JP2011196342A - Engine operating method, engine, and spark plug installed in engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられているエンジンの運転方法、エンジン、及び、そのエンジンに備えられる点火プラグに関する。 According to the present invention, an ignition plug having an ignition chamber formed in a plug cover that covers an ignition point is attached to a cylinder head, and a communication hole that connects the ignition chamber and a combustion chamber facing a piston is provided in the plug cover. The present invention relates to an engine operating method, an engine, and a spark plug provided in the engine.
上記のようなエンジンに備えられる点火プラグは、プラグ本体にプラグカバーを設けることによりプラグカバー内に点火点を有する点火室を形成している。そして、上記のようなエンジンでは、シリンダヘッド側からピストンに面する燃焼室にプラグカバーを突出させて点火室と燃焼室とを単数又は複数の連通孔にて連通させるように、点火プラグをシリンダヘッドに装着させている。そして、燃焼室に吸気された希薄混合気等の混合気をピストンの上昇により圧縮し、その圧縮された混合気を連通孔を通して点火室に流入させている。点火室に流入された混合気は、点火プラグにより火花点火されて燃焼し、その燃焼により形成された火炎が連通孔を通して燃焼室に噴出される。このように、従来のエンジンでは、燃焼室から点火室への混合気の流入及び点火室から燃焼室への火炎の噴出を単数又は複数の連通孔により行うことで、燃焼室に吸気された混合気を燃焼させるようにしている(例えば、特許文献1、2参照。)。 The spark plug provided in the engine as described above forms an ignition chamber having an ignition point in the plug cover by providing a plug cover on the plug body. In the engine as described above, the spark plug is connected to the cylinder so that the plug cover protrudes from the cylinder head side to the combustion chamber facing the piston so that the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other through one or more communication holes. It is attached to the head. Then, an air-fuel mixture such as a lean air-fuel mixture sucked into the combustion chamber is compressed as the piston rises, and the compressed air-fuel mixture flows into the ignition chamber through the communication hole. The air-fuel mixture flowing into the ignition chamber is ignited by a spark plug and burned, and a flame formed by the combustion is ejected to the combustion chamber through the communication hole. As described above, in the conventional engine, the inflow of the air-fuel mixture from the combustion chamber to the ignition chamber and the ejection of the flame from the ignition chamber to the combustion chamber are performed through one or more communication holes, so that the mixture sucked into the combustion chamber is mixed. The gas is burned (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
上記のようなエンジンでは、所望の点火時期に点火プラグを火花点火することで、連通孔を通して点火室に流入された混合気を燃焼し、その燃焼により形成された火炎を連通孔を通して燃焼室に噴出させて、燃焼室の混合気を燃焼させている。しかしながら、燃焼室にプラグカバーを突出させるように点火プラグをシリンダヘッドに装着しているので、エンジンの運転条件によってはプラグカバー自体や電極等の温度が高温化し、所望の点火時期よりも前に高温となった箇所で混合気が自着火する現象(以下、この現象を過早着火と略称する)が発生する場合がある。このように、過早着火が発生すると、エンジン筒内の圧力が異常上昇し、エンジン損傷に繋がる可能性がある。 In the engine as described above, by spark-igniting the spark plug at a desired ignition timing, the air-fuel mixture flowing into the ignition chamber through the communication hole is burned, and the flame formed by the combustion is passed through the communication hole to the combustion chamber. The mixture in the combustion chamber is burned by jetting. However, since the ignition plug is mounted on the cylinder head so that the plug cover protrudes into the combustion chamber, depending on the operating conditions of the engine, the temperature of the plug cover itself, electrodes, etc. becomes high, and before the desired ignition timing. There is a case where a phenomenon occurs in which the air-fuel mixture self-ignites at a location where the temperature becomes high (hereinafter, this phenomenon is abbreviated as pre-ignition). Thus, when premature ignition occurs, the pressure in the engine cylinder rises abnormally, which may lead to engine damage.
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、過早着火に繋がる可能性のある現象を検出し、その検出に伴って適切な処理を行うことで、過早着火の発生を未然に防ぎ、エンジンの損傷を防止することができるエンジンの運転方法、エンジン、及び、そのエンジンに備えられる点火プラグを提供する点にある。 The present invention has been made paying attention to such a point, and its purpose is to detect a phenomenon that may lead to premature ignition, and to perform premature ignition by performing an appropriate process in accordance with the detection. It is an object of the present invention to provide an engine operating method, an engine, and a spark plug provided in the engine that can prevent the occurrence of the engine and prevent the engine from being damaged.
この目的を達成するために、本発明に係るエンジンの運転方法は、点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられているエンジンの運転方法において、
前記点火プラグを、前記シリンダヘッド側から前記燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着し、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態であると判別すると、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する点にある。
In order to achieve this object, the engine operating method according to the present invention is such that a spark plug in which an ignition chamber is formed in a plug cover covering an ignition point is attached to a cylinder head, and the combustion facing the ignition chamber and the piston is performed. In the operating method of the engine, wherein the plug cover is provided with a communication hole communicating with the chamber,
The spark plug is attached to the cylinder head so that the plug cover protrudes from the cylinder head side into the combustion chamber so that the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other through the communication hole. When it is determined that the thermal load on the electrode is an overload state, the operating condition of the engine is changed to the side of reducing the thermal load on the plug cover or the electrode.
上述の如く、燃焼室にプラグカバーを突出させるようにシリンダヘッドに点火プラグを装着しているので、エンジンの運転条件によっては点火プラグのプラグカバー又は電極に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態となり、その過負荷状態が継続されることで、プラグカバー自体や電極等の温度が高温化し、過早着火が発生する場合がある。そこで、本発明に係るエンジンの運転方法では、過早着火に繋がる可能性のある現象として、プラグカバー又は電極に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態であるか否かを判別し、その過負荷状態であるとの判別に伴ってプラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更することにより、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させて、過負荷状態が継続されるのを防止することができる。したがって、プラグカバー自体や電極等が高温化するのを防止でき、過早着火の発生を未然に防止することができる。
このようにして、過早着火に繋がる可能性のある現象として過負荷状態を判別し、その過負荷状態であるとの判別に伴ってプラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更することで、過早着火を防止するための適切な処理を行うことができ、過早着火の発生を未然に防ぎ、エンジンの損傷を防止することができる。
As described above, since the ignition plug is attached to the cylinder head so that the plug cover protrudes into the combustion chamber, depending on the operating conditions of the engine, an overload state in which the thermal load on the plug cover or electrode of the ignition plug is overloaded. Thus, when the overload state is continued, the temperature of the plug cover itself, the electrode, etc. is increased, and pre-ignition may occur. Therefore, in the engine operating method according to the present invention, as a phenomenon that may lead to premature ignition, it is determined whether or not an overload state in which the thermal load on the plug cover or the electrode is overloaded, and the overload state is determined. By changing the engine operating condition to the side that reduces the thermal load on the plug cover or electrode in accordance with the determination that it is in the load state, the thermal load on the plug cover or electrode is reduced and the overload state is continued. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the plug cover itself, the electrode, and the like from becoming high temperature, and it is possible to prevent premature ignition.
In this way, the overload state is determined as a phenomenon that may lead to premature ignition, and the engine operation is reduced to the side that reduces the thermal load on the plug cover or electrode in accordance with the determination of the overload state. By changing the conditions, it is possible to perform appropriate processing to prevent premature ignition, prevent premature ignition, and prevent engine damage.
本発明に係るエンジンの運転方法では、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側へのエンジンの運転条件の変更として、エンジンの出力を低下側に変更させる、エンジンの点火時期を遅延側に変更させる又はエンジンの運転を停止させると好適である。 In the engine operating method according to the present invention, as a change in the engine operating condition to the side that reduces the thermal load on the plug cover or the electrode, the engine output is changed to the lower side, and the engine ignition timing is set to the delay side. It is preferable to change or stop the operation of the engine.
すなわち、エンジンの出力を低下側に変更させる、エンジンの点火時期を遅延側に変更させる又はエンジンの運転を停止させることで、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を的確に減少させることができ、過負荷状態が継続されるのを的確に防止できる。 That is, by changing the engine output to the lower side, changing the ignition timing of the engine to the delayed side, or stopping the engine operation, the thermal load on the plug cover or electrode can be accurately reduced, and overload It is possible to accurately prevent the state from continuing.
本発明に係るエンジンの運転方法では、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側へのエンジンの運転条件の変更として、エンジンの出力を低下側に変更させる又はエンジンの点火時期を遅延側に変更させたのち、過負荷状態と判別すると、再度、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更すると好適である。 In the engine operating method according to the present invention, the engine output is changed to the lower side or the engine ignition timing is set to the delay side as the change of the engine operating condition to the side to reduce the thermal load on the plug cover or the electrode. After the change, if it is determined that the state is an overload state, it is preferable to change the operating condition of the engine again to reduce the thermal load on the plug cover or the electrode.
すなわち、エンジンの運転条件として、例えば所定量だけ出力を低下側に変更させる又は所定時間だけ点火時期を遅延側に変更させることで、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させることができるが、このような運転条件の変更を行っても、過負荷状態と判別すると、再度、エンジンの運転条件として、例えば所定量だけ出力を低下側に変更させる又は所定時間だけ点火時期を遅延側に変更させることで、更に、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させることができる。これにより、過負荷状態であるか否かを判別しながら、出力の低下又は点火時期の遅延を段階的に行うことができ、出力の低下又は点火時期の遅延を過度に行うことなく、過負荷状態が継続されるのを的確に防止できる。 That is, as an operating condition of the engine, for example, by changing the output to the lower side by a predetermined amount or changing the ignition timing to the delay side by a predetermined time, the thermal load on the plug cover or the electrode can be reduced. Even if the operating condition is changed, if it is determined that the engine is overloaded, the engine operating condition is changed again, for example, by changing the output to a lower side by a predetermined amount or by changing the ignition timing to the delay side by a predetermined time. Further, the heat load on the plug cover or the electrode can be reduced. As a result, while determining whether or not the engine is in an overload state, the output can be reduced or the ignition timing can be delayed in stages, and the overload can be performed without excessively reducing the output or delaying the ignition timing. It is possible to accurately prevent the state from continuing.
本発明に係るエンジンの運転方法では、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側へのエンジンの運転条件の変更として、エンジンの出力を低下側に変更させる又はエンジンの点火時期を遅延側に変更させたのち、過負荷状態ではないと判別すると、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する前の運転条件にエンジンの運転条件を復帰させると好適である。 In the engine operating method according to the present invention, the engine output is changed to the lower side or the engine ignition timing is set to the delay side as the change of the engine operating condition to the side to reduce the thermal load on the plug cover or the electrode. After the change, if it is determined that the engine is not in an overload state, it is preferable to return the engine operating condition to the operating condition before changing the engine operating condition to the side that reduces the thermal load on the plug cover or electrode. .
すなわち、出力を低下側に変更させる又は点火時期を遅延側に変更させて、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させることで、過負荷状態が解消されると、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する前の運転条件にエンジンの運転条件を復帰させるので、過負荷状態が継続されるのを防止しながら、本来の適正な運転条件にてエンジンを運転させることができる。 That is, by changing the output to the lower side or changing the ignition timing to the delay side to reduce the thermal load on the plug cover or electrode, the thermal load on the plug cover or electrode is reduced when the overload state is resolved. Since the engine operating condition is restored to the operating condition before the engine operating condition is changed to the side to be reduced, the engine is operated under the original appropriate operating condition while preventing the overload state from continuing. be able to.
本発明に係るエンジンの特徴構成は、点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられているエンジンにおいて、
前記点火プラグは、前記シリンダヘッド側から前記燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着され、前記点火プラグには、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量を検出する熱負荷検出部が備えられ、その熱負荷検出部の検出情報に基づいて前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態であるか否かを判別する過負荷状態判別手段と、前記過負荷状態判別手段にて過負荷状態と判別すると、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する運転条件変更処理を行う運転条件変更手段とを備えている点にある。
A characteristic configuration of the engine according to the present invention is that an ignition plug in which an ignition chamber is formed in a plug cover that covers an ignition point is attached to a cylinder head, and a communication hole that communicates the ignition chamber and a combustion chamber facing a piston is provided. In the engine provided in the plug cover,
The spark plug is attached to the cylinder head so that the plug cover protrudes from the cylinder head side into the combustion chamber so that the ignition chamber communicates with the combustion chamber through the communication hole. Is provided with a thermal load detector that detects a physical quantity corresponding to the thermal load on the plug cover or electrode, and the thermal load on the plug cover or electrode is overloaded based on the detection information of the thermal load detector. Overload state determination means for determining whether or not it is in a load state, and when the overload state determination means determines that the load is overloaded, the engine operating condition is set on the side that reduces the thermal load on the plug cover or electrode. An operating condition changing means for performing an operating condition changing process to be changed is provided.
本特徴構成によれば、上述の本発明に係るエンジンの運転方法にて述べた如く、過早着火に繋がる可能性のある現象として過負荷状態を判別し、その過負荷状態であるとの判別に伴ってプラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更することで、過早着火を防止するための適切な処理を行うことができ、過早着火の発生を未然に防ぎ、エンジンの損傷を防止することができる。しかも、過負荷状態であるか否かを判別するに当たり、点火プラグに備えた熱負荷検出部にて検出するプラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量に基づいて過負荷状態を判別するので、過負荷状態の判別を的確に行うことができる。 According to this characteristic configuration, as described in the engine operating method according to the present invention described above, an overload state is determined as a phenomenon that may lead to pre-ignition, and the overload state is determined. Accordingly, by changing the operating conditions of the engine to reduce the thermal load on the plug cover or electrode, it is possible to perform appropriate processing to prevent premature ignition and to prevent premature ignition from occurring. Can prevent engine damage. Moreover, in determining whether or not it is an overload state, since the overload state is determined based on the physical quantity corresponding to the thermal load on the plug cover or electrode detected by the thermal load detection unit provided in the spark plug, The overload state can be accurately determined.
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記熱負荷検出部は、前記点火プラグの電極又は前記プラグカバーの温度を検出自在に構成され、前記過負荷状態判別手段は、前記熱負荷検出部にて検出した前記点火プラグの電極又は前記プラグカバーの温度が設定温度以上となると、前記過負荷状態と判別するように構成されている点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine according to the present invention, the thermal load detection unit is configured to be able to detect the temperature of the electrode of the spark plug or the plug cover, and the overload state determination unit includes the thermal load detection unit. When the temperature of the electrode of the spark plug or the plug cover detected in step S is equal to or higher than a set temperature, the overload state is determined.
本特徴構成によれば、熱負荷検出部にて点火プラグの電極又はプラグカバーの温度を検出するので、プラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量として適した物理量を検出することができる。そして、過負荷状態判別手段は、その熱負荷検出部にて検出した点火プラグのプラグカバー又は電極の温度が設定温度以上となると、過負荷状態と判別するので、過負荷状態の判別を適切に行うことができる。 According to this characteristic configuration, since the temperature of the electrode or plug cover of the spark plug is detected by the thermal load detector, a physical quantity suitable as a physical quantity corresponding to the thermal load on the plug cover or electrode can be detected. Then, the overload state determining means determines that the overload state is detected when the temperature of the plug cover or the electrode of the spark plug detected by the thermal load detection unit exceeds the set temperature. It can be carried out.
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記熱負荷検出部は、前記点火プラグの放電電圧を検出自在に構成され、前記過負荷状態判別手段は、前記熱負荷検出部にて検出した前記点火プラグの放電電圧の変化量が設定変化量以上となると、前記過負荷状態と判別するように構成されている点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine according to the present invention, the thermal load detection unit is configured to be able to detect a discharge voltage of the spark plug, and the overload state determination unit detects the thermal load detection unit. When the amount of change in the discharge voltage of the spark plug is equal to or greater than the set amount of change, the overload state is determined.
本特徴構成によれば、熱負荷検出部にて点火プラグの放電電圧を検出するので、プラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量として適した物理量を検出することができる。そして、過負荷状態判別手段は、その熱負荷検出部にて検出した点火プラグの放電電圧の変化量が設定変化量以上となると、過負荷状態と判別するので、過負荷状態の判別を適切に行うことができる。 According to this characteristic configuration, since the discharge voltage of the spark plug is detected by the thermal load detector, a physical quantity suitable as a physical quantity corresponding to the thermal load on the plug cover or the electrode can be detected. Then, the overload state determining means determines that the overload state is detected when the change amount of the discharge voltage of the spark plug detected by the thermal load detection unit exceeds the set change amount. It can be carried out.
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記熱負荷検出部は、前記点火室内の圧力を検出自在に構成され、前記過負荷状態判別手段は、前記熱負荷検出部にて検出した前記点火室内の圧力が設定圧力以上となる又は前記熱負荷検出部にて検出した前記点火室内の圧力の高周波成分の振幅が設定振幅以上となると、前記過負荷状態と判別するように構成されている点にある。 A further characteristic configuration of the engine according to the present invention is that the thermal load detection unit is configured to be able to detect a pressure in the ignition chamber, and the overload state determination unit is configured to detect the ignition detected by the thermal load detection unit. It is configured to discriminate from the overload state when the indoor pressure is equal to or higher than a set pressure or when the amplitude of the high-frequency component of the pressure in the ignition chamber detected by the thermal load detector is equal to or higher than a set amplitude. It is in.
本特徴構成によれば、熱負荷検出部にて点火室内の圧力を検出するので、プラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量として適した物理量を検出することができる。そして、過負荷状態判別手段は、その熱負荷検出部にて検出した点火室内の圧力が設定圧力以上となる又はその検出した点火室内の圧力の高周波成分の振幅が設定振幅以上となると、過負荷状態と判別するので、過負荷状態の判別を適切に行うことができる。 According to this feature configuration, since the pressure in the ignition chamber is detected by the thermal load detector, a physical quantity suitable as a physical quantity corresponding to the thermal load on the plug cover or the electrode can be detected. Then, the overload state determining means detects that the overload is detected when the pressure in the ignition chamber detected by the thermal load detection unit is equal to or higher than the set pressure or the amplitude of the high frequency component of the detected pressure in the ignition chamber is equal to or greater than the set amplitude. Since the state is determined, the overload state can be appropriately determined.
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記運転条件変更手段は、前記運転条件変更処理として、エンジンの出力を低下側に変更させる、エンジンの点火時期を遅延側に変更させる又はエンジンの運転を停止させる処理を行う点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine according to the present invention, the operating condition changing means changes the engine output to the lower side, changes the ignition timing of the engine to the delayed side, or operates the engine as the operating condition changing process. This is in the process of stopping.
本特徴構成によれば、上述の本発明に係るエンジンの運転方法にて述べた如く、エンジンの出力を低下側に変更させる、エンジンの点火時期を遅延側に変更させる又はエンジンの運転を停止させることで、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を的確に減少させることができ、過負荷状態が継続されるのを的確に防止できる。 According to this characteristic configuration, as described in the engine operating method according to the present invention, the engine output is changed to the lower side, the engine ignition timing is changed to the delayed side, or the engine operation is stopped. As a result, the thermal load on the plug cover or the electrode can be accurately reduced, and it is possible to accurately prevent the overload state from continuing.
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記運転条件変更手段は、前記運転条件変更処理として、出力を低下側に変更させる又は点火時期を遅延側に変更させる処理を行ったのち、前記過負荷状態判別手段にて過負荷状態と判別すると、再度、前記運転条件変更処理を行うように構成されている点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine according to the present invention, the operating condition changing means performs, as the operating condition changing process, a process of changing the output to the lower side or changing the ignition timing to the delayed side, and When the overload state is determined by the load state determination unit, the operation condition changing process is performed again.
本特徴構成によれば、上述の本発明に係るエンジンの運転方法にて述べた如く、過負荷状態であるか否かを判別しながら、出力の低下又は点火時期の遅延を段階的に行うことができ、出力の低下又は点火時期の遅延を段階的に行うことができ、出力の低下又は点火時期の遅延を過度に行うことなく、過負荷状態が継続されるのを的確に防止できる。 According to this characteristic configuration, as described in the engine operating method according to the present invention described above, the output is reduced or the ignition timing is delayed step by step while determining whether or not the engine is overloaded. Therefore, it is possible to reduce the output or delay the ignition timing stepwise, and it is possible to accurately prevent the overload state from continuing without excessively reducing the output or delaying the ignition timing.
本発明に係るエンジンの更なる特徴構成は、前記運転条件変更手段は、前記運転条件変更処理として、出力を低下側に変更させる又は点火時期を遅延側に変更させる処理を行ったのち、前記過負荷状態判別手段にて過負荷状態ではないと判別すると、前記運転条件変更処理を行う前の運転条件にエンジンの運転条件を復帰させる運転条件復帰処理を行う点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine according to the present invention, the operating condition changing means performs, as the operating condition changing process, a process of changing the output to the lower side or changing the ignition timing to the delayed side, and If it is determined by the load state determination means that the engine is not in an overload state, an operation condition return process for returning the engine operation condition to the operation condition before the operation condition change process is performed.
本特徴構成によれば、上述の本発明に係るエンジンの運転方法にて述べた如く、運転条件変更処理を行うことで、過負荷状態が解消されると、プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する前の運転条件にエンジンの運転条件を復帰させるので、過負荷状態が継続されるのを防止しながら、本来の適正な運転条件にてエンジンを運転させることができる。 According to this characteristic configuration, the thermal load on the plug cover or the electrode is reduced when the overload state is resolved by performing the operating condition changing process as described in the engine operating method according to the present invention described above. The engine operating condition is restored to the operating condition before the engine operating condition is changed to the operating side, so that the engine is operated under the proper operating condition while preventing the overload state from continuing. Can do.
本発明に係る点火プラグは、点火点を有するプラグ本体と、前記点火点を覆うように前記プラグ本体に設けられたプラグカバーとを備え、装着対象のエンジンのシリンダヘッドに前記プラグ本体及び前記プラグカバーを装着させた状態において、ピストンに面する燃焼室と前記プラグカバー内に形成された点火室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに形成され、前記プラグ本体及び前記プラグカバーは、前記シリンダヘッド側から前記燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記装着対象のエンジンの前記シリンダヘッドに装着自在に構成され、前記装着対象のエンジンは、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態であるか否かを判別する過負荷状態判別手段と、前記過負荷状態判別手段にて過負荷状態と判別すると、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する運転条件変更処理を行う運転条件変更手段とを備え、前記プラグ本体又は前記プラグカバーの検出対象部位には、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量を検出自在で、且つ、その検出情報を前記過負荷状態判別手段に対して出力自在な熱負荷検出部が備えられている点にある。 The spark plug according to the present invention includes a plug body having an ignition point and a plug cover provided on the plug body so as to cover the ignition point, and the plug body and the plug are mounted on a cylinder head of an engine to be mounted. In the state where the cover is mounted, a communication hole is formed in the plug cover for communicating the combustion chamber facing the piston and the ignition chamber formed in the plug cover, and the plug body and the plug cover are connected to the cylinder. The plug cover protrudes from the head side into the combustion chamber and is configured to be attachable to the cylinder head of the engine to be mounted so that the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other through the communication hole. The target engine is an overload that determines whether or not the thermal load on the plug cover or electrode is overloaded. An operating condition changing means for performing an operating condition changing process for changing the operating condition of the engine to a side that reduces the thermal load on the plug cover or the electrode when the overload state is determined by the state determining means and the overload state determining means A physical quantity corresponding to a thermal load on the plug cover or the electrode can be detected in the detection target portion of the plug body or the plug cover, and the detection information is transmitted to the overload state determination means. This is in that a thermal load detector that can output freely is provided.
本特徴構成によれば、プラグ本体又はプラグカバーの検出対象部位には、プラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量を検出自在で、且つ、その検出情報を前記過負荷状態判別手段に対して出力自在な熱負荷検出部が備えられているので、この熱負荷検出部を備えた点火プラグを装着対象のエンジンに装着することで、上述の本発明に係るエンジンにて述べた如く、過早着火に繋がる可能性のある現象として過負荷状態を判別し、その過負荷状態であるとの判別に伴ってプラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更することで、過早着火を防止するための適切な処理を行うことができ、過早着火の発生を未然に防ぎ、エンジンの損傷を防止することができる。したがって、本発明に係る点火プラグは、このような過早着火の発生を未然に防ぐことができるエンジンを実現するに当たり、好適な点火プラグを提供することができる。 According to this characteristic configuration, the physical quantity corresponding to the thermal load on the plug cover or the electrode can be detected in the detection target portion of the plug body or the plug cover, and the detection information is transmitted to the overload state determination unit. Since an outputable thermal load detection unit is provided, by attaching the spark plug including the thermal load detection unit to the engine to be mounted, as described in the engine according to the present invention described above, it is too early. By determining the overload state as a phenomenon that may lead to ignition, and by changing the engine operating condition to the side that reduces the thermal load on the plug cover or electrode in accordance with the determination of the overload state, Appropriate processing for preventing premature ignition can be performed, premature ignition can be prevented from occurring, and engine damage can be prevented. Therefore, the spark plug according to the present invention can provide a suitable spark plug in realizing an engine that can prevent such pre-ignition from occurring.
本発明に係るエンジンの実施形態について図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
(エンジンの全体構成)
エンジン1は、図1に示すように、ピストン2と、ピストン2を収容してピストン2の天面2aとともに燃焼室3を形成するシリンダ4と、シリンダヘッド5に装着された点火プラグ6とを備えている。ピストン2をシリンダ4内で往復運動させるとともに、吸気バルブ7及び排気バルブ(図示を省略)を開閉動作させることにより、燃焼室3において、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各行程を順次行う。これにより、図示は省略するが、ピストン2の往復動を連結棒によってクランク軸の回転運動として出力するように構成されている。このような構成は、通常の4ストローク内燃機関と同様の構成である。ここでは、本発明に係るエンジンとして、4ストローク内燃機関について説明するが、本発明に係るエンジンとして、2ストローク内燃機関を採用してもよい。
An embodiment of an engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(Entire engine configuration)
As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a
エンジン1は、気体燃料である都市ガス(13A)を燃料Gとするものであり、吸気行程では、吸気バルブ7を開状態として、吸気ポート8から燃焼室3に空気Aと燃料Gとの混合気(例えば、希薄混合気)Mを吸気するように構成されている。圧縮行程及び膨張行程では、燃焼室3に吸気した混合気Mを圧縮して燃料を燃焼・膨張させるように構成されている。排気行程では、排気バルブ(図示省略)を開状態として、燃焼室3から図外の排気ポートに排ガスを排出するように構成されている。
The engine 1 uses city gas (13A), which is a gaseous fuel, as the fuel G. In the intake stroke, the
ピストン2のシリンダヘッド5と対向する天面2aには、凹部9が形成されている。これにより、燃焼室3は、ピストン2の天面2aとシリンダ4の内面との間の空間に加え、凹部9にて形成される空間から構成されている。このように燃焼室3を形成することにより、圧縮行程においてピストン2が上昇するときに、凹部9の周囲から凹部9の中心に向かう渦流、いわゆるスキッシュを発生させるように構成されている。
A
シリンダヘッド5に設けられた吸気ポート8には、吸気される空気Aに対して燃料Gを噴射する燃料供給部10が設けられ、空気Aと燃料Gとの混合気M(例えば、希薄混合気)を生成するように構成されている。吸気バルブ7を開動作することにより、空気Aと燃料Gとの混合気M(例えば、希薄混合気)を燃焼室3に吸気するように構成されている。ここで、燃料供給部10からの燃料噴出量は変更自在であり、エンジン1の運転条件に応じて空気Aと燃料Gとの混合割合を変更自在に構成されている。
The
図1及び図2に示すように、点火プラグ6は、先端部(図1及び図2中の下方側の端部)に中心電極11と接地電極12とを間隔(放電ギャップ)を隔てて対向する状態で備えたプラグ本体13と、中心電極11と接地電極12を覆うようにプラグ本体13に備えられたプラグカバー14とを備え、プラグカバー14内に形成された点火室15とプラグカバー14の外側とを連通する連通孔16がプラグカバー14に形成されている。中心電極11は、例えば、円柱状に形成されており、プラグ本体13の先端部(図1及び図2中の下方側の端部)に備えられている。接地電極12は、例えば、円盤状に形成されており、プラグ本体13の先端部から下方側に延びたのち折り曲げられて水平方向に延びる延設支持体17の先端部に配設されている。ここで、中心電極11と接地電極12との間が点火点となり、その点火点を覆うようにプラグカバー14がプラグ本体13に備えられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
点火プラグ6は、シリンダヘッド5側から燃焼室3側にプラグカバー14を突出させて、シリンダヘッド5に装着されている。そして、点火プラグ6は、予め設定された所望の点火時期(例えば、ピストン2が上死点直前に位置する時期)においてピストン2に形成された凹部9にプラグカバー14を突出させるように装着されている。点火プラグ6は、その中心軸が燃焼室3の中心軸と同軸上となるように設けられている。ここで、燃焼室3の軸心方向は、燃焼室3の中心軸に沿った方向であり、例えば、ピストン2の上下動方向と同一方向である。
The
点火プラグ6は、シリンダヘッド5に形成された上下方向に沿う貫通部18に挿入させて装着されており、その装着状態においてプラグカバー14が燃焼室3に突出されている。貫通部18の内壁部位に形成されたネジ部と点火プラグ6(プラグカバー14)の外周部位に形成されたネジ部とを螺合させることで、プラグカバー14を燃焼室3に突出させる状態でシリンダヘッド5に点火プラグ6を装着している。
The
プラグカバー14は、その先端側(図1及び図2中の下方側の端部)を底部とする有底筒状に形成されている。そして、プラグカバー14の底部は、円弧状になるように形成されており、プラグカバー14内には、中心電極11と接地電極12とを有する点火室15が形成されている。
The
プラグカバー14には、燃焼室3と点火室15とを連通する複数の連通孔16が形成されている。そして、複数の連通孔16は、軸心方向(図1及び図2中の上下方向)において、燃焼室3の中心軸上となるプラグカバー14の先端位置を中心とする円周上で一定間隔を隔てて複数(例えば4つ)設けられている。
The
点火プラグ6は、燃焼室3から連通孔16を通して点火室15に流入する混合気Mに火花点火して燃焼し、その燃焼により形成された火炎を連通孔16を通して燃焼室3に噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室3から点火室15への混合気Mの流入及び点火室15から燃焼室3への火炎の噴出を複数の連通孔16により行うことで、燃焼室3に吸気された混合気Mを燃焼させるようにしている。よって、点火室15に流入する混合気Mは、燃焼室3から連通孔16を通して流入される混合気Mが全てであり、点火室15に対して燃焼室3以外から燃料や混合気が供給されることはない。
The
(エンジンの動作)
エンジン1は、吸気バルブ7を開動作させた状態でピストン2が上死点から下降することにより、燃焼室3に混合気Mを吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気バルブ7を閉動作させた状態でピストン2が上昇することにより、燃焼室3の混合気Mを圧縮する圧縮行程が行われる。この圧縮行程では、ピストン2の上昇により燃焼室3の容積が減少されるので、燃焼室3の混合気Mが連通孔16を通して点火室15に流入する。
エンジン1は、予め設定された所望の点火時期(例えば、上死点直前)に、点火プラグ6を作動させて、中心電極11と接地電極12との間で火花点火して点火室15の混合気Mに点火させる。すると、点火室15での燃焼が進み、火炎が連通孔16を通して燃焼室3に噴出する。これにより、燃焼室3の混合気Mが燃焼されて膨張行程が行われる。次に、排気バルブを開動作させた状態でピストン2が上昇することにより、燃焼室3の排ガスを排気ポートに排出する排出行程が行われる。
このようにして、エンジン1は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行うように構成されている。
(Engine operation)
The engine 1 performs an intake stroke in which the air-fuel mixture M is taken into the
The engine 1 operates the
In this way, the engine 1 is configured to repeatedly perform a series of operations for performing each stroke in the order of the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke.
以下、本発明に係るエンジン1の独特な構成について説明する。
上述のように構成されたエンジン1では、エンジンの運転条件によっては点火プラグ6のプラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷が過負荷となって、プラグカバー14自体や中心電極11及び接地電極12の電極等の温度が高温となり、所望の点火時期よりも前に高温となった箇所で混合気が自着火する現象(以下、この現象を過早着火と略称する)が発生する場合がある。
Hereinafter, a unique configuration of the engine 1 according to the present invention will be described.
In the engine 1 configured as described above, depending on the operating conditions of the engine, the thermal load on the
そこで、本発明に係るエンジン1では、図1に示すように、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態を判別する過負荷状態判別手段20と、その過負荷状態判別手段20にて過負荷状態と判別すると、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジン1の運転条件を変更する運転条件変更処理を行う運転条件変更手段21とが備えられている。過負荷状態判別手段20と運転条件変更手段21とは、エンジン1の運転を制御する運転制御部19に備えられている。
Therefore, in the engine 1 according to the present invention, as shown in FIG. 1, an overload state determining means 20 for determining an overload state in which the thermal load on the
これにより、過負荷状態判別手段20にてプラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジン1の運転条件を変更するので、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させて、過負荷状態が継続されるのを防止することができる。その結果、点火プラグ6のプラグカバー14自体や中心電極11及び接地電極12の電極等の温度が高温化するのを防止でき、過早着火の発生を未然に防止することができる。
As a result, when the overload state discriminating means 20 discriminates that the thermal load on the
過負荷状態判別手段20にて過負荷状態を判別するために、図1及び図2に示すように、点火プラグ6には、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷に対応する物理量を検出自在で、且つ、その検出情報を過負荷状態判別手段20に対して出力自在な熱負荷検出部22が備えられている。ここで、図2(a)は、点火プラグ6の断面図を示しており、図2(b)は、点火プラグ6を下方側から見た平面図を示している。そして、プラグカバー14において燃焼室3に突出されている部位の端部となるプラグカバー14の先端部(図2中の下方側の端部)を検出対象部位としており、熱負荷検出部22は、その検出対象部位であるプラグカバー14の先端部(図2中の下方側の端部)の温度を検出する熱電対にて構成されている。このようにして、本発明に係る点火プラグ6は、過負荷状態判別手段20及び運転条件変更手段21を備えたエンジン1に装着自在な点火プラグであり、熱負荷検出部22がプラグカバー14の検出対象部位に備えられている。そして、熱負荷検出部22は、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷に対応する物理量として、プラグカバー14の温度を検出している。
In order to determine the overload state by the overload state determination means 20, the
過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22にて検出したプラグカバー14の温度が設定温度(例えば、850℃)以上であると、過負荷状態と判別するように構成されている。そして、運転条件変更手段21は、運転条件変更処理として、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる処理を行う。
The overload state determination means 20 is configured to determine an overload state when the temperature of the
以下、過負荷状態判別手段20による過負荷状態の検出、及び、運転条件変更手段21による運転条件変更処理について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
運転制御部19は、エンジン1の運転を開始すると、エンジン1の出力を100%とするようにエンジン1の運転を制御している。このように、エンジン1の出力を100%としてエンジン1を運転させている状態において、まず、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22の検出情報からプラグカバー14の温度を検出し、その検出したプラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより、過負荷状態であるか否かを判別する(ステップ#1、#2)。
Hereinafter, detection of an overload state by the overload
When the operation of the engine 1 is started, the
そして、プラグカバー14の温度が設定温度以上であり、過負荷状態判別手段20が過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、エンジン1の出力を所定量(例えば、20%)低下側に変更させる運転条件変更処理を行い、エンジン1の出力を100%から80%に変更する(ステップ#3)。
When the temperature of the
エンジン1の出力を80%に変更させたのち所定時間(例えば、10分)が経過すると、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22の検出情報からその時点のプラグカバー14の温度を検出し、その検出したプラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより、過負荷状態であるか否かを判別する(ステップ#4、#5)。
そして、プラグカバー14の温度が設定温度以上であり、過負荷状態判別手段20が過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、エンジン1の出力を所定量(例えば、20%)低下側に変更させる運転条件変更処理を行い、エンジン1の出力を80%から60%に変更する(ステップ#6)。
When a predetermined time (for example, 10 minutes) elapses after the output of the engine 1 is changed to 80%, the overload
When the temperature of the
また、エンジン1の出力を60%に変更させたのち所定時間が経過すると、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22の検出情報からその時点のプラグカバー14の温度を検出し、その検出したプラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより、過負荷状態であるか否かを判別する(ステップ#7、#8)。そして、過負荷状態判別手段20が過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、エンジン1の出力を所定量(例えば、20%)低下側に変更させる運転条件変更処理を行い、エンジン1の出力を60%から40%に変更する(ステップ#9)。
When a predetermined time elapses after the output of the engine 1 is changed to 60%, the overload state determination means 20 detects the temperature of the
更に、エンジン1の出力を40%に変更させたのち所定時間が経過すると、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22の検出情報からその時点のプラグカバー14の温度を検出し、その検出したプラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより、過負荷状態であるか否かを判別する(ステップ#10、#11)。そして、負荷状態判別手段20が過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、運転条件変更手段21が、エンジン1の運転を停止させる運転条件変更処理を行い、エンジン1の運転を停止させる(ステップ#12)。
Further, when a predetermined time has elapsed after the output of the engine 1 is changed to 40%, the overload state determination means 20 detects the temperature of the
このようにして、運転条件変更手段21は、運転条件変更処理として、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる処理を行い、その運転条件変更処理を行ったのち、過負荷状態判別手段20にて過負荷状態と判別すると、再度、運転条件変更処理を行っている。したがって、過負荷状態と判別されるに伴って、エンジン1の出力を所定量(例えば、20パーセント)ずつ段階的に低下側に変更させることができる。これにより、エンジン1の出力を徐々に低下側に変更させて、エンジン1の出力を過大に低下側へ変更することなく、過負荷状態が継続するのを防止して、過早着火の発生を未然に防止することができる。
そして、エンジン1の出力を40%に変更しても、過負荷状態と判別されると、エンジン1の出力を低下側に変更しても、過負荷状態を解消できないとして、エンジン1の運転を停止することで、過負荷状態が継続するのを適切に防止でき、過早着火の発生を的確に防止することができる。
In this way, the operating
Even if the output of the engine 1 is changed to 40%, if it is determined that the engine is overloaded, even if the output of the engine 1 is changed to the lower side, the overload state cannot be resolved. By stopping, it is possible to appropriately prevent the overload state from continuing and to prevent the occurrence of premature ignition accurately.
一方、ステップ#5、#8、#11において、プラグカバー14の温度が設定温度未満であり、過負荷状態判別手段20が過負荷状態ではないと判別すると、運転条件変更手段21が、運転条件変更処理を行う前の運転条件にエンジン1の運転条件を復帰させる運転条件復帰処理を行い、エンジン1の出力を100%に復帰させる(ステップ#13)。これにより、過負荷状態ではないときには、エンジン1の出力を100%に復帰させることで、エンジン1の出力を不用意に低下側に変更させることなく、適切な運転条件にてエンジン1を運転させることができる。
On the other hand, when the temperature of the
上述の如く、本発明に係るエンジンの運転方法では、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態であると判別すると、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させて、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する。そして、この本発明に係るエンジンの運転方法では、出力を所定量低下側に変更させて、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジン1の運転条件を変更したのち、過負荷状態と判別すると、再度、出力を所定量低下側に変更させて、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更しており、このような過負荷状態の判別に伴う運転条件の変更を繰り返し行っている。また、この本発明に係るエンジンの運転方法では、このような過負荷状態の判別に伴う運転条件の変更を繰り返し行っても、過負荷状態と判別すると、最終的にはエンジン1の運転を停止させている。更に、本発明に係るエンジンの運転方法では、過負荷状態の判別に伴って運転条件を変更するだけでなく、過負荷状態ではないと判別すると、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジン1の運転条件を変更する前の運転条件にエンジンの運転条件を復帰させる。
As described above, in the engine operating method according to the present invention, when it is determined that the thermal load on the
〔第2実施形態〕
この第2実施形態は、上記第1実施形態において運転条件変更手段21が行う運転条件変更処理の処理内容についての別実施形態を示すものである。以下、図4のフローチャートに基づいて、この第2実施形態において運転条件変更手段21が行う運転条件変更処理の処理内容について説明するが、その他の構成については上記第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
This 2nd Embodiment shows another embodiment about the processing content of the operating condition change process which the operating condition change means 21 performs in the said 1st Embodiment. Hereinafter, based on the flowchart of FIG. 4, the processing content of the driving condition changing process performed by the driving condition changing means 21 in the second embodiment will be described, but the other configuration is the same as that of the first embodiment. The description is omitted.
つまり、上記第1実施形態では、運転条件変更処理として、エンジン1の出力を所定量(例えば、20%)低下側に変更させる処理を行うようにしているが、この処理に代えて、この第2実施形態では、運転条件変更処理として、点火プラグ6を作動させる点火時期を所定時間(例えば、エンジン1のクランク軸の回転角度で2degに相当する時間)遅延側に変更させる処理を行う。
That is, in the first embodiment, as the operating condition changing process, a process of changing the output of the engine 1 to a predetermined amount (for example, 20%) lowering side is performed. In the second embodiment, as the operating condition changing process, a process of changing the ignition timing for operating the
図4に示すように、まず、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22の検出情報からプラグカバー14の温度を検出し、その検出したプラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより、過負荷状態であるか否かを判別する(ステップ#101、#102)。
As shown in FIG. 4, first, the overload
そして、プラグカバー14の温度が設定温度以上であり、過負荷状態判別手段20が過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、点火プラグ6を作動させる点火時期を所定時間(例えば、エンジン1のクランク軸の回転角度で2degに相当する時間)遅延側に変更させる運転条件変更処理を行い、エンジン1の点火時期を予め設定されている点火時期(例えば、上死点直前)からエンジン1のクランク軸の回転角度で2degに相当する時間遅延側に変更させる(ステップ#103)。
When the temperature of the
エンジン1の点火時期をエンジン1のクランク軸の回転角度で2degに相当する時間遅延側に変更させたのち所定時間(例えば、10分)が経過すると、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22の検出情報からその時点のプラグカバー14の温度を検出し、その検出したプラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより、過負荷状態であるか否かを判別する(ステップ#104、#105)。
そして、プラグカバー14の温度が設定温度以上であり、過負荷状態判別手段20が過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、点火プラグ6を作動させる点火時期を所定時間(例えば、エンジン1のクランク軸の回転角度で2degに相当する時間)遅延側に変更させる運転条件変更処理を行い、エンジン1の点火時期を予め設定されている点火時期(例えば、上死点直前)からエンジン1のクランク軸の回転角度で4degに相当する時間遅延側に変更させる(ステップ#106)。
After a predetermined time (for example, 10 minutes) has elapsed after the ignition timing of the engine 1 is changed to the time delay side corresponding to 2 deg in terms of the rotation angle of the crankshaft of the engine 1, the overload state determination means 20 detects the thermal load. The temperature of the
When the temperature of the
また、エンジン1の点火時期をエンジン1のクランク軸の回転角度で4degに相当する時間遅延側に変更させたのち所定時間が経過すると、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部22の検出情報からその時点のプラグカバー14の温度を検出し、その検出したプラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより、過負荷状態であるか否かを判別する(ステップ#107、#108)。そして、過負荷状態判別手段20が過負荷状態と判別すると、運転条件変更手段21が、エンジン1の運転を停止させる運転条件変更処理を行い、エンジン1の運転を停止させる(ステップ#109)。
Further, when a predetermined time has elapsed after the ignition timing of the engine 1 is changed to the time delay side corresponding to 4 deg in terms of the rotation angle of the crankshaft of the engine 1, the overload state determination means 20 detects the thermal
このようにして、運転条件変更手段21は、運転条件変更処理として、エンジン1の点火時期を所定時間(例えば、エンジン1のクランク軸の回転角度で2degに相当する時間)遅延側に変更させる処理を行い、その運転条件変更処理を行ったのち、過負荷状態判別手段20にて過負荷状態と判別すると、再度、運転条件変更処理を行い、過負荷状態と判別されるに伴ってエンジン1の点火時期を所定時間(例えば、エンジン1のクランク軸の回転角度で2degに相当する時間)ずつ段階的に遅延側に変更させている。これにより、エンジン1の点火時期を徐々に遅延側に変更させて、エンジン1の点火時期を過大に遅延側へ変更することなく、過負荷状態が継続するのを防止して、過早着火の発生を未然に防止することができる。
そして、エンジン1の点火時期を、予め設定されている点火時期(例えば、上死点直前)から、例えばエンジン1のクランク軸の回転角度で4degに相当する時間遅延側に変更しても、過負荷状態と判別されると、エンジン1の点火時期を遅延側に変更しても、過負荷状態を解消できないとして、エンジン1の運転を停止することで、過負荷状態が継続するのを適切に防止でき、過早着火の発生を的確に防止することができる。
In this way, the operating
Even if the ignition timing of the engine 1 is changed from a preset ignition timing (for example, immediately before top dead center) to a time delay side corresponding to 4 deg. If it is determined that the engine is in a load state, even if the ignition timing of the engine 1 is changed to the delay side, it is determined that the overload state cannot be resolved. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of premature ignition accurately.
一方、ステップ#105、#108において、プラグカバー14の温度が設定温度未満であり、過負荷状態判別手段20が過負荷状態ではないと判別すると、運転条件変更手段21が、運転条件変更処理を行う前の運転条件にエンジン1の運転条件を復帰させる運転条件復帰処理を行い、エンジン1の点火時期を予め設定されている点火時期(例えば、上死点直前)に復帰させる(ステップ#110)。これにより、過負荷状態ではないときには、エンジン1の点火時期を復帰させることで、エンジン1の点火時期を不用意に遅延側に変更させることなく、適切な運転条件にてエンジン1を運転させることができる。
On the other hand, when the temperature of the
〔第3実施形態〕
この第3実施形態は、上記第1実施形態において熱負荷検出部22にて温度を検出する検出対象部位についての別実施形態を示すものである。以下、この第3実施形態における熱負荷検出部22にて温度を検出する検出対象部位について説明するが、その他の構成については上記第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
[Third Embodiment]
This 3rd Embodiment shows another embodiment about the detection target site | part which detects temperature in the thermal
つまり、上記第1実施形態では、図2に示すように、熱負荷検出部22の検出対象部位をプラグカバー14の先端部(図2中の下方側の端部)とし、そのプラグカバー14の先端部(図2中の下方側の端部)の温度を検出しているが、この構成に代えて、図5に示すように、第2実施形態では、熱負荷検出部23の検出対象部位をプラグ本体13の接地電極12とし、熱負荷検出部23が、その接地電極12の温度を検出する熱電対にて構成されている。
That is, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the detection target portion of the thermal
〔第4実施形態〕
この第4実施形態は、上記第1実施形態において熱負荷検出部22の構成についての別実施形態を示すものである。以下、この第4実施形態における熱負荷検出部の構成について説明するが、その他の構成については上記第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
This 4th Embodiment shows another embodiment about the structure of the thermal
つまり、上記第1実施形態では、図2に示すように、熱負荷検出部22が、プラグカバー14の先端部(図2中の下方側の端部)の温度を検出する熱電対にて構成されているが、この構成に代えて、図6に示すように、第4実施形態では、熱負荷検出部24が、点火室15内の圧力を検出する圧力センサにて構成されている。この熱負荷検出部14は、プラグ本体13の点火室15に接する端部(図6中の下方側の端部)を検出対象部位とし、プラグ本体13に内蔵されている。
That is, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG. 2, the thermal
そして、この第4実施形態では、上記第1実施形態とは異なり、熱負荷検出部24にて点火室15内の圧力を検出していることから、過負荷状態判別手段20も、上記第1実施形態とは異なり、点火室15内の圧力が設定圧力(例えば、15Mpa)以上となると、過負荷状態と判別するように構成されている。ここで、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部14の検出情報から点火室15内の圧力値を取得するが、例えば、エンジン1が吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を1サイクルとし、200サイクルの点火室15内の圧力値の平均値を求め、その求めた平均値が設定圧力(例えば、15Mpa)以上となると、過負荷状態と判別するように構成されている。
And in this 4th Embodiment, unlike the said 1st Embodiment, since the pressure in the
この第4実施形態における過負荷状態判別手段20による過負荷状態の検出、及び、運転条件変更手段21による運転条件変更処理については、図3のフローチャートにおける一部の処理内容を変更するだけであるので、その変更する部分のみ説明する。
つまり、ステップ#1、#4、#7、#10において、熱負荷検出部22の検出情報に基づいてプラグカバー14の温度を検出する処理を、過負荷検出部24の検出情報に基づいて点火室15内の圧力を検出する処理に変更する。また、ステップ#2、#5、#8、#11において、プラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより過負荷状態であるか否かを判別する処理を、点火室15内の圧力が設定圧力以上であるか否かにより過負荷状態であるか否かを判別する処理に変更する。
With respect to the detection of the overload state by the overload
That is, in steps # 1, # 4, # 7, and # 10, the process of detecting the temperature of the
また、上記第2実施形態においても、上述と同様に、図4のフローチャートにおける一部の処理内容を変更することで実施することができる。
つまり、ステップ#101、#104、#107において、熱負荷検出部22の検出情報に基づいてプラグカバー14の温度を検出する処理を、過負荷検出部24の検出情報に基づいて点火室15内の圧力を検出する処理に変更する。また、ステップ#102、#105、#108において、プラグカバー14の温度が設定温度以上であるか否かにより過負荷状態であるか否かを判別する処理を、点火室15内の圧力が設定圧力以上であるか否かにより過負荷状態であるか否かを判別する処理に変更する。
Also in the second embodiment, similar to the above, it can be implemented by changing some of the processing contents in the flowchart of FIG.
That is, in steps # 101, # 104, and # 107, the process of detecting the temperature of the
〔第5実施形態〕
この第5実施形態は、上記第1実施形態において熱負荷検出部22の構成についての別実施形態を示すものである。以下、この第4実施形態における熱負荷検出部の構成について説明するが、その他の構成については上記第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
This 5th Embodiment shows another embodiment about the structure of the thermal
つまり、上記第1実施形態では、図2に示すように、熱負荷検出部22が、プラグカバー14の先端部(図2中の下方側の端部)の温度を検出する熱電対にて構成されているが、上記第4実施形態の如く、熱負荷検出部を圧力センサにて構成することも可能であり、熱負荷検出部の構成としては熱電対に限られるものではない。
そこで、この第5実施形態では、熱負荷検出部として他のセンサを適応する場合を例示する。例えば、熱負荷検出部を、点火プラグ6の中心電極11と接地電極12との間の放電電圧を検出するセンサにて構成し、そのセンサをプラグ本体13に備えさせることもできる。また、熱負荷検出部を、加速度センサにて構成することもできる。エンジンの燃焼室内の急激な圧力上昇による衝撃波が発生し、それによってエンジンブロック側が振動するので、加速度センサによりそのエンジンブロック側の高周波の振動を検出する。
That is, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG. 2, the thermal
Therefore, in the fifth embodiment, a case where another sensor is applied as the thermal load detection unit is illustrated. For example, the thermal load detection unit can be configured by a sensor that detects a discharge voltage between the
そして、熱負荷検出部を点火プラグ6の放電電圧を検出するセンサに構成した場合には、過負荷状態判別手段20が、点火プラグ6の放電電圧の変化量が設定変化量以上となると、過負荷状態と判別するように構成されている。ここで、過負荷状態判別手段20は、熱負荷検出部の検出情報から点火プラグ6の放電電圧を取得するが、例えば、エンジン1が吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を1サイクルとし、200サイクルの点火プラグ6の放電電圧の平均値を求め、その求めた平均値の変化量が設定変化量(例えば10%)以上となると、過負荷状態と判別するように構成されている。
When the thermal load detection unit is configured as a sensor that detects the discharge voltage of the
また、熱負荷検出部を加速度センサにて構成した場合には、過負荷状態判別手段20が、加速度センサにて検出した加速度が設定加速度以上となると、過負荷状態と判別するように構成されている。
In addition, when the thermal load detection unit is configured by an acceleration sensor, the overload
〔別実施形態〕
(1)上記第4実施形態では、過負荷状態判別手段20が、点火室15内の圧力が設定圧力(例えば、15Mpa)以上となると、過負荷状態と判別するように構成されているが、例えば、点火室15内の圧力のうち高周波成分の振幅が設定振幅以上となると、過負荷状態と判別するように過負荷状態判別手段20を構成することもできる。
[Another embodiment]
(1) In the fourth embodiment, the overload
(2)上記第1〜第5実施形態では、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる又はエンジン1の点火時期を所定時間遅延側に変更させることで、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジン1の運転条件を変更させているが、エンジン1の出力を低下側に変更させる、エンジン1の点火時期を遅延側に変更させる又はエンジン1の運転を停止させることで、プラグカバー14又は電極11、12に対する熱負荷を減少させる側にエンジン1の運転条件を変更させることもできる。
(2) In the first to fifth embodiments, the
(3)上記第1〜第5実施形態では、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる又は点火時期を所定時間遅延側に変更させたのち、過負荷状態と判別すると、再度、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる又は点火時期を所定時間遅延側に変更させる処理を複数回繰り返し行っているが、このような処理を1回だけ行うようにしてもよく、その回数については適宜変更が可能である。 (3) In the first to fifth embodiments, when the engine 1 is changed to the predetermined amount lowering side or the ignition timing is changed to the predetermined time delay side and then determined to be an overload state, the engine 1 is once again. The process of changing the output of the engine to a predetermined amount lowering side or changing the ignition timing to the predetermined time delay side is repeated a plurality of times, but such a process may be performed only once. Changes can be made as appropriate.
(4)上記第1〜第5実施形態では、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる又は点火時期を所定時間遅延側に変更させたのち、過負荷状態と判別すると、再度、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる又は点火時期を所定時間遅延側に変更させる処理を行った上で、過負荷状態と判別すると、エンジン1の運転を停止しているが、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる又は点火時期を所定時間遅延側に変更させることなく、過負荷状態と判別すると、エンジン1の運転を停止することもできる。 (4) In the first to fifth embodiments, if the output of the engine 1 is changed to the predetermined amount lowering side or the ignition timing is changed to the predetermined time delay side and then determined to be an overload state, the engine 1 again. When the engine 1 is changed to a predetermined amount lower side or the ignition timing is changed to the predetermined time delay side and then determined as an overload state, the operation of the engine 1 is stopped. If the engine is determined to be in an overload state without changing to a predetermined amount lowering side or changing the ignition timing to the predetermined time delay side, the operation of the engine 1 can be stopped.
(5)上記第1〜第5実施形態では、運転条件変更処理として、エンジン1の出力を所定量低下側に変更させる又は点火時期を所定時間遅延側に変更させる処理を行い、過負荷状態の判別に伴い運転条件変更処理を繰り返し行っているが、例えば、出力を低下させる所定量又は点火時期を遅延させる所定時間を1回目と2回目とで変更することができる。つまり、出力を低下させる所定量又は点火時期を遅延させる所定時間については、一定値とする或いは変更設定自在とすることができる。 (5) In the first to fifth embodiments, as the operating condition changing process, the process of changing the output of the engine 1 to the predetermined amount lowering side or changing the ignition timing to the predetermined time delay side is performed, and the overload state is changed. The operation condition changing process is repeatedly performed along with the determination. For example, the predetermined amount for reducing the output or the predetermined time for delaying the ignition timing can be changed between the first time and the second time. That is, the predetermined amount for reducing the output or the predetermined time for delaying the ignition timing can be set to a constant value or can be freely set.
本発明は、点火点を覆うプラグカバー内に点火室が形成された点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられ、過早着火に繋がる可能性のある現象を検出して、その過早着火を防止するための動作を行うことで、過早着火の発生を未然に防ぎ、エンジンの損傷を防止することができるエンジンの運転方法、エンジン、及び、そのエンジンに備えられる点火プラグに適応可能である。 According to the present invention, an ignition plug having an ignition chamber formed in a plug cover that covers an ignition point is attached to a cylinder head, and a communication hole that connects the ignition chamber and a combustion chamber facing a piston is provided in the plug cover. By detecting a phenomenon that may lead to premature ignition and performing an operation to prevent premature ignition, premature ignition can be prevented and engine damage can be prevented. The present invention is applicable to an engine operation method, an engine, and a spark plug provided in the engine.
1 エンジン
2 ピストン
3 燃焼室
5 シリンダヘッド
6 点火プラグ
13 プラグ本体
14 プラグカバー
15 点火室
16 連通孔
20 過負荷状態判別手段
21 運転条件変更手段
22 熱負荷検出部
23 熱負荷検出部
24 熱負荷検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
前記点火プラグを、前記シリンダヘッド側から前記燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着し、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態であると判別すると、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更するエンジンの運転方法。 An ignition plug in which an ignition chamber is formed in a plug cover that covers an ignition point is attached to a cylinder head, and a communication hole that connects the ignition chamber and a combustion chamber facing a piston is provided in the plug cover. Driving method,
The spark plug is attached to the cylinder head so that the plug cover protrudes from the cylinder head side into the combustion chamber so that the ignition chamber and the combustion chamber communicate with each other through the communication hole. An engine operating method for changing an engine operating condition to a side for reducing the thermal load on the plug cover or the electrode when it is determined that the thermal load on the electrode is an overload state.
前記点火プラグは、前記シリンダヘッド側から前記燃焼室に前記プラグカバーを突出させて前記点火室と前記燃焼室とを前記連通孔にて連通させるように前記シリンダヘッドに装着され、前記点火プラグには、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷に対応する物理量を検出する熱負荷検出部が備えられ、その熱負荷検出部の検出情報に基づいて前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷が過負荷となる過負荷状態であるか否かを判別する過負荷状態判別手段と、前記過負荷状態判別手段にて過負荷状態と判別すると、前記プラグカバー又は電極に対する熱負荷を減少させる側にエンジンの運転条件を変更する運転条件変更処理を行う運転条件変更手段とを備えているエンジン。 An engine in which an ignition plug in which an ignition chamber is formed in a plug cover that covers an ignition point is attached to a cylinder head, and a communication hole that connects the ignition chamber and a combustion chamber facing a piston is provided in the plug cover. There,
The spark plug is attached to the cylinder head so that the plug cover protrudes from the cylinder head side into the combustion chamber so that the ignition chamber communicates with the combustion chamber through the communication hole. Is provided with a thermal load detector that detects a physical quantity corresponding to the thermal load on the plug cover or electrode, and the thermal load on the plug cover or electrode is overloaded based on the detection information of the thermal load detector. Overload state determination means for determining whether or not it is in a load state, and when the overload state determination means determines that the load is overloaded, the engine operating condition is set on the side that reduces the thermal load on the plug cover or electrode. An engine comprising an operating condition changing means for performing an operating condition changing process to be changed.
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