本発明は、副室式内燃機関に関する。

従来から、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を備えた副室式内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−２８７８２４（第１−５頁、第１図）

特許文献１の技術では、主燃焼室と副燃焼室とを連通する連通路を開閉する開閉機構が設けられている。

しかし、特許文献１の技術では、運転状態に関わらず一様に連通路が開閉されているので、運転状態によっては、副燃焼室の燃焼期間が不適切に短縮されることがある。

本発明の課題は、副燃焼室の燃焼期間を運転状態に対して適切に短縮することができる副室式内燃機関を提供することにある。

本発明に係る副室式内燃機関は、主燃焼室と、副燃焼室と、連通路と、点火部と、開閉機構と、制御部とを備える。 副燃焼室は、主燃焼室に隣接する。 連通路は、主燃焼室と副燃焼室とを連通する。 点火部は、主燃焼室から連通路を経由して副燃焼室に導入された新気混合気を点火する。 開閉機構は、連通路を開閉する。 制御部は、開閉機構を制御して、第１運転状態のとき、圧縮行程の期間の一部である第１期間において連通路を閉じ、第２運転状態のとき、圧縮行程の期間の全部において連通路を開いている。

この副室式内燃機関では、第１運転状態のとき、第１期間において連通路が閉められているので、主燃焼室の圧力を第１期間において副燃焼室の圧力より大きくすることができる。 この副燃焼室と主燃焼室との圧力差により、第１期間が終わるタイミングで主燃焼室の新気混合気を副燃焼室へ急激に流入させることができるので、副燃焼室に乱流を形成することができる。 これにより、第１運転状態のとき、副燃焼室の燃焼期間を短縮することができる。

また、第２運転状態のとき、圧縮行程の期間の全部において連通路が開かれているので、副燃焼室の燃焼期間の短縮を抑えることができる。

本発明に係る副室式内燃機関では、第１運転状態のとき副燃焼室の燃焼期間を短縮することができ、第２運転状態のとき副燃焼室の燃焼期間の短縮を抑えることができるので、副燃焼室の燃焼期間を運転状態に対して適切に短縮することができる。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る副室式内燃機関の断面図を図１に示す。

（副室式内燃機関の概略構成）
副室式内燃機関１は、主として、主燃焼室６３、吸排気機構、燃料噴射弁２７、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置３０、副燃焼室６１、点火プラグ２９、開閉機構７０及びＥＣＵ（制御部）４０を備える。

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に新気混合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。

また、吸排気機構として、吸気コレクタ５１及び吸気マニホルド５２は、吸気ポート２３の上流に位置している。 吸気ポート２３の下流には吸気バルブ２１が配備されている。 一方、排気マニホルド９１は、排気ポート２４の下流に位置している。 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。

ＥＧＲ装置３０は、排気マニホルド９１（排気系）と吸気コレクタ５１（吸気系）との間に設けられ、排気マニホルド９１の排気ガスの一部を吸気コレクタ５１へ還流させる。

燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３に燃料を噴射する弁である。 燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３を貫通するように設けられている。 燃料噴射弁２７の先端は、吸気ポート２３に突出している。

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。 点火プラグ２９は、先端部分２９ａ（点火部）が副燃焼室６１に突出するように設けられている。

開閉機構７０は、一部（閉鎖弁８２）が連通路６１ｄ又はその近傍に設置され、連通路６１ｄを開閉する。

ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁２７、点火プラグ２９、ＥＧＲ装置３０、開閉機構７０などに電気的に接続されている。

（副室式内燃機関の概略動作）
副室式内燃機関１では、吸気行程において、加圧された燃料が燃料噴射弁２７に供給される。 燃料噴射弁２７は、吸気コレクタ５１と吸気マニホルド５２とを経由して吸気ポート２３に導入された新気空気に、燃料を噴射する。 これにより、新気混合気が生成される。 ここで、ＥＧＲが行われる運転状態（図３の第１制御領域Ａ１参照）において、ＥＧＲ装置３０により還流された排気ガス（既燃ガス）が、吸気コレクタ５１と吸気マニホルド５２とを経由して吸気ポート２３にさらに導入される。

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。

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。

点火プラグ２９により、副燃焼室６１の燃料は所定のタイミング（例えば、図４のタイミングＴ３ａ参照）で点火され燃焼する。 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。

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。

排気行程では、排気用カム２２ａにより排気バルブ２２が開状態とされ、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経由で排気マニホルド９１へ排出される。 ここで、ＥＧＲが行われる運転状態（図３の第１制御領域Ａ１参照）において、ＥＧＲ装置３０は、排気マニホルド９１の排気ガスの一部を吸気コレクタ５１へ還流させる。

ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁２７、点火プラグ２９、ＥＧＲ装置３０、開閉機構７０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。

（ＥＧＲ装置の詳細構成）
ＥＧＲ装置３０は、主として、第１還流管３１，ＥＧＲ量調整バルブ３２及び第２還流管３３を備える。

第１還流管３１は、排気マニホルド９１に分岐する形で接続され、排気マニホルド９１の排気ガス（既燃ガス）の一部を取り込むことができるようになっている。 第１還流管３１の下流にはＥＧＲ量調整バルブ３２が設けられている。

第２還流管３３は、吸気コレクタ５１に合流する形で接続され、還流された排気ガスを吸気コレクタ５１へ導くことができるようになっている。 第２還流管３３の上流にはＥＧＲ量調整バルブ３２が設けられている。

ＥＧＲ量調整バルブ３２は、第１還流管３１と第２還流管３３との間に配置されており、第１還流管３１と第２還流管３３とを流れて吸気コレクタ５１へと流れ込む排気ガスの量を調整する。 このＥＧＲ量調整バルブ３２は、ステップモータによって電気的に弁体を駆動する電気制御式のバルブであり、ＥＣＵ４０からステップモータに入力されてくるパルス信号の総数によって弁開度が決まる。 なお、ステップモータは、ステッピングモータ、ステッパー、パルスモータなどと呼ばれることもある。

（ＥＧＲ装置の詳細動作）
ＥＧＲが行われる運転状態（図３の第１制御領域Ａ１参照）において、ＥＧＲ量調整バルブ３２は開状態とされる。 これにより、排気マニホルド９１の排気ガスの一部は、第１還流管３１とＥＧＲ量調整バルブ３２と第２還流管３３とを経由して、吸気コレクタ５１へ還流される。

ここで、還流される排気ガスの量であるＥＧＲ量は、ＥＧＲ量調整バルブ３２の開度により調整される。 すなわち、ＥＧＲ量調整バルブ３２の開度が大きければＥＧＲ量は多くなり、ＥＧＲ量調整バルブ３２の開度が小さければＥＧＲ量は少なくなる。 このＥＧＲ量は、機関負荷が低い場合に、機関負荷が高い場合に比べて多くなるように制御される。

ＥＧＲが行われない運転状態（図３の第２制御領域Ａ２参照）において、ＥＧＲ量調整バルブ３２は閉状態とされる。 これにより、排気マニホルド９１の排気ガスの一部は、ＥＧＲ量調整バルブ３２より先へ供給されず、吸気コレクタ５１へ還流されない。

（開閉機構の詳細構成）
開閉機構７０の詳細構成を、図２に示す。

開閉機構７０は、主として、電磁駆動機構８１及び閉鎖弁８２を備える。 電磁駆動機構８１は、主として、電磁コイル７５，スプリング７４，移動部材７３，ハウジング７８及び連結軸７９を備える。

移動部材７３は、ハウジング７８の内壁に沿った方向で上下に移動することができるようになっている。 そして、移動部材７３は、スプリング７４から受ける力と電磁コイル７５から受ける電磁力とが釣り合う位置で安定するように設けられている。

閉鎖弁８２と移動部材７３とは連結軸７９で連結されており、スプリング７４から受ける力と電磁コイル７５から受ける電磁力との差に相当する力が連結軸７９を介して閉鎖弁８２に伝達されるようになっている。 また、閉鎖弁８２は、連通路６１ｄ又はその近傍に設けられており、連通路６１ｄを開閉する。 連結軸７９は、副燃焼室６１の上方の外側から、上壁（副燃焼室壁６１ｃ）を下方へ貫通して、閉鎖弁８２に連結されている先端が連通路６１ｄ又は主燃焼室６３に位置するように取り付けられている。

（開閉機構の詳細動作）
電磁コイル７５に電流が流され磁界が発生すると、移動部材７３に下向きの電磁力が働く。 そして、移動部材７３は、下向きの電磁力を受けたことにより、図面上において下方に下がる。 その移動部材７３の動作は、連結軸７９を介して閉鎖弁８２に伝達され、閉鎖弁８２を押し下げる。 これにより、閉鎖弁８２は、開状態にされ、連通路６１ｄを開く。

一方、電磁コイル７５に電流が流されずに磁界が発生しなくなると、移動部材７３には電磁力が働かなくなる。 そして、移動部材７３は、電磁力が働かなくなることにより、図面上において上方に上がる。 その移動部材７３の動作は、連結軸７９を介して閉鎖弁８２に伝達され、閉鎖弁８２を引き上げる。 これにより、閉鎖弁８２は、閉状態にされ、連通路６１ｄを閉める。

このように、電磁駆動機構８１は、電磁力を介して閉鎖弁８２を駆動する。

（ＥＣＵの詳細構成）
ＥＣＵ４０は、主として、負荷演算部４１，速度演算部４２，燃料噴射制御部４３，点火時期制御部４４，ＥＧＲ制御部４５，開閉制御部４６及び記憶部４７を備える。 負荷演算部４１，速度演算部４２，燃料噴射制御部４３，点火時期制御部４４，ＥＧＲ制御部４５及び開閉制御部４６は、ＣＰＵなどである。 記憶部４７は、ＲＯＭ，ＲＡＭなどであり、プログラムやマップ情報（図３参照）などを記憶している。

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、開閉機構７０を制御するためのロジックを実行する。

（ＥＣＵの詳細動作）
ＥＣＵ４０には、クランク角センサ（図示せず）で検出されたクランク角信号、水温センサ（図示せず）で検出された冷却水温信号、アクセル開度センサ（図示せず）で検出されたアクセル開度信号などが入力される。 負荷演算部４１や速度演算部４２は、これらの信号を受け取る。 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。 速度演算部４２は、これらの信号に基づいて、機関速度を演算する。

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、機関速度の情報を速度演算部４２から受け取り、機関負荷や機関速度の情報などに基づいて、噴射量制御信号を生成する。 これにより、燃料噴射弁２７は、噴射量制御信号に基づいて所定の噴射量で燃料を噴射する。

点火時期制御部４４は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関速度の情報を速度演算部４２から受け取り、機関負荷や機関速度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。

ＥＧＲ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、機関速度の情報を速度演算部４２から受け取る。 また、ＥＧＲ制御部４５は、記憶部４７を参照し、マップ情報（図３参照）を記憶部４７から受け取る。 ＥＧＲ制御部４５は、機関負荷や機関速度の情報とマップ情報（図３参照）となどに基づいて、ＥＧＲ制御信号を生成する。 これにより、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ量調整バルブ３２は、ＥＧＲ制御信号に基づいて、閉められるか所定の開度で開かれる。

開閉制御部４６は、機関負荷の情報を負荷演算部４１から受け取り、機関速度の情報を速度演算部４２から受け取る。 また、開閉制御部４６は、記憶部４７を参照し、マップ情報（図３参照）を記憶部４７から受け取る。 開閉制御部４６は、機関負荷や機関速度の情報とマップ情報（図３参照）となどに基づいて、開閉制御信号を生成する。 これにより、開閉機構７０は、開閉制御信号に基づいて、所定のタイミングで連通路６１ｄを開閉する。 すなわち、ＥＣＵ４０は、開閉機構７０を制御して、第１運転状態（図３の第１制御領域Ａ１参照）のとき、圧縮行程の期間の一部である第１期間において連通路６１ｄを閉じる。 また、ＥＣＵ４０は、開閉機構７０を制御して、第２運転状態（図３の第２制御領域Ａ２参照）のとき、圧縮行程の期間の全部において連通路６１ｄを開いている。

（副室式内燃機関の制御）
副室式内燃機関１の制御を、図３〜図７を参照して説明する。

ＥＣＵ４０のＥＧＲ制御部４５や開閉制御部４６が参照するマップ情報を、図３に示す。 マップ情報には、機関負荷や機関速度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と第２制御領域Ａ２とに分けられている。 第１制御領域Ａ１は、比較的低速低負荷側の領域である。 第１制御領域Ａ１における運転状態は、上述の第１運転状態であり、ＥＧＲが行われる運転状態である。 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る。 第２制御領域Ａ２における運転状態は、上述の第２運転状態であり、ＥＧＲが行われない運転状態である。 ここで、第１制御領域Ａ１は、運転状態Ａ１ａ，運転状態Ａ１ｂ及び運転状態Ａ１ｃを含む。 運転状態Ａ１ｂは、運転状態Ａ１ａよりも機関負荷が低く、運転状態Ａ１ａに対して機関速度がほぼ等しい運転状態である。 運転状態Ａ１ｃは、運転状態Ａ１ａに対して機関負荷がほぼ等しく、運転状態Ａ１ａよりも機関速度が速い運転状態である。 また、第２制御領域Ａ２は、制御領域Ａ２ｄを含む。 制御領域Ａ２ｄは、第２制御領域Ａ２において比較的低速高負荷側の領域である。

（（運転状態Ａ１ａにおける制御））
図４は、運転状態Ａ１ａ（第１運転状態）における副室式内燃機関１の制御を示す。 なお、図４において、Ｐｓは副燃焼室６１の圧力を示し、Ｐｍは主燃焼室６３の圧力を示し、Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差を示す。

図４に示すように、圧縮行程の前半のタイミング（Ｔ１ａ）において、閉鎖弁８２は開状態から閉状態にされる。 閉鎖弁８２が閉状態になり連通路６１ｄを閉めることにより、副燃焼室６１の圧力は上昇しなくなるのに対して、主燃焼室６３の圧力は上昇し続ける。 これにより、主燃焼室６３の圧力は、副燃焼室６１の圧力よりも大きくなり始める。 すなわち、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、０から負の値へと減少を始める。 なお、このタイミング（Ｔ１ａ）は、上述の第１期間（ＦＴａ）が始まるタイミングである。

連通路６１ｄが閉められた状態でピストン３が上死点へと上昇していくので、副燃焼室６１の圧力はほとんど変わらないのに対して、主燃焼室６３の圧力はさらに上昇していく。 そして、この圧力差は、圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ａ）まで減少し続ける（圧力差の絶対値は、圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ａ）まで増加し続ける）。

圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ａ）において、閉鎖弁８２は閉状態から開状態にされる。 このとき、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）が負の値であり、主燃焼室６３の圧力（Ｐｍ）は、副燃焼室６１の圧力（Ｐｓ）よりも大きくなっている。 このため、閉鎖弁８２が開状態となって連通路６１ｄを開いたとき、主燃焼室６３の新気混合気は、副燃焼室６１へ急激に流入する。

これにより、第１期間が終わるタイミング（Ｔ２ａ）から点火プラグ２９の先端部分２９ａが点火するタイミング（Ｔ３ａ）までの期間である第２期間（ＳＴａ）において、主燃焼室６３の新気混合気が副燃焼室６１へ流入していき、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差が負の値から０へと増加していくとともに、副燃焼室６１には、新気混合気の乱流が形成される。 なお、このタイミング（Ｔ２ａ）は、第１期間（ＦＴａ）が終わるタイミングであって、第２期間（ＳＴａ）が始まるタイミングである。

タイミング（Ｔ３ａ）において、点火プラグ２９の先端部分２９ａが副燃焼室６１の新気混合気を点火する。 点火された新気混合気は、乱流により急激に燃焼して圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）を増加させるとともに、火炎として迅速に連通路６１ｄへ到達する。 そして、この火炎は、その圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）により連通路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急激に燃焼させる。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮され、主燃焼室６３の燃焼期間も短縮される。 なお、このタイミング（Ｔ３ａ）は、第２期間（ＳＴａ）が終わるタイミングである。

（（運転状態Ａ１ｂにおける制御））
図５は、運転状態Ａ１ｂ（第１運転状態）における副室式内燃機関１の制御を示す。 運転状態Ａ１ｂは、運転状態Ａ１ａよりも機関負荷が低く、運転状態Ａ１ａに対して機関速度がほぼ等しい運転状態である。 また、運転状態Ａ１ｂは、運転状態Ａ１ａよりも機関負荷が低いので、運転状態Ａ１ａよりもＥＧＲ量が多い運転状態である。 なお、図５において、Ｐｓは副燃焼室６１の圧力を示し、Ｐｍは主燃焼室６３の圧力を示し、Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差を示す。

図５に示すように、圧縮行程の前半のタイミング（Ｔ１ｂ）において、閉鎖弁８２は開状態から閉状態にされる。 閉鎖弁８２が閉状態になり連通路６１ｄを閉めることにより、副燃焼室６１の圧力は上昇しなくなるのに対して、主燃焼室６３の圧力は上昇し続ける。 これにより、主燃焼室６３の圧力は、副燃焼室６１の圧力よりも大きくなり始める。 すなわち、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差は、０から負の値へと減少を始める。 なお、このタイミング（Ｔ１ｂ）は、上述の第１期間（ＦＴｂ）が始まるタイミングである。

連通路６１ｄが閉められた状態でピストン３が上死点へと上昇していくので、副燃焼室６１の圧力はほとんど変わらないのに対して、主燃焼室６３の圧力はさらに上昇していく。 そして、この圧力差は、圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ｂ）まで減少し続ける（圧力差の絶対値は、圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ｂ）まで増加し続ける）。

圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ｂ）において、閉鎖弁８２は閉状態から開状態にされる。 このとき、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）が負の値であり、主燃焼室６３の圧力（Ｐｍ）は、副燃焼室６１の圧力（Ｐｓ）よりも大きくなっている。 このため、閉鎖弁８２が開状態となって連通路６１ｄを開いたとき、主燃焼室６３の新気混合気は、副燃焼室６１へ急激に流入する。

これにより、第１期間が終わるタイミング（Ｔ２ｂ）から点火プラグ２９の先端部分２９ａが点火するタイミング（Ｔ３ｂ）までの期間である第２期間（ＳＴｂ）において、主燃焼室６３の新気混合気が副燃焼室６１へ流入していき、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差が負の値から０へと増加していくとともに、副燃焼室６１には、新気混合気の乱流が形成される。 なお、このタイミング（Ｔ２ｂ）は、第１期間（ＦＴｂ）が終わるタイミングであって、第２期間（ＳＴｂ）が始まるタイミングである。

タイミング（Ｔ３ｂ）において、点火プラグ２９の先端部分２９ａが副燃焼室６１の新気混合気を点火する。 点火された新気混合気は、乱流により急激に燃焼して圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）を増加させるとともに、火炎として迅速に連通路６１ｄへ到達する。 そして、この火炎は、その圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）により連通路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急激に燃焼させる。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮され、主燃焼室６３の燃焼期間も短縮される。 なお、このタイミング（Ｔ３ｂ）は、第２期間（ＳＴｂ）が終わるタイミングである。

ここで、ＥＧＲ量が運転状態Ａ１ａのときよりも多いため、第１期間（ＦＴｂ）の長さが運転状態Ａ１ａのときの第１期間（ＦＴａ）の長さよりもクランク角度単位で長くされているので、タイミング（Ｔ２ｂ）における副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差の絶対値は、運転状態Ａ１ａのときの同様のタイミング（図４のＴ２ａ）での圧力差の絶対値よりも大きくなる。 それに対して、第２期間（ＳＴｂ）の長さは、運転状態Ａ１ａのときの第２期間（ＳＴａ）の長さよりもクランク角度単位で長くなっている。 すなわち、第２期間（ＳＴｂ）の長さは、運転状態Ａ１ａのときの第２期間（ＳＴａ）の長さよりも実時間単位で長くなっている。 このため、運転状態に対して十分な量の新気混合気が副燃焼室６１に流入される。 なお、この運転状態では運転状態Ａ１ｂに対して機関速度がほぼ等しいので、クランク角度単位で長くした場合に実時間単位での長さも長くなる。

また、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差の絶対値が運転状態Ａ１ａのときよりも大きいことから、第２期間（ＳＴｂ）において副燃焼室６１で形成される乱流の大きさは、運転状態Ａ１ａのときの第２期間（ＳＴａ）において副燃焼室６１で形成される乱流の大きさよりも大きくなる。 このため、副燃焼室６１の燃焼期間は、運転状態Ａ１ｂのときに、運転状態Ａ１ａのときよりも短くなっている。

（（運転状態Ａ１ｃにおける制御））
図６は、運転状態Ａ１ｃ（第１運転状態）における副室式内燃機関１の制御を示す。 運転状態Ａ１ｃは、運転状態Ａ１ａに対して機関負荷がほぼ等しく、運転状態Ａ１ａよりも機関速度が速い運転状態である。 また、運転状態Ａ１ｃは、運転状態Ａ１ａに対して機関負荷がほぼ等しいので、運転状態Ａ１ａに対してＥＧＲ量がほぼ等しい運転状態である。 なお、図６において、Ｐｓは副燃焼室６１の圧力を示し、Ｐｍは主燃焼室６３の圧力を示し、Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差を示す。

図６に示すように、圧縮行程の前半のタイミング（Ｔ１ｃ）において、閉鎖弁８２は開状態から閉状態にされる。 閉鎖弁８２が閉状態になり連通路６１ｄを閉めることにより、副燃焼室６１の圧力は上昇しなくなるのに対して、主燃焼室６３の圧力は上昇し続ける。 これにより、主燃焼室６３の圧力は、副燃焼室６１の圧力よりも大きくなり始める。 すなわち、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、０から負の値へと減少を始める。 なお、このタイミング（Ｔ１ｃ）は、上述の第１期間（ＦＴｃ）が始まるタイミングである。

連通路６１ｄが閉められた状態でピストン３が上死点へと上昇していくので、副燃焼室６１の圧力はほとんど変わらないのに対して、主燃焼室６３の圧力はさらに上昇していく。 そして、この圧力差は、圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ｃ）まで減少し続ける（圧力差の絶対値は、圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ｃ）まで増加し続ける）。

圧縮行程の後半のタイミング（Ｔ２ｃ）において、閉鎖弁８２は閉状態から開状態にされる。 このとき、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）が負の値であり、主燃焼室６３の圧力（Ｐｍ）は、副燃焼室６１の圧力（Ｐｓ）よりも大きくなっている。 このため、閉鎖弁８２が開状態となって連通路６１ｄを開いたとき、主燃焼室６３の新気混合気は、副燃焼室６１へ急激に流入する。

これにより、第１期間が終わるタイミング（Ｔ２ｃ）から点火プラグ２９の先端部分２９ａが点火するタイミング（Ｔ３ｃ）までの期間である第２期間（ＳＴｃ）において、主燃焼室６３の新気混合気が副燃焼室６１へ流入していき、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差が負の値から０へと増加していくとともに、副燃焼室６１には、新気混合気の乱流が形成される。 なお、このタイミング（Ｔ２ｃ）は、第１期間（ＦＴｃ）が終わるタイミングであって、第２期間（ＳＴｃ）が始まるタイミングである。

タイミング（Ｔ３ｃ）において、点火プラグ２９の先端部分２９ａが副燃焼室６１の新気混合気を点火する。 点火された新気混合気は、乱流により急激に燃焼して圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）を増加させるとともに、火炎として迅速に連通路６１ｄへ到達する。 そして、この火炎は、その圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）により連通路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急激に燃焼させる。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮され、主燃焼室６３の燃焼期間も短縮される。 なお、このタイミング（Ｔ２ｃ）は、第２期間（ＳＴｃ）が終わるタイミングである。

ここで、ＥＧＲ量が運転状態Ａ１ａのときとほぼ等しいため、第１期間（ＦＴｃ）の長さが運転状態Ａ１ａのときの第１期間（ＦＴａ）の長さとクランク角度単位でほぼ等しくされているので、タイミング（Ｔ２ｃ）における副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差の絶対値は、運転状態Ａ１ａのときの同様のタイミング（図４のＴ２ａ）での圧力差の絶対値に対してほぼ等しくなる。 このため、主燃焼室６３の新気混合気を副燃焼室６１へ十分に流入させるのに要する実時間が運転状態Ａ１ａのときとほとんど変わらない。 一方、この運転状態では、運転状態Ａ１ａよりも機関速度が速いので、同一クランク角度に対する実時間が短くなっている。 それに対して、第２期間（ＳＴｃ）の長さは、運転状態Ａ１ａのときの第２期間（ＳＴａ）の長さよりもクランク角度で長くなっている。 このため、運転状態に対して十分な量の新気混合気が副燃焼室６１に流入される。

（（制御領域Ａ２における制御））
図７は、制御領域Ａ２（第２運転状態）における副室式内燃機関１の制御を示す。 制御領域Ａ２における運転状態は、比較的高速側又は高負荷側の領域であり、ＥＧＲが行われない運転状態である。 また、第２制御領域Ａ２は、機関負荷が高く機関速度が遅い運転状態である制御領域Ａ２ｄを含む。 なお、図７において、Ｐｓは副燃焼室６１の圧力を示し、Ｐｍは主燃焼室６３の圧力を示し、Ｐｓ−Ｐｍ（圧力差）は副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差を示す。

図７に示すように、圧縮行程の期間の全部において、閉鎖弁８２は開状態にされる。 閉鎖弁８２が開状態であることにより、副燃焼室６１の圧力は、連通路６１ｄを介して主燃焼室６３の圧力とともに上昇する。

これにより、タイミング（Ｔ３ｄ）までの期間において、主燃焼室６３の圧力は、副燃焼室６１の圧力に対してほぼ等しくなる。 すなわち、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）は、ほぼ０に維持されている。

タイミング（Ｔ３ｄ）において、点火プラグ２９の先端部分２９ａが副燃焼室６１の新気混合気を点火する。 点火された新気混合気は、燃焼して圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）を増加させるとともに、火炎として連通路６１ｄへ到達する。 そして、この火炎は、その圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）により連通路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。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮は抑えられている。

（副室式内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、第１運転状態（図３の第１制御領域Ａ１参照）のとき、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ，ＦＴｃ）において連通路６１ｄが閉められているので、主燃焼室６３の圧力（Ｐｍ）は第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ，ＦＴｃ）において副燃焼室６１の圧力（Ｐｓ）より大きくなる。 この副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）により、第１期間が終わるタイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）で主燃焼室６３の新気混合気は副燃焼室６１へ急激に流入するので、副燃焼室６１には乱流が形成される。 これにより、第１運転状態のとき、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮される。

また、第２運転状態（図３の第２制御領域Ａ２参照）のとき、圧縮行程の期間の全部において連通路６１ｄが開かれているので、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮は抑えられている。

このように、第１運転状態のとき副燃焼室６１の燃焼期間が短縮され、第２運転状態のとき副燃焼室６１の燃焼期間の短縮が抑えられているので、副燃焼室６１の燃焼期間は運転状態に対して適切に短縮される。

（２）
ここでは、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ，ＦＴｃ）が終わるタイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）は、点火プラグ２９の先端部分２９ａが点火するタイミング（Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ，Ｔ３ｃ）よりも前である。 すなわち、タイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）で副燃焼室６１には乱流が形成され、タイミング（Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ，Ｔ３ｃ）で点火プラグ２９の先端部分２９ａが副燃焼室６１の新気混合気を点火する。

このように、乱流が形成された副燃焼室６１の新気混合気を点火することができるようになっている。 このため、第１運転状態のとき、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮される。

（３）
ここでは、第１運転状態（図３の第１制御領域Ａ１参照）は、ＥＧＲ装置３０が排気マニホルド９１の排気ガスの一部を吸気コレクタ５１へ還流させる運転状態である。 すなわち、第１運転状態において、ＥＧＲ装置３０が排気ガスの一部を還流させるので、副燃焼室６１の燃焼期間が増大して等容度が低下する傾向にある。

この場合でも、第１運転状態のとき、第１期間が終わるタイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）で主燃焼室６３の新気混合気を副燃焼室６１へ急激に流入させるので、副燃焼室６１には乱流が形成される。 このため、第１運転状態のとき、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮される。

（４）
ここでは、ＥＧＲ量が多い場合（運転状態Ａ１ｂ）に、ＥＧＲ量が少ない場合（運転状態Ａ１ａ）に比べて、副燃焼室６１の燃焼期間が増大する傾向にある。

この場合でも、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ量に応じて、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さを変化させる。 具体的には、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ量が多い場合に、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さを、ＥＧＲ量が少ない場合に比べて長くする。 これにより、ＥＧＲ量が多い場合に、ＥＧＲ量が少ない場合に比べて、副燃焼室６１の燃焼期間はより短縮するようになる。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間は運転状態に対して適切な量だけ短縮される。

（５）
ここでは、第１期間（ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さが長い場合（運転状態Ａ１ｂ）に、第１期間（ＦＴａ）のクランク角度単位での長さが短い場合（運転状態Ａ１ａ）に比べて、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）の絶対値が増大する傾向にある。

この場合でも、ＥＣＵ４０は、第１期間（ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さが長い場合に、第２期間（ＳＴａ，ＳＴｂ）の実時間単位での長さを、第１期間（ＦＴａ）のクランク角度単位での長さが短い場合に比べて長くする。 このため、新気混合気を副燃焼室６１へ十分に流入させるのに要する実時間は確保される。 この結果、運転状態に対して十分な量の新気混合気が副燃焼室６１に流入する。

（６）
ここでは、機関速度が速い場合（運転状態Ａ１ｃ）に、機関速度が遅い場合（運転状態Ａ１ａ）に比べて、副燃焼室６１へ新気混合気を流入させるべき実時間がほとんど変わらないのに対して同一クランク角度に対する実時間が短くなる傾向にある。

この場合でも、ＥＣＵ４０は、機関速度が速い場合に、第２期間（ＳＴａ，ＳＴｃ）のクランク角度単位での長さを、機関速度が遅い場合に比べて長くする。 このため、新気混合気を副燃焼室６１へ十分に流入させるのに要する実時間は確保される。 この結果、運転状態に対して十分な量の新気混合気が副燃焼室６１に流入する。

（７）
ここでは、第２運転状態（図３の第２制御領域Ａ２参照）は、機関負荷が高く機関速度が遅い運転状態（制御領域Ａ２ｄ参照）を含む。 すなわち、機関負荷が高く機関速度が遅い運転状態において、副燃焼室６１における燃焼の悪化がなく発熱量が大きいので、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮により圧力上昇が急峻となり騒音が発生する傾向にある。

この場合でも、機関負荷が高く機関速度が遅い運転状態のとき、圧縮行程の期間の全部において連通路６１ｄが開かれている（図７参照）ので、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮は抑えられる。 このため、騒音の発生は抑えられている。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮が要求されない運転状態（特に制御領域Ａ２ｄにおける運転状態）において、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮による不具合が発生することは防がれている。

（第１実施形態の変形例）
ＥＧＲ装置３０は、排気系の排気ガスの一部を吸気系へ還流させることができるような構成であれば、第１実施形態と異なる構成であってもよい。

開閉機構７０では、電磁コイル７５に電流が流され磁界が発生したときに移動部材７３が電磁コイル７５から離され、電磁コイル７５に電流が流されずに磁界が発生しなくなったときに移動部材７３が電磁コイル７５に引き寄せられてもよい。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る副室式内燃機関の断面図を図８に示す。 なお、第１実施形態と同様の構成要素は同じ番号で示されている。

副室式内燃機関１００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、ＥＣＵ４０の代わりにＥＣＵ（制御部）１４０を備える点と、ＥＧＲ装置３０が備えられていない点とで第１実施形態と異なる。 ＥＣＵ１４０の記憶部１４７は、図３に示すマップ情報の代わりに、図９に示すマップ情報を記憶している。 開閉制御部１４６は、記憶部１４７を参照し、マップ情報（図９参照）を記憶部１４７から受け取る。 また、第１運転状態（図９の第１制御領域Ａ１０１参照）は、ＥＣＵ１４０の燃料噴射制御部１４３が機関空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御する運転状態である。 すなわち、ＥＣＵ１４０は、燃料噴射弁２７が噴射する燃料の量を制御することにより、機関空燃比を制御する。 この機関空燃比は、機関負荷が低い場合に、機関負荷が高い場合に比べて大きく（リーンに）される。 これらの点で第１実施形態と異なる。

（副室式内燃機関の制御）
副室式内燃機関１００の制御を、図９を参照して説明する。

ＥＣＵ１４０の開閉制御部１４６が参照するマップ情報を、図９に示す。 マップ情報には、機関負荷や機関速度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Ａ１０１と第２制御領域Ａ１０２とに分けられている。 第１制御領域Ａ１０１は、比較的低速低負荷側の領域である。 第１制御領域Ａ１０１における運転状態は、上述の第１運転状態であり、リーンバーンが行われる運転状態である。 第２制御領域Ａ１０２は、比較的高速側又は高負荷側の領域である。 第２制御領域Ａ１０２における運転状態は、上述の第２運転状態であり、リーンバーンが行われない運転状態である。 ここで、第１制御領域Ａ１０１は、運転状態Ａ１０１ａ，運転状態Ａ１０１ｂ及び運転状態Ａ１０１ｃを含む。 運転状態Ａ１０１ｂは、運転状態Ａ１０１ａよりも機関負荷が低く、運転状態Ａ１０１ａに対して機関速度がほぼ等しい運転状態である。 運転状態Ａ１０１ｃは、運転状態Ａ１０１ａに対して機関負荷がほぼ等しく、運転状態Ａ１０１ａよりも機関速度が速い運転状態である。 また、第２制御領域Ａ１０２は、制御領域Ａ１０２ｄを含む。 制御領域Ａ１０２ｄは、第２制御領域Ａ１０２において比較的低速高負荷側の領域である。

（（運転状態Ａ１０１ａにおける制御））
第１実施形態の「−運転状態Ａ１ａにおける制御−」と同様である。

（（運転状態Ａ１０１ｂにおける制御））
運転状態Ａ１０１ｂは、運転状態Ａ１０１ａよりも機関負荷が低いので、運転状態Ａ１０１ａよりも機関空燃比が大きい（リーンな）運転状態である。

その他の点は、第１実施形態の「−運転状態Ａ１ｂにおける制御−」と同様である。

（（運転状態Ａ１０１ｃにおける制御））
運転状態Ａ１０１ｃは、運転状態Ａ１０１ａに対して機関負荷がほぼ等しいので、運転状態Ａ１０１ａに対して機関空燃比がほぼ等しい運転状態である。

その他の点は、第１実施形態の「−運転状態Ａ１ｃにおける制御−」と同様である。

（（制御領域Ａ１０２における制御））
第１実施形態の「−制御領域Ａ２における制御−」と同様である。

（副室式内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、第１運転状態（図９の第１制御領域Ａ１０１参照）のとき、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ，ＦＴｃ）において連通路６１ｄが閉められているので、主燃焼室６３の圧力（Ｐｍ）は第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ，ＦＴｃ）において副燃焼室６１の圧力（Ｐｓ）より大きくなる。 この副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）により、第１期間が終わるタイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）で主燃焼室６３の新気混合気は副燃焼室６１へ急激に流入するので、副燃焼室６１には乱流が形成される。 これにより、第１運転状態のとき、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮される。

また、第２運転状態（図９の第２制御領域Ａ１０２参照）のとき、圧縮行程の期間の全部において連通路６１ｄが開かれているので、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮は抑えられている。

このように、第１運転状態のとき副燃焼室６１の燃焼期間が短縮され、第２運転状態のとき副燃焼室６１の燃焼期間の短縮が抑えられているので、副燃焼室６１の燃焼期間は運転状態に対して適切に短縮される。

（２）
ここでは、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ，ＦＴｃ）が終わるタイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）は、点火プラグ２９の先端部分２９ａが点火するタイミング（Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ，Ｔ３ｃ）よりも前である。 すなわち、タイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）で副燃焼室６１には乱流が形成され、タイミング（Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ，Ｔ３ｃ）で点火プラグ２９の先端部分２９ａが副燃焼室６１の新気混合気を点火する。

このように、乱流が形成された副燃焼室６１の新気混合気を点火することができるようになっている。 このため、第１運転状態のとき、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮される。

（３）
ここでは、第１運転状態（図９の第１制御領域Ａ１０１参照）は、ＥＣＵ１４０が機関空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御する運転状態である。 すなわち、第１運転状態において、副燃焼室６１の新気混合気の空燃比がリーンになるので、副燃焼室６１の燃焼期間が増大して等容度が低下する傾向にある。

この場合でも、第１運転状態のとき、第１期間が終わるタイミング（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ）で主燃焼室６３の新気混合気を副燃焼室６１へ急激に流入させるので、副燃焼室６１には乱流が形成される。 このため、第１運転状態のとき、副燃焼室６１の燃焼期間は短縮される。

（４）
ここでは、機関空燃比が大きい場合（運転状態Ａ１０１ｂ）に、機関空燃比が小さい場合（運転状態Ａ１０１ａ）に比べて、副燃焼室６１の燃焼期間が増大する傾向にある。

この場合でも、ＥＣＵ１４０は、機関空燃比に応じて、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さを変化させる。 具体的には、ＥＣＵ１４０は、機関空燃比が大きい場合に、第１期間（ＦＴａ，ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さを、機関空燃比が小さい場合に比べて長くする。 これにより、機関空燃比が大きい場合に、機関空燃比が小さい場合に比べて、副燃焼室６１の燃焼期間はより短縮するようになる。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間は運転状態に対して適切な量だけ短縮される。

（５）
ここでは、第１期間（ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さが長い場合（運転状態Ａ１０１ｂ）に、第１期間（ＦＴａ）のクランク角度単位での長さが短い場合（運転状態Ａ１０１ａ）に比べて、副燃焼室６１と主燃焼室６３との圧力差（Ｐｓ−Ｐｍ）の絶対値が増大する傾向にある。

この場合でも、ＥＣＵ１４０は、第１期間（ＦＴｂ）のクランク角度単位での長さが長い場合に、第２期間（ＳＴａ，ＳＴｂ）の実時間単位での長さを、第１期間（ＦＴａ）のクランク角度単位での長さが短い場合に比べて長くする。 このため、新気混合気を副燃焼室６１へ十分に流入させるのに要する実時間は確保される。 この結果、運転状態に対して十分な量の新気混合気が副燃焼室６１に流入する。

（６）
ここでは、機関速度が速い場合（運転状態Ａ１０１ｃ）に、機関速度が遅い場合（運転状態Ａ１０１ａ）に比べて、副燃焼室６１へ新気混合気を流入させるべき実時間がほとんど変わらないのに対して同一クランク角度に対する実時間が短くなる傾向にある。

この場合でも、ＥＣＵ１４０は、機関速度が速い場合に、第２期間（ＳＴａ，ＳＴｃ）のクランク角度単位での長さを、機関速度が遅い場合に比べて長くする。 このため、新気混合気を副燃焼室６１へ十分に流入させるのに要する実時間は確保される。 この結果、運転状態に対して十分な量の新気混合気が副燃焼室６１に流入する。

（７）
ここでは、第２運転状態（図９の第２制御領域Ａ１０２参照）は、機関負荷が高く機関速度が遅い運転状態（制御領域Ａ１０２ｄ参照）を含む。 すなわち、機関負荷が高く機関速度が遅い運転状態において、副燃焼室６１における燃焼の悪化がなく発熱量が大きいので、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮により圧力上昇が急峻となり騒音が発生する傾向にある。

この場合でも、機関負荷が高く機関速度が遅い運転状態のとき、圧縮行程の期間の全部において連通路６１ｄが開かれている（図７参照）ので、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮は抑えられる。 このため、騒音の発生は抑えられている。 すなわち、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮が要求されない運転状態（特に制御領域Ａ１０２ｄにおける運転状態）において、副燃焼室６１の燃焼期間の短縮による不具合が発生することは防がれている。

本発明に係る副室式内燃機関は、副燃焼室の燃焼期間を運転状態に対して適切なものとすることができるという効果を有し、副室式内燃機関等として有用である。

本発明の第１実施形態に係る副室式内燃機関の断面図。

本発明の第１実施形態における副燃焼室の拡大断面図。

第１実施形態におけるマップ情報を示す図。

第１運転状態における副室式内燃機関の制御を示す図。

第１運転状態における副室式内燃機関の制御を示す図。

第１運転状態における副室式内燃機関の制御を示す図。

第１運転状態における副室式内燃機関の制御を示す図。

本発明の第２実施形態に係る副室式内燃機関の断面図。

第２実施形態におけるマップ情報を示す図。

符号の説明

１，１００ 副室式内燃機関２９ 点火プラグ２９ａ 先端部分（点火部）
３０ ＥＧＲ装置４０，１４０ ＥＣＵ（制御部）
６１ 副燃焼室６１ｄ 連通路６３ 主燃焼室７０ 開閉機構