JPH03202617A - 副室式アルコールエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、主燃焼室と副室とを連絡孔で連通した副室
式アルコールエンジンに関する。

〔従来の技術〕

最近、車両用エンジンから排気される排気ガスによる環
境汚染が問題になり、アルコールエンジンが注目される
ようになっている。アルコールエンジン 有量は、ガソリン、軽油等の燃料に比較して非常に少な
いものである．ところが、アルコール燃料を使うディー
ゼルエンジンでは、着火性が悪くなるという問題点があ
る。即ち、アルコールは、ガソリンに比較して気化する
ための潜熱が高く、例えば、ガソリンが燃料の０．７％
の気化潜熱を要するのに対し、アルコールが燃料の５％
の気化潜熱を要するものであり、アルコール燃料は気化
し難いという性質を有しているからである。しかも、燃
料噴射ノズルから燃焼室内の圧縮空気中に噴射されたア
ルコール燃料は、気化のために圧縮空気及び燃焼室壁面
の温度を低下させて着火を悪化させている。

また、燃料噴射ノズルにおいて、噴口を２段で且つ多噴
孔に形成したものは、例えば、特開昭５３−８８４１３
号公報、実開昭６３−２０１７６８号公報に開示されて
いる。

更に、本出願人に係わる出願である特願平１−１８２４
５３号には、副室に赤熱体を設けた断熱アルコールエン
ジンについて開示されている。該断熱アルコールエンジ
ンは、低熱伝導率材から威る断熱構造の燃焼室の内壁部
、該燃焼室に配置したアルコール燃料噴射ノズル、該噴
射ノズルからの噴射アルコールが衝突する前記内壁部の
壁面に配置した高熱容量のセラ逅ツク材から成る赤熱体
、エンジンの作動状態を検出するセンサー、及び該セン
サーからの検出値が所定の設定値より低い信号値に応答
して前記赤熱体をオフする制御を行うコントローラから
成るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、アルコール燃料は、発熱量が約６０００　Ｋ
ｃａｌ／ｋｇであり、軽油の発熱量に比較して約２分の
１であるため、アルコール燃料の燃料噴射量は軽油の燃
料噴射量より多く噴射しなければならない。そこで、ア
ルコール燃料を主体とするエンジンをディーゼルサイク
ルで燃焼させる場合、気化熱が大きいこと、発熱量が小
さいこと等により燃焼プロセス、燃焼室、噴射システム
等は、通常のエンジンと異なっている。また、アルコー
ルを燃料とするアルコールエンジンでは、部分負荷時の
燃焼と高負荷時の燃焼とでは、極めて異なっており、部
分負荷時の燃焼が極めて悪く問題を有している。

アルコール、例えば、メタノール燃料を使用する場合に
、上記のようにアルコールは気化熱が大きいため、アル
コールエンジンでは燃料気化のため圧縮空気の熱が奪わ
れ、未燃の中間生成物が排出されることが多い。従って
、アルコールエンジンでは、次の問題点を解決する必要
がある。

まず、エンジンの部分負荷等の低温時に、噴霧されたア
ルコール燃料に気化エネルギーを供給するため、燃焼室
が断熱され且つ燃焼室壁温の温度上昇が速いことである
。しかるに、断熱エンジンにおいて、アイドリング等の
部分負荷時には、燃焼室壁がそれほど高温度にならない
ため、着火、燃焼が良好にならず、着火ミス、不完全燃
焼が発生し、未燃ガス等のアルデヒド類の中間生成物が
発生し易く、刺激臭の強い排気ガスが排出されることで
ある。特に、アルコール燃料は気化するための潜熱が高
いため、エンジンの低速低負荷時には該燃焼室内壁面は
高温度の状態になっていないので、該壁面が燃料から気
化熱を奪い、気化を促進することができず、気化混合気
を成功し難い。

その結果、燃焼も不完全となり、未燃ガス発生の現象は
大きく現れる。

更に、エンジンの全負荷等の高温時に、アルコール燃料
によって燃焼室壁体を冷却し、燃焼室の温度を余り高温
にしないことである。しかるに、断熱エンジンにおいて
、高負荷時には燃焼室壁が高温となるため、燃料の着火
、燃焼は良好乙こ行われるが、燃焼室が余り高温になる
と、吸入効率が低下したり、異常着火燃焼を起こしたり
する。

一方、メタノールを燃料とすれば、燃焼温度が低いので
、Ｎ　Ｏｘの排出が少なく、且つスモークの排出がなく
、ＣＯｔの排出は石油燃料に比較し、半分に減少し、低
公害エンジンとして理想的な特性を有している。

従って、上記の特性の中で、上記の問題点を解決するこ
とは、メタノールエンジンの開発にとって重要なことで
ある。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
燃料噴射ノズルから噴霧されたアルコール燃料に気化エ
ネルギーを十分に供給するため燃焼室が断熱され且つ燃
焼室壁温の温度上昇が速くなるように、燃焼室の構造を
内壁部を薄肉のセラミック材で構成し且つ該内壁部の外
側を断熱材で覆って内壁部をシリンダヘッド部と熱伝導
的に遮断し、該内壁部をガス温度に追従性が良好な構造
に構成し、燃焼室温度を短時間で上昇させ、また、大量
のアルコール燃料を気化促進するため、副室の中央部位
に耐熱性に冨んだセラミック製の燃料噴射ノズルを配置
し、該燃料噴射ノズルとして噴口を多噴孔に形成し、該
燃料噴射ノズルの多噴孔を副室の内壁面に対向して開口
するように設定し、燃料噴霧を副室内壁面に向かって衝
突するように噴射して均一に分散させ、該多噴孔から噴
霧される燃料噴射方向とスワールを発生させずに副室内
へ流入させた吸入空気の流れ方向とを直角方向に交叉さ
せ、更に、部分負荷時には、燃焼が特に悪いので、燃料
に対する着火性を向上させるため、着火源となるグロー
プラグを副室内に配置し、該グロープラグに燃料を衝突
させて着火燃焼を補助し、且つ噴射燃料の一部を前記グ
ロープラグに衝突させ、最初の着火によって着火遅れを
短縮して圧力の急上昇を防止し、次いで火炎の伝播と共
に、圧縮着火をして燃焼が拡散し、燃焼室全体に火炎が
存在する状態を避け、それによって、アルコール燃料と
吸入空気との良好な燃焼を行わせて未燃燃料或いは中間
生成物の排出を防止し、ＮＯｘの生成を抑制する副室式
アルコールエンジンを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。即ち、この発明は、シリンダヘッドに配置
し且つ副室及び該副室と主燃焼室を連通ずる連絡孔を形
成する断熱構造の副室ブロック、該副室ブロックの中央
内壁面に配置し且つ噴射燃料が衝突するグロープラグ、
及び前記副室の中央部まで伸びたノズル本体の先端周囲
部に形成し且つ前記副室ブロックの中央内周壁面に対向
して開口する多噴孔を有する燃料噴射ノズル、を有する
副室式アルコールエンジンに関する。

更に、この副室式アルコールエンジンにおいて、前記グ
ロープラグは前記燃料噴射ノズルの多噴孔の内１〜２噴
孔分の噴射燃料が衝突するように構成したものである。

また、この副室式アルコールエンジンにおいて、前記副
室ブロックは前記副室の壁面を構成する薄いセラミック
型内壁体、該内壁体の外面に配置した断熱部材及び該断
熱部材の外周に配置した金属製外筒から構成したもので
ある。

更に、この副室式アルコールエンジンにおいて、エンジ
ンの作動状態を検出するセンサー、及び該センサーによ
る所定値以下の部分負荷信号に応答して前記グロープラ
グをオンして加熱し、所定値以上の負荷信号に応答して
前記グロープラグをオフする制御を行うコントローラを
有するものである。

〔作用〕

この発明による副室式アルコールエンジンは、上記のよ
うに構成され、次のように作用する。即ち、この副室式
アルコールエンジンは、副室を形成する断熱構造の副室
プロ・７りの中央内壁面にグロープラグを配置し、前記
副室の中央部まで伸びたノズル本体の先端周囲部に形成
した多噴孔から前記副室ブロックの中央内周壁面に対向
して燃料噴射ノズルから燃料を噴射させたので、前記副
室の燃焼により空燃比を制御し且つアルコールの燃焼温
度が低いのでＮＯｘの発生を抑制することは勿論、前記
副室ブロックの断熱構造によって前記副室内の温度を短
期に上昇させ、前記グロープラグを着火源にすることで
燃焼をアシストし、前記燃料噴射ノズルからの噴霧方向
はスワールを形成することなく前記副室へ流入する吸入
空気の流入方向と直角に交叉させ、前記燃料噴射ノズル
の多噴孔から噴射される燃料噴霧を前記副室内壁面に均
一に分散させて該内壁面に衝突させて燃料リッチな状態
にし、特に、前記多噴孔の位置を副室中央部に設定する
と、前記副室内で後流に空間が形成され、アルコール燃
料の噴霧と吸入空気とが理想的に混合して拡散すること
ができ、良好な燃焼を行わせることができる。従って、
未燃燃料或いは中間生成物の排出を防止できる。従って
・Ｘ○買の生成を抑制し、次いで前記副室から火炎は吹
き出すことによって燃料当量比は急激に低下し且つ燃焼
温度が低下するので、Ｎ０ＸＯ生戒を一層抑制すること
ができる。

更に、この副室式アルコールエンジンにおいて、前記グ
ロープラグを前記燃料噴射ノズルの多噴孔の内１〜２噴
孔分の噴射燃料が衝突するように構成したので、噴射燃
料が前記グロープラグに衝突し、最初の着火によって着
火遅れを短縮して圧力の急上昇を防ぎ、次いで火炎の伝
播によって燃焼は拡散し、圧縮着火して燃焼の悪化を防
止する。

また、この副室式アルコールエンジンにおいて、前記副
室の壁面を構成する薄いセラミンク製内壁体、該内壁体
の外面に配置した断熱部材及び該断熱部材の外周に配置
した金属製外筒から副室ブロックを構成したので、前記
内壁体部ち燃焼室に面する壁面の熱容量が小さくなり、
燃焼ガス温度或いはアルコール燃料温度に迅速に追従で
き、最適温度に調節できる。従って、高温時は前記燃料
噴射ノズルから噴霧されたアルコール燃料で前記副室内
壁面を最適温度に冷却でき、前記燃料噴射ノズルの本体
内での気化を抑制して噴霧を良好に達成でき、また、部
分負荷等の低温時には前記副室の前記内壁体のみを直ち
に上昇させ、噴射されたアルコール燃料を迅速に着火燃
焼させる。

更に、この副室式アルコールエンジンにおいて、エンジ
ンの作動状態を検出するセンサー、及び該センサーによ
る所定値以下の部分負荷信号に応答して前記グロープラ
グをオンするコントローラを有するので、エンジンが部
分負荷時には、前記グロープラグによって燃料への着火
燃焼が確実に且つ迅速に達成され、未燃ガスの発生を抑
制できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による副室式アルコー
ルエンジンの実施例を説明する。

第１図において、この発明による副室式アルコールエン
ジンの一実施例が示されている。この副室式アルコール
エンジンは、主燃焼室１、該主燃焼室１の上方に配置さ
れた副室ブロック２０で形成される副室２、副室２の中
央部に噴口１７を開口する燃料噴射ノズル４、及び副室
ブロック２０の内壁面に配置されたグロープラグ３を有
している。副室２は、シリンダへラド１０に形成された
穴部９に配置されて副室ブロック２０によって断熱構造
に構成されている。シリンダヘッド１０はガスケットを
介してシリンダブロック８に固定されている。シリンダ
ブロック８に形成したシリンダにはシリンダライナ１３
が嵌合している。主燃焼室１は、シリンダヘッドＩＯの
ヘッド下面部、シリンダライナ１３及びピストン１１の
ピストンヘッド上面に囲まれる領域で形成される。従っ
て、主燃焼室１を形成する面、即ち、ヘッド下面部、シ
リンダライナ１３及びピストン１１のピストンヘッド部
は、耐熱性、耐腐食性、耐アルコール性に冨んだセラミ
ック材料で構成することが好ましいものである。また、
主燃焼室ｌと副室２とを連通ずる連絡孔１６は、シリン
ダヘッド１０の下面部に形成され且つ副室ブロック２０
の一部で断熱構造に構成されている。この連絡孔１６に
ついて、主燃焼室１から副室２へ吸入空気がスワールを
発生させない状態で流入するように、ある程度太きなサ
イズに形成されている。

この副室式アルコールエンジンについては、２サイクル
エンジンとして作動される例として示しており、図では
吸排気ボートが図示されていないが、排気バルブを配置
した排気ポートをシリンダヘッド１０に形成してユニフ
ロータイプに形成することもできる。また、吸気ボート
はシリンダライナ１３が嵌合したシリンダブロック８の
下部に形成されている。なお、吸排気ボートをシリンダ
へラドに形成して４サイクルエンジンに構成することも
できることは勿論である。

この副室式アルコールエンジンは、特に、副室２の中央
部位まで伸び出したノズル本体１９及び該ノズル本体１
９の周囲に多段多噴孔の噴口１７を有するアルコール燃
料を噴射する燃料噴射ノズル４を配置したこと、副室２
を副室ブロック２０によって断熱構造に構成したこと、
副室ブロツク２０の内壁面にグロープラグ３を配置した
こと、及び第２図に示すように燃料噴射ノズル４の多噴
孔の内１〜２噴孔（図では１噴孔〉からの噴射燃料Ｆが
グロープラグ３に衝突するように構成されていることを
特徴とする。

このグロープラグ３は、燃料噴射ノズル４から副室２に
中央内壁面に向けて噴霧されるアルコール燃料が最も効
率的に接触できるように、副室２の中央内壁面の周方向
に配置されている。グロープラグ３は、例えば、窒化珪
素（Ｓｉ、Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミック
材料にタングステン等の導電体を埋め込んだものであり
、該導電体に電流を流すことによって加熱されるもので
ある。グロープラグ３は、エンジンの作動状態に応じて
コントローラ１５によってオン・オフ制御される。特に
、この副室式アルコールエンジンについては、エンジン
の作動状態を負荷センサー１２或いは回転センサー１４
によって槍出し、該検出信号をコントローラ１５に入力
し、該検出信号が所定の設定値以下の検出値、例えば、
エンジンの部分負荷信号に応答して、コントローラ１５
の指令によってグロープラグ３をオンして加熱し、アル
コール燃料の気化を促進すると共に、燃料の着火燃焼を
補助するものである。エンジンの負荷信号は、燃料噴射
ポンプ１８から燃料噴射ノズル４へ供給する燃料流量を
検出するか、或いはアクセルペダルの踏込み量を検出す
る負荷センサー１２で検出することができる。

また、燃料噴射ノズル４は、シリンダヘッドＩＯに遮熱
筒を介在させて固定され、針弁が内部に配置されたノズ
ル本体が副室２を構威する断熱部材５と内壁体７とを貫
通することによって、該ノズル本体１９が副室２の中央
部を貫通して配置される。このノズル本体１９は、副室
２の中央部まで伸びており、ノズル本体１９の先端周囲
部２３（第３図参照）に形成され且つ副室内周壁面に対
向して開口する多噴孔の噴口１７を有している。

噴口１７の配置位置は、副室２の上面２９から下面の連
絡孔１６との入口部２７までの高さをｅとすると、例え
ば、副室２の上面２９からｌ／２〜３１／４に設定する
ことができる。噴口１７の位置を上記のように設定する
と、副室２内で後流に空間が形成され、アルコール燃料
の噴霧と吸入空気とが理想的に混合して拡散することが
できる。

更に、この燃料噴射ノズル４の燃料噴射タイミングは、
圧縮行程上死点前に設定されている。また、燃焼が盛ん
になって副室２の壁温が高温になっている状態において
、燃料噴射ノズル４から噴射されてアルコール燃料が副
室２の内壁体７の内壁面に衝突すると、壁温が３００℃
以上では、アルコール燃料が弾けて飛散し、該燃料Ｅ１
ｉ霧は吸入空気と一層良好に混合する。また、エンジン
の部分負荷時のような壁温の低い時には、アルコール燃
料の衝突エネルギーで十分に吸入空気と良好な混合気が
生成され、しかも、グロープラグ３がオンして加熱され
、グロープラグ３に対して燃料噴射ノズル４の多噴孔の
内１〜２噴孔から噴射された噴射燃料Ｆは、確実に且つ
迅速に着火燃焼が補助される。従って、グロープラグ３
による最初の着火によって着火遅れを短縮して圧力の急
上昇を防ぎ、火炎の伝播で圧縮着火して良好な燃焼状態
を得ることができる。

この副室式アルコールエンジンにおいて、副室２の断熱
構造を構成する副室ブロック２０は、チタン酸アルミニ
ウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム等の低熱
伝導材料から威る断熱部材５、該断熱部材５の外周に嵌
合した金属製外筒６、及び断熱部材５の内面に配置した
窒化珪素（ＳｉＪ４〉、炭化珪素（ＳｉＣ）　、複合材
料等の耐熱性で且つ耐アルコール性のセラミック材料か
ら成る内壁体７から構威されている。金属製外筒６は、
断熱部材５の外周に焼嵌めによって嵌合し、副室ブロッ
ク２０の強度を確保している。更に、断熱部材５は、ヤ
ング率の小さい上記材料で製作することによって、内壁
体７にかかる爆発時の衝撃を吸収する緩衝材として機能
させることができる。また、連絡孔１６の断熱構造は、
副室２の延長として形成され且つ副室２の断熱構造と同
様に構威されている。この構造において、副室２及び連
絡孔１６を形成する内壁体７は、肉厚の薄い炭化珪素（
ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｔ、Ｎ、）等のセラミック材料
で構威し、その外側全面が断熱部材５で被覆され、金属
製外？Ｊ６及びシリンダへソド１０には直接接触してい
ない配置に構成されている。しかも、内壁体７のシェル
構造は、内壁体７を外側に位置する断熱部材５と一体的
に鋳込成形することによって構成される。従って、副室
２及び連絡孔１６は、高度の断熱構造を提供でき、副室
２及び連絡孔１６内の熱エネルギーは、確実に封し込め
られる。

また、副室２と連絡孔１６との内壁体７を、薄肉構造及
び外面断熱構造に構成することによって、内壁体７は流
入する吸入空気とアルコール燃料との混合気の温度、燃
焼温度に対して追従性が良くなり、燃焼開始、部分負荷
等の低温時には、副室２は燃焼ガスによって直ちに気化
燃焼に通した高温になる。また、全負荷等の高温時には
、副室２は燃料噴射ノズル４から噴霧されるアルコール
燃料で直ちに冷却され、同様に気化燃焼に適した温度に
することになる。従って、副室２及び連絡孔１６の内壁
温を、アルコール燃料を気化させる最適温度に常に維持
することができる。

また、この副室式アルコールエンジンにおいて、シリン
ダブロック８の下部に猛威した吸気ポートから吸入空気
を取り入れて２サイクルで作動し、且つディーゼルサイ
クルで作動することができる。

この場合に、吸入空気量を制限すると、副室２内の燃料
当量比を大きくすることができ、副室２において主なる
燃焼を行わせてＮｏＸ０生成を抑制することができる。

しかも、副室２での燃焼に次いでｇｌｌ室２から主燃焼
室１へ火炎を吹き出す。そこで、たとえ連絡孔１６の内
壁体７にアルコール燃料が付着するようなことがあって
も、該付着した燃料は火炎の吹き出す時に燃焼し且つ反
応するので、未燃燃料或いは中間生成物は排気行程で排
出されることがなく、また、副室２から火炎は吹き出す
ことによって燃料当量比は急激に低下し且つ燃焼温度が
低下するので、ＮＯｘの生成を一層抑制することができ
る。

次に、この副室式アルコールエンジンに使用される燃料
噴射ノズル４の一例を、第３図及び第４図を参照して説
明する。第３図はこの副室式断熱エンジンに使用される
燃料噴射ノズル４の一例を示す断面図、及び第４図は第
３図の線Ａ−Ａにおける断面図である。この燃料噴射ノ
ズル４は、副室２内に配置されるノズル本体１９及びノ
ズル本体１９内を上下動可能な針弁２４から構成されて
いる。このノズル本体１９と針弁２４は、副室２の燃焼
室内に配置されるため、耐熱性で且つ耐アルコール性に
冨んだ窒化珪素（ＳｔｓＮｎ）　、炭化珪素（ＳｉＣ）
　、複合材料等のセラミック材料で製作されている。更
に、ノズル本体１９の外面を、例えば、ジルコニアファ
イバー等のセラＱ　’７タフアイバーから成る断熱材を
配置し、断熱材の外面を窒化珪素（ＳｉＪ＜）　、炭化
珪素（ＳｉＣ）等のセラミック材料から成る遮熱部材を
化学葬着（ＣＶＤ）、嵌合等で配置して一層耐熱性を向
上させることもできる。

燃料噴射ノズル４を、上記の材料で製作すれば、摺動上
の問題、水混入の問題、高温上の問題等は何らトラブル
はない。ノズル本体１９の内壁面と針弁２４の外面との
間には燃料通路２１が猛威される。また、ノズル本体１
９の先端部には、燃料の溜まり部となるノズルサック２
２、及び該ノズルサック２２に溜まった燃料を外部に噴
射するための噴口１７が猛威されている。従って、針弁
２４が燃料噴射ポンプ（図示せず）の噴射圧を受けてば
ね力に抗してノズル本体１９に対して上方に移動すると
、燃料通路２１とノズルサック２２とが連通し、それに
よってアルコール燃料が多段多噴孔に猛威された噴口１
７から該ノズル本体１９の外周を囲むように全周に渡っ
て均一に分散して噴霧されることになる。

この副室式アルコールエンジンに使用される燃料噴射ノ
ズル４は、副室２内に噴霧がほぼ均一に分布されるよう
に、噴口１７が配置される必要がある。そのため、ノズ
ル本体１９に形成された噴口１７の配列は、多噴孔であ
る程、噴霧は均一に分散されるが、断面同一面上に多く
の噴孔を配列すると、ノズル本体１９が、折損したり、
破断する恐れがあり、また、ノズル本体１９に噴孔を猛
威する穿孔加工が困難になる。この燃料噴射ノズル４の
ノズル本体１９に形成した噴口１７を、多噴孔に形成す
るため、ノズル本体１９の軸方向に位置をずらして多段
に噴孔を形成することにょって達成している。即ち、燃
料噴射ノズル４に形成された噴口１７は、全周壁部に形
成され且つ多段で多噴孔に形成されている。図では、ノ
ズル本体１９の軸方向に噴孔を２段に形成しく第３図参
照）、且つ１段には４個の噴孔を形成している（第４図
参照）。

次に、第１図、第２図及び第５図を参照して、この発明
による副室式アルコールエンジンの作動について説明す
る。第５図はこの発明による副室式アルコールエンジン
の作動の一例を示す処理フロー図である。

エンジンの始動によって、燃料噴射ポンプ１６、グロー
プラグ３等が駆動制御される。まず、第１ステツプとし
て、エンジンを駆動することによって、エンジン回転数
は回転センサー１４によって検出され、該検出信号はコ
ントローラ１５に人力される。エンジン負荷は、負荷セ
ンサー１２によって検出され、該検出信号はコントロー
ラ１５に入力される（ステップ３０）。

コントローラ１５において、回転センサー１７によって
検出されたエンジン回転数Ｎｔが予め計算された所定の
回転数Ｎ！ｌより大きいか否かを比較して判断する（ス
テップ３１）。

エンジン回転数Ｎ。が所定の回転数Ｎ□より小さい場合
には、エンジンは低速時であり、副室２を構成する副室
ブロック２０、特に内壁体７は高温度になっていないの
で、燃料噴射ノズル４からアルコール燃料を副室２内に
噴射しても、噴射燃料は壁面から気化熱を奪うことがで
きない。そこで、コントローラ１５からの指令によって
グロープラグ３をオンし、グロープラグ３の導電体に電
流を供給する。電流を供給されたグロープラグ３は電力
によって加熱され高温度になる（ステップ３４）。

エンジン回転数Ｎ。が所定の回転数Ｎ□より大きい場合
には、エンジンは高速高負荷時であり、副室２を構成す
る副室ブロック２０の内壁体７は高温度になっていると
判断し、次いで、コントローラ１５において、負荷セン
サー１２によってエンジン負荷を検出したエンジン負荷
Ｌｔが予め計算された所定のエンジン負荷り、より大き
いか否かを比較して判断する（ステップ３２）。

エンジン負荷Ｌｘが所定のエンジン負Ｍ　Ｌ　ｔ　＋よ
り小さい場合には、エンジンは低負荷時であり、副室２
を構成する副室ブロック２０の内壁体７は高温度になっ
ていないので、燃料噴射ノズル４からアルコール燃料を
副室２内に噴射しても、噴射燃料は壁面から気化熱を奪
うことができない。そこで、コントローラ１５からの指
令によってグロープラグ３の導電体に１１流を供給する
（ステップ３４）。電流を供給されたグロープラグ３は
、電力によって加熱され高温度になり、そこで、燃料噴
射ノズル４から噴射されるアルコール燃料は、電カニよ
って加熱されたグロープラグ３に衝突し、該グロープラ
グ３によって着火燃焼がスムースに行われ、アルデヒド
類の未燃ガスの発生を防止できる。

また、エンジン負５５　Ｌ　ｔが所定のエンジン負荷Ｌ
□より大きい場合には、エンジンは高速高負荷時であり
、燃焼が盛んに行われている状態であり、燃焼室内は高
温度になり且つ副室２を構成する副室ブロック２０の内
壁体７は高温度になっている。

そこで、グロープラグ３をオンして加熱しなくても、ア
ルコール燃料は、良好に気化が促進され、良好に着火燃
焼できる状態になっているから、コントローラ１５の指
令によってグロープラグ３の導電体へ供給する電流を停
止し、即ち、グロープラグ３をオフ状態にする（ステッ
プ３３）。そこで、燃料噴射ノズル４から噴射されるア
ルコール燃料は、燃焼ガスによって加熱゛された内壁体
７に衝突し、該内壁体７から熱を奪ってアルコール燃料
は盛んに気化し、良好な混合気が生成され、噴射された
アルコール燃料はスムースに着火燃焼し、アルデヒド類
の中間生成物等の未燃ガスの発生を防止できる。

〔発明の効果〕

この発明による副室式アルコールエンジンは、上記のよ
うに構成されており、次のような効果を有する。即ち、
この副室式アルコールエンジンは、シーリングヘッドに
配置し且つ副室及び該副室と主燃焼室を連通する連絡孔
を形成する断熱構造の副室ブロック、該副室ブロックの
中央内壁面に配置し且つ噴射燃料が衝突するグロープラ
グ、及び前記副室の中央部まで伸びたノズル本体の先端
周囲部に形成し且つ前記副室ブロックの中央内周壁面に
対向して開口する多噴孔を有する燃料噴射ノズルを有す
るので、前記副室の燃焼により空燃比を制御し且つアル
コールの燃焼温度が低いのでＮＯ８の発生を抑制するこ
とは勿論、前記副室の断熱構造によって前記副室内の温
度を短期に上昇させ、前記グロープラグを着火源にする
ことで燃焼をアシストし、前記燃料噴射ノズルからの噴
霧方向はスワールを形成することなく前記副室へ流入す
る吸入空気の流入方向と直角状に交叉させ、前記多噴孔
から噴射される燃料噴霧を前記副室内壁面に均一に且つ
多量に分散させて該内壁面に衝突させて燃料リッチな状
態にし、特に、前記多噴孔の位置を副室中央部に設定す
ると、前記副室内で後流に空間が形成され、アルコール
燃料の噴霧と吸入空気とが理想的に混合して拡散するこ
とができ、良好な燃焼を行わせることができる。従って
、ＮＯｘ、未燃燃料或いは中間生成吻の排出を防止でき
る。

更に、この副室式アルコールエンジンにおいて、前記グ
ロープラグは前記燃料噴射ノズルの多噴孔の内１〜２噴
孔分の噴射燃料が衝突するように配置されているので、
噴射燃料が前記グロープラグに衝突し、最初の着火によ
って着火遅れを短縮して圧力の急上昇を防ぎ、次いで火
炎の伝播によって燃焼は拡散し、圧縮着火して燃焼の悪
化を防止する。

また、前記副室から前記主燃焼室へ火炎は吹き出すが、
たとえ前記連絡孔の壁面に前記燃料噴射ノズルから壁面
に向けて噴射したアルコール燃料が付着するようなこと
があっても、該付着した燃料は火炎の吹き出す時に燃焼
し且つ反応するので、未燃燃料或いは中間生成物は排気
行程で排出されることがなく、しかも前記副室から火炎
は吹き出すことによって燃料当量比は急激に低下し且つ
燃焼温度が低下するので、Ｎ　ＯＸの生成を一層抑制す
ることができる。

従って、Ｎｏ、の生成を抑制し、次いで前記副室から火
炎は吹き出すことによって燃料当量比は急激に低下し且
つ燃焼温度が低下するので、Ｎ。

８の生成を一層抑制することができる。

また、この副室式アルコールエンジンにおいて、前記副
室の壁面を構成する薄いセラミンク製内壁体、該内壁体
の外面に配置した断熱部材及び該断熱部材の外周に配置
した金属製外筒から副室ブロックを構成したので、前記
内壁体は即ち燃焼室に面する壁面の熱容量が小さくなり
、燃焼ガス温度或いはアルコール燃料温度に迅速に追従
できるようになり、前記副室の温度を気化燃焼によって
最適の温度に調節できる。即ち、エンジンの部分負荷等
の低温時には、前記副室の前記内壁体のみを燃焼ガスで
直ちに上昇させることができ、前記副室内の温度を短期
に上昇させ、前記燃料噴射ノズルから噴霧されたアルコ
ール燃料と吸入空気との混合気を迅速に着火燃焼させる
ことができる。また、エンジンの全負荷等の高温時には
、前記燃料噴射ノズルから噴霧されたアルコール燃料で
前記副室を最適温度に冷却でき、前記副室の温度を余り
高温にしない、従って、前記副室内に位置する前記燃料
噴射ノズルの前記ノズル本体の過熱を防止し、前記燃料
噴射ノズルの前記ノズル本体内での気化を抑制して良好
な噴霧ができる。それ故、前記燃料噴射ノズル内に存在
するアルコール燃料が気化して噴霧状態が異常になるこ
とがなく、前記燃料噴射ノズルからの噴霧は正常に行わ
れ、引き続いての燃料の着火、燃焼は良好に行われる。

また、前記副室、前記連絡孔及び前記主燃焼室が余り高
温になって、吸入効率が低下することもない。

更に、この副室式アルコールエンジンにおいて、エンジ
ンの作動状態を検出するセンサー、及び該センサーによ
る所定値以下の負荷信号に応答して前記グロープラグを
オンして加熱し、所定値以上の負荷信号に応答して前記
グロープラグをオフする制御を行うコントローラを有す
るので、エンジンの作動状態の検出値が所定の設定値よ
り高い信分値、言い換えれば、エンジンの高速高負荷時
には、副室内は高温度になっているので、前記グロープ
ラグに電流を流して加熱しなくても、アルコール燃料は
良好に気化して確実に着火燃焼できるから、前記グロー
プラグはオフ状態にし、前記内壁体を噴霧するアルコー
ル燃料で冷却して熱を奪い、該作動領域での異常着火の
発生を防止すると共に、アルコール燃料を盛んに気化さ
せ、良好なアルコール混合気を生成して着火燃焼をスム
ースに行わせる。

また、エンジンの作動状態の検出値が所定の設定値より
低い信号値、言い換えれば、エンジンの低速低負荷時に
は、副室は高温度になっていないので、該作動状態に応
答してコントローラからの指令によって前記グロープラ
グに電流を流して前記グロープラグを加熱し、加熱され
た前記グロープラグに噴射アルコール燃料が衝突させて
着火燃焼をアシストし、噴射されたアルコール燃料をス
ムースに着火燃焼させ、アルデヒド等の未燃ガスの発生
を防止し、また排気ガスの臭気等の発生を防止できる。

それ故に、この発明による副室式アルコールエンジンは
、全作動領域において、副室における前記グロープラグ
のオン・オフ制御によって前記副室内の温度を常に最適
温度に維持できるので、前記燃料噴射ノズルから噴射さ
れるアルコール燃料は気化潜熱が高いにもかかわらず、
常に気化が促進され、良好な混合気が生成されると共に
、着火が確実に起こり、スムースな燃焼を達成でき、且
つ未燃ガス、ＮＯｘの発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による副室式アルコールエンジンの一
実施例を示す断面図、第２図は第１図の線ｎ−ｎにおけ
る断面図、第３図は第１図の副室式アルコールエンジン
に使用する燃料噴射ノズルの一例を示す断面図、第４図
は第３図の線Ａ−Ａにおける断面図、及び第５図はこの
発明による副室式アルコールエンジンの作動の一例を示
す処理フロー図である。 １−一−−−・主燃焼室、２−−−−−−一副室、３−
・−・−グロープラグ、４−−−−一燃料噴射ノズル、
５６−−−−−金属製外筒、７・−・−内壁体、ンダヘ
ソド、１６−・・−・・一連絡孔、１７噴孔）、１９・
−−−−一−ノズル本体、１２サー　１４−・−パ−回
転センサー、１５う、２０−−−−副室ブロ１．り、Ｆ −・断熱部材、 １０・〜・−・−シリ 噴口（多 −・−負荷セン コントロ 噴射燃料。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘッドに配置し且つ副室及び該副室と主
   燃焼室を連通する連絡孔を形成する断熱構造の副室ブロ
   ック、該副室ブロックの中央内壁面に配置し且つ噴射燃
   料が衝突するグロープラグ、及び前記副室の中央部まで
   伸びたノズル本体の先端周囲部に形成し且つ前記副室ブ
   ロックの中央内周壁面に対向して開口する多噴孔を有す
   る燃料噴射ノズル、を有する副室式アルコールエンジン
   。
2. （２）前記グロープラグは前記燃料噴射ノズルの前記多
   噴孔の内１〜２噴孔分の噴射燃料が衝突するように構成
   した請求項１に記載の副室式アルコールエンジン。
3. （３）前記副室ブロックは前記副室の壁面を構成する薄
   いセラミック製内壁体、該内壁体の外面に配置した断熱
   部材及び該断熱部材の外周に配置した金属製外筒から構
   成した請求項１に記載の副室式アルコールエンジン。
4. （４）エンジンの作動状態を検出するセンサー、及び該
   センサーによる所定値以下の負荷信号に応答して前記グ
   ロープラグをオンして加熱し、所定値以上の負荷信号に
   応答して前記グロープラグをオフする制御を行うコント
   ローラを有する請求項１に記載の副室式アルコールエン
   ジン。