JP2007146704A - Indirect injection engine - Google Patents

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Morihiro Nagamine
守洋 長嶺
Akihiko Kakuho
章彦 角方
Taisuke Shiraishi
泰介 白石
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an indirect injection engine with improved thermal efficiency in a wide operating range. <P>SOLUTION: The indirect injection engine comprises: a main combustion chamber 30 formed in a cylinder in which a piston 32 is reciprocated; an auxiliary combustion chamber 40 adjacent to the main combustion chamber 30; a blowout port 43 connecting between the main combustion chamber 30 and the auxiliary combustion chamber 40; an auxiliary combustion chamber ignition means 42 igniting air-fuel mixture supplied in the auxiliary combustion chamber; a squish current generation means 35 generating squish current in the main combustion chamber 30; a squish flow adjustment means adjusting the strength of the squish current depending on operational statuses; an operational status detection means detecting the operational status; and a combustion control means controlling the ignition timing of the auxiliary combustion chamber ignition means 42 depending on operational statuses so as to control the timing of the blowout of the torch flame from the blowout port 43 into the main combustion chamber 30, and controlling the strength of the squish current so as to control the torch flame travel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、副室式エンジンに関する。   The present invention relates to a sub-chamber engine.

燃費を向上させるためには、混合気の空燃比をリーンにして希薄燃焼させることが有効である。ところが、混合気の空燃比をリーンにして燃焼させると燃焼性が不安定になるおそれがある。したがって、燃焼室内にガス流動を発生させて燃焼速度を向上させるなどして燃焼を補助する必要があった。そこで、主燃焼室と隣接する副室を設け、その内部で混合気に点火して主燃焼室と副室との間を連通する噴孔から燃焼火炎を噴出させる副室式エンジンが提案されている。このとき発生する燃焼火炎は、激しい乱れを生成しながらトーチ状に主燃焼室に噴出し、主燃焼室内の混合気の燃焼を急速に完了させることができる。   In order to improve the fuel efficiency, it is effective to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture lean and perform lean combustion. However, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is lean and burned, the combustibility may become unstable. Therefore, it is necessary to assist combustion by generating a gas flow in the combustion chamber to improve the combustion speed. In view of this, a sub-chamber engine has been proposed in which a sub-chamber adjacent to the main combustion chamber is provided, and an air-fuel mixture is ignited inside the combustion chamber and a combustion flame is ejected from a nozzle hole communicating between the main combustion chamber and the sub-chamber. Yes. The combustion flame generated at this time is ejected into the main combustion chamber in a torch shape while generating severe turbulence, and the combustion of the air-fuel mixture in the main combustion chamber can be completed rapidly.

しかし、前述のような副室式エンジンではトーチ火炎の噴出速度が非常に高速であるため、燃焼火炎が主燃焼室の壁面又はピストン冠面に素早く到達してしまうため、冷却損失を増大させてかえって燃費を悪化させてしまうおそれがあった。そこで、主燃焼室内で中央部に向かうスキッシュ流を生成することによって、燃焼室の中央付近で混合気を燃焼させる副室式エンジンが提案されている(特許文献1参照)。
特開昭56−115815号公報
However, in the sub-chamber engine as described above, the torch flame has a very high ejection speed, so the combustion flame quickly reaches the wall of the main combustion chamber or the crown of the piston, which increases the cooling loss. On the contrary, there is a possibility that the fuel consumption may be deteriorated. In view of this, a sub-chamber engine has been proposed in which an air-fuel mixture is burned near the center of the combustion chamber by generating a squish flow toward the center in the main combustion chamber (see Patent Document 1).
JP-A-56-115815

しかし、前述した従来の副室式エンジンでは、運転状態に応じてスキッシュ流の強さやトーチ火炎の噴出タイミングを制御することができなかった。そこで、運転状態が低負荷であっても主燃焼室の中央部に向かうスキッシュ流によってトーチ火炎の拡散が抑制されてしまい、負荷が低いときの燃焼性を悪化させてしまった。   However, in the above-described conventional sub-chamber engine, it is impossible to control the strength of the squish flow and the ejection timing of the torch flame according to the operating state. Therefore, even if the operation state is low load, the diffusion of the torch flame is suppressed by the squish flow toward the center of the main combustion chamber, and the combustibility when the load is low is deteriorated.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、運転状態に応じてスキッシュ流の方向及び強さ、さらにトーチ火炎の噴出タイミングを制御することによって、冷却損失の低減及び希薄燃焼領域の拡大を実現し、広い運転領域においてエンジンの熱効率を向上させる副室式エンジンを提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and by controlling the direction and intensity of the squish flow according to the operating state, and further, the ejection timing of the torch flame, the cooling loss can be reduced. Another object of the present invention is to provide a sub-chamber engine that realizes expansion of a lean combustion region and improves the thermal efficiency of the engine in a wide operation region.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、ピストン(32)が往復動するシリンダ内に形成される主燃焼室(30)と、前記主燃焼室(30)と隣接して設けられる副室(40)と、前記主燃焼室(30)と前記副室(40)との間を連通する噴孔(43)と、前記副室内に供給された混合気を点火する副室点火手段(42)と、前記主燃焼室(30)にスキッシュ流を生成するスキッシュ流生成手段(35)と、前記運転状態に応じて前記スキッシュ流の強さを調整するスキッシュ流調整手段(ステップS20)と、運転状態を検出する運転状態検出手段(ステップS10)と、前記運転状態に応じて、前記副室点火手段(42)による点火タイミングを制御することによって前記噴孔(43)から前記主燃焼室(30)にトーチ状の火炎が噴出するタイミングを制御するとともに、前記スキッシュ流の強さを制御することによってトーチ火炎の到達距離を制御する燃焼制御手段(70;ステップS50)とを備えることを特徴とする。   The present invention includes a main combustion chamber (30) formed in a cylinder in which a piston (32) reciprocates, a sub chamber (40) provided adjacent to the main combustion chamber (30), and the main combustion chamber. (30) and a sub-chamber (40) communicating with a nozzle hole (43), a sub-chamber ignition means (42) for igniting an air-fuel mixture supplied into the sub-chamber, and the main combustion chamber (30 ) A squish flow generating means (35) for generating a squish flow, a squish flow adjusting means (step S20) for adjusting the strength of the squish flow according to the operating condition, and an operating condition detecting means for detecting the operating condition. (Step S10) and a torch-like flame is ejected from the nozzle hole (43) to the main combustion chamber (30) by controlling the ignition timing by the sub chamber ignition means (42) according to the operating state. Control the timing Together, combustion control means for controlling the reach of the torch flame by controlling the strength of the squish flow; characterized by comprising a (70 step S50).

本発明によれば、運転状態に応じて点火タイミングを制御するとともにスキッシュ流の方向及び強さを調整することによってトーチ火炎の到達距離を調整することができる。このように制御すると、例えば、運転状態が高負荷の場合には燃焼室の中央部に向かうスキッシュ流(正スキッシュ)が生じている間にトーチ火炎を噴出させることによって火炎の成長を抑制して冷却損失を低減することができる。逆に低負荷の場合には、外周方向に向かうスキッシュ流(逆スキッシュ)が生じている間にトーチ火炎を噴出させることによって燃焼速度を向上させ、希薄混合気の燃焼を安定させることができる。したがって、広い運転領域でエンジンの熱効率を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to adjust the reach distance of the torch flame by controlling the ignition timing according to the operating state and adjusting the direction and intensity of the squish flow. With this control, for example, when the operating state is a high load, flame growth is suppressed by blowing out a torch flame while a squish flow toward the center of the combustion chamber (positive squish) is generated. Cooling loss can be reduced. On the contrary, in the case of a low load, the combustion speed can be improved by jetting the torch flame while the squish flow (reverse squish) toward the outer periphery is generated, and the combustion of the lean air-fuel mixture can be stabilized. Therefore, the thermal efficiency of the engine can be improved in a wide operation region.

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による副室式エンジンの第1実施形態を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention.

エンジン10は、外気を導入する吸気ポート56と、内部で混合気を燃焼させて燃焼圧力をシリンダ31a内を摺動するピストン32に伝達する主燃焼室30と、燃焼排気を排出する排気ポート62とを備える。   The engine 10 includes an intake port 56 that introduces outside air, a main combustion chamber 30 that combusts the air-fuel mixture therein and transmits the combustion pressure to the piston 32 that slides in the cylinder 31a, and an exhaust port 62 that discharges combustion exhaust. With.

吸気ポート56は燃料噴射弁41を備える。燃料噴射弁41は、図示しない燃料噴射ポンプと接続している。燃料噴射弁41は、燃料を霧状に噴射して外気と混ぜ合わせて混合気を生成し、主燃焼室30に供給する。   The intake port 56 includes a fuel injection valve 41. The fuel injection valve 41 is connected to a fuel injection pump (not shown). The fuel injection valve 41 injects fuel in the form of a mist and mixes it with outside air to generate an air-fuel mixture, which is supplied to the main combustion chamber 30.

主燃焼室30と吸気ポート56との間には吸気弁55を備える。吸気弁55は、吸気ポート56と主燃焼室30との間を開閉して吸気量を調節する。吸気弁55には、開閉タイミングの制御を可能とする可変バルブタイミング制御機構が適用されている。   An intake valve 55 is provided between the main combustion chamber 30 and the intake port 56. The intake valve 55 adjusts the intake air amount by opening and closing between the intake port 56 and the main combustion chamber 30. The intake valve 55 is applied with a variable valve timing control mechanism capable of controlling the opening / closing timing.

主燃焼室30は、シリンダヘッド50とシリンダ31aとピストン32とに区切られて形成される。また、エンジン10には主燃焼室30と隣接する副室40がシリンダヘッド50に備えられている。副室40は主燃焼室30よりも小さな略円筒形状である。副室40には主燃焼室30と連通する噴孔43が形成される。副室40は、この噴孔43を通じて主燃焼室30に供給された混合気とガス交換を行なって混合気を取り込む。副室40には、取込んだ混合気に点火する点火プラグ42を備えている。この混合気に点火して生成された燃焼火炎によって、副室内の燃焼圧力が主燃焼室30よりも大きくなると、噴孔43から燃焼火炎がトーチ状に噴出する。このトーチ火炎が主燃焼室内の混合気に点火する。   The main combustion chamber 30 is formed by being divided into a cylinder head 50, a cylinder 31a, and a piston 32. In addition, the engine 10 is provided with a sub chamber 40 adjacent to the main combustion chamber 30 in the cylinder head 50. The sub chamber 40 has a substantially cylindrical shape smaller than the main combustion chamber 30. A nozzle hole 43 communicating with the main combustion chamber 30 is formed in the sub chamber 40. The sub chamber 40 exchanges gas with the air-fuel mixture supplied to the main combustion chamber 30 through the nozzle holes 43 and takes in the air-fuel mixture. The sub chamber 40 is provided with a spark plug 42 that ignites the taken air-fuel mixture. When the combustion pressure in the auxiliary chamber becomes higher than that of the main combustion chamber 30 due to the combustion flame generated by igniting the air-fuel mixture, the combustion flame is ejected from the nozzle hole 43 in a torch shape. This torch flame ignites the air-fuel mixture in the main combustion chamber.

また、主燃焼室30と排気ポート62との間には排気弁61を備える。排気弁61は、排気ポート62と主燃焼室30との間を開閉して排ガスを排出する。   An exhaust valve 61 is provided between the main combustion chamber 30 and the exhaust port 62. The exhaust valve 61 opens and closes between the exhaust port 62 and the main combustion chamber 30 to discharge exhaust gas.

エンジン10は、複リンク式可変圧縮比エンジンである。エンジン10は、ピストン32とクランクシャフト33とを2つのリンク(アッパリンク11、ロアリンク12)で連結するとともに、コントロールリンク13でロアリンク12の姿勢を制御してピストン32の上死点(TDC)の位置を変更し、機関圧縮比を変更することができる。   The engine 10 is a multi-link variable compression ratio engine. The engine 10 connects the piston 32 and the crankshaft 33 by two links (upper link 11 and lower link 12), and controls the posture of the lower link 12 by the control link 13 to control the top dead center (TDC) of the piston 32. ) Position can be changed, and the engine compression ratio can be changed.

アッパリンク11は、上端をピストンピン21を介してピストン32に連結し、下端を連結ピン22を介してロアリンク12の一端に連結する。ピストン32は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック31のシリンダ31a内を往復動する。   The upper link 11 has an upper end connected to the piston 32 via the piston pin 21 and a lower end connected to one end of the lower link 12 via the connection pin 22. The piston 32 receives the combustion pressure and reciprocates in the cylinder 31 a of the cylinder block 31.

ロアリンク12は、一端を連結ピン22を介してアッパリンク11に連結し、他端を連結ピン23を介してコントロールリンク13に連結する。また、ロアリンク12は、ほぼ中央の連結孔に、クランクシャフト33のクランクピン33bを挿入し、クランクピン33bを中心軸として回転する。ロアリンク12は左右の2部材に分割可能に構成される。クランクシャフト33は、複数のジャーナル33aとクランクピン33bとを備える。ジャーナル33aは、シリンダブロック31及びラダーフレーム34によって回転自在に支持される。クランクピン33bは、ジャーナル33aから所定量偏心しており、ここにロアリンク12が回転自在に連結する。   One end of the lower link 12 is connected to the upper link 11 via a connecting pin 22, and the other end is connected to the control link 13 via a connecting pin 23. Further, the lower link 12 is inserted into the substantially central connecting hole with the crankpin 33b of the crankshaft 33, and rotates around the crankpin 33b. The lower link 12 is configured to be split into two left and right members. The crankshaft 33 includes a plurality of journals 33a and a crankpin 33b. The journal 33 a is rotatably supported by the cylinder block 31 and the ladder frame 34. The crank pin 33b is eccentric by a predetermined amount from the journal 33a, and the lower link 12 is rotatably connected thereto.

コントロールリンク13は、先端に連結ピン23を挿入し、ロアリンク12に回動可能に連結する。またコントロールリンク13は、他端を偏心連結ピン24を介してコントロールシャフト25に連結する。コントロールリンク13は、この偏心連結ピン24を中心として揺動する。またコントロールシャフト25にはギアが形成されており、そのギヤがアクチュエータ51の回転軸52に設けられたピニオン53に噛合する。アクチュエータ51によってコントロールシャフト25が回転させられ、偏心連結ピン24が移動する。   The control link 13 has a connecting pin 23 inserted at the tip thereof and is connected to the lower link 12 so as to be rotatable. The other end of the control link 13 is connected to the control shaft 25 via an eccentric connecting pin 24. The control link 13 swings about the eccentric connecting pin 24. Further, a gear is formed on the control shaft 25, and the gear meshes with a pinion 53 provided on the rotating shaft 52 of the actuator 51. The control shaft 25 is rotated by the actuator 51, and the eccentric connecting pin 24 moves.

これら各機構の制御は、運転状態に応じてコントローラ70によって行なわれる。コントローラ70は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。   Control of these mechanisms is performed by the controller 70 in accordance with the operating state. The controller 70 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).

コントローラ70は、アクチュエータ51を制御してコントロールシャフト25を回転させてピストン32の上死点位置を変更する。また、コントローラ70は吸気ポート56に設けられた燃料噴射弁41の燃料の噴射量や噴射時期を制御する。さらに、コントローラ70は副室40に設けられた点火プラグ42の点火タイミングを制御する。また、コントローラ70は可変バルブタイミング制御機構によって吸気弁55の開閉タイミングを制御して吸入空気量を調整する。コントローラ70は、これらの制御を行なうことによって副室40から噴出されるトーチ火炎の到達距離を制御する。   The controller 70 controls the actuator 51 to rotate the control shaft 25 to change the top dead center position of the piston 32. The controller 70 controls the fuel injection amount and injection timing of the fuel injection valve 41 provided in the intake port 56. Further, the controller 70 controls the ignition timing of the ignition plug 42 provided in the sub chamber 40. Further, the controller 70 adjusts the intake air amount by controlling the opening / closing timing of the intake valve 55 by the variable valve timing control mechanism. The controller 70 controls the reach distance of the torch flame ejected from the sub chamber 40 by performing these controls.

図2は、スキッシュ流を生成する仕組みについて説明する図である。図2(A)は圧縮行程を、図2(B)は膨張行程を示している。   FIG. 2 is a diagram illustrating a mechanism for generating a squish flow. 2A shows a compression stroke, and FIG. 2B shows an expansion stroke.

主燃焼室30のルーフ面30aは、ピストン32が上死点に近づいたときに外周部(領域R)においてピストン冠面32aとの間隙が狭くなるように形成されている。スキッシュ流は、ピストン32の往復動によるシリンダヘッド50とピストン32との相対運動を利用して生成される。ピストン32が上昇すると、領域Rにおいてピストン冠面32aとシリンダヘッド50との間隙が狭くなり、そこから混合気が押出されてガス流動が生じる(図2(A))。このとき生じるガス流動は主燃焼室30の外周部から中心部に向かって流れ、これを正スキッシュという。一方、ピストン32が下降すると混合気が領域Rに向かって吸い込まれる(図2(B))。このとき生じるガス流動は主燃焼室30の中心部から外周部に向かって流れ、これを逆スキッシュという。   The roof surface 30a of the main combustion chamber 30 is formed such that the gap with the piston crown surface 32a is narrowed at the outer peripheral portion (region R) when the piston 32 approaches top dead center. The squish flow is generated by utilizing the relative movement between the cylinder head 50 and the piston 32 due to the reciprocating motion of the piston 32. When the piston 32 rises, in the region R, the gap between the piston crown surface 32a and the cylinder head 50 is narrowed, and the air-fuel mixture is pushed out therefrom to generate a gas flow (FIG. 2 (A)). The gas flow generated at this time flows from the outer peripheral portion of the main combustion chamber 30 toward the central portion, which is called a normal squish. On the other hand, when the piston 32 descends, the air-fuel mixture is sucked toward the region R (FIG. 2B). The gas flow generated at this time flows from the center of the main combustion chamber 30 toward the outer periphery, which is called reverse squish.

図3は本実施形態における副室式エンジン10のピストン32の上死点位置を変更する機構を説明する図である。   FIG. 3 is a view for explaining a mechanism for changing the top dead center position of the piston 32 of the sub-chamber engine 10 in the present embodiment.

コントロールシャフト25を回転して、偏心連結ピン24の位置を変更することで、ピストン32の上死点位置が変更される。例えば図3(A)、図3(C)に示すように偏心連結ピン24を位置Aにすれば、ピストン32の上死点位置が上昇し、主燃焼室30のルーフ面30aとピストン冠面32aとの距離(図2の領域R;クリアランス)が小さくなる。   By rotating the control shaft 25 and changing the position of the eccentric connecting pin 24, the top dead center position of the piston 32 is changed. For example, as shown in FIGS. 3A and 3C, when the eccentric connecting pin 24 is set to the position A, the top dead center position of the piston 32 rises, and the roof surface 30a of the main combustion chamber 30 and the piston crown surface The distance from 32a (region R in FIG. 2; clearance) becomes small.

一方、図3(B)、図3(C)に示すように、偏心連結ピン24を位置Bにすれば、コントロールリンク13が上方へ押し上げられ、連結ピン23の位置が上がる。これによりロアリンク12はクランクピン33bを中心として反時計方向に回転し、連結ピン22が下がり、ピストン上死点におけるピストン32の位置が下降する。したがって、主燃焼室30のルーフ面30aとピストン冠面32aとの間隙が大きくなる。   On the other hand, as shown in FIGS. 3B and 3C, when the eccentric connecting pin 24 is set to the position B, the control link 13 is pushed upward, and the position of the connecting pin 23 is raised. As a result, the lower link 12 rotates counterclockwise about the crank pin 33b, the connecting pin 22 is lowered, and the position of the piston 32 at the piston top dead center is lowered. Accordingly, the gap between the roof surface 30a of the main combustion chamber 30 and the piston crown surface 32a is increased.

スキッシュ流の生成において、クリアランスが小さいほど空気を押し出したり引き戻したりする力が大きくなる。したがって、ピストン32の上死点位置を変更してクリアランスを調整することによって、スキッシュ流の強さを制御することができる。   In generating the squish flow, the smaller the clearance, the greater the force that pushes and pulls air back. Therefore, the strength of the squish flow can be controlled by changing the top dead center position of the piston 32 and adjusting the clearance.

図4は、コントローラ70によって実行される本発明による制御ロジックのフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart of the control logic executed by the controller 70 according to the present invention.

ステップS10では、各種センサが検出した情報に基づいて運転状態を取得する。具体的にはアクセル開度やエンジンの回転速度などに基づいて、現在の運転状態を判断する。   In step S10, an operating state is acquired based on information detected by various sensors. Specifically, the current operating state is determined based on the accelerator opening, the engine speed, and the like.

ステップS20では、ステップS10で取得した運転状態に応じてピストン32の上死点位置を設定する。前述のようにピストン32の上死点位置を設定することによって、スキッシュ流の強さを調整することができる。また、主燃焼室内部の圧縮比も制御できる。   In step S20, the top dead center position of the piston 32 is set according to the operating state acquired in step S10. By setting the top dead center position of the piston 32 as described above, the strength of the squish flow can be adjusted. Further, the compression ratio in the main combustion chamber can be controlled.

ステップS30では、吸気弁55の開閉タイミングの設定する。具体的には運転状態が高負荷かつ高回転の場合に吸気弁55が閉弁するタイミングを遅角化する。こうすることによって燃焼室内に吸入される空気量を増大させることができ、燃焼室内の有効圧縮比を低下させることができる。高負荷かつ高回転の運転状態で燃焼室内を高圧縮比化するとノッキングを誘発しやすくなるが、このように制御することによってノッキングの発生を抑制することができる。   In step S30, the opening / closing timing of the intake valve 55 is set. Specifically, the timing at which the intake valve 55 is closed when the operating state is high load and high rotation is retarded. By doing so, the amount of air taken into the combustion chamber can be increased, and the effective compression ratio in the combustion chamber can be reduced. When the combustion chamber is made to have a high compression ratio in a high-load and high-speed operation state, knocking is likely to be induced, but the occurrence of knocking can be suppressed by such control.

ステップS40では、燃料噴射量を設定する。比較的負荷の低い運転状態では、混合気に含まれる燃料の比率を低く抑えて希薄燃焼を実現し、燃費の向上と排出ガスに含まれる有害物質の低減を図る。   In step S40, a fuel injection amount is set. In an operation state with a relatively low load, the ratio of the fuel contained in the air-fuel mixture is kept low to realize lean combustion, thereby improving fuel efficiency and reducing harmful substances contained in the exhaust gas.

ステップS50では、混合気の点火タイミングを設定する。混合気の点火タイミングを制御することによって、トーチ火炎の噴出タイミングを制御する。トーチ火炎の噴出タイミングは、混合気の当量比(理論空燃比と実際の空燃比との比)や主燃焼室30の圧縮比にも影響を受ける。そのため、コントローラ70はこれらの情報も加味した上で点火タイミングを設定する。   In step S50, the ignition timing of the air-fuel mixture is set. By controlling the ignition timing of the mixture, the ejection timing of the torch flame is controlled. The ejection timing of the torch flame is also affected by the equivalence ratio of the air-fuel mixture (ratio of the stoichiometric air-fuel ratio to the actual air-fuel ratio) and the compression ratio of the main combustion chamber 30. Therefore, the controller 70 sets the ignition timing in consideration of these pieces of information.

図5は、機関負荷と回転速度との関係におけるスキッシュ流の制御について説明する図である。スキッシュ流の強さは、前述のようにピストン32の上死点位置を調節することによって制御される。本実施形態ではステップS20においてピストン32の上死点位置を設定し、スキッシュ流の強さを制御している。   FIG. 5 is a diagram for explaining control of the squish flow in the relationship between the engine load and the rotational speed. The strength of the squish flow is controlled by adjusting the top dead center position of the piston 32 as described above. In this embodiment, the top dead center position of the piston 32 is set in step S20, and the strength of the squish flow is controlled.

スキッシュ流は、前述のようにピストン32とシリンダヘッドの相対運動によって燃焼室内に生じるガス流動である。スキッシュ流は、ピストン32が高速に運動するほど強化される。また、ピストン32の上死点位置が上昇させると主燃焼室30のルーフ面30aとピストン冠面32aとの距離が小さくなるため、ピストン32の運動によって押出される空気量が増大し、スキッシュ流は強化される。   The squish flow is a gas flow generated in the combustion chamber by the relative movement of the piston 32 and the cylinder head as described above. The squish flow is strengthened as the piston 32 moves at high speed. Further, when the top dead center position of the piston 32 is raised, the distance between the roof surface 30a of the main combustion chamber 30 and the piston crown surface 32a is reduced, so that the amount of air pushed out by the movement of the piston 32 increases and the squish flow is increased. Will be strengthened.

本実施形態では負荷が低いほどスキッシュ流を強化する。運転状態が低負荷の場合には燃料噴射量を低減して希薄燃焼を行なうことから、安定した燃焼性を確保するためにガス流動を強化する必要がある。したがって、運転状態が低負荷の場合にはピストン32の上死点位置を上昇させてクリアランスが小さくなるように制御する。   In this embodiment, the squish flow is strengthened as the load decreases. When the operation state is a low load, the fuel injection amount is reduced and lean combustion is performed. Therefore, it is necessary to enhance gas flow in order to ensure stable combustibility. Therefore, when the operating state is a low load, control is performed such that the top dead center position of the piston 32 is raised to reduce the clearance.

一方、運転状態が高負荷の場合には燃焼室内が高温となって圧縮比も高められているため、ノッキングが発生しやすくなる。そこで、吸気弁55の閉弁するタイミングを下死点よりも遅角化することによって、吸入空気量を減量して実質的な圧縮比を低下させる(ステップS30)。なお、運転状態が高負荷であって回転速度が比較的低速の場合にはピストン32の上死点位置を低く設定してスキッシュ流を抑制する。   On the other hand, when the operating state is a high load, the combustion chamber is at a high temperature and the compression ratio is increased, so that knocking is likely to occur. Therefore, by retarding the timing at which the intake valve 55 closes from the bottom dead center, the intake air amount is reduced and the substantial compression ratio is lowered (step S30). When the operating state is a high load and the rotation speed is relatively low, the top dead center position of the piston 32 is set low to suppress the squish flow.

図6は、機関負荷と混合気の当量比との関係について説明する図である。コントローラ70は、この関係を用いて燃料噴射量を制御する(ステップS40)。横軸は機関負荷、縦軸は当量比φを示している。当量比φとは、前述のように理論空燃比と実際の空燃比との比を現す。したがって、当量比φ=1のときに混合気は理論空燃比となる。   FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the engine load and the equivalence ratio of the air-fuel mixture. The controller 70 controls the fuel injection amount using this relationship (step S40). The horizontal axis indicates the engine load, and the vertical axis indicates the equivalence ratio φ. As described above, the equivalent ratio φ represents the ratio between the theoretical air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio. Accordingly, the air-fuel mixture becomes the stoichiometric air-fuel ratio when the equivalence ratio φ = 1.

図6に示すように、高負荷領域では当量比φを1とする。高負荷高回転の領域では希薄燃焼では十分なエンジン出力を確保することができないからである。なお、当量比φを1以下に設定しながら、過給を行なってエンジン出力の不足分を補ってもよい。   As shown in FIG. 6, the equivalence ratio φ is set to 1 in the high load region. This is because in a high-load and high-rotation region, sufficient engine output cannot be ensured by lean combustion. While the equivalence ratio φ is set to 1 or less, supercharging may be performed to compensate for the shortage of engine output.

図7は、運転状態ごとの副室内で点火されてから主燃焼室30にトーチ火炎が噴出するまでの期間を示している。図7(A)は運転状態が低負荷高回転、図7(B)は低負荷低回転、図7(C)は高負荷高回転、図7(D)は高負荷低回転の場合を示す。なお、横軸はクランク角を示しており、上死点(TDC)よりも左が圧縮行程、右が膨張行程となっている。   FIG. 7 shows a period from when the sub-chamber is ignited for each operation state to when the torch flame is ejected into the main combustion chamber 30. FIG. 7A shows a case where the driving state is low load high rotation, FIG. 7B shows low load low rotation, FIG. 7C shows high load high rotation, and FIG. 7D shows high load low rotation. . The horizontal axis indicates the crank angle, and the left side of the top dead center (TDC) is the compression stroke, and the right side is the expansion stroke.

本実施形態では、運転状態に応じて混合気に点火するタイミングを制御することによって、トーチ火炎の噴出タイミングを制御する(ステップS50)。トーチ火炎は、副室内で点火された燃焼火炎が副室40の内部を伝播し、副室内の圧力が主燃焼室内の圧力を上回ったときに噴孔43から噴出する。したがって、空燃比や燃焼室内の圧力などの影響を受け、副室40で着火してから主燃焼室30にトーチ火炎が噴出するまでの時間が変化する。   In the present embodiment, the timing for ejecting the torch flame is controlled by controlling the timing for igniting the air-fuel mixture according to the operating state (step S50). The torch flame is ejected from the nozzle hole 43 when the combustion flame ignited in the sub chamber propagates through the sub chamber 40 and the pressure in the sub chamber exceeds the pressure in the main combustion chamber. Therefore, under the influence of the air-fuel ratio and the pressure in the combustion chamber, the time from when the sub chamber 40 ignites until the torch flame is ejected into the main combustion chamber 30 changes.

具体的には、運転状態が低負荷の場合には混合気が希薄であるため、副室内の燃焼圧力が低下する。そのため、圧縮行程ではトーチ火炎が噴出されずに主燃焼室内の圧力が低下する膨張行程となってから噴出する(図7(B))。さらに、低負荷かつ高回転の場合には主燃焼室内の圧力が高くなるため、副室内との圧力差がより増大する。したがって、混合気の点火からトーチ火炎の噴出までに、より多くの時間を要することとなる。そこで、トーチ火炎の噴出タイミングを早めるために、点火タイミングを進角させてトーチ火炎の噴出タイミングを調整している(図7(A))。   Specifically, when the operating state is a low load, since the air-fuel mixture is lean, the combustion pressure in the sub chamber decreases. For this reason, in the compression stroke, the torch flame is not ejected and is ejected after the expansion stroke in which the pressure in the main combustion chamber is reduced (FIG. 7B). Furthermore, when the load is low and the rotation speed is high, the pressure in the main combustion chamber increases, and the pressure difference from the sub chamber increases. Therefore, more time is required from the ignition of the air-fuel mixture to the ejection of the torch flame. Therefore, in order to advance the ejection timing of the torch flame, the ignition timing is advanced to adjust the ejection timing of the torch flame (FIG. 7A).

一方、高負荷高回転の場合には高いエンジン出力が要求されるため、トーチ火炎の噴出タイミングを圧縮行程の終期となるように点火タイミングを進角させる(図7(C))。こうすることによって、燃焼圧力を最大限ピストン32に伝達することができる。一方、高負荷であっても低回転の場合には点火タイミングを遅角化して膨張行程でトーチ火炎が噴出するように制御する(図7(D))。   On the other hand, in the case of high load and high rotation, a high engine output is required, so the ignition timing is advanced so that the injection timing of the torch flame reaches the end of the compression stroke (FIG. 7C). By doing so, the combustion pressure can be transmitted to the piston 32 to the maximum extent. On the other hand, control is performed so that the ignition timing is retarded and the torch flame is ejected in the expansion stroke in the case of low rotation even at high load (FIG. 7D).

図8は、本実施形態における燃焼制御をまとめた表である。   FIG. 8 is a table summarizing the combustion control in this embodiment.

本実施形態では、運転状態が低負荷又は低回転の場合には、膨張行程でトーチ火炎を噴出させることによって、主燃焼室30の外周側に向かうガス流動である逆スキッシュが生じている間に燃焼させる。また、運転状態が低負荷の場合には前述のように混合気をリーンとしているため、トーチ火炎の噴出速度が低下する。そのため、運転状態が低負荷の場合には燃焼速度を補うために生成するスキッシュ流を強化する。スキッシュ流は、前述のようにピストン32の上死点位置を制御することによってその強さを調整することができる。こうすることで燃焼火炎を迅速に成長させることができ、燃焼性を向上させることができる。   In the present embodiment, when the operation state is low load or low rotation, the reverse squish that is the gas flow toward the outer peripheral side of the main combustion chamber 30 is generated by ejecting the torch flame in the expansion stroke. Burn. Further, when the operating state is a low load, since the air-fuel mixture is lean as described above, the ejection speed of the torch flame decreases. Therefore, when the operating state is a low load, the squish flow generated to supplement the combustion speed is strengthened. As described above, the strength of the squish flow can be adjusted by controlling the top dead center position of the piston 32. By doing so, the combustion flame can be rapidly grown and the combustibility can be improved.

一方、運転状態が高負荷かつ高回転の場合には最大限の燃焼圧力をピストン32に伝達するため、圧縮行程においてピストン32が上死点に到達する直前にトーチ火炎が噴出するように制御する。このとき、主燃焼室30では中心方向に流れるガス流動である正スキッシュが生じている。正スキッシュは燃焼火炎の成長を妨げる方向にガス流動が生じるため、トーチ火炎がピストン冠面32a及び主燃焼室30の側面に到達することを防いで冷却損失を低減させることができる。   On the other hand, when the operating state is high load and high rotation, the maximum combustion pressure is transmitted to the piston 32, so that the torch flame is ejected immediately before the piston 32 reaches top dead center in the compression stroke. . At this time, in the main combustion chamber 30, a positive squish that is a gas flow flowing in the central direction is generated. In the normal squish, the gas flow is generated in a direction that hinders the growth of the combustion flame. Therefore, the torch flame can be prevented from reaching the piston crown surface 32a and the side surface of the main combustion chamber 30, and the cooling loss can be reduced.

以上のように、ピストン32の上死点位置はエンジン10の要求負荷と回転速度に応じて調整される。本実施形態では、図8に示すように負荷が低いほどまたは回転速度が速いほどスキッシュ流を強化する。また、運転状態が低負荷の場合には燃料噴射量を少なくして混合気が希薄な状態で燃焼させるため、より燃焼速度が低下しやすくなる。そこで、本実施形態ではピストン32の上死点位置の調整量はエンジンの回転速度よりも要求負荷による影響が大きくなるように制御する。したがって、低負荷かつ低回転の場合のほうが高負荷かつ高回転の場合よりもスキッシュ流が強化される。   As described above, the top dead center position of the piston 32 is adjusted according to the required load and the rotational speed of the engine 10. In this embodiment, as shown in FIG. 8, the squish flow is strengthened as the load is lower or the rotational speed is higher. In addition, when the operating state is a low load, the fuel injection amount is reduced and combustion is performed in a lean air-fuel mixture state, so the combustion speed is more likely to decrease. Therefore, in this embodiment, the adjustment amount of the top dead center position of the piston 32 is controlled so that the influence of the required load becomes larger than the rotational speed of the engine. Therefore, the squish flow is enhanced in the case of low load and low rotation than in the case of high load and high rotation.

本実施形態によれば、エンジンの要求負荷が低い場合にはピストンの上死点位置を上昇させることによってスキッシュ流を強化し、燃焼性を安定させることができる。このとき、燃焼室内の圧縮比も同時に高められるため希薄混合気限界が向上し、さらに燃焼性を安定させながら混合気を希薄化することができる。一方、要求負荷が高い場合にはトーチ火炎の成長を抑制することで冷却損失を低減させて燃費の向上を図ることができる。   According to this embodiment, when the required load of the engine is low, the squish flow can be strengthened by raising the top dead center position of the piston and the combustibility can be stabilized. At this time, since the compression ratio in the combustion chamber is also increased at the same time, the lean mixture limit is improved, and the mixture can be diluted while stabilizing the combustibility. On the other hand, when the required load is high, by suppressing the growth of the torch flame, it is possible to reduce the cooling loss and improve the fuel consumption.

また、トーチ火炎の噴出速度は供給される燃料量に比例し、エンジンの回転速度には依存しない。しかし、スキッシュ流はエンジンの回転速度に応じて強化されるため、これにともなって燃焼速度も速くなる。そこで、運転状態が高負荷かつ高回転の場合にはトーチ火炎がピストン冠面32aや主燃焼室30の側面に到達することによって冷却損失が生じるおそれがある。そこで、上死点に到達する直前の圧縮行程でトーチ火炎が噴出されるように制御することによって、主燃焼室内に正スキッシュが発生している間に燃焼火炎を成長させ、トーチ火炎の到達距離を抑えて冷却損失を低減することができる。   Further, the ejection speed of the torch flame is proportional to the amount of fuel supplied and does not depend on the rotational speed of the engine. However, since the squish flow is strengthened according to the rotational speed of the engine, the combustion speed increases accordingly. Therefore, when the operating state is high load and high rotation, the torch flame may reach the piston crown surface 32a or the side surface of the main combustion chamber 30 to cause a cooling loss. Therefore, by controlling the torch flame to be ejected in the compression stroke immediately before reaching the top dead center, the combustion flame grows while the normal squish is generated in the main combustion chamber, and the reach distance of the torch flame And cooling loss can be reduced.

さらに、吸気弁を閉弁するタイミングを遅角化して吸入空気量を増量させることによって、主燃焼室内の圧縮比を低下させ、ノッキングの発生を抑制することができる。   Furthermore, by retarding the timing of closing the intake valve and increasing the intake air amount, the compression ratio in the main combustion chamber can be lowered and the occurrence of knocking can be suppressed.

(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態を示す図であり、ピストン冠面32aに形成されたスキッシュ生成部の形状を示している。図9(A)は断面図、図9(B)は図9(A)のB−B断面図を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a view showing a second embodiment of the present invention, and shows the shape of the squish generating part formed on the piston crown surface 32a. 9A is a cross-sectional view, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 9A.

なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。   In the following embodiments, the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those of the above-described embodiments, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.

本実施形態では、スキッシュ生成部35をピストン冠面32aに形成し、スキッシュ流の生成を補助する。する。その他の構成、燃料噴射量及び混合気の点火タイミングなどの制御については、第1実施形態と同様である。   In the present embodiment, the squish generator 35 is formed on the piston crown surface 32a to assist the generation of the squish flow. To do. Other configurations, control of the fuel injection amount, and the ignition timing of the air-fuel mixture are the same as in the first embodiment.

図9(A)に示すように、スキッシュ生成部35はピストン冠面32aの外周部を隆起させ、ピストン32が上死点に近づいたときに主燃焼室30のルーフ面30aとの間隙が小さくなるように形成する。こうすることによって、第1実施形態と同様に燃焼室内にスキッシュ流を発生させることができる。また、スキッシュ生成部35が主燃焼室30のルーフ面30aと向き合う面をルーフ面30aと平行に形成することによって間隙をより少なくすることができるため、より効率よくスキッシュ流を生成させることができる。この間隙をスキッシュエリアという。   As shown in FIG. 9A, the squish generating portion 35 raises the outer peripheral portion of the piston crown surface 32a, and the gap between the main combustion chamber 30 and the roof surface 30a is small when the piston 32 approaches top dead center. It forms so that it may become. By doing so, a squish flow can be generated in the combustion chamber as in the first embodiment. In addition, since the squish generating part 35 forms a surface facing the roof surface 30a of the main combustion chamber 30 in parallel with the roof surface 30a, the gap can be further reduced, so that the squish flow can be generated more efficiently. . This gap is called a squish area.

また、本実施形態では噴孔43は副室40の側壁面に等間隔に6箇所形成される。さらに、スキッシュ生成部35は内側が略正六角形となるように形成される。このとき、図9(B)に示すようにトーチ火炎を噴出する噴孔43からスキッシュ生成部35まで距離が最短になるように形成される。したがって、噴孔43から噴射されるトーチ火炎はスキッシュ生成部35の内周側に形成される六角形の各辺の中点に向かって噴射されることとなる。   In the present embodiment, six injection holes 43 are formed at equal intervals on the side wall surface of the sub chamber 40. Furthermore, the squish generating part 35 is formed so that the inside becomes a substantially regular hexagon. At this time, as shown in FIG. 9B, the distance from the nozzle hole 43 through which the torch flame is ejected to the squish generator 35 is formed to be the shortest. Therefore, the torch flame injected from the injection hole 43 is injected toward the midpoint of each side of the hexagon formed on the inner peripheral side of the squish generator 35.

本実施形態によれば、トーチ火炎の成長方向のスキッシュエリアが拡大される。そのため、トーチ火炎の成長を阻害する方向にスキッシュ流が局所的に強化される。したがって、噴出されたトーチ火炎がピストン冠面32a又は主燃焼室30の側面に到達することを防いで冷却損失を低減することができる。   According to this embodiment, the squish area in the growth direction of the torch flame is expanded. Therefore, the squish flow is locally strengthened in a direction that inhibits the growth of the torch flame. Therefore, it is possible to prevent the jetted torch flame from reaching the piston crown surface 32a or the side surface of the main combustion chamber 30 and reduce the cooling loss.

(第3実施形態)
図10は、本発明の第2実施形態を示す図であり、ピストン冠面32aに形成されたスキッシュエリアの形状を示している。図10(A)は断面図、図10(B)は図10(A)のB−B断面図を示す。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a view showing a second embodiment of the present invention, and shows the shape of the squish area formed on the piston crown surface 32a. 10A is a cross-sectional view, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 10A.

図10(A)に示すように、本実施形態でも第2実施形態と同様にスキッシュ生成部35はピストン冠面32aの外周部を隆起させて形成する。また、本実施形態では図10(B)に示すようにトーチ火炎の噴出方向の噴孔43からスキッシュエリアまで距離が最短となるように形成されている。本実施形態でも第2実施形態と同様に噴孔43が副室40の側壁面に等間隔に6箇所形成されており、これに対応してスキッシュ生成部35の内周面は略正六角形となるように形成される。本実施形態ではトーチ火炎の噴出方向にこの六角形の頂点が位置するように形成されるため、第2実施形態と比較してスキッシュ生成部35を30°回転させた形状となる。   As shown in FIG. 10A, in this embodiment as well, the squish generating portion 35 is formed by raising the outer peripheral portion of the piston crown surface 32a as in the second embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 10B, the distance from the nozzle hole 43 in the ejection direction of the torch flame to the squish area is the shortest. Also in this embodiment, six nozzle holes 43 are formed at equal intervals on the side wall surface of the sub chamber 40 as in the second embodiment. Correspondingly, the inner peripheral surface of the squish generator 35 is substantially a regular hexagon. Formed to be. In the present embodiment, the hexagonal apex is formed so as to be positioned in the direction in which the torch flame is ejected, so that the squish generating portion 35 is rotated by 30 ° compared to the second embodiment.

本実施形態によれば、噴孔43からスキッシュ生成部35までの距離がもっとも長くなる。したがって、スキッシュ流によるトーチ火炎の成長の抑制だけでなく、物理的に主燃焼室30の側面までの距離を長く確保することによって、冷却損失を低減することができる。   According to the present embodiment, the distance from the nozzle hole 43 to the squish generator 35 is the longest. Therefore, not only the suppression of the growth of the torch flame by the squish flow, but also the cooling loss can be reduced by ensuring a long distance to the side surface of the main combustion chamber 30 physically.

(第4実施形態)
図11は、本発明の第4実施形態を示す図であり、ピストン冠面32aに形成されたスキッシュエリアの形状を示している。図11(A)は断面図、図11(B)は図11(A)のB−B断面図を示す。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a view showing a fourth embodiment of the present invention and showing the shape of the squish area formed on the piston crown surface 32a. 11A is a cross-sectional view, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 11A.

図11(A)に示すように、本実施形態ではスキッシュ生成部35の内側のピストン冠面32aについて、外周に向かうほど深さが深くなるように形成する。このとき、ピストン冠面32aの中央から外周に向かう傾斜角度がトーチ火炎の噴出角度すなわち噴孔43が形成されている角度と略等しくなるようにする。   As shown in FIG. 11A, in the present embodiment, the piston crown surface 32a inside the squish generating portion 35 is formed so that the depth becomes deeper toward the outer periphery. At this time, the inclination angle from the center of the piston crown surface 32a toward the outer periphery is made substantially equal to the ejection angle of the torch flame, that is, the angle at which the injection hole 43 is formed.

本実施形態によれば、スキッシュ生成部35の内周部でピストン冠面32aがトーチ火炎の噴出方向と平行に形成されるために接触しにくくなり、冷却損失を低減することができる。   According to the present embodiment, the piston crown surface 32a is formed in the inner peripheral portion of the squish generating portion 35 in parallel with the ejection direction of the torch flame, so that it becomes difficult to contact and the cooling loss can be reduced.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.

例えば、ピストンの上死点位置を変更する手段として本実施形態のような複リンク式可変圧縮比エンジンを採用する以外にも、ピストン自身に油圧装置を組み込んでピストン冠面の高さを調整する機構やシリンダヘッドとシリンダブロック間の距離を調整する機構などを用いても同様の効果を得ることができる。   For example, in addition to adopting the multi-link variable compression ratio engine as in this embodiment as means for changing the top dead center position of the piston, a hydraulic device is incorporated in the piston itself to adjust the height of the piston crown surface. The same effect can be obtained by using a mechanism or a mechanism for adjusting the distance between the cylinder head and the cylinder block.

また、エンジンの冷却用水の温度を計測するセンサを備え、始動時など冷却用水の温度が低温であるときには、運転状態によらずにガス流動を強化することによって、燃焼性を向上させて主燃焼室の壁温を上昇させることができる。   In addition, it is equipped with a sensor that measures the temperature of the cooling water for the engine, and when the temperature of the cooling water is low, such as at the time of start-up, the gas flow is strengthened regardless of the operating state, thereby improving the combustibility and the main combustion. The wall temperature of the room can be raised.

さらに、本実施形態は主燃焼室と副室に同じ空燃比の混合気が供給される単一混合気型であるが、副室内には比較的濃い混合気を供給する複混合気型を採用してもよい。   Furthermore, this embodiment is a single mixture type in which a mixture of the same air-fuel ratio is supplied to the main combustion chamber and the sub chamber, but a double mixture type that supplies a relatively rich mixture in the sub chamber is adopted. May be.

本発明による副室式エンジンの第1実施形態を示す図である。1 is a diagram showing a first embodiment of a sub-chamber engine according to the present invention. スキッシュ流の生成及び副室からトーチ火炎が噴出する過程を説明する図である。It is a figure explaining the process in which a torch flame spouts from the production | generation of a squish flow, and a sub chamber. ピストンの上死点の位置を変更する仕組みを説明する図である。It is a figure explaining the mechanism which changes the position of the top dead center of a piston. 本発明による制御ロジックのフローチャートである。3 is a flowchart of control logic according to the present invention. 機関負荷と機関回転速度との関係においてスキッシュ流の増大及び低減を行なう領域を示す図である。It is a figure which shows the area | region which performs increase and reduction of a squish flow in the relationship between an engine load and an engine speed. 機関負荷と混合気の当量比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an engine load and the equivalence ratio of air-fuel | gaseous mixture. 副室内での混合気への点火タイミングと主燃焼室へのトーチ火炎の噴出タイミングとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ignition timing to the air-fuel | gaseous mixture in a subchamber, and the ejection timing of the torch flame to a main combustion chamber. 本発明における運転状態による制御の一覧表である。It is a list of control by the operating state in the present invention. 本発明の第2実施形態のスキッシュ生成部の形状を説明する図である。It is a figure explaining the shape of the squish production | generation part of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態のスキッシュ生成部の形状を説明する図である。It is a figure explaining the shape of the squish production | generation part of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態のスキッシュ生成部の形状を説明する図である。It is a figure explaining the shape of the squish production | generation part of 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン
30 主燃焼室
30a ルーフ面
31 シリンダブロック
31a シリンダ
32 ピストン
32a ピストン冠面
35 スキッシュ生成部(スキッシュ流生成手段)
40 副室
41 燃料噴射弁
42 点火プラグ
43 噴孔
50 シリンダヘッド
55 吸気弁
56 吸気ポート
70 コントローラ(燃焼制御手段)
ステップS10 運転状態検出手段
ステップS20 スキッシュ流調整手段
ステップS30 圧縮比低下手段
ステップS50 燃焼制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 30 Main combustion chamber 30a Roof surface 31 Cylinder block 31a Cylinder 32 Piston 32a Piston crown surface 35 Squish production | generation part (squish flow production | generation means)
40 Sub chamber 41 Fuel injection valve 42 Spark plug 43 Injection hole 50 Cylinder head 55 Intake valve 56 Intake port 70 Controller (combustion control means)
Step S10 Operating state detection means Step S20 Squish flow adjustment means Step S30 Compression ratio reduction means Step S50 Combustion control means

Claims (14)

ピストンが往復動するシリンダ内に形成される主燃焼室と、
前記主燃焼室と隣接して設けられる副室と、
前記主燃焼室と前記副室との間を連通する噴孔と、
前記副室内に供給された混合気を点火する副室点火手段と、
前記主燃焼室にスキッシュ流を生成するスキッシュ流生成手段と、
前記スキッシュ流の強さを調整するスキッシュ流調整手段と、
運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態に応じて、前記副室点火手段による点火タイミングを制御することによって前記噴孔から前記主燃焼室にトーチ状の火炎が噴出するタイミングを制御するとともに、前記スキッシュ流の強さを制御することによってトーチ火炎の到達距離を制御する燃焼制御手段と、
を備えることを特徴とする副室式エンジン。
A main combustion chamber formed in a cylinder in which a piston reciprocates;
A sub chamber provided adjacent to the main combustion chamber;
A nozzle hole communicating between the main combustion chamber and the sub chamber;
Sub chamber ignition means for igniting the air-fuel mixture supplied into the sub chamber;
Squish flow generating means for generating a squish flow in the main combustion chamber;
Squish flow adjusting means for adjusting the strength of the squish flow;
Driving state detecting means for detecting the driving state;
In accordance with the operation state, the timing of the torch-like flame is ejected from the nozzle hole to the main combustion chamber by controlling the ignition timing by the sub chamber ignition means, and the strength of the squish flow is controlled. Combustion control means for controlling the reach of the torch flame by
A sub-chamber engine characterized by comprising:
前記燃焼制御手段は、前記運転状態が低負荷であるとき、前記ピストンが上死点を通過した後に前記トーチ火炎を噴出させるように点火し、さらに前記運転状態が高負荷のときよりも前記スキッシュ流を強化することによって、前記トーチ火炎の到達距離を長くする、
ことを特徴とする請求項1に記載の副室式エンジン。
The combustion control means ignites the piston so that the torch flame is ejected after the piston passes through the top dead center when the operation state is a low load, and further, the squish is greater than when the operation state is a high load. Increasing the reach of the torch flame by strengthening the flow,
The sub-chamber engine according to claim 1.
前記燃焼制御手段は、前記運転状態が低回転であるとき、前記ピストンが上死点を通過した後に前記トーチ火炎を噴出させるように点火し、さらに前記運転状態が高回転のときよりも前記スキッシュ流を弱めることによって、前記トーチ火炎の到達距離を短くする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の副室式エンジン。
The combustion control means ignites the piston so that the torch flame is ejected after the piston passes through the top dead center when the operation state is low rotation, and further, the squish is more effective than when the operation state is high rotation. Shortening the reach of the torch flame by weakening the flow,
The sub-chamber engine according to claim 1 or 2, wherein the sub-chamber engine is provided.
前記燃焼制御手段は、前記運転状態が高負荷かつ高回転であるとき、前記ピストンが上死点を通過する前に前記トーチ火炎を噴出させ、さらに前記運転状態が高負荷かつ低回転のときよりも前記スキッシュ流を強化することによって、前記トーチ火炎の到達距離を短くする、
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の副室式エンジン。
The combustion control means causes the torch flame to be ejected before the piston passes through the top dead center when the operation state is high load and high rotation, and further than when the operation state is high load and low rotation. To shorten the reach of the torch flame by strengthening the squish flow,
The sub-chamber engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the sub-chamber engine is provided.
前記スキッシュ流調整手段は、前記主燃焼室のルーフ面とピストン冠面とのクリアランスを調整するクリアランス調整手段であって、
前記クリアランス調整手段は、前記クリアランスを大きくすることによって前記スキッシュ流を弱め、前記クリアランスを小さくすることによってスキッシュ流を強化する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の副室式エンジン。
The squish flow adjusting means is a clearance adjusting means for adjusting a clearance between a roof surface of the main combustion chamber and a piston crown surface,
The clearance adjusting means weakens the squish flow by increasing the clearance, and strengthens the squish flow by reducing the clearance.
The sub-chamber engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the engine is a sub-chamber engine.
前記クリアランス調整手段は、ピストン上死点位置を変化させる可変圧縮比機構である、
ことを特徴とする請求項5に記載の副室式エンジン。
The clearance adjusting means is a variable compression ratio mechanism that changes a piston top dead center position.
The sub-chamber engine according to claim 5.
前記スキッシュ流生成手段は、前記主燃焼室のルーフ面と前記ピストン冠面の外周に形成されたスキッシュ生成部から構成されるスキッシュエリアである、
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の副室式エンジン。
The squish flow generating means is a squish area composed of a squish generating portion formed on the roof surface of the main combustion chamber and the outer periphery of the piston crown surface.
The sub-chamber engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the engine is a sub-chamber engine.
前記スキッシュ生成部は、前記トーチ火炎の成長方向で最大幅となるように形成される、
ことを特徴とする請求項7に記載の副室式エンジン。
The squish generator is formed to have a maximum width in the growth direction of the torch flame.
The sub-chamber engine according to claim 7.
前記スキッシュ生成部は、前記トーチ火炎の成長方向で最小幅となるように形成される、
ことを特徴とする請求項7に記載の副室式エンジン。
The squish generating part is formed to have a minimum width in the growth direction of the torch flame.
The sub-chamber engine according to claim 7.
前記ピストン冠面は、前記スキッシュ生成部の内側が前記主燃焼室のルーフ面に向かっ突出する円錐形状に形成される、
ことを特徴とする請求項7から請求項9までのいずれか1項に記載の副室式エンジン。
The piston crown surface is formed in a conical shape in which the inside of the squish generating portion protrudes toward the roof surface of the main combustion chamber.
The sub-chamber engine according to any one of claims 7 to 9, wherein the sub-chamber engine is provided.
前記燃焼制御手段は、前記主燃焼室の内部の有効圧縮比を低下させる有効圧縮比低下手段をさらに備え、
前記有効圧縮比低下手段は、前記運転状態が高負荷かつ高回転の場合に、主燃焼室内の有効圧縮比を低下させる、
ことを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の副室式エンジン。
The combustion control means further includes an effective compression ratio reducing means for reducing an effective compression ratio inside the main combustion chamber,
The effective compression ratio lowering means lowers the effective compression ratio in the main combustion chamber when the operating state is high load and high rotation.
The sub-chamber engine according to any one of claims 1 to 10, wherein the engine is a sub-chamber engine.
前記圧縮比低下手段は、バルブタイミング調整手段である、
ことを特徴とする請求項11に記載の副室式エンジン。
The compression ratio lowering means is a valve timing adjusting means.
The sub-chamber engine according to claim 11.
前記圧縮比低下手段は、吸気弁の閉弁タイミングを遅角側に調整することによって有効圧縮比を低下させる、
ことを特徴とする請求項12に記載の副室式エンジン。
The compression ratio lowering means lowers the effective compression ratio by adjusting the closing timing of the intake valve to the retard side.
The sub-chamber engine according to claim 12, wherein
前記運転状態検出手段には、冷却用水温度検出手段をさらに備え、
前記燃焼制御手段は、前記冷却用水温度検出手段によって検出された冷却用水の温度が所定の温度よりも低いときにはエンジンの負荷及び回転速度にかかわらず前記スキッシュ流を強化する、
ことを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載の副室式エンジン。
The operating state detection means further comprises cooling water temperature detection means,
The combustion control means strengthens the squish flow regardless of the engine load and rotation speed when the temperature of the cooling water detected by the cooling water temperature detection means is lower than a predetermined temperature.
The sub-chamber engine according to any one of claims 1 to 13, wherein the engine is a sub-chamber engine.
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