴は、プラグ軸方向ＤＰに見たときに、第３吸気孔２１ｉｃの中心軸線Ｃ２１ｉｃに対して線分ＬＳａがなす角度θ３が、－１７°＜θ３＜１７°を満たすことである。線分ＬＳａは、副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３と第１吸気口３ａの中心Ｃ３ｂとを結ぶ線分である。２つ目の特徴は、図示は省略するが、シリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１に平行で第３吸気孔２１ｉｃの中心軸線Ｃ２１ｉｃを含む平面で切断した断面において、第３吸気孔２１ｉｃの中心軸線Ｃ２１ｉｃが、第１吸気口３ａを開閉する吸気弁１３の開弁時に吸気弁１３のバルブヘッド１４と第１吸気口３ａとの間を通ることである。複数の連通孔２１がこのような第３吸気孔２１ｉｃを有することにより、吸気通路５に噴射された液体燃料が第１吸気口３ａから第３吸気孔２１ｉｃを通って副室２０に導入されやすい。第４実施形態における第１吸気孔２１ｉａおよび第３吸気孔２１ｉｃは、それぞれ、本発明の第１吸気孔に相当する。第４実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図２（ｅ）に示すものに限らない。
本発明の第４実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図２（ｅ）を用いて説明する。図２（ｅ）は、第４実施形態の一例を示す。第４実施形態は、第１～第３実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第４実施形態において、複数の連通孔２１は、以下の２つの特徴を有する第３吸気孔２１ｉｃを含む。１つ目の特徴は、プラグ軸方向ＤＰに見たときに、第３吸気孔２１ｉｃの中心軸線Ｃ２１ｉｃに対して線分ＬＳａがなす角度θ３が、－１７°＜θ３＜１７°を満たすことである。線分ＬＳａは、副室スパークプラグ２３の中心軸線Ｃ２３と第１吸気口３ａの中心Ｃ３ｂとを結ぶ線分である。２つ目の特徴は、図示は省略するが、シリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１に平行で第３吸気孔２１ｉｃの中心軸線Ｃ２１ｉｃを含む平面で切断した断面において、第３吸気孔２１ｉｃの中心軸線Ｃ２１ｉｃが、第１吸気口３ａを開閉する吸気弁１３の開弁時に吸気弁１３のバルブヘッド１４と第１吸気口３ａとの間を通ることである。複数の連通孔２１がこのような第３吸気孔２１ｉｃを有することにより、吸気通路５に噴射された液体燃料が第１吸気口３ａから第３吸気孔２１ｉｃを通って副室２０に導入されやすい。第４実施形態における第１吸気孔２１ｉａおよび第３吸気孔２１ｉｃは、それぞれ、本発明の第１吸気孔に相当する。第４実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図２（ｅ）に示すものに限らない。
【0059】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、第５実施形態の一例の例を示す。第５実施形態は、第１実施形態～第４実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第５実施形態において、複数の連通孔２１は、第１吸気孔２１ｉａを通って副室２０に導入された液体燃料が複数の連通孔２１から排出され難くなるように、以下のように形成されている。プラグ軸方向ＤＰに見たときに、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａが、複数の連通孔２１のうち第１吸気孔２１ｉａではないいずれの連通孔２１の中心軸線Ｃ２１とも一致しない（図３（ｂ）参照）。図３（ｂ）は、図１（ａ）に、第１吸気孔２１ｉａ以外の連通孔２１の中心軸線Ｃ２１を加えた図である。さらに、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａを含む平面とシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の両方に直交する方向に見たときに、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａが、複数の連通孔２１のうち第１吸気孔２１ｉａではないいずれの連通孔２１の中心軸線Ｃ２１とも一致しない（図３（ａ）参照）。図３（ａ）は、図１（ａ）に、第１吸気孔２１ｉａ以外の連通孔２１の中心軸線Ｃ２１を加えた図である。つまり、図３（ａ）には、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａを含む平面とシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の両方に直交する方向に見たときの複数の連通孔２１の中心軸線Ｃ２１が表示されている。なお、第５実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すものに限らない。第５実施形態が第２実施形態の構成を有する場合、プラグ軸方向ＤＰに見たとき、および、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂを含む平面とシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の両方に直交する方向に見たときに、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂが、複数の連通孔２１のうち第２吸気孔２１ｉｂではないいずれの連通孔２１の中心軸線Ｃ２１とも一致しなくてもよい。
本発明の第５実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、第５実施形態の一例の例を示す。第５実施形態は、第１実施形態～第４実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第５実施形態において、複数の連通孔２１は、第１吸気孔２１ｉａを通って副室２０に導入された液体燃料が複数の連通孔２１から排出され難くなるように、以下のように形成されている。プラグ軸方向ＤＰに見たときに、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａが、複数の連通孔２１のうち第１吸気孔２１ｉａではないいずれの連通孔２１の中心軸線Ｃ２１とも一致しない（図３（ｂ）参照）。図３（ｂ）は、図１（ａ）に、第１吸気孔２１ｉａ以外の連通孔２１の中心軸線Ｃ２１を加えた図である。さらに、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａを含む平面とシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の両方に直交する方向に見たときに、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａが、複数の連通孔２１のうち第１吸気孔２１ｉａではないいずれの連通孔２１の中心軸線Ｃ２１とも一致しない（図３（ａ）参照）。図３（ａ）は、図１（ａ）に、第１吸気孔２１ｉａ以外の連通孔２１の中心軸線Ｃ２１を加えた図である。つまり、図３（ａ）には、第１吸気孔２１ｉａの中心軸線Ｃ２１ｉａを含む平面とシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の両方に直交する方向に見たときの複数の連通孔２１の中心軸線Ｃ２１が表示されている。なお、第５実施形態における複数の連通孔２１の数、位置、形状、およびサイズは、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すものに限らない。第５実施形態が第２実施形態の構成を有する場合、プラグ軸方向ＤＰに見たとき、および、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂを含む平面とシリンダ孔１１の中心軸線Ｃ１１の両方に直交する方向に見たときに、第２吸気孔２１ｉｂの中心軸線Ｃ２１ｉｂが、複数の連通孔２１のうち第２吸気孔２１ｉｂではないいずれの連通孔２１の中心軸線Ｃ２１とも一致しなくてもよい。
【0060】
＜第６～第８実施形態＞
本発明の第６～第８実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図４、図５、図６（ａ）および図６（ｂ）を用いて説明する。図４は、少なくとも１つの吸気口３、少なくとも１つの排気口４、および複数の連通孔２１をプラグ軸方向ＤＰに見たときの図である。図５および図６（ａ）は、複数の連通孔２１をプラグ軸方向ＤＰに見たときの図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線の断面図である。第６実施形態は、第１実施形態～第５実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第７実施形態は、第１実施形態～第５実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第８実施形態は、第１実施形態～第５実施形態の少なくとも１つの構成を有する。まず、第６～第８実施形態の共通の定義について説明する。連通孔２１の中心軸線と重なり、この連通孔２１から副室２０の内部空間を通らずに主燃焼室２に向かって延びる半直線を、この連通孔２１の方向線Ｈ２１と定義する（図４参照）。プラグ軸方向ＤＰに見たときの中心軸線Ｃ２３を中心とした周方向における連通孔２１の方向線Ｈ２１と少なくとも１つの吸気口３との最短距離を、最短距離Ｌ３と定義する（図４参照）。中心軸線Ｃ２３を中心とした周方向における第１吸気孔２１ｉａの方向線Ｈ２１と少なくとも１つの吸気口３との最短距離Ｌ３はゼロである。プラグ軸方向ＤＰに見たときの中心軸線Ｃ２３を中心とした周方向における連通孔２１の方向線Ｈ２１と少なくとも１つの排気口４との最短距離を、最短距離Ｌ４と定義する（図４参照）。複数の連通孔２１のうち、最短距離Ｌ３が最短距離Ｌ４よりも短くなるような方向線Ｈ２１を有する連通孔２１を、吸気孔２１ｉと定義する（図４参照）。第１吸気孔２１ｉａは吸気孔２１ｉに該当する。第６～第８実施形態において、複数の連通孔２１は、少なくとも１つの吸気孔２１ｉａを含む。複数の連通孔２１のうち、最短距離Ｌ４が最短距離Ｌ３よりも短くなるような方向線Ｈ２１を有する連通孔２１を、排気孔２１ｅと定義する（図４参照）。第６～第８実施形態において、複数の連通孔２１は、複数の排気孔２１ｅを含む。図４における主燃焼室２は２つの吸気口３を有するが、主燃焼室２は単一の吸気口３を有してもよい。図４における主燃焼室２は２つの排気口４を有するが、主燃焼室２は単一の排気口４を有してもよい。
本発明の第６～第８実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図４、図５、図６（ａ）および図６（ｂ）を用いて説明する。図４は、少なくとも１つの吸気口３、少なくとも１つの排気口４、および複数の連通孔２１をプラグ軸方向ＤＰに見たときの図である。図５および図６（ａ）は、複数の連通孔２１をプラグ軸方向ＤＰに見たときの図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線の断面図である。第６実施形態は、第１実施形態～第５実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第７実施形態は、第１実施形態～第５実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第８実施形態は、第１実施形態～第５実施形態の少なくとも１つの構成を有する。まず、第６～第８実施形態の共通の定義について説明する。連通孔２１の中心軸線と重なり、この連通孔２１から副室２０の内部空間を通らずに主燃焼室２に向かって延びる半直線を、この連通孔２１の方向線Ｈ２１と定義する（図４参照）。プラグ軸方向ＤＰに見たときの中心軸線Ｃ２３を中心とした周方向における連通孔２１の方向線Ｈ２１と少なくとも１つの吸気口３との最短距離を、最短距離Ｌ３と定義する（図４参照）。中心軸線Ｃ２３を中心とした周方向における第１吸気孔２１ｉａの方向線Ｈ２１と少なくとも１つの吸気口３との最短距離Ｌ３はゼロである。プラグ軸方向ＤＰに見たときの中心軸線Ｃ２３を中心とした周方向における連通孔２１の方向線Ｈ２１と少なくとも１つの排気口４との最短距離を、最短距離Ｌ４と定義する（図４参照）。複数の連通孔２１のうち、最短距離Ｌ３が最短距離Ｌ４よりも短くなるような方向線Ｈ２１を有する連通孔２１を、吸気孔２１ｉと定義する（図４参照）。第１吸気孔２１ｉａは吸気孔２１ｉに該当する。第６～第８実施形態において、複数の連通孔２１は、少なくとも１つの吸気孔２１ｉａを含む。複数の連通孔２１のうち、最短距離Ｌ４が最短距離Ｌ３よりも短くなるような方向線Ｈ２１を有する連通孔２１を、排気孔２１ｅと定義する（図４参照）。第６～第８実施形態において、複数の連通孔２１は、複数の排気孔２１ｅを含む。図４における主燃焼室２は２つの吸気口３を有するが、主燃焼室２は単一の吸気口３を有してもよい。図４における主燃焼室２は２つの排気口４を有するが、主燃焼室２は単一の排気口４を有してもよい。
【0061】
第６実施形態において、複数の連通孔２１は、複数の排気孔２１ｅの数よりも少ない数の複数の吸気孔２１ｉを含む（例えば図４参照）。第６実施形態が第２実施形態の構成を有する場合、複数の吸気孔２１ｉは、第１吸気孔２１ｉａと第２吸気孔２１ｉｂだけでもよく、３つ以上の吸気孔２１ｉでもよい。
【0062】
第７実施形態において、第１吸気孔２１ｉａの最小径は、複数の排気孔２１ｅの最大径よりも大きい（例えば、図５参照）。第７実施形態において、吸気孔２１ｉの数は１つでもよく、複数でもよい。第７実施形態において、複数の吸気孔２１ｉの最小径がいずれも、複数の排気孔２１ｅの最大径よりも大きくてもよい。第７実施形態が第２実施形態の構成を有する場合、第２吸気孔２１ｉｂの最小径は、複数の排気孔２１ｅの最大径よりも大きいことが好ましい。
【0063】
第８実施形態において、第１吸気孔２１ｉａは、主燃焼室２に近いほど径が大きくなるように形成され、複数の排気孔２１ｅは、主燃焼室２に近いほど径が大きくなるように形成されていない（例えば、図６（ａ）および図６（ｂ）参照）。第８実施形態において、第１吸気孔２１ｉａの最大径は、複数の排気孔２１ｅの最大径よりも大きいことが好ましい。第８実施形態において、吸気孔２１ｉの数は１つでもよく、複数でもよい。第８実施形態において、複数の吸気孔２１ｉは全て、主燃焼室２に近いほど径が大きくなるように形成されてもよい。第８実施形態において、複数の吸気孔２１ｉのうちの一部の吸気孔２１ｉは、径が変化しないように形成されてもよい。第８実施形態が第２実施形態の構成を有する場合、第２吸気孔２１ｉｂは、主燃焼室２に近いほど径が大きくなるように形成されることが好ましい。
【0064】
第７実施形態および第８実施形態は、第６実施形態の構成を有してもよく、有さなくてもよい。第７実施形態および／または第８実施形態において、複数の連通孔２１は、複数の排気孔２１ｅの数と同じまたはそれより多い数の複数の吸気孔２１ｉを含んでいてもよい。第６実施形態および第８実施形態は、第７実施形態の構成を有してもよく、有さなくてもよい。第６実施形態および／または第８実施形態において、第１吸気孔２１ｉａの最小径は、複数の排気孔２１ｅの少なくとも１つの排気孔２１ｅの最大径と同じかそれよりも小さくてもよい。第６実施形態および第７実施形態は、第８実施形態の構成を有してもよく、有さなくてもよい。第６実施形態および／または第７実施形態において、第１吸気孔２１ｉａは、主燃焼室２に近いほど径が大きくなるように形成されていなくてもよい。第６実施形態および／または第７実施形態において、複数の排気孔２１ｅは、主燃焼室２に近いほど径が大きくなるように形成されてもよい。
【0065】
＜第９実施形態＞
本発明の第９実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図７を用いて説明する。第９実施形態は、第１実施形態～第８実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第９実施形態において、複数の連通孔２１は、主燃焼室２の内部空間に突出する副室壁部２２に形成されている。さらに、第９実施形態において、副室２０は、副室２０の容積に対して副室壁部２２の突出量が小さくなるように形成されている。具体的には、副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交するいずれかの平面Ｓによって副室２０の内部空間を２つの空間に分けた場合に、２つの空間のうち主燃焼室２に近い方の空間の体積が、２つの空間のうち主燃焼室２から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように、副室２０は形成されている。図７に示す平面Ｓは、副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交する平面Ｓの一例にすぎない。なお、副室壁部２２の外面とは、主燃焼室２に露出する面である。副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交するいずれかの平面Ｓによって副室２０の内部空間を２つの空間に分けた場合に、２つの空間のうち主燃焼室２に近い方の空間の体積が、２つの空間のうち主燃焼室２から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように形成された副室２０とは、以下のような副室２０ではないことを意味する。その副室２０とは、副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交する全ての平面について、以下の関係が成立するような副室２０である。その関係とは、平面によって副室２０の内部空間を２つの空間に分けた場合に、２つの空間のうち主燃焼室２に近い方の空間の体積が、２つの空間のうち主燃焼室２から遠い方の空間の体積と同じまたはそれよりも大きいという関係である。
本発明の第９実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図７を用いて説明する。第９実施形態は、第１実施形態～第８実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第９実施形態において、複数の連通孔２１は、主燃焼室２の内部空間に突出する副室壁部２２に形成されている。さらに、第９実施形態において、副室２０は、副室２０の容積に対して副室壁部２２の突出量が小さくなるように形成されている。具体的には、副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交するいずれかの平面Ｓによって副室２０の内部空間を２つの空間に分けた場合に、２つの空間のうち主燃焼室２に近い方の空間の体積が、２つの空間のうち主燃焼室２から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように、副室２０は形成されている。図７に示す平面Ｓは、副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交する平面Ｓの一例にすぎない。なお、副室壁部２２の外面とは、主燃焼室２に露出する面である。副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交するいずれかの平面Ｓによって副室２０の内部空間を２つの空間に分けた場合に、２つの空間のうち主燃焼室２に近い方の空間の体積が、２つの空間のうち主燃焼室２から遠い方の空間の体積よりも小さくなるように形成された副室２０とは、以下のような副室２０ではないことを意味する。その副室２０とは、副室壁部２２の外面を通らず副室２０の内部空間を通りプラグ軸方向ＤＰに直交する全ての平面について、以下の関係が成立するような副室２０である。その関係とは、平面によって副室２０の内部空間を２つの空間に分けた場合に、２つの空間のうち主燃焼室２に近い方の空間の体積が、２つの空間のうち主燃焼室２から遠い方の空間の体積と同じまたはそれよりも大きいという関係である。
【0066】
＜第１０実施形態＞
本発明の第１０実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図８を用いて説明する。第１０実施形態は、第１実施形態～第９実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１０実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１はノックセンサを有さない。制御装置７０は、ノックセンサではない副室燃焼４ストロークエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出センサ７１の出力に基づいて、予め定められた点火時期で副室２０の内部の混合気に点火するように副室スパークプラグ２３を制御する。
本発明の第１０実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について、図８を用いて説明する。第１０実施形態は、第１実施形態～第９実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１０実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１はノックセンサを有さない。制御装置７０は、ノックセンサではない副室燃焼４ストロークエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出センサ７１の出力に基づいて、予め定められた点火時期で副室２０の内部の混合気に点火するように副室スパークプラグ２３を制御する。
【0067】
ここで、図８の中のグラフは、本発明者らが実験した結果の一部である。このグラフの横軸であるＣＡ５０とは、燃焼割合が５０％となるクランク角である５０％質量燃焼割合クランク角（50% mass fraction burned Crank Angle）を表す。このグラフは、実施例１～３および比較例１の４ストロークエンジンにおいてＣＡ５０を変化させた時のノックピーク標準偏差［ＫＰａ］を示す。比較例１のエンジンは副室を有さない。実施例１、２のエンジンは、副室スパークプラグの周囲に冷却ジャケットを有する。実施例３のエンジンは、副室スパークプラグの周囲に冷却ジャケットを有さない。実施例１のエンジンと、実施例２のエンジンは、副室スパークプラグの電極部の構成が異なる。実施例３のエンジンと、実施例１のエンジンは、副室スパークプラグの電極部の構成が同じである。実施例１～３および比較例１において、上記以外の試験条件は同じである。エンジンの運転領域は、高負荷領域で、中エンジン回転速度領域とした。高負荷領域とは、エンジンの負荷の最低から最高までの領域を２等分した場合の高い方の領域である。なお、ここでの中エンジン回転速度領域とは、エンジン回転速度の最低から最高までの領域を４等分した場合の中間の２つの領域の領域である。グラフを参照して分かるように、副室を有さない比較例１のエンジンは、点火時期を進角すると、ある時点で非常に急激にノックピーク標準偏差［ＫＰａ］が上昇する。一方、副室を有する実施例１～３のエンジンは、点火時期を進角しても、急激にノックピーク標準偏差［ＫＰａ］が上昇することはなく、穏やかに上昇する。本発明者らは、負荷およびエンジン回転速度の条件を変えて実験した結果、他の条件でも同様の傾向があることを見出した。
【0068】
＜第１１実施形態＞
本発明の第１１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について説明する。第１１実施形態は、第１実施形態～第１０実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１１実施形態において、複数の連通孔２１の各々の中心軸線Ｃ２１に直交する断面の面積の合計は、５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下である。
本発明の第１１実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について説明する。第１１実施形態は、第１実施形態～第１０実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１１実施形態において、複数の連通孔２１の各々の中心軸線Ｃ２１に直交する断面の面積の合計は、５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下である。
【0069】
ここで、図９のグラフは、本発明者らが実験した結果の一部である。以下の説明において、主燃焼室の内部空間と副室の内部空間を連通させる複数の連通孔の各々の中心軸線に直交する断面の面積の合計を、孔総面積と称する。図９は、実施例４～７および比較例２～４の４ストロークエンジンにおいて、ＣＡ５０を変化させた時のＩＭＥＰ（Indicated meaneffective pressure：図示平均有効圧）の変動率であるＩＭＥＰｃｏｖを示す。ＣＡ５０の意味は第１０実施形態で説明した通りである。ＩＭＥＰは、１サイクル当たりの仕事をエンジンが持つ行程容積で割った値である。ＩＭＥＰｃｏｖの値が低いほど燃焼安定性が高いことを示す。実施例４～７および比較例２～４の試験条件は互いに同じである。比較例２のエンジンは、副室を有さない。比較例２のエンジンは、副室の有無以外の構成が実施例４～７および比較例３、４のエンジンと同じである。実施例４～７および比較例３、４のエンジンにおける孔総面積を以下の表１に示す。実施例４～７および比較例３、４のエンジンは、複数の連通孔以外の構成が互い同じである。
【0070】
【表1】
【0071】
図９のグラフにおいて、孔総面積が５．７ｍｍ２よりも小さい比較例３と、孔総面積が７．６ｍｍ２よりも大きい比較例４は、副室を設けない比較例２よりも部分的に燃焼安定性が低くなっている。一方、孔総面積が５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下である実施例４～７は、比較例２より燃焼安定性が高い。実施例４よりも孔総面積が大きく実施例７よりも孔総面積が小さい実施例５および実施例６は、実施例４および実施例７よりも燃焼安定性が高い。実施例４および実施例７の燃焼安定性は同程度である。そのため、図９のグラフから、孔総面積は、５．７ｍｍ２以上７．６ｍｍ２以下が好ましいことがわかる。
【0072】
＜第１２実施形態＞
本発明の第１２実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について説明する。第１２実施形態は、第１実施形態～第１１実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１２実施形態において、第１吸気孔２１ｉａの最小径は１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であって、副室２０の容積は、３２８ｍｍ３以上８０２ｍｍ３以下である。
本発明の第１２実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について説明する。第１２実施形態は、第１実施形態～第１１実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１２実施形態において、第１吸気孔２１ｉａの最小径は１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であって、副室２０の容積は、３２８ｍｍ３以上８０２ｍｍ３以下である。
【0073】
ここで、図１０（ａ）および図１０（ｂ）のグラフは、本発明者らが実験した結果の一部である。図１０（ａ）は、実施例８、９および比較例５、６の４ストロークエンジンにおいて、ＣＡ５０を変化させた時のＩＭＥＰｃｏｖを示す。実施例８、９および比較例５、６の試験条件は互いに同じである。比較例５のエンジンは、副室を有さない。比較例５のエンジンは、副室の有無以外の構成が実施例８、９および比較例６のエンジンと同じである。実施例８、９および比較例６のエンジンにおける副室の容積を以下の表２に示す。実施例８、９および比較例６のエンジンは、副室以外の構成が互い同じである。実施例８、９および比較例６のエンジンにおける第１吸気孔２１ｉａの最小径は互いに同じであって、１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の値である。図１０（ａ）のグラフにおいて、副室の容積が８０２ｍｍ３よりも大きい比較例６は、副室を設けない比較例５よりも燃焼安定性が低い。副室の容積が８０２ｍｍ３である実施例９の燃焼安定性は、副室を設けない比較例５と同程度である。副室の容積が８０２ｍｍ３よりも小さい実施例８は、実施例９および比較例５よりも燃焼安定性が高い。
【0074】
【表2】
【0075】
図１０（ｂ）は、実施例１０～１２および比較例７の４ストロークエンジンにおいて、エンジン回転速度を変化させたときのＩＭＥＰｃｏｖを示す。実施例１０～１２および比較例７の試験条件は互いに同じである。比較例７のエンジンは、副室を有さない。実施例１０～１２のエンジンにおける副室の容積を以下の表３に示す。実施例１０～１２のエンジンは、副室以外の構成が互い同じである。なお、実施例１０の副室の容積は、表３には３２９ｍｍ３と記載されているが、厳密には３２８．７ｍｍ３である。実施例１０～１２および比較例７のエンジンにおける第１吸気孔２１ｉａの最小径は１．２ｍｍである。一般的に、副室の容積を小さくすることは構造上の制約がある。実施例１０の副室の容積の値である３２８．７ｍｍ３は、構造上の制約から決まる副室の容積の最小値である。図１０（ｂ）のグラフからわかるように、副室の容積を、構造上の制約から決まる副室の容積の最小値まで小さくしても、燃焼安定性はあまり変化しない。
【0076】
【表3】
【0077】
【0078】
＜第１３実施形態＞
本発明の第１３実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について説明する。第１３実施形態は、第１実施形態～第１１実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１３実施形態において、第１吸気孔２１ｉａの最小径は１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下であって、副室２０の容積は、３２８ｍｍ３以上１１５１ｍｍ３以下である。
本発明の第１３実施形態の副室燃焼４ストロークエンジン１について説明する。第１３実施形態は、第１実施形態～第１１実施形態の少なくとも１つの構成を有する。第１３実施形態において、第１吸気孔２１ｉａの最小径は１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下であって、副室２０の容積は、３２８ｍｍ３以上１１５１ｍｍ３以下である。
【0079】
ここで、図１１のグラフは、本発明者らが実験した結果の一部である。図１１は、実施例１３～１９および比較例８の４ストロークエンジンにおいて、ＣＡ５０を変化させた時のＩＭＥＰｃｏｖを示す。実施例１３～１９および比較例８の試験条件は互いに同じである。比較例８のエンジンは、副室を有さない。比較例８のエンジンは、副室の有無以外の構成が実施例１３～１９のエンジンと同じである。実施例１３～１９のエンジンにおける副室の容積を以下の表４に示す。実施例１３～１９のエンジンは、副室以外の構成が互い同じである。実施例１３～１９のエンジンにおける第１吸気孔２１ｉａの最小径は互いに同じであって、１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下の値である。一般的に、副室の容積を大きくすることは構造上の制約がある。実施例１９の副室の容積の値である１１５１ｍｍ３は、構造上の制約から決まる副室の容積の最大値である。図１１のグラフにおいて、実施例１３～１９は、副室を設けない比較例８よりも燃焼安定性が高い。
【0080】
【表4】
【0081】
試験結果は省略するが、第１吸気孔２１ｉａの最小径が１．２ｍｍより大きく１．４ｍｍ以下の値であっても、副室の容積が構造上の制約から決まる最小値である３２８．７ｍｍ３であるエンジンの燃焼安定性は、副室を設けないエンジンの燃焼安定性よりも高い。そのため、図１１のグラフから、第１吸気孔２１ｉａの最小径が１．２ｍｍよりも大きく１．４ｍｍ以下の場合、副室の容積は、３２８ｍｍ３以上１１５１ｍｍ３以下が好ましいことが推定できる。
【0082】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。例えば、複数の連通孔は、主燃焼室の内部空間に突出しない副室壁部に形成されてもよい。本発明の副室燃焼４ストロークエンジンは、スーパーチャージャーまたはターボチャージャーを有してもよい。副室燃焼４ストロークエンジンは、主燃焼室の内部に燃料を噴射する主燃焼室燃料噴射弁を有してもよい。本発明の副室燃焼４ストロークエンジンの圧縮比が１１より小さくてもよい。
【符号の説明】
【0083】
１：副室燃焼４ストロークエンジン、２：主燃焼室、３：吸気口、４：排気口、３ａ：第１吸気口、５：吸気通路、６：排気通路、７：スロットル弁、８：吸気通路噴射弁、１０：シリンダヘッド、１１：シリンダ孔、１３：吸気弁、１４：バルブヘッド、２０：副室、２１：連通孔、２１ｉａ：第１吸気孔、２１ｉ：吸気孔、２１ｅ：排気孔、２２：副室壁部、２３：副室スパークプラグ、７０：制御装置、７１：運転状態検出センサ、Ｃ３ａ：第１吸気口の中心、Ｃ１１：シリンダ孔の中心軸線、Ｃ２１：連通孔の中心軸線、Ｃ２１ｉａ：第１吸気孔の中心軸線、Ｃ２３：副室スパークプラグの中心軸線、ＤＰ：プラグ軸方向、Ｈ２１：方向線、Ｌ１：副室の内部空間のプラグ軸方向の長さ、Ｌ２：副室の内部空間のプラグ軸方向に直交する方向の最大長さ、Ｌ３、Ｌ４：最短距離、ＬＳａ：線分、Ｓ：平面、θ：角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】