JP2019105175A - Internal combustion engine - Google Patents

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田中 大
Masaru Tanaka
大 田中
一芳 中根
Kazuyoshi Nakane
一芳 中根
貴之 城田
Takayuki Shirota
貴之 城田
欣也 井上
Kinya Inoue
欣也 井上
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

To provide an internal combustion engine capable of improving heat efficiency while keeping cleaning efficiency of a catalyst.SOLUTION: An internal combustion engine 2 includes a first cylinder 4, a second cylinder 6, an air-fuel ratio detection portion 7, a first control portion 8, and knock adjustment means 10. The air-fuel ratio detection portion 7 detects an air-fuel ratio of an exhaust gas discharged from the first cylinder 4 and the second cylinder 6. The first control portion 8 controls a fuel injection valve 52 of the first cylinder 4 and a fuel injection valve 52 of the second cylinder 6 so as to form a rich region richer than the air-fuel ratio of the first cylinder 4, in a combustion chamber of the second cylinder 6. The knock adjustment means 10 adjusts occurrence of knocking in the second cylinder 6.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関、特に、並べて配置される第1気筒と第2気筒を備える内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine provided with a first cylinder and a second cylinder arranged side by side.

従来、熱効率を高めて燃費を向上させるために、圧縮比が異なる2種類の複数の気筒を備えた内燃機関が開示されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、内燃機関の回転数と負荷との組み合わせに応じて低負荷領域と中負荷領域と高負荷領域とで、低圧縮比の第1気筒と高圧縮比の第2気筒と両方の気筒とを使い分けて内燃機関を運転している。   Conventionally, in order to improve thermal efficiency and improve fuel efficiency, an internal combustion engine provided with a plurality of two or more cylinders having different compression ratios has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, both a low compression ratio first cylinder and a high compression ratio second cylinder in a low load region, a medium load region, and a high load region according to the combination of the rotational speed and the load of the internal combustion engine. The internal combustion engine is operated by properly using a cylinder.

特開2015−68238号公報JP, 2015-68238, A

特許文献1では、内燃機関の回転数と3つの負荷領域に応じて、第1気筒と第2気筒を使い分けている。このため、例えば、高圧縮比の第2気筒が休止中に内燃機関の排気の空燃比がリーンとなる。この結果、内燃機関に取り付けられた触媒の浄化効率が低下する。   In Patent Document 1, the first cylinder and the second cylinder are used properly depending on the number of revolutions of the internal combustion engine and the three load regions. Therefore, for example, while the second cylinder with a high compression ratio is at rest, the air-fuel ratio of the exhaust gas of the internal combustion engine becomes lean. As a result, the purification efficiency of the catalyst attached to the internal combustion engine is reduced.

本発明の課題は、ノッキングの発生を抑制しながら出力(トルク)の向上を図った上で、触媒の浄化効率を維持することができる内燃機関を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of maintaining the purification efficiency of a catalyst while improving the output (torque) while suppressing the occurrence of knocking.

本発明に係る内燃機関は、第1気筒と、第2気筒と、第1気筒および第2気筒から排出される排気の空燃比を検出する空燃比検出部と、第2気筒の燃焼室内に第1気筒の燃焼室内の空燃比よりもリッチとなるリッチ領域を形成するように、第1気筒の燃料噴射弁および第2気筒の燃料噴射弁を制御する第1制御部と、第2気筒のノッキングを調整するノック調整手段と、を備える。   An internal combustion engine according to the present invention includes an air-fuel ratio detection unit that detects an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from a first cylinder, a second cylinder, the first cylinder and the second cylinder, and a combustion chamber of the second cylinder. A first control unit that controls the fuel injection valve of the first cylinder and the fuel injection valve of the second cylinder so as to form a rich region that is richer than the air fuel ratio in the combustion chamber of one cylinder, and knocking of the second cylinder And knock adjusting means for adjusting

この内燃機関では、第1制御部の制御によって第2気筒の空燃比が第1気筒の空燃比よりもリッチとなる。すなわち、第2気筒の混合気の燃料濃度は、第1気筒の混合気の燃料濃度よりも濃くなる。これにより、第2気筒内の混合気は、燃料の気化潜熱が第1気筒よりも大きくなることによって第1気筒よりも冷却される。   In this internal combustion engine, the air-fuel ratio of the second cylinder becomes richer than the air-fuel ratio of the first cylinder by the control of the first control unit. That is, the fuel concentration of the air-fuel mixture of the second cylinder is higher than the fuel concentration of the air-fuel mixture of the first cylinder. As a result, the air-fuel mixture in the second cylinder is cooled more than the first cylinder due to the vaporization latent heat of the fuel becoming larger than that of the first cylinder.

これにより、第2気筒は、第1気筒よりもノッキングの発生が抑制される。ノッキングが抑制された分だけ第2気筒で発生する出力(トルク)を大きくしたとしても、ノッキングは発生しづらくなるので、ノック調整手段は、第2気筒の出力(トルク)が増大するようにノッキングを調整する。   Thereby, the occurrence of knocking in the second cylinder is suppressed more than in the first cylinder. Even if the output (torque) generated in the second cylinder is increased by the amount by which knocking is suppressed, knocking becomes difficult to occur, so the knock adjustment means knocks so that the output (torque) of the second cylinder increases. Adjust the

また、ノック調整手段は、第2気筒の圧縮比を前記第1気筒の圧縮比よりも高く設定するようにしてもよい。これにより、第2気筒の圧縮比を第1気筒の圧縮比よりも高く設定することで第2気筒の出力(トルク)を増大させることができる。   Further, the knock adjustment means may set the compression ratio of the second cylinder to be higher than the compression ratio of the first cylinder. Thus, the output (torque) of the second cylinder can be increased by setting the compression ratio of the second cylinder higher than the compression ratio of the first cylinder.

また、内燃機関は、第1気筒および第2気筒の混合気に点火する点火装置をさらに備えてもよい。ノック調整手段は、第2気筒の点火時期を第1気筒の点火時期より早めることで出力(トルク)の増大を図ってもよい。   The internal combustion engine may further include an igniter for igniting a mixture of the first cylinder and the second cylinder. The knock adjustment means may increase the output (torque) by advancing the ignition timing of the second cylinder relative to the ignition timing of the first cylinder.

また、第1制御部は、第1気筒と第2気筒とから排出される排気の空燃比を理論空燃比となるように制御してもよい。これにより、触媒の浄化効率を維持することができる。   The first control unit may control the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the first cylinder and the second cylinder to be the stoichiometric air-fuel ratio. Thereby, the purification efficiency of the catalyst can be maintained.

また、第1制御部は、第2気筒の空燃比を理論空燃比よりもリッチとし、第1気筒の空燃比を理論空燃比よりもリーンとなるように制御してもよい。これにより、第2気筒の膨張行程での作動流体の比熱比を第1気筒よりも向上させることができる。   The first control unit may control the air-fuel ratio of the second cylinder to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio and control the air-fuel ratio of the first cylinder to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Thereby, the specific heat ratio of the working fluid in the expansion stroke of the second cylinder can be improved as compared to the first cylinder.

また、点火装置は、点火プラグを有してもよい。第2気筒のリッチ領域は、点火プラグの周囲に限定してもよい。第1制御部は、第2気筒の全体の空燃比が理論空燃比となるように、第2気筒の燃料噴射弁を制御してもよい。   The igniter may also have a spark plug. The rich region of the second cylinder may be limited to the periphery of the spark plug. The first control unit may control the fuel injection valve of the second cylinder such that the air-fuel ratio of the entire second cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio.

この構成によれば、第1制御部は、第2気筒の点火プラグの周囲の空燃比を第1気筒よりもリッチとすることができる。また、第1制御部は、第2気筒の点火プラグより離れた場所の空燃比を第1気筒よりもリーンとすることができる。すなわち、第1制御部は、第2気筒内の混合気が層状になるように、第2気筒の燃料噴射弁を制御することができる。これにより、第2気筒の燃焼後期における燃焼ガスが第1気筒よりもリーンとなる。その結果、第2気筒は、第1気筒よりもノッキングの発生がさらに抑制される。   According to this configuration, the first control unit can make the air-fuel ratio around the spark plug of the second cylinder richer than that of the first cylinder. In addition, the first control unit can make the air-fuel ratio at a location farther from the spark plug of the second cylinder leaner than that of the first cylinder. That is, the first control unit can control the fuel injection valve of the second cylinder such that the air-fuel mixture in the second cylinder is stratified. As a result, the combustion gas at the second combustion stage of the second cylinder becomes leaner than the first cylinder. As a result, the occurrence of knocking is further suppressed in the second cylinder than in the first cylinder.

内燃機関は、第1吸気通路と、第1スロットルバルブと、第1排気通路と、第2吸気通路と、第2スロットルバルブと、第2排気通路と、排気循環通路と、排気スロットルバルブと、第2制御部と、をさらに備えてもよい。第1吸気通路は、第1気筒に連通する。第1スロットルバルブは、第1吸気通路を通過する空気量を調整する。第1排気通路は、第1気筒に連通し、第1気筒の排気が通過する。第2吸気通路は、第2気筒に連通する。第2スロットルバルブは、第2吸気通路を通過する空気量を調整する。第2排気通路は、第2気筒に連通し、第2気筒の排気が通過する。排気循環通路は、第2排気通路から第1吸気通路へ第2気筒の排気を循環させる。排気スロットルバルブは、第2排気通路に設けられる。排気スロットルバルブは、排気循環通路へ流れる排気の量を調整する。第2制御部は、第1吸気通路に循環する排気の量が、第1吸気通路を通過する空気量に対し所定割合となるように、第1スロットルバルブと第2のスロットルバルブと排気スロットルバルブを調整してもよい。   The internal combustion engine includes a first intake passage, a first throttle valve, a first exhaust passage, a second intake passage, a second throttle valve, a second exhaust passage, an exhaust circulation passage, and an exhaust throttle valve. And a second control unit. The first intake passage communicates with the first cylinder. The first throttle valve adjusts the amount of air passing through the first intake passage. The first exhaust passage communicates with the first cylinder, and the exhaust of the first cylinder passes through. The second intake passage communicates with the second cylinder. The second throttle valve regulates the amount of air passing through the second intake passage. The second exhaust passage communicates with the second cylinder, and the exhaust of the second cylinder passes through. The exhaust circulation passage circulates the exhaust of the second cylinder from the second exhaust passage to the first intake passage. An exhaust throttle valve is provided in the second exhaust passage. The exhaust throttle valve regulates the amount of exhaust flowing to the exhaust circulation passage. The second control unit controls the first throttle valve, the second throttle valve, and the exhaust throttle valve so that the amount of exhaust gas circulating in the first intake passage becomes a predetermined ratio with respect to the amount of air passing through the first intake passage. You may adjust the

この内燃機関では、第2排気通路から第1吸気通路へ、第2気筒の排気を循環させることができる。すなわち、第1気筒よりもリッチとなる第2気筒の排気に含まれる未燃ガスを第1気筒で再度燃焼させることができる。これにより、第2気筒で生じた未燃分の燃料や不完全燃焼ガス(水素や一酸化炭素など)を減らすことができる。この結果、内燃機関の燃費が向上する。また、この内燃機関では、第2排気通路は、第1吸気通路と連通している。これにより、第2気筒の排気圧力は、第1気筒よりも低くなる。この結果、第2排気通路から第2気筒へ逆戻りする排気が少なく、ノッキングの発生が抑制される。すなわち、第2気筒は、第1気筒よりもノック調整手段によって燃焼の等容度を高く設定させやすい。このため、第2気筒の出力を向上させる(トルクを増大させる)ことができる。また、この内燃機関では、第2制御部が、第1吸気通路に循環する排気の量が、第1吸気通路を通過する空気量に対し所定割合となるように、第2スロットルバルブと第1スロットルバルブと排気スロットルバルブを調整するようにしている。所定割合は、例えば、第1気筒が失火しない割合としてもよい。これにより、第1気筒の失火を防止するとともに、膨張行程での作動流体の比熱比を向上させた第2気筒の排気を、第1気筒に還流させることでエンジン全体としての熱効率が向上する。この結果、内燃機関の燃費が向上する。   In this internal combustion engine, the exhaust of the second cylinder can be circulated from the second exhaust passage to the first intake passage. That is, the unburned gas contained in the exhaust of the second cylinder, which is richer than the first cylinder, can be burned again in the first cylinder. As a result, it is possible to reduce unburned fuel and incomplete combustion gas (such as hydrogen and carbon monoxide) generated in the second cylinder. As a result, the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved. Further, in the internal combustion engine, the second exhaust passage is in communication with the first intake passage. Thus, the exhaust pressure of the second cylinder is lower than that of the first cylinder. As a result, the exhaust gas returning from the second exhaust passage back to the second cylinder is small, and the occurrence of knocking is suppressed. That is, in the second cylinder, it is easy to set the isovolume of combustion higher by the knock adjustment means than in the first cylinder. Therefore, the output of the second cylinder can be improved (torque can be increased). Further, in this internal combustion engine, the second control unit controls the second throttle valve and the first throttle valve so that the amount of exhaust gas circulating in the first intake passage becomes a predetermined ratio to the amount of air passing through the first intake passage. The throttle valve and exhaust throttle valve are adjusted. The predetermined ratio may be, for example, a ratio at which the first cylinder does not misfire. As a result, the misfire of the first cylinder is prevented, and the exhaust gas of the second cylinder whose specific heat ratio of the working fluid in the expansion stroke is improved is recirculated to the first cylinder, whereby the thermal efficiency of the entire engine is improved. As a result, the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved.

本発明によれば、内燃機関のノッキングの発生を抑制しながら出力(トルク)の向上を図った上で、触媒の浄化効率を維持できる。   According to the present invention, it is possible to maintain the purification efficiency of the catalyst while improving the output (torque) while suppressing the occurrence of knocking in the internal combustion engine.

本発明の第1実施形態の内燃機関の断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing of the internal combustion engine of 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態の内燃機関の制御系の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a control system of an internal combustion engine of a first embodiment. 第1実施形態の内燃機関の概略構成を示す平面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The top view which shows schematic structure of the internal combustion engine of 1st Embodiment. 第1実施形態の第1制御部の制御動作を示すフローチャート。6 is a flowchart showing control operation of the first control unit of the first embodiment. 第2実施形態の内燃機関の断面およびその制御系の構成を示す図。The figure which shows the cross section of the internal combustion engine of 2nd Embodiment, and the structure of the control system. 第2実施形態の制御手段の制御動作を示すフローチャート。7 is a flowchart showing the control operation of the control means of the second embodiment. 第3実施形態の内燃機関の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the internal combustion engine of 3rd Embodiment. 第3実施形態の制御系の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control system of 3rd Embodiment. 第3実施形態の制御動作を示すフローチャート。The flowchart which shows control operation of 3rd Embodiment.

<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態による内燃機関2について、図面を参照しながら説明する。
First Embodiment
Hereinafter, an internal combustion engine 2 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、第1実施形態の内燃機関2は、第1気筒4と、第2気筒6と、空燃比検出部7と、第1制御部8(図2参照)と、ノック調整手段10(図2参照)と、を備える。また、内燃機関2は、点火装置40をさらに備える。点火装置40は、点火プラグ41を有する。点火装置40は、第1気筒4および第2気筒6の混合気に点火プラグ41を介して点火する。第1制御部8は、内燃機関2を電気的に制御するECU(Engine Control Unit)9においてソフトウェアによって実現される機能構成である。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 2 according to the first embodiment includes a first cylinder 4, a second cylinder 6, an air-fuel ratio detection unit 7, a first control unit 8 (see FIG. 2), and knock adjustment. Means 10 (see FIG. 2). In addition, the internal combustion engine 2 further includes an igniter 40. The igniter 40 has a spark plug 41. The igniter 40 ignites the mixture of the first cylinder 4 and the second cylinder 6 through the spark plug 41. The first control unit 8 is a functional configuration realized by software in an ECU (Engine Control Unit) 9 that electrically controls the internal combustion engine 2.

第1気筒4は、第1ピストン18と、第1コンロッド20と、を有する。また、第1気筒4は、シリンダブロック12と、シリンダヘッド14と、によって構成される。   The first cylinder 4 has a first piston 18 and a first connecting rod 20. Further, the first cylinder 4 is configured of a cylinder block 12 and a cylinder head 14.

シリンダブロック12には、少なくとも一つの第1気筒4と第2気筒6が並べて配置される。第1実施形態では、内燃機関2は、例えば、直列4気筒型の内燃機関である。図3に示すように、直列4気筒型エンジンの場合、シリンダブロック12には、気筒#1から気筒#4が直列に並んで配置される。   At least one first cylinder 4 and second cylinder 6 are arranged side by side in the cylinder block 12. In the first embodiment, the internal combustion engine 2 is, for example, an in-line four-cylinder internal combustion engine. As shown in FIG. 3, in the case of an in-line four-cylinder engine, cylinders # 1 to # 4 are arranged in series in the cylinder block 12.

図1に示すように、第1気筒4には、第1ピストン18が、第1気筒4の内側を摺動可能に収容される。第1ピストン18は、第1コンロッド20を介してクランクシャフト16に接続される。第1ピストン18は、圧縮上死点まで上昇した状態で、シリンダヘッド14と、第1ピストン18の頂面とによって囲まれた空間に、第1燃焼室22を構成する。図3に示すように、第1実施形態では、第1気筒4は、気筒#1から気筒#3である。   As shown in FIG. 1, the first piston 18 is slidably accommodated inside the first cylinder 4 in the first cylinder 4. The first piston 18 is connected to the crankshaft 16 via a first connecting rod 20. The first piston 18 constitutes a first combustion chamber 22 in a space surrounded by the cylinder head 14 and the top surface of the first piston 18 in a state where the first piston 18 is elevated to the compression top dead center. As shown in FIG. 3, in the first embodiment, the first cylinder 4 is cylinders # 1 to # 3.

図1に示すように、第2気筒6は、第2ピストン24と、第2コンロッド26と、を有する。また、第2気筒6は、シリンダブロック12と、シリンダヘッド14と、によって構成される。   As shown in FIG. 1, the second cylinder 6 has a second piston 24 and a second connecting rod 26. Further, the second cylinder 6 is configured of a cylinder block 12 and a cylinder head 14.

第2気筒6には、第2ピストン24が、第2気筒6の内側を摺動可能に収容される。第2ピストン24は、第2コンロッド26を介してクランクシャフト16に接続される。第2ピストン24は、圧縮上死点まで上昇した状態で、シリンダヘッド14と、第2ピストン24の頂面とによって囲まれた空間に、第2燃焼室28を構成する。第1実施形態では、第2気筒6は、気筒#4である。   The second piston 24 is slidably housed inside the second cylinder 6 in the second cylinder 6. The second piston 24 is connected to the crankshaft 16 via a second connecting rod 26. The second piston 24 constitutes a second combustion chamber 28 in a space surrounded by the cylinder head 14 and the top surface of the second piston 24 in a state where the second piston 24 is elevated to the compression top dead center. In the first embodiment, the second cylinder 6 is the cylinder # 4.

図1に示すように、シリンダブロック12には、クランクシャフト16が回転可能に保持される。シリンダブロック12の合わせ面30には、オイルパン32が液体ガスケット(図示せず)を介して設けられる。シリンダブロック12の気筒#1から気筒#4の周囲には、ウォータージャケット37が設けられ、気筒#1から気筒#4を冷却する。シリンダブロック12の側面には、クランク角センサ42が設けられ、クランクシャフト16の回転を検知することで、内燃機関2の回転数を検知する。図2に示すように、クランク角センサ42は、ECU9と電気的に接続される。   As shown in FIG. 1, a crankshaft 16 is rotatably held by the cylinder block 12. An oil pan 32 is provided on the mating surface 30 of the cylinder block 12 via a liquid gasket (not shown). A water jacket 37 is provided around the cylinders # 1 to # 4 of the cylinder block 12 to cool the cylinders # 1 to # 4. A crank angle sensor 42 is provided on the side surface of the cylinder block 12 and detects the rotation speed of the internal combustion engine 2 by detecting the rotation of the crankshaft 16. As shown in FIG. 2, the crank angle sensor 42 is electrically connected to the ECU 9.

図1に示すように、シリンダブロック12の合わせ面30と反対側の合わせ面36には、シリンダヘッド14が、シリンダーヘッドガスケット(図示せず)を介して設けられる。シリンダヘッド14の気筒#1から気筒#4に対応する位置には、ペントルーフ型の凹部39が設けられる。ペントルーフ型の凹部39の頂点には、点火装置40が設けられる。   As shown in FIG. 1, a cylinder head 14 is provided on a mating surface 36 opposite to the mating surface 30 of the cylinder block 12 via a cylinder head gasket (not shown). A pent roof type recess 39 is provided at a position corresponding to cylinder # 1 to cylinder # 4 of the cylinder head 14. An igniter 40 is provided at the top of the pent roof type recess 39.

点火装置40は、点火プラグ41と、点火コイル45と、を有する。点火装置40は、第1気筒4および第2気筒6の各気筒に設けられ、第1気筒4および第2気筒6の混合気に点火プラグ41を介して点火する装置である。点火プラグ41は、先端部が第1燃焼室22および第2燃焼室28に突き出して設けられる。点火プラグ41は、点火コイル45によって高電圧がかけられると火花を発生させて第1気筒4および第2気筒6の混合気に点火する。図2に示すように、点火装置40は、ECU9と電気的に接続される。   The igniter 40 has a spark plug 41 and a spark coil 45. The igniter 40 is provided in each of the first cylinder 4 and the second cylinder 6, and ignites the mixture of the first cylinder 4 and the second cylinder 6 via the spark plug 41. The spark plug 41 is provided with a tip protruding into the first combustion chamber 22 and the second combustion chamber 28. The spark plug 41 generates a spark when a high voltage is applied by the ignition coil 45 to ignite the mixture of the first cylinder 4 and the second cylinder 6. As shown in FIG. 2, the igniter 40 is electrically connected to the ECU 9.

図1に示すように、点火装置40を挟んで両側には、吸気ポート44と、排気ポート46と、が設けられる。吸気ポート44には、吸気バルブ48が設けられ、気筒#1から気筒#4の吸気のタイミングで開閉するように駆動される。同様に、排気ポート46には、排気バルブ50が設けられ、気筒#1から気筒#4の排気のタイミングで開閉するように駆動される。図示はしないが、第1実施形態では、吸気ポート44、排気ポート46、吸気バルブ48、および排気バルブ50は、気筒#1から気筒#4のそれぞれに対して2つずつ設けられる。すなわち、第1実施形態では、内燃機関2は、4バルブ型である。   As shown in FIG. 1, an intake port 44 and an exhaust port 46 are provided on both sides of the igniter 40. An intake valve 48 is provided at the intake port 44, and is driven to open and close at timing of intake from cylinder # 1 to cylinder # 4. Similarly, the exhaust port 46 is provided with an exhaust valve 50, which is driven to open and close at timing of exhaust from the cylinder # 1 to the cylinder # 4. Although not shown, in the first embodiment, two intake ports 44, two exhaust ports 46, two intake valves 48, and two exhaust valves 50 are provided for each of the cylinders # 1 to # 4. That is, in the first embodiment, the internal combustion engine 2 is a four-valve type.

吸気バルブ48と排気バルブ50は、バルブ駆動装置51によって駆動される。第1実施形態では、バルブ駆動装置51は、クランクシャフト16と同期して回転する一対のカムシャフト53を有する。   The intake valve 48 and the exhaust valve 50 are driven by a valve drive device 51. In the first embodiment, the valve drive device 51 has a pair of camshafts 53 that rotate in synchronization with the crankshaft 16.

吸気ポート44の下部には、気筒#1から気筒#4の気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁52が設けられる。燃料噴射弁52は、第1気筒4および第2気筒6の各気筒に設けられ、第1気筒4および第2気筒6の気筒内へ燃料を噴射する。燃料噴射弁52は、図2に示すように、ECU9に電気的に接続される。   Below the intake port 44, a fuel injection valve 52 for directly injecting fuel into the cylinders # 1 to # 4 is provided. The fuel injection valve 52 is provided in each of the first cylinder 4 and the second cylinder 6 and injects fuel into the first cylinder 4 and the second cylinder 6. The fuel injection valve 52 is electrically connected to the ECU 9 as shown in FIG.

また、吸気ポート44は、吸気マニホールド64と接続され、吸気通路66を構成する。吸気通路66にはスロットルバルブ68(図1の1点鎖線)が接続され、吸気通路66を通過する空気量を調整する。スロットルバルブ68には、吸気ダクト70が接続される。吸気ダクト70には、エアクリーナ72が接続され、エアクリーナ72を介して、大気中の空気が気筒#1から気筒#4の気筒内へ供給される。スロットルバルブ68には、スロットル開度を検知するスロットル開度センサ74が設けられる。図2に示すように、スロットルバルブ68およびスロットル開度センサ74は、ECU9と電気的に接続される。吸気ダクト70には、エアフローセンサ75が設けられる。エアフローセンサ75は、吸気ダクト70内を通過する空気量を計測する。エアフローセンサ75は、図2に示すように、ECU9と電気的に接続される。   The intake port 44 is connected to the intake manifold 64 to form an intake passage 66. A throttle valve 68 (an alternate long and short dash line in FIG. 1) is connected to the intake passage 66 to adjust the amount of air passing through the intake passage 66. An intake duct 70 is connected to the throttle valve 68. An air cleaner 72 is connected to the intake duct 70, and air in the atmosphere is supplied from the cylinder # 1 to the cylinder # 4 via the air cleaner 72. The throttle valve 68 is provided with a throttle opening degree sensor 74 for detecting the throttle opening degree. As shown in FIG. 2, the throttle valve 68 and the throttle opening degree sensor 74 are electrically connected to the ECU 9. An air flow sensor 75 is provided in the intake duct 70. The air flow sensor 75 measures the amount of air passing through the intake duct 70. The air flow sensor 75 is electrically connected to the ECU 9 as shown in FIG.

排気ポート46は、排気マニホールド76と接続され、排気通路77を構成する。排気通路77には、内燃機関2から排出される排気を浄化する三元触媒78が接続される。三元触媒78の上流側の排気通路77には、空燃比検出部7が設けられる。   The exhaust port 46 is connected to the exhaust manifold 76 and constitutes an exhaust passage 77. Connected to the exhaust passage 77 is a three-way catalyst 78 for purifying the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 2. An air-fuel ratio detection unit 7 is provided in the exhaust passage 77 on the upstream side of the three-way catalyst 78.

空燃比検出部7は、第1気筒4および第2気筒6から排出される排気の空燃比(排気空燃比)を検出する。第1実施形態では、空燃比検出部7は、排気の空燃比を検出しリニアに出力する空燃比センサである。なお、空燃比検出部7は、排気の酸素濃度を検出し排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかを出力するO2センサであってもよい。図2に示すように、空燃比検出部7は、ECU9と電気的に接続される。   The air-fuel ratio detection unit 7 detects an air-fuel ratio (exhaust air-fuel ratio) of the exhaust gas discharged from the first cylinder 4 and the second cylinder 6. In the first embodiment, the air-fuel ratio detection unit 7 is an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas and linearly outputs the detected air-fuel ratio. The air-fuel ratio detection unit 7 may be an O 2 sensor that detects the oxygen concentration of the exhaust gas and outputs whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer or leaner than the theoretical air-fuel ratio. As shown in FIG. 2, the air-fuel ratio detection unit 7 is electrically connected to the ECU 9.

ECU9は、第1制御部8と、運転状態検出部84と、を有する。ECU9は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータによって構成される。ECU9は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、内燃機関2の所望の運転状態となるように、各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)により処理することも可能である。   The ECU 9 has a first control unit 8 and a driving state detection unit 84. Although not illustrated, the ECU 9 is configured by a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a memory, an input / output buffer and the like. The ECU 9 controls various devices so as to achieve a desired operating state of the internal combustion engine 2 based on the signals from the respective sensors and devices and the map and program stored in the memory. The various controls are not limited to software processing, and may be processed by dedicated hardware (electronic circuits).

第1制御部8は、第2気筒6の空燃比が第1気筒4よりもリッチとなるリッチ領域を形成するように、第1気筒4の燃料噴射弁52および第2気筒6の燃料噴射弁52を制御する。また、第1制御部8は、空燃比検出部7によって検出される排気の空燃比が所定値となるように、第1気筒4の燃料噴射弁52および第2気筒6の燃料噴射弁52を制御する。第1実施形態では、所定値は、例えば、理論空燃比である。よって、第1制御部8は、第2気筒6がリッチとなった分、第1気筒4をリーンにして、トータルで理論空燃比になるようにする。また、運転状態検出部84は、クランク角センサ42によって検出される内燃機関2の回転数と、スロットル開度センサ74によって検出されるスロットル開度と、エアフローセンサ75によって検出される空気量とによって運転状態を検出する。   The first control unit 8 sets the fuel injection valve 52 of the first cylinder 4 and the fuel injection valve of the second cylinder 6 so as to form a rich region in which the air fuel ratio of the second cylinder 6 becomes richer than the first cylinder 4. Control 52 Further, the first control unit 8 controls the fuel injection valve 52 of the first cylinder 4 and the fuel injection valve 52 of the second cylinder 6 so that the air-fuel ratio of the exhaust detected by the air-fuel ratio detection unit 7 becomes a predetermined value. Control. In the first embodiment, the predetermined value is, for example, the stoichiometric air fuel ratio. Therefore, the first control unit 8 makes the first cylinder 4 lean as much as the second cylinder 6 becomes rich so that the stoichiometric air-fuel ratio becomes a total. Further, the operating state detection unit 84 detects the rotational speed of the internal combustion engine 2 detected by the crank angle sensor 42, the throttle opening degree detected by the throttle opening degree sensor 74, and the air amount detected by the air flow sensor 75. Detect the driving condition.

第1制御部8は、内燃機関2に要求される出力(トルク)と、運転状態検出部84で検出した内燃機関2の回転数と、から、第2気筒6に吸入する空気量を算出する。第1制御部8は、算出した空気量に対し、例えば、第2気筒6の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる目標空燃比を設定する。第1制御部8は、目標空燃比に基づいて第2気筒6の燃料噴射弁52で噴射する燃料噴射量を決定する。第1制御部8は、燃料噴射量を決定したのち、燃料噴射弁52に対して燃料噴射量と噴射時期を指示する。燃料噴射弁52は、第1制御部8から指示された燃料噴射量と噴射時期に基づいて、第2気筒6に燃料を噴射する。第1実施形態の燃料噴射時期は、後述する成層ストイキ運転を行う場合を除いて、第2気筒6の吸気行程である。   The first control unit 8 calculates the amount of air taken into the second cylinder 6 from the output (torque) required of the internal combustion engine 2 and the rotational speed of the internal combustion engine 2 detected by the operating state detection unit 84. . The first control unit 8 sets, for example, a target air-fuel ratio at which the air-fuel ratio of the second cylinder 6 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio with respect to the calculated air amount. The first control unit 8 determines the fuel injection amount to be injected by the fuel injection valve 52 of the second cylinder 6 based on the target air-fuel ratio. After determining the fuel injection amount, the first control unit 8 instructs the fuel injection valve 52 on the fuel injection amount and the injection timing. The fuel injection valve 52 injects fuel to the second cylinder 6 based on the fuel injection amount and the injection timing instructed from the first control unit 8. The fuel injection timing in the first embodiment is the intake stroke of the second cylinder 6 except when performing a stratified stoichiometric operation described later.

また、第1制御部8は、第2気筒6の燃焼室内の一部の空燃比をリッチとしてもよい。この場合は、第1制御部8は、第2気筒6の点火プラグ41の周囲43の空燃比をリッチとする。すなわち、第1制御部8は、算出した空気量に対し、例えば、第2気筒6の目標空燃比が理論空燃比となるように、設定する。第1制御部8は、設定した目標空燃比に基づいて第2気筒6の燃料噴射弁52で噴射する燃料噴射量を決定する。第1制御部8は、燃料噴射量を決定したのち、燃料噴射弁52に対し燃料噴射量と噴射時期を指示する。この場合、第1制御部8は、燃料噴射時期を第2気筒6の圧縮行程に決定する。このように、燃料を第2気筒6の圧縮行程で噴射することで、第2気筒6の点火プラグ41の周囲43の空燃比をリッチとする一方で、点火プラグ41の周囲43以外の部分がリーンとなる層状燃焼が可能である。また、第2気筒6全部の空燃比としては、理論空燃比(ストイキ)となる燃焼が可能なため、第1気筒4をリーンに設定する必要がなくなる。このような燃焼形態を成層ストイキ燃焼といい、内燃機関2を成層ストイキ燃焼により運転することを、成層ストイキ運転という。   Further, the first control unit 8 may make the air-fuel ratio of part of the combustion chamber of the second cylinder 6 rich. In this case, the first control unit 8 makes the air-fuel ratio of the periphery 43 of the spark plug 41 of the second cylinder 6 rich. That is, the first control unit 8 sets, for example, the target air-fuel ratio of the second cylinder 6 to the theoretical air-fuel ratio with respect to the calculated air amount. The first control unit 8 determines the fuel injection amount to be injected by the fuel injection valve 52 of the second cylinder 6 based on the set target air-fuel ratio. After determining the fuel injection amount, the first control unit 8 instructs the fuel injection valve 52 on the fuel injection amount and the injection timing. In this case, the first control unit 8 determines the fuel injection timing as the compression stroke of the second cylinder 6. As described above, the fuel is injected in the compression stroke of the second cylinder 6 to make the air-fuel ratio of the periphery 43 of the spark plug 41 of the second cylinder 6 rich, while the portions other than the periphery 43 of the spark plug 41 Layered combustion is possible that is lean. Further, since the air-fuel ratio of all the second cylinders 6 can be set to the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), it is not necessary to set the first cylinders 4 lean. Such a combustion mode is called stratified stoichiometric combustion, and operating the internal combustion engine 2 by stratified stoichiometric combustion is called stratified stoichiometric operation.

なお、空燃比が理論空燃比とする混合気よりも、空燃比が理論空燃比よりもリッチとする混合気の方が、混合気が燃焼したのちの既燃ガスの比熱比が向上する。同様に、空燃比が理論空燃比よりもリーンとする混合気の方が、既燃ガスの比熱比が向上する。その結果、内燃機関の膨張行程における作動流体の比熱比が向上する。すなわち、内燃機関2は、第2気筒6の燃焼室内に理論空燃比よりもリッチとなる領域を形成し、第1気筒4を理論空燃比よりもリーンとすれば、比熱比が向上する。これにより、内燃機関2の膨張行程における作動流体の比熱比が向上する。   The specific heat ratio of the burnt gas after combustion of the air-fuel mixture is improved by the air-fuel mixture in which the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio than the air-fuel ratio in which the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio. Similarly, in the case of an air-fuel mixture in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the specific heat ratio of the burned gas is improved. As a result, the specific heat ratio of the working fluid in the expansion stroke of the internal combustion engine is improved. That is, in the combustion chamber of the second cylinder 6, the internal combustion engine 2 forms a region richer than the stoichiometric air fuel ratio, and if the first cylinder 4 is leaner than the stoichiometric air fuel ratio, the specific heat ratio improves. Thereby, the specific heat ratio of the working fluid in the expansion stroke of the internal combustion engine 2 is improved.

ノック調整手段10は、ノッキングの発生を調整する。第1実施形態では、クランクシャフト16に設けられる可変圧縮比機構17をノック調整手段10によって制御することで、第2気筒6の圧縮比を第1気筒4の圧縮比よりも高くなるように設定する。すなわち、ノック調整手段10によって、第2気筒6のクランクシャフト16のストローク長を、第1気筒4よりも長くなるように制御し、第2ピストン24の帳面の位置を可変させて、第2気筒6の圧縮比を第1気筒4よりも高くなるように設定する。可変圧縮比機構17は、第2ピストン24の頂面の位置を可変させる機構であれば、第2ピストン24や第2コンロッド26に設けてもよい。可変圧縮比機構17は、第2ピストン24の頂面の位置を可変させる機構であれば、この他のいかなる機構であってもよい。このように、第1実施形態では、機械的な構造によって、第2気筒6の圧縮比を第1気筒4の圧縮比よりも高く調整するように構成される。この結果、第2気筒6の理論熱効率を第1気筒4よりも高く設定することができる。   Knock adjustment means 10 adjusts the occurrence of knocking. In the first embodiment, the compression ratio of the second cylinder 6 is set to be higher than the compression ratio of the first cylinder 4 by controlling the variable compression ratio mechanism 17 provided on the crankshaft 16 by the knock adjustment means 10. Do. That is, the stroke length of the crankshaft 16 of the second cylinder 6 is controlled to be longer than that of the first cylinder 4 by the knock adjustment means 10, and the position of the surface of the second piston 24 is varied. The compression ratio of 6 is set to be higher than that of the first cylinder 4. The variable compression ratio mechanism 17 may be provided to the second piston 24 or the second connecting rod 26 as long as it is a mechanism that changes the position of the top surface of the second piston 24. The variable compression ratio mechanism 17 may be any other mechanism as long as it can change the position of the top surface of the second piston 24. As described above, in the first embodiment, the compression ratio of the second cylinder 6 is adjusted to be higher than the compression ratio of the first cylinder 4 by the mechanical structure. As a result, the theoretical thermal efficiency of the second cylinder 6 can be set higher than that of the first cylinder 4.

なお、圧縮比が高いほど発生出力(トルク)は増大するが、ノッキングが発生しやすくなる。しかし、第2気筒6は、第1気筒4よりも空燃比がリッチである。これにより、第2気筒6は、第1気筒4よりも気化潜熱が大きくなって混合気が冷却されている。その結果、ノッキングの発生が抑制される。また、第2気筒6を成層ストイキ燃焼とした場合には、ノッキング発生の起点となるエンドガス領域がリーンとなるためノッキングの発生が抑制される。このため、ノック調整手段10は、第2気筒6は、第1気筒4よりも圧縮比を高く設定することができる。このように、ノック調整手段10は、第2気筒6の圧縮比を設定することで、第2気筒6の出力(トルク)が増大するようにノッキングの発生を調整する。   Although the generated output (torque) increases as the compression ratio increases, knocking is more likely to occur. However, the second cylinder 6 is richer in air-fuel ratio than the first cylinder 4. As a result, the latent heat of vaporization of the second cylinder 6 becomes larger than that of the first cylinder 4 and the air-fuel mixture is cooled. As a result, the occurrence of knocking is suppressed. Further, when the second cylinder 6 is in the stratified stoichiometric combustion, the end gas region which is the starting point of the occurrence of knocking becomes lean, so the occurrence of knocking is suppressed. Therefore, the knock adjustment means 10 can set the compression ratio of the second cylinder 6 higher than that of the first cylinder 4. Thus, the knock adjustment means 10 adjusts the occurrence of knocking so that the output (torque) of the second cylinder 6 is increased by setting the compression ratio of the second cylinder 6.

次に、第1実施形態における第1制御部8が行う制御を、図4のフローチャートを用いて説明する。   Next, control performed by the first control unit 8 in the first embodiment will be described using the flowchart of FIG. 4.

ステップS1では、第1制御部8は、内燃機関2に要求される出力(トルク)と、運転状態検出部84によって検出される内燃機関2の回転数と、から、内燃機関2に吸入する目標吸入空気量T_airを算出する。ここで、目標吸入空気量T_airは、吸気通路66を通過する空気量に相当する。第1制御部8は、目標吸入空気量T_airを算出したのち、ステップS2へ処理を進める。   In step S1, the first control unit 8 targets the internal combustion engine 2 from the output (torque) required of the internal combustion engine 2 and the rotational speed of the internal combustion engine 2 detected by the operating state detection unit 84. The intake air amount T_air is calculated. Here, the target intake air amount T_air corresponds to the amount of air passing through the intake passage 66. After calculating the target intake air amount T_air, the first control unit 8 proceeds the process to step S2.

ステップS2では、第1制御部8は、第2気筒6の目標空燃比AF_T2を設定する。第1制御部8は、運転状態検出部84で検出した内燃機関2の運転状態をもとに、例えば、第2気筒6の目標空燃比AF_T2を、理論空燃比AF_Lよりもリッチとなるように、設定する。第2気筒6の目標空燃比AF_T2の設定は、ECU9のメモリに運転状態に応じて記憶された目標空燃比AF_T2のマップを参照してもよい。第1制御部8は、第2気筒6の目標空燃比AF_T2を設定すると、ステップS3へ処理を進める。   In step S2, the first control unit 8 sets a target air-fuel ratio AF_T2 of the second cylinder 6. The first control unit 8 makes the target air-fuel ratio AF_T2 of the second cylinder 6 richer than the stoichiometric air-fuel ratio AF_L, for example, based on the operating condition of the internal combustion engine 2 detected by the operating condition detecting unit 84. , To set. The setting of the target air-fuel ratio AF_T2 of the second cylinder 6 may refer to the map of the target air-fuel ratio AF_T2 stored in the memory of the ECU 9 according to the operating state. After setting the target air-fuel ratio AF_T2 of the second cylinder 6, the first control unit 8 advances the process to step S3.

ステップS3では、第1制御部8は、第1気筒4の目標空燃比AF_T1を設定する。第1制御部8は、第1気筒4の全ての気筒で第2気筒6のリッチ化を内燃機関全体として理論空燃比にもっていくように、第1気筒4の各気筒の目標空燃比AF_T1をリーン側に設定する。   In step S3, the first control unit 8 sets a target air-fuel ratio AF_T1 of the first cylinder 4. The first control unit 8 sets the target air-fuel ratio AF_T1 of each cylinder of the first cylinder 4 so as to bring the enrichment of the second cylinder 6 to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole internal combustion engine in all the cylinders of the first cylinder 4. Set to the lean side.

第1制御部8は、第1気筒4の目標空燃比AF_T1を設定したのち、ステップS4へ処理を進める。   After setting the target air-fuel ratio AF_T1 of the first cylinder 4, the first control unit 8 proceeds the process to step S4.

ステップS4では,第1制御部8は、目標吸入空気量T_airと、目標空燃比AF_T2と、から、第2気筒6の目標燃料噴射量F_T2と噴射時期Ft_T2とを算出する。同様に、第1制御部8は、目標吸入空気量T_airと、目標空燃比AF_T1と、から、第1気筒4の目標燃料噴射量F_T1と噴射時期Ft_T1を算出する。第1制御部8は、目標燃料噴射量F_T1と目標燃料噴射量F_T2とを算出したのち、第1気筒4と第2気筒6の各気筒の燃料噴射弁52に、目標燃料噴射量と、燃料噴射弁52の開閉タイミングと、を示すパルス信号に変換して送信する。燃料噴射弁52は、指定されたパルス信号に応じて燃料を噴射する。第1制御部8は、パルス信号を送信したのち、ステップS5へ処理を進める。   In step S4, the first control unit 8 calculates the target fuel injection amount F_T2 and injection timing Ft_T2 of the second cylinder 6 from the target intake air amount T_air and the target air-fuel ratio AF_T2. Similarly, the first control unit 8 calculates a target fuel injection amount F_T1 and an injection timing Ft_T1 of the first cylinder 4 from the target intake air amount T_air and the target air-fuel ratio AF_T1. After calculating the target fuel injection amount F_T1 and the target fuel injection amount F_T2, the first control unit 8 calculates the target fuel injection amount and fuel for the fuel injection valve 52 of each cylinder of the first cylinder 4 and the second cylinder 6 It converts into the pulse signal which shows the opening / closing timing of the injection valve 52, and transmits. The fuel injection valve 52 injects fuel in accordance with the designated pulse signal. After transmitting the pulse signal, the first control unit 8 advances the process to step S5.

ステップS5では、第1制御部8は、空燃比検出部7から排気空燃比値AF_eを取得する。排気空燃比値AF_eは、排気中のガス成分から空燃比を示す値である。第1制御部8は、排気空燃比値AF_eを取得したのち、ステップS6へ処理を進める。   In step S5, the first control unit 8 acquires the exhaust air-fuel ratio value AF_e from the air-fuel ratio detection unit 7. The exhaust air-fuel ratio value AF_e is a value indicating the air-fuel ratio from the gas component in the exhaust gas. After obtaining the exhaust air-fuel ratio value AF_e, the first control unit 8 proceeds the process to step S6.

ステップS6では、第1制御部8は、排気空燃比値AF_eが所定値AF_Dに対して所定範囲内にあるか否かを判断する。第1気筒4および第2気筒6を気筒ごとに排気空燃比を検出できるのであれば、第1気筒4の場合は目標空燃比AF_T1、第2気筒6の場合は目標空燃比AF_T2に対し所定範囲内にあるか否かを判断し、内燃機関全体の排気空燃比として検出する場合には理論空燃比に対して所定範囲内にあるか否かを判断することで、実際に燃焼した燃料が目標燃料噴射量F_T1およびF_T2に対し、どの程度ずれているかを判断する。第1制御部8は、所定値AF_Dに対して所定範囲内にあるか否かを判断し、所定範囲内でない場合はステップS7へ処理を進める。一方、第1制御部8は、排気空燃比値AF_eが所定値AF_Dに対して所定範囲内にある場合は、ステップS1へ処理を戻す。なお、成層ストイキ燃焼とした場合には、第1気筒4と第2気筒6は全て理論空燃比に対して所定範囲内にあるか否かが判断される。   In step S6, the first control unit 8 determines whether the exhaust air-fuel ratio value AF_e is within a predetermined range with respect to the predetermined value AF_D. The target air-fuel ratio AF_T1 for the first cylinder 4 and the target air-fuel ratio AF_T2 for the second cylinder 6 if the exhaust air-fuel ratio can be detected for each of the first cylinder 4 and the second cylinder 6 In the case where the exhaust air-fuel ratio of the entire internal combustion engine is to be detected, it is determined whether or not it is within a predetermined range with respect to the theoretical air-fuel ratio, and the actually burned fuel is targeted It is determined how much the fuel injection amount F_T1 and F_T2 are deviated. The first control unit 8 determines whether or not the predetermined value AF_D is within the predetermined range, and proceeds to step S7 if it is not within the predetermined range. On the other hand, when the exhaust air-fuel ratio value AF_e is within the predetermined range with respect to the predetermined value AF_D, the first control unit 8 returns the process to step S1. In the case of stratified stoichiometric combustion, it is determined whether the first cylinder 4 and the second cylinder 6 are all within a predetermined range with respect to the theoretical air fuel ratio.

ステップS7では、第1制御部8は、排気空燃比値AF_eと所定値AF_Dとのずれに応じて、第1気筒4の目標燃料噴射量F_T1と、第2気筒6の目標燃料噴射量F_T2とを補正する。例えば、排気空燃比値AF_eが所定値AF_Dよりもリッチである場合、第1制御部8は、第1気筒4の目標燃料噴射量F_T1の燃料噴射量を、減量する。例えば、排気空燃比値AF_eが所定値AF_Dよりもリーンである場合、第2気筒6の目標燃料噴射量F_T2の燃料噴射量を、増加する。このように、第1気筒4の目標燃料噴射量F_T1および第2気筒6の目標燃料噴射量F_T2を増減することによって、第2気筒6の空燃比を、よりリッチに設定することができる。その結果、第2気筒6の膨張行程における作動流体の比熱比を、より高く設定できる。第1制御部8は、第1気筒4の目標燃料噴射量F_T1と、第2気筒6の目標燃料噴射量F_T2を補正したのち、ステップS1へ処理を戻す。   In step S7, the first control unit 8 sets the target fuel injection amount F_T1 of the first cylinder 4 and the target fuel injection amount F_T2 of the second cylinder 6 according to the difference between the exhaust air fuel ratio value AF_e and the predetermined value AF_D. Correct the For example, when the exhaust air-fuel ratio value AF_e is richer than the predetermined value AF_D, the first control unit 8 decreases the fuel injection amount of the target fuel injection amount F_T1 of the first cylinder 4. For example, when the exhaust air-fuel ratio value AF_e is leaner than the predetermined value AF_D, the fuel injection amount of the target fuel injection amount F_T2 of the second cylinder 6 is increased. As described above, by increasing or decreasing the target fuel injection amount F_T1 of the first cylinder 4 and the target fuel injection amount F_T2 of the second cylinder 6, the air-fuel ratio of the second cylinder 6 can be set richer. As a result, the specific heat ratio of the working fluid in the expansion stroke of the second cylinder 6 can be set higher. After correcting the target fuel injection amount F_T1 of the first cylinder 4 and the target fuel injection amount F_T2 of the second cylinder 6, the first control unit 8 returns the process to step S1.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態による内燃機関202について、図面を参照しながら説明する。なお、以降の説明では、第1実施形態と同じ構成には、第1実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an internal combustion engine 202 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

第2実施形態による内燃機関202は、第1気筒4と、第2気筒206と、第1制御部8と、ノック調整手段210と、点火装置40と、を備える。点火装置40は、点火プラグ41を有する。点火装置40は、第1気筒4および第2気筒206の混合気に点火プラグ41を介して点火する。第1制御部8およびノック調整手段210は、ECU209において、ソフトウェアによって実現される機能構成である。第1制御部8は、第2気筒206の燃焼室内に第1気筒4の空燃比よりもリッチとなるリッチ領域を形成するように、第1気筒4の燃料噴射弁52および第2気筒206の燃料噴射弁52を制御する。また、第1制御部8は、空燃比検出部7によって検出される排気の空燃比が所定値となるように、第1気筒4の燃料噴射弁52および第2気筒206の燃料噴射弁52を制御する。したがって、第2実施形態では、第2気筒206の第2ピストン224は、例えば、第1実施形態の第1ピストン18と同じ形状である。その他の内燃機関の機械的な構造は、第1実施形態と同じであるので説明を省略する。   An internal combustion engine 202 according to the second embodiment includes a first cylinder 4, a second cylinder 206, a first control unit 8, knock adjustment means 210, and an ignition device 40. The igniter 40 has a spark plug 41. The igniter 40 ignites the mixture of the first cylinder 4 and the second cylinder 206 through the spark plug 41. The first control unit 8 and the knock adjustment unit 210 are functional configurations realized by software in the ECU 209. The first control unit 8 controls the fuel injection valve 52 of the first cylinder 4 and the second cylinder 206 so as to form a rich region in the combustion chamber of the second cylinder 206 that is richer than the air fuel ratio of the first cylinder 4. The fuel injection valve 52 is controlled. In addition, the first control unit 8 controls the fuel injection valve 52 of the first cylinder 4 and the fuel injection valve 52 of the second cylinder 206 so that the air-fuel ratio of the exhaust detected by the air-fuel ratio detection unit 7 becomes a predetermined value. Control. Therefore, in the second embodiment, the second piston 224 of the second cylinder 206 has, for example, the same shape as the first piston 18 of the first embodiment. The other mechanical structure of the internal combustion engine is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

ノック調整手段210は、点火装置40を制御することによって、第2気筒206の点火装置40の点火時期を進角させる。点火装置40が、最適な点火時期によって点火した場合、燃焼の等容度は他の点火時期よりも大きくなる。これにより、第2気筒206は、運転状態検出部84で検出した運転状態において、最大出力(最大トルク)が得られる。ここで、点火時期を進角するとは、この最適な点火時期を設定する、または、最適な点火時期に近づけることをいう。   The knock adjustment means 210 advances the ignition timing of the ignition device 40 of the second cylinder 206 by controlling the ignition device 40. If the igniter 40 is ignited by the optimal ignition timing, the isovolume of combustion will be greater than the other ignition timings. As a result, the second cylinder 206 can obtain the maximum output (maximum torque) in the operating state detected by the operating state detection unit 84. Here, advancing the ignition timing means setting the optimum ignition timing or approaching the optimum ignition timing.

しかし、点火装置40が、最適な点火時期で点火をするためには、ノッキングの発生を抑制しなければならない。第2実施形態では、第1実施形態と同様に、第1制御部8は、第2気筒206の燃焼室内に第1気筒4よりもリッチとなるリッチ領域を形成するように、第2気筒206の燃料噴射弁52を制御する。これにより、第2気筒206は、第1気筒4よりも気化潜熱が大きくなることによって第1気筒4よりも冷却される。この結果、ノッキングの発生が抑制される。このため、ノック調整手段210は、第2気筒206の点火時期を進角させて、最適な点火時期を近づけることができる。これにより、第2気筒206の燃焼の等容度を高く設定することがでる。また、第2気筒206の出力(トルク)を、高くすることができる。   However, in order for the igniter 40 to ignite at the optimum ignition timing, the occurrence of knocking must be suppressed. In the second embodiment, as in the first embodiment, the first control unit 8 causes the second cylinder 206 to form a rich region in the combustion chamber of the second cylinder 206 that is richer than the first cylinder 4. Control the fuel injection valve 52 of As a result, the second cylinder 206 is cooled more than the first cylinder 4 due to the vaporization latent heat becoming larger than the first cylinder 4. As a result, the occurrence of knocking is suppressed. For this reason, the knock adjustment means 210 can advance the ignition timing of the second cylinder 206 to make the optimal ignition timing closer. Thereby, the equal volume of the combustion of the second cylinder 206 can be set high. Further, the output (torque) of the second cylinder 206 can be increased.

次に、第2実施形態におけるノック調整手段210が行う制御を、図6のフローチャートを用いて説明する。   Next, control performed by the knock adjustment means 210 in the second embodiment will be described using the flowchart of FIG.

ステップS201では、ノック調整手段210は、第2気筒206の目標空燃比AF_T2を取得する。ノック調整手段210は、目標空燃比AF_T2を所得したのち、ステップS202へ処理を進める。   In step S201, knock adjustment means 210 acquires target air-fuel ratio AF_T2 of second cylinder 206. Knock adjustment means 210 proceeds with the process to step S202 after acquiring target air-fuel ratio AF_T2.

ステップS202では、ノック調整手段210は、第2気筒206の目標空燃比AF_T2が第1気筒4の目標空燃比AF_T1よりもリッチか否かを判断する。第2実施形態では、目標空燃比AF_T2が、目標空燃比AF_T1よりもリッチである場合は、ステップS203へ処理を進める。一方、目標空燃比AF_T2が、目標空燃比AF_T1と同一であるか、またはリーンである場合はステップS204へ処理を進める。   In step S 202, knock adjustment means 210 determines whether target air-fuel ratio AF_T 2 of second cylinder 206 is richer than target air-fuel ratio AF_T 1 of first cylinder 4. In the second embodiment, when the target air-fuel ratio AF_T2 is richer than the target air-fuel ratio AF_T1, the process proceeds to step S203. On the other hand, if the target air-fuel ratio AF_T2 is the same as the target air-fuel ratio AF_T1 or is lean, the process proceeds to step S204.

ステップS204では、ノック調整手段210は、第2気筒206が成層ストイキ運転か否かを判断する。第2気筒206が成層ストイキ運転の場合は、ステップS203へ処理を進める。ノック調整手段210は、成層ストイキ運転ではない場合は、ステップS201へ処理を戻す。   In step S204, knock adjustment means 210 determines whether or not second cylinder 206 is in stratified stoichiometric operation. If the second cylinder 206 is in stratified stoichiometric operation, the process proceeds to step S203. If it is not the stratified stoichiometric operation, knock adjustment means 210 returns the processing to step S201.

ステップS203では、ノック調整手段210は、リッチ運転点火時期マップRを参照する。リッチ運転点火時期マップRは、第2気筒206の燃焼室内に第1気筒4よりもリッチとなるリッチ領域を形成する運転条件(リッチ運転条件)で参照するマップである。リッチ運転点火時期マップRは、リッチ運転条件ではないときに参照する通常の点火時期マップLよりも、点火時期を進角させたマップである。すなわち、点火時期マップRは、点火時期マップLよりも最適な点火時期となる領域が多いマップである。なお、第1気筒4の点火時期については、ノック調整手段210が点火時期マップLを参照して設定する。ノック調整手段210は、点火時期マップRを参照したのち、ステップS205へ処理を進める。   In step S203, knock adjustment means 210 refers to rich operation ignition timing map R. The rich operation ignition timing map R is a map referred to in the operating condition (rich operating condition) for forming a rich region which is richer than the first cylinder 4 in the combustion chamber of the second cylinder 206. The rich operation ignition timing map R is a map in which the ignition timing is advanced more than the normal ignition timing map L which is referred to when the rich operation condition is not set. That is, the ignition timing map R is a map in which there are many regions in which the ignition timing is optimal than the ignition timing map L. The knock adjustment means 210 sets the ignition timing of the first cylinder 4 with reference to the ignition timing map L. After referring to the ignition timing map R, the knock adjustment means 210 proceeds to step S205.

ステップS205では、ノック調整手段210は、点火時期マップRの点火時期にしたがって、点火装置40の点火時期を進角させる。ノック調整手段210は、点火時期を進角させると、ステップS201へ処理を戻す。   In step S205, knock adjustment means 210 advances the ignition timing of ignition device 40 in accordance with the ignition timing of ignition timing map R. After advancing the ignition timing, knock adjustment means 210 returns the process to step S201.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態による内燃機関302について、図を参照して説明する。
Third Embodiment
Next, an internal combustion engine 302 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、第3実施形態では、第2実施形態と異なる点だけを説明する。また、第1実施形態および第2実施形態と同様な構成には、第1実施形態および第2実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。   In the third embodiment, only points different from the second embodiment will be described. The same reference numerals as in the first embodiment and the second embodiment denote the same parts as in the first embodiment and the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

図7に示すように、第3実施形態における内燃機関302は、第1気筒4と、第2気筒206と、第1制御部8(図8参照)と、ノック調整手段210(図8参照)と、第2制御部383(図8参照)と、を備える。また、内燃機関302は、第1吸気通路366と、第1スロットルバルブ368と、第1排気通路377と、第2吸気通路369と、第2スロットルバルブ375と、第2排気通路379と、排気スロットルバルブ380と、排気循環通路389と、をさらに備える。   As shown in FIG. 7, the internal combustion engine 302 in the third embodiment includes a first cylinder 4, a second cylinder 206, a first control unit 8 (see FIG. 8), and a knock adjustment unit 210 (see FIG. 8). And a second control unit 383 (see FIG. 8). The internal combustion engine 302 also includes a first intake passage 366, a first throttle valve 368, a first exhaust passage 377, a second intake passage 369, a second throttle valve 375, a second exhaust passage 379, and exhaust. Throttle valve 380 and exhaust circulation passage 389 are further provided.

第1吸気通路366は、第1吸気マニホールド364と、第1気筒4の吸気ポート44(図5参照)と、を有する。第1吸気マニホールド364は、第1気筒4の吸気ポート44に接続される。吸気ポート44は、第1気筒4と連通する。また、第1吸気マニホールド364には、第1スロットルバルブ368が接続される。第1スロットルバルブ368は、第1吸気通路366を通過する空気量を調整する。第1スロットルバルブ368には、スロットル開度を検知する第1スロットル開度センサ374が設けられる。図8に示すように、第1スロットルバルブ368および第1スロットル開度センサ374は、ECU309と電気的に接続される。第1スロットルバルブ368は、吸気ダクト370と接続される。   The first intake passage 366 has a first intake manifold 364 and an intake port 44 (see FIG. 5) of the first cylinder 4. The first intake manifold 364 is connected to the intake port 44 of the first cylinder 4. The intake port 44 communicates with the first cylinder 4. Further, a first throttle valve 368 is connected to the first intake manifold 364. The first throttle valve 368 regulates the amount of air passing through the first intake passage 366. The first throttle valve 368 is provided with a first throttle opening sensor 374 for detecting the throttle opening. As shown in FIG. 8, the first throttle valve 368 and the first throttle opening sensor 374 are electrically connected to the ECU 309. The first throttle valve 368 is connected to the intake duct 370.

第1排気通路377は、排気マニホールド376と、第1気筒4の排気ポート46(図5参照)と、を有する。排気マニホールド376は、第1気筒4の排気ポート46に接続される。排気ポート46は、第1気筒4と連通する。   The first exhaust passage 377 has an exhaust manifold 376 and an exhaust port 46 (see FIG. 5) of the first cylinder 4. The exhaust manifold 376 is connected to the exhaust port 46 of the first cylinder 4. The exhaust port 46 communicates with the first cylinder 4.

第2吸気通路369は、第2吸気マニホールド371と、第2気筒206の吸気ポート44と、を有する。第2吸気マニホールド371は、第2気筒206の吸気ポート44に接続される。吸気ポート44は、第2気筒206と連通する。また、第2吸気マニホールド371には、第2スロットルバルブ375が接続される。第2スロットルバルブ375は、第2吸気通路369を通過する空気量を調整する。第2スロットルバルブ375には、スロットル開度を検知する第2スロットル開度センサ378が設けられる。図8に示すように、第2スロットルバルブ375および第2スロットル開度センサ378は、ECU309と電気的に接続される。第2スロットルバルブ375は、吸気ダクト370と接続される。   The second intake passage 369 has a second intake manifold 371 and an intake port 44 of the second cylinder 206. The second intake manifold 371 is connected to the intake port 44 of the second cylinder 206. The intake port 44 communicates with the second cylinder 206. Further, a second throttle valve 375 is connected to the second intake manifold 371. The second throttle valve 375 adjusts the amount of air passing through the second intake passage 369. The second throttle valve 375 is provided with a second throttle opening sensor 378 that detects the throttle opening. As shown in FIG. 8, the second throttle valve 375 and the second throttle opening degree sensor 378 are electrically connected to the ECU 309. The second throttle valve 375 is connected to the intake duct 370.

第2排気通路379は、排気マニホールド376と、第2気筒206の排気ポート46と、を有する。排気マニホールド376は、第2気筒206の排気ポート46と接続される。排気ポート46は、第2気筒206と連通する。   The second exhaust passage 379 has an exhaust manifold 376 and an exhaust port 46 of the second cylinder 206. The exhaust manifold 376 is connected to the exhaust port 46 of the second cylinder 206. The exhaust port 46 communicates with the second cylinder 206.

排気循環通路389は、一端が第1吸気通路366と接続される。排気循環通路389の他端は、接続部381で第2排気通路379に接続される。排気循環通路389は、第1吸気通路366と、第2排気通路379に連通し、第2気筒206の排気を第1吸気通路366に循環させる。   The exhaust circulation passage 389 is connected to the first intake passage 366 at one end. The other end of the exhaust circulation passage 389 is connected to the second exhaust passage 379 at a connection 381. The exhaust circulation passage 389 communicates with the first intake passage 366 and the second exhaust passage 379, and circulates the exhaust of the second cylinder 206 into the first intake passage 366.

第2排気通路379の接続部381の下流かつ排気集合部385の上流には、排気スロットルバルブ380が設けられる。排気スロットルバルブ380は、開閉することで排気循環通路389へ流れる排気の量を調整する。排気スロットルバルブ380には、スロットル開度を検知する排気スロットル開度センサ386が設けられる。図8に示すように、排気スロットルバルブ380および排気スロットル開度センサ386は、ECU309と電気的に接続される。   An exhaust throttle valve 380 is provided downstream of the connecting portion 381 of the second exhaust passage 379 and upstream of the exhaust collecting portion 385. The exhaust throttle valve 380 adjusts the amount of exhaust flowing to the exhaust circulation passage 389 by opening and closing. The exhaust throttle valve 380 is provided with an exhaust throttle opening degree sensor 386 for detecting the throttle opening degree. As shown in FIG. 8, the exhaust throttle valve 380 and the exhaust throttle opening degree sensor 386 are electrically connected to the ECU 309.

図8に示すように、ECU309は、第1制御部8と、運転状態検出部84と、ノック調整手段210と、第2制御部383と、を有する。第1制御部8、運転状態検出部84、ノック調整手段210、および第2制御部383は、ECU309においてソフトウェアによって実現される機能構成である。   As shown in FIG. 8, the ECU 309 includes a first control unit 8, an operating state detection unit 84, a knock adjustment unit 210, and a second control unit 383. The first control unit 8, the driving state detection unit 84, the knock adjustment unit 210, and the second control unit 383 are functional configurations realized by software in the ECU 309.

第2制御部383は、第1吸気通路366に循環する排気の量が、第1吸気通路366を通過する空気量に対し所定割合となるように、第1スロットルバルブ368と第2スロットルバルブ375および排気スロットルバルブ380を調整する。ここで、所定割合は、例えば、第1気筒4が失火しない割合としてもよい。第1気筒4が失火しない割合とは、発明者らの知見によれば、第1吸気通路366を通過する空気量の65%以内である。これにより、第1気筒4の失火を防止するとともに、内燃機関302の熱効率を向上させることができる。   The second control unit 383 controls the first throttle valve 368 and the second throttle valve 375 so that the amount of exhaust gas circulating in the first intake passage 366 becomes a predetermined ratio with respect to the amount of air passing through the first intake passage 366. And adjust the exhaust throttle valve 380. Here, the predetermined ratio may be, for example, a ratio at which the first cylinder 4 does not misfire. According to the findings of the inventors, the rate at which the first cylinder 4 does not misfire is within 65% of the amount of air passing through the first intake passage 366. Thereby, the misfire of the first cylinder 4 can be prevented, and the thermal efficiency of the internal combustion engine 302 can be improved.

ノック調整手段210は、第2実施形態と同じく、第2気筒206の点火時期を進角させる手段である。ノック調整手段210は、ECU309に含まれる。   The knock adjustment means 210 is a means for advancing the ignition timing of the second cylinder 206 as in the second embodiment. Knock adjustment means 210 is included in the ECU 309.

次に、第3実施形態における第2制御部383が行う制御を、図9のフローチャートを用いて説明する。   Next, control performed by the second control unit 383 in the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS301では、第2制御部383は、第1制御部8で算出した目標吸入空気量T_airを取得する。ここで、目標吸入空気量T_airは、第1吸気通路366または第2吸気通路369を通過する空気量に相当する。第2制御部383は、目標吸入空気量T_airを取得したのち、ステップS302へ処理を進める。   In step S301, the second control unit 383 acquires the target intake air amount T_air calculated by the first control unit 8. Here, the target intake air amount T_air corresponds to the amount of air passing through the first intake passage 366 or the second intake passage 369. After acquiring the target intake air amount T_air, the second control unit 383 advances the process to step S302.

ステップS302では、第2制御部383は、目標排気循環量EGR_Tを算出する。目標排気循環量EGR_Tは、第2気筒206の排気のうち第1吸気通路366に循環する排気の量に相当する。ここで、第2制御部383は、目標排気循環量EGR_Tが目標吸入空気量T_airに対して所定割合E_dとなるように、目標排気循環量EGR_Tを算出する。すなわち、所定割合E_dは、目標吸入空気量T_airに対する目標排気循環量EGR_Tの割合を示す値である。所定割合E_dは、第1気筒4が失火しない割合となるように予め設定される。第2制御部383は、目標排気循環量EGR_Tを内燃機関302の運転状態に応じて目標排気循環量EGR_Tまたは所定割合E_dを示したマップEを参照してもよい。第2制御部383は、目標排気循環量EGR_Tを算出したのち、ステップS303へ処理を進める。   In step S302, the second control unit 383 calculates a target exhaust circulation amount EGR_T. The target exhaust circulation amount EGR_T corresponds to the amount of the exhaust that circulates in the first intake passage 366 among the exhaust of the second cylinder 206. Here, the second control unit 383 calculates the target exhaust circulation amount EGR_T such that the target exhaust circulation amount EGR_T becomes a predetermined ratio E_d with respect to the target intake air amount T_air. That is, the predetermined ratio E_d is a value indicating the ratio of the target exhaust circulation amount EGR_T to the target intake air amount T_air. The predetermined ratio E_d is preset to be a ratio at which the first cylinder 4 does not misfire. The second control unit 383 may refer to the map E indicating the target exhaust circulation amount EGR_T or the predetermined ratio E_d according to the operating state of the internal combustion engine 302. After calculating the target exhaust circulation amount EGR_T, the second control unit 383 advances the processing to step S303.

ステップS303では、第2制御部383は、目標吸入空気量T_airの情報から、第1スロットルバルブ368の目標開度T1_tを設定する。第2制御部383は、第1スロットルバルブ368へ目標開度T1_tを送信したのち、ステップS304へ処理を進める。   In step S303, the second control unit 383 sets the target opening degree T1_t of the first throttle valve 368 from the information of the target intake air amount T_air. After transmitting the target opening degree T1_t to the first throttle valve 368, the second control unit 383 advances the process to step S304.

ステップS304では、第2制御部383は、目標吸入空気量T_airと、目標排気循環量EGR_Tの情報とから、第2スロットルバルブ375の目標開度T2_tを設定する。第2制御部383は、第2スロットルバルブ375へ目標開度T2_tを送信したのち、ステップS305へ処理を進める。   In step S304, the second control unit 383 sets the target opening degree T2_t of the second throttle valve 375 from the target intake air amount T_air and the information of the target exhaust circulation amount EGR_T. After transmitting the target opening degree T2_t to the second throttle valve 375, the second control unit 383 advances the process to step S305.

ステップS305では、第2制御部383は、目標排気循環量EGR_Tの情報から、排気スロットルバルブ380の目標開度ET_tを設定する。目標開度ET_tは、目標排気循環量EGR_Tが多くなるほど小さくなる。すなわち、排気スロットルバルブ380が閉じられると、排気循環通路389を通じて排気が第1吸気通路366へ循環する。また、第2制御部383によって排気スロットルバルブ380が完全に閉じられた場合、第1制御部8は、第1排気通路377の排気の空燃比AF_eが所定値AF_Dとなるように、第1気筒4の目標空燃比AF_T1および第2気筒206の目標空燃比AF_T2を制御する。すなわち、排気スロットルバルブ380が完全に閉じられた場合、第2気筒206のすべての排気が、第1気筒4へ循環する。これにより、第2気筒206の排気に含まれる未燃ガスを、第1気筒4で再度燃焼させることができる。第2制御部383は、目標開度ET_tを排気スロットルバルブ380に送信したのち、ステップS301へ処理を戻す。   In step S305, the second control unit 383 sets the target opening degree ET_t of the exhaust throttle valve 380 from the information of the target exhaust circulation amount EGR_T. The target opening degree ET_t decreases as the target exhaust circulation amount EGR_T increases. That is, when the exhaust throttle valve 380 is closed, the exhaust gas circulates to the first intake passage 366 through the exhaust circulation passage 389. In addition, when the exhaust throttle valve 380 is completely closed by the second control unit 383, the first control unit 8 controls the first cylinder so that the air-fuel ratio AF_e of the exhaust of the first exhaust passage 377 becomes the predetermined value AF_D. The target air-fuel ratio AF_T1 of 4 and the target air-fuel ratio AF_T2 of the second cylinder 206 are controlled. That is, when the exhaust throttle valve 380 is completely closed, all the exhaust gas of the second cylinder 206 circulates to the first cylinder 4. Thus, the unburned gas contained in the exhaust gas of the second cylinder 206 can be burned again by the first cylinder 4. After transmitting the target opening degree ET_t to the exhaust throttle valve 380, the second control unit 383 returns the process to step S301.

なお、第1気筒4は、第2気筒206の排気が循環するために、第2気筒206よりも空気量が不足する。このため、第1スロットルバルブ368の目標開度T1_tは、不足する空気量を補うために、第2スロットルバルブ375の目標開度T2_tよりも大きくなる。これにより、第2気筒206は、第1気筒4よりもポンプ損失が大きくなる。その結果、第1気筒4と第2気筒206との間に出力(トルク)差が生じる。一方、第1制御部8により、第2気筒206の空燃比を第1気筒4よりもリッチとし、ノック調整手段210により第2気筒206の点火時期を進角することによって、この出力(トルク)差を補うことができる。また第1実施形態による内燃機関のように第2気筒206の圧縮比を第1気筒4の圧縮比よりも高く設定することで、さらにこの出力(トルク)差を補うことができる。   Note that the amount of air in the first cylinder 4 is less than that in the second cylinder 206 because the exhaust gas of the second cylinder 206 circulates. Therefore, the target opening degree T1_t of the first throttle valve 368 is larger than the target opening degree T2_t of the second throttle valve 375 in order to compensate for the insufficient air amount. As a result, the second cylinder 206 has a pump loss larger than that of the first cylinder 4. As a result, an output (torque) difference occurs between the first cylinder 4 and the second cylinder 206. On the other hand, the air fuel ratio of the second cylinder 206 is made richer than that of the first cylinder 4 by the first control unit 8, and the ignition timing of the second cylinder 206 is advanced by the knock adjustment means 210 to obtain this output (torque). It can compensate for the difference. Further, by setting the compression ratio of the second cylinder 206 higher than the compression ratio of the first cylinder 4 as in the internal combustion engine according to the first embodiment, this output (torque) difference can be further compensated.

第1気筒4を理論空燃比よりもリッチに、第2気筒206をリーンとして、排気集合部下流の空燃比検出部7で検出した全体の空燃比が理論空燃比となるように設定すれば、第2気筒206で生じた未燃分の燃料や不完全燃焼ガス(水素や一酸化炭素など)を第1気筒4で再燃焼させることができるため、熱効率が向上する。以上説明したように、本発明によれば、内燃機関の触媒の浄化効率を維持しながら熱効率を高めることができる。   If the first cylinder 4 is made richer than the theoretical air fuel ratio, and the second cylinder 206 is made lean, the overall air fuel ratio detected by the air fuel ratio detection unit 7 downstream of the exhaust collecting portion becomes the theoretical air fuel ratio, Since the unburned fuel and incomplete combustion gas (such as hydrogen and carbon monoxide) generated in the second cylinder 206 can be re-burned in the first cylinder 4, the thermal efficiency is improved. As described above, according to the present invention, the thermal efficiency can be enhanced while maintaining the purification efficiency of the catalyst of the internal combustion engine.

<他の実施形態>
以上、本発明の3つの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態および変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
Other Embodiments
As mentioned above, although three embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention. In particular, the embodiments and modifications described in the present specification can be arbitrarily combined as needed.

(a)上記第1実施形態では、ノック調整手段10は、可変圧縮比機構17を設けて第2気筒6の圧縮比を第1気筒4よりも高く設定したが、可変圧縮比機構17を設けずに、圧縮上死点時において第1気筒4の第1ピストン18の頂面の位置よりも第2気筒6の第2ピストン24の頂面の位置を高く設定してもよい。これにより、第2気筒6の圧縮比は、第1気筒4よりも高くなる。   (A) In the first embodiment, the knock adjusting means 10 is provided with the variable compression ratio mechanism 17 to set the compression ratio of the second cylinder 6 higher than that of the first cylinder 4. However, the variable compression ratio mechanism 17 is provided. Instead, the position of the top surface of the second piston 24 of the second cylinder 6 may be set higher than the position of the top surface of the first piston 18 of the first cylinder 4 at the compression top dead center. As a result, the compression ratio of the second cylinder 6 becomes higher than that of the first cylinder 4.

(b)上記第1実施形態では、火花点火式内燃機関を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、点火装置40を用いずに燃焼させる予混合圧縮自着火式内燃機関に、本発明を用いてもよい。また、第3実施形態と第1実施形態のノック調整手段10を組み合わせる場合についても、予混合圧縮自着火式内燃機関に、本発明を用いてもよい。   (B) In the first embodiment, the spark-ignition internal combustion engine has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be used for a homogeneous charge compression ignition internal combustion engine that is burned without using the igniter 40. Also in the case where the knock adjustment means 10 of the third embodiment and the first embodiment are combined, the present invention may be applied to a premixed compression self-ignition internal combustion engine.

(c)上記第1実施形態から第3実施形態では、直列型内燃機関を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、水平対向型内燃機関や、V型内燃機関に、本発明を用いてもよい。   (C) In the first to third embodiments, a serial internal combustion engine has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to a horizontally opposed internal combustion engine or a V-type internal combustion engine.

(d)上記第1実施形態から第3実施形態では、第2気筒206は1つであったが、第2気筒206は、複数設けられてもよい。この場合、第3実施形態では、第2気筒206の排気に含まれる未燃ガスを第1気筒4で再度燃焼させるため、第2気筒206の数は、第1気筒4の数よりも少なくすることが好ましい。   (D) In the first to third embodiments, one second cylinder 206 is provided, but a plurality of second cylinders 206 may be provided. In this case, in the third embodiment, since the unburned gas contained in the exhaust of the second cylinder 206 is burned again by the first cylinder 4, the number of second cylinders 206 is made smaller than the number of first cylinders 4. Is preferred.

(e)上記第1実施形態と第2実施形態において、排気通路77と吸気通路66を連通させる排気循環通路を設けてもよい。この場合、第2気筒6、206の排気に含まれる未燃分の燃料や不完全燃焼ガス(水素や一酸化炭素など)を第1気筒4で再度燃焼させるため、熱効率をさらに向上することができる。   (E) In the first embodiment and the second embodiment, an exhaust circulation passage may be provided, which allows the exhaust passage 77 and the intake passage 66 to communicate with each other. In this case, since the unburned fuel and incomplete combustion gas (such as hydrogen and carbon monoxide) contained in the exhaust gas of the second cylinder 6, 206 are burned again by the first cylinder 4, the thermal efficiency can be further improved. it can.

2,202,302 :内燃機関
4 :第1気筒
6,206 :第2気筒
7 :空燃比検出部
8 :第1制御部
10,210 :ノック調整手段
40 :点火装置
41 :点火プラグ
43 :点火プラグの周囲
52 :燃料噴射弁
66 :吸気通路
68 :スロットルバルブ
77 :排気通路
366 :第1吸気通路
368 :第1スロットルバルブ
369 :第2吸気通路
375 :第2スロットルバルブ
377 :第1排気通路
379 :第2排気通路
380 :排気スロットルバルブ
383 :第2制御部
389 :排気循環通路
AF_e :排気の空燃比(排気空燃比)
AF_D :所定値
E_d :所定割合
2, 202, 302: Internal combustion engine 4: First cylinder 6, 206: Second cylinder 7: Air-fuel ratio detection unit 8: First control unit 10, 210: Knock adjustment means 40: Ignition device 41: Ignition plug 43: Ignition Plug 52: fuel injection valve 66: intake passage 68: throttle valve 77: exhaust passage 366: first intake passage 368: first throttle valve 369: second intake passage 375: second throttle valve 377: first exhaust passage 379: second exhaust passage 380: exhaust throttle valve 383: second control unit 389: exhaust circulation passage
AF_e: Exhaust air-fuel ratio (exhaust air-fuel ratio)
AF_D: predetermined value
E_d: predetermined ratio

Claims (7)

第1気筒と、
第2気筒と、
前記第1気筒および前記第2気筒から排出される排気の空燃比を検出する空燃比検出部と、
前記第2気筒の燃焼室内に前記第1気筒の燃焼室内の空燃比よりもリッチとなるリッチ領域を形成するように、前記第1気筒の燃料噴射弁および前記第2気筒の燃料噴射弁を制御する第1制御部と、
前記第2気筒のノッキングを調整するノック調整手段と、
を備える内燃機関。
With the first cylinder,
The second cylinder,
An air-fuel ratio detection unit that detects an air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the first cylinder and the second cylinder;
The fuel injection valve of the first cylinder and the fuel injection valve of the second cylinder are controlled to form a rich region richer than the air fuel ratio in the combustion chamber of the first cylinder in the combustion chamber of the second cylinder A first control unit to
Knock adjustment means for adjusting the knocking of the second cylinder;
An internal combustion engine comprising:
前記ノック調整手段は、前記第2気筒の圧縮比を前記第1気筒の圧縮比よりも高く設定する、請求項1に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 1, wherein the knock adjustment means sets a compression ratio of the second cylinder higher than a compression ratio of the first cylinder. 前記第1気筒および前記第2気筒の混合気に点火する点火装置をさらに備え、
前記ノック調整手段は、前記第2気筒の前記点火装置の点火時期を前記第1気筒の点火時期よりも進角させる、請求項1または2に記載の内燃機関。
The igniter further includes an igniter for igniting a mixture of the first cylinder and the second cylinder.
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the knock adjustment means advances the ignition timing of the igniter of the second cylinder more than the ignition timing of the first cylinder.
前記第1制御部は、
前記第1気筒と前記第2気筒とから排出される排気の空燃比を理論空燃比となるように制御する、請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関。
The first control unit is
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the first cylinder and the second cylinder is controlled to be the stoichiometric air-fuel ratio.
前記第1制御部は、
前記第2気筒の空燃比を理論空燃比よりもリッチとし、前記第1気筒の空燃比を理論空燃比よりもリーンとなるように制御する請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関。
The first control unit is
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the air-fuel ratio of the second cylinder is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the first cylinder is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. organ.
前記点火装置は点火プラグを有し、
前記第2気筒の前記リッチ領域は、前記点火プラグの周囲であり、
前記第1制御部は、前記第2気筒の全体の空燃比が理論空燃比となるように、前記第2気筒の燃料噴射弁を制御する、請求項3から5のいずれか1項に記載の内燃機関。
The igniter comprises a spark plug,
The rich region of the second cylinder is around the spark plug,
6. The fuel injection valve according to claim 3, wherein the first control unit controls the fuel injection valve of the second cylinder such that the air-fuel ratio of the entire second cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio. Internal combustion engine.
前記第1気筒に連通する第1吸気通路と、
前記第1吸気通路を通過する空気量を調整する第1スロットルバルブと、
前記第1気筒に連通し、前記第1気筒の排気が通過する第1排気通路と、
前記第2気筒に連通する第2吸気通路と、
前記第2吸気通路を通過する空気量を調整する第2スロットルバルブと、
前記第2気筒に連通し、前記第2気筒の排気が通過する第2排気通路と、
前記第2排気通路から前記第1吸気通路へ前記第2気筒の排気を循環させる排気循環通路と、
前記第2排気通路に設けられ、前記排気循環通路へ流れる排気の量を調整する排気スロットルバルブと、
前記第1吸気通路に循環する排気の量が、前記第1吸気通路を通過する空気量に対し所定割合となるように、前記第1スロットルバルブと前記第2スロットルバルブと前記排気スロットルバルブを調整する第2制御部と、をさらに備える、請求項1から6のいずれか1項に記載の内燃機関。
A first intake passage communicating with the first cylinder;
A first throttle valve for adjusting an amount of air passing through the first intake passage;
A first exhaust passage in communication with the first cylinder through which the exhaust of the first cylinder passes;
A second intake passage communicating with the second cylinder;
A second throttle valve that adjusts an amount of air passing through the second intake passage;
A second exhaust passage in communication with the second cylinder through which the exhaust of the second cylinder passes;
An exhaust circulation passage that circulates the exhaust of the second cylinder from the second exhaust passage to the first intake passage;
An exhaust throttle valve provided in the second exhaust passage for adjusting the amount of exhaust flowing to the exhaust circulation passage;
The first throttle valve, the second throttle valve, and the exhaust throttle valve are adjusted so that the amount of exhaust gas circulating in the first intake passage becomes a predetermined ratio with respect to the amount of air passing through the first intake passage. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a second control unit.
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