JP2022032246A - エンジンシステムおよび内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の熱効率向上に有利なエンジンシステムを提供する。【解決手段】エンジンシステムＳは内燃機関１と制御ユニット１００を備える。内燃機関は、ピストン２、シリンダ３およびシリンダヘッド４により画成された主室５と、シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグ１０と、点火プラグを取り囲むと共にシリンダヘッドから下方に突出された副室管１１と、ピストンに形成され副室管が挿入可能な副室穴１７と、主室内に供給される燃料を噴射するインジェクタ９とを備える。制御ユニットは、副室管が副室穴に挿入されているときに点火プラグを点火させ、点火プラグの点火前でかつ副室管が副室穴に挿入される前の時期に、インジェクタから燃料を噴射させる。【選択図】図１

Description

本開示は、内燃機関と制御ユニットを備えたエンジンシステム、および内燃機関の制御方法に関する。

一般に火花点火式内燃機関では、圧縮上死点直前のタイミングで点火し、圧縮上死点直後のタイミングで筒内圧ピークを得る。そして点火時期を進角することで筒内圧ピーク値を上昇させ、エンジンの出力トルクを増加させている。

なお、シリンダ内に形成された通常の燃焼室に加えて副燃焼室を有する火花点火式内燃機関も知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７－２８５２７３号公報

一般的な火花点火式内燃機関では、圧縮上死点直後のタイミングで筒内圧ピークが発生するため、筒内圧をクランクシャフトのトルクに変換する際の機械効率が必ずしも良好とは言えないタイミングで筒内圧ピークが発生する。このため、点火時期を進角して筒内圧ピーク値が高まったとしても、クランクシャフトに対して変換されるトルクはそれ程大きくならず、内燃機関の熱効率を向上するのが困難である。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の熱効率向上に有利なエンジンシステムおよび内燃機関の制御方法を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
内燃機関と制御ユニットを備えたエンジンシステムであって、
前記内燃機関は、
ピストン、シリンダおよびシリンダヘッドにより画成された主室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグと、
前記点火プラグを取り囲むと共に前記シリンダヘッドから下方に突出された副室管と、
前記ピストンに形成され、前記副室管が挿入可能な副室穴と、
前記主室内に供給される燃料を噴射するインジェクタと、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記点火プラグの点火時期と、前記インジェクタの噴射量および噴射時期とを制御するように構成され、
前記副室管が前記副室穴に挿入されているときに、前記点火プラグを点火させ、
前記点火プラグの点火前でかつ前記副室管が前記副室穴に挿入される前の時期に、前記インジェクタから燃料を噴射させる
ことを特徴とするエンジンシステムが提供される。

好ましくは、前記制御ユニットは、前記点火プラグの点火後に発生する筒内圧ピークが、クランク半径とコンロッド中心軸がなす角度が９０°またはその付近となるタイミングで発生するよう、前記点火時期を制御する。

好ましくは、筒内圧ピークが発生する前記タイミングは、圧縮上死点後１０～８０°の範囲内におけるタイミングである。

好ましくは、前記副室管は一定の外径を有し、前記副室穴は、前記副室管の外径より大きい一定の内径を有する。

本開示の他の態様によれば、
ピストン、シリンダおよびシリンダヘッドにより画成された主室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグと、
前記点火プラグを取り囲むと共に前記シリンダヘッドから下方に突出された副室管と、
前記ピストンに形成され、前記副室管が挿入可能な副室穴と、
前記主室内に供給される燃料を噴射するインジェクタと、
を備えた内燃機関の制御方法であって、
前記点火プラグの点火前でかつ前記副室管が前記副室穴に挿入される前の時期に、前記インジェクタから燃料を噴射させる第１ステップと、
前記副室管が前記副室穴に挿入されているときに、前記点火プラグを点火させる第２ステップと、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御方法が提供される。

本開示によれば、内燃機関の熱効率向上に有利なエンジンシステムおよび内燃機関の制御方法を提供することができる。

エンジンシステムを示す概略縦断面図である。 圧縮上死点のタイミングにおける点火プラグ付近の様子を示す概略縦断面図である。 クランク角と筒内圧の関係を示すグラフである。 比較例の筒内圧ピーク発生タイミングにおける状態を示す概略図である。 圧縮上死点後のタイミングにおける点火プラグ付近の様子を示す概略縦断面図である。 さらに後のタイミングにおける点火プラグ付近の様子を示す概略縦断面図である。 本実施形態の筒内圧ピーク発生時期における状態を示す概略図である。 比較例における圧縮行程の様子を示す概略図である。 本実施形態の第１実施例における圧縮行程の様子を示す概略図である。 本実施形態の第２実施例における圧縮行程の様子を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

図１に示すように、本実施形態のエンジンシステムＳは、内燃機関（エンジン）１と、これを制御する制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））１００とを備える。周知のようにＥＣＵ１００は、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶媒体であるＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭ以外の記憶装置等を含む。

エンジン１は火花点火式内燃機関であり、具体的には、圧縮天然ガス（ＣＮＧ（Compressed Natural Gas））を燃料とするガスエンジンである。但し、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンであってもよく、他の燃料を使用する火花点火式内燃機関であってもよい。本実施形態のエンジン１は車両用であり、特にトラック等の大型車両の動力源として使用される。しかしながらエンジンの用途はこれに限定されず、車両以外の移動体、例えば船舶、建設機械、または産業機械に適用されるものであってもよい。またエンジンは、移動体に搭載されたものでなくてもよく、定置式のものであってもよい。図では１気筒分しか示されていないが、本実施形態のエンジン１は多気筒エンジンである。エンジン１は図示しないターボチャージャを備える。

エンジン１は、ピストン２と、ピストン２が昇降可能かつ同軸に収容されたシリンダ３と、シリンダ３の上端開口を閉じるシリンダヘッド４と、これらピストン２、シリンダ３およびシリンダヘッド４により画成された主燃焼室すなわち主室５とを備える。主室５は、一般的な火花点火式内燃機関の燃焼室に相当するものである。

シリンダヘッド４には吸気ポート７と排気ポート８が形成される。これら吸気ポート７および排気ポート８は、それぞれ図示しない吸気弁および排気弁により開閉される。吸気ポート７にはインジェクタ９が設けられる。インジェクタ９は、後に主室５内に供給されることとなる燃料Ｆを吸気ポート７内に噴射する。よってインジェクタ９はポート噴射用インジェクタをなす。

なお、インジェクタは、シリンダ３内に燃料を直接噴射する直噴用インジェクタであってもよいし、ポート噴射用インジェクタと直噴用インジェクタの組み合わせであってもよい。主室５内に供給される燃料Ｆを噴射できれば何れの形態のインジェクタであってもよい。

シリンダの中心軸すなわちシリンダ軸を符号Ｃで示す。以下特に断らない限り、シリンダ軸Ｃを基準とした軸方向、半径方向および周方向を単に軸方向、半径方向および周方向というものとする。

シリンダヘッド４の半径方向の中心部には、点火プラグ１０と、これを取り囲む副室管１１とが取り付けられている。これら点火プラグ１０と副室管１１はシリンダ軸Ｃと同軸に配置され、シリンダヘッド４から下方に突出されている。点火プラグ１０は周知のように、中心電極１３と、外側電極１４と、これら電極間に介在される絶縁体１５とを備える。

副室管１１は、軸方向に延びる円筒状とされ、半径方向の隙間を隔てて点火プラグ１０を取り囲む。副室管１１は、点火プラグ１０よりも大きくシリンダヘッド４から突出される。副室管１１は、直管状に形成され、一定の内径ｄ１および外径Ｄ１を有する。副室管１１の下端面１２は軸方向に垂直である。副室管１１の下端は主室５内に開放されている。

一方、ピストン２の上面６には、副室管１１が挿入可能な副室穴１７が形成されている。副室穴１７は、軸方向に延びる有底円筒状とされ、その上端は開放され、下端は閉止されている。副室穴１７は、一定の内径ｄ２を有する。この内径ｄ２は副室管１１の外径Ｄ１より僅かに大きい。副室穴１７の下端面すなわち底面１８は軸方向に垂直である。

図２には圧縮上死点（ＴＤＣ（Top Dead Center））のときの状態を示す。この状態では、副室管１１が副室穴１７に挿入され、両者によって副燃焼室すなわち副室１６が形成される。副室１６はプレチャンバーとも称され、主室５より容積が小さい燃焼室をなす。図は、副室管１１が副室穴１７に最大に挿入され、副室１６の容積が最小となっているときの状態を示す。副室管１１が挿入されているとき、副室管１１の下端面１２と副室穴１７の底面１８との間には軸方向の隙間（底部隙間という）１９が形成され、副室管１１の外周面２０と副室穴１７の内周面２１との間には半径方向の隙間（周部隙間という）２２が形成される。

図１に戻って、ピストン２における副室穴１７の下方の位置にはピストンピン穴２３が設けられる。周知のように、ピストンピン穴２３にはピストンピン（図示せず）が挿入され、このピストンピンを介してピストン２とコンロッド（図示せず）の小端部とが連結される。

ＥＣＵ１００は、点火プラグ１０の点火時期と、インジェクタ９の噴射量および噴射時期とを制御するように構成されている。以下、これらの制御方法を説明する。

まず、本実施形態とは異なる一般的な火花点火式内燃機関（比較例という）の場合を説明する。比較例では、副室が設けられておらず、点火プラグは主室内の中心部に配置される。そして点火プラグを点火させると、主室内における燃料と空気の混合気が、点火位置を起点として半径方向外側に燃え広がる。比較例もポート噴射用インジェクタを備え、その噴射時期は吸気行程中かその前である。

図３には、クランク角θと筒内圧Ｐの関係を示す。ここでいう筒内圧とは主室内の圧力を意味する。線ａ，ｂ，ｃは比較例の場合で、線ａ，ｂ，ｃと進むに従って点火時期が進角される。例えば、線ａの場合の点火時期は圧縮上死点前１０°（ＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）１０°）、線ｂの場合の点火時期は圧縮上死点前１５°（ＢＴＤＣ１５°）、線ｃの場合の点火時期は圧縮上死点前２０°（ＢＴＤＣ２０°）である。

図中のＰｌｉｍは、比較例および本実施形態の場合においてノッキングが起きない筒内圧の最大値、すなわちノック限界を示す。なお比較例のエンジンの圧縮比は予め定められた一般的な値（例えば１０．０）であり、この圧縮比を基準圧縮比という。

図示するように、比較例において、筒内圧の極大ピークすなわち筒内圧ピーク（ｐａ，ｐｂ，ｐｃで示す）は、圧縮上死点直後のタイミング（例えばＡＴＤＣ（After Top Dead Center）１５°付近）で発生する。そして点火時期が進角されるにつれ、筒内圧ピークの筒内圧の値（筒内圧ピーク値）は上昇し、ノック限界Ｐｌｉｍに近づいていき、また筒内圧ピークの発生タイミングは進角されていく。

しかし、このような筒内圧ピークが発生する圧縮上死点直後のタイミングは、筒内圧をクランクシャフトのトルクに変換する際の機械効率が必ずしも良好とは言えないタイミングである。

図４には、その筒内圧ピーク発生タイミングでのピストン２、コンロッド２５およびクランクシャフト２６の位置を示す。筒内圧Ｐは、ピストン２に対する下向きの力を発生させ、この力はコンロッド２５を通じてクランクシャフト２６に伝達され、クランクシャフト２６を回転させるためのトルクに変換される。しかし当該タイミングだと、クランクシャフト中心およびクランクピン中心を結ぶクランク半径Ｒと、コンロッド中心軸Ｃｃとがなす角度θが９０°よりかなり大きく、１８０°付近となっている。このため、クランクシャフト２６にかかる力のモーメントを計算する際の腕の長さｒは、クランク半径Ｒよりかなり短くなり、大きな筒内圧Ｐを与えても、クランクシャフト２６にはそれ程大きなトルクが与えられない。それ故、筒内圧をクランクシャフトのトルクに変換する際の機械効率（以下、単に機械効率という）は必ずしも良好と言えない。

図３に示したように、点火時期を進角して筒内圧ピーク値を上昇させても、筒内圧ピーク発生タイミングはそれ程変わらず、むしろ進角されていくので、角度θが増大し、腕の長さｒが短くなる方向に変化する。従って進角量に対するトルクの増加率はそれ程大きくなく、点火時期を進角しても、トルクはそれ程大きくならず、エンジンの熱効率を向上するのが困難である。

そこで本実施形態では、この課題を解決するため、上記構成のエンジンを採用し、次のような制御を行う。

図３において、線ｄは本実施形態の場合を示す。本実施形態の点火時期は、副室管１１が副室穴１７に挿入され副室１６が形成されているタイミングである。具体的には圧縮上死点近傍であり、圧縮上死点と等しいかその後であるのが好ましいが、圧縮上死点の前であってもよい。いずれにしても、比較例より後のタイミングであるのが好ましい。

図３には一例として、圧縮上死点（ＴＤＣ）と等しい本実施形態の点火時期θｉｇを示す。この点火時期θｉｇより前では筒内混合気の自己着火は起こらない。従って点火時期θｉｇより前ではモータリング時と同様に筒内圧が上昇する。点火時期θｉｇにおいて点火が行われると、筒内混合気が着火、燃焼し、筒内圧が次第に上昇していく。

図２に星印で示すように、圧縮上死点で点火が行われると、副室１６内の混合気が着火し燃焼する（これを副燃焼という）。これによってできた火炎ないし火炎核は、底部隙間１９および周部隙間２２を通じて全周から放射状に主室５内に拡散し、主室５内に伝播すると共に主室５内の混合気を燃焼させる。

点火後、ピストン２は図５に示すように徐々に下降し、これと共に副室１６内の火炎は矢印ａで示す如く底部隙間１９および周部隙間２２を通じて主室５内に伝播していく。ピストン２の下降につれ、底部隙間１９は次第に大きくなっていくが、周部隙間２２の大きさはほぼ一定である。副室１６内の火炎は、絞りとして機能する周部隙間２２を通じて比較的ゆっくりと主室５内に伝播していく。図６に示すように、副室管１１が副室穴１７から抜けて副室１６が開放された後には、副室１６内の火炎が主室５内に直接伝播するようになる。

このように本実施形態では、副室１６から主室５への火炎伝播を遅延させることができ、点火時以降のバーンアングルを伸ばすことができる。そして図３に示すように、点火後に筒内圧をゆっくりと上昇させ、筒内圧ピーク発生タイミングを遅らせることができると共に、比較的高い筒内圧を長く維持することができる。

好ましくは、筒内圧ピークｐｄが発生するピーク時期θｐｄが、機械効率が最大となる時期に一致するか、またはその時期の付近となるよう、点火時期θｉｇが制御される。

図７には、機械効率が最大となる時期（機械効率最大時期という）でのピストン２、コンロッド２５およびクランクシャフト２６の位置を示す。この時期では、クランク半径Ｒとコンロッド中心軸Ｃｃとがなす角度θが９０°に等しい。このため、クランクシャフト２６にかかる力のモーメントを計算する際の腕の長さｒが、クランク半径Ｒに等しくなり、機械効率は最大となる。それ故、機械効率最大時期またはその付近で筒内圧ピークｐｄが発生するよう、点火時期θｉｇを制御することにより、エンジンの熱効率を向上することができる。

このようにＥＣＵ１００は、筒内圧ピークｐｄが、クランク半径Ｒとコンロッド中心軸Ｃｃがなす角度θが９０°またはその付近となるタイミングで発生するよう、点火時期θｉｇを制御する。このタイミングは例えば圧縮上死点後１０～８０°の範囲内におけるタイミングであり、より好適には４５～８０°の範囲内におけるタイミングである。例えば連桿比３．１のエンジンで圧縮上死点後７０°というタイミングを例示することができる。

他方、燃料噴射制御について、ＥＣＵ１００は、点火プラグ１０の点火前でかつ副室管１１が副室穴１７に挿入される前の時期に、インジェクタ９から燃料を噴射させる。これにより、副室１６内に混合気を形成してこれを確実に点火させることができる。このときＥＣＵ１００は、主室５および副室１６内の混合気が点火プラグ１０の点火前に自己着火しないような量の燃料をインジェクタ９から噴射させる。自己着火しないような量とは、例えば、高圧縮比（圧縮比εが１５以上）かつ冷却効率が悪く、更に燃焼室内にヒートスポットが出来やすい形状を持ったエンジンにおける高負荷運転時にて自己着火しない量をいう。

本実施形態の燃料噴射時期は、比較例と同様、吸気行程中かその前（例えば排気行程中）の時期である。なおインジェクタが直噴用インジェクタの場合には、燃料噴射時期を吸気行程中または圧縮行程中の時期とすることができる。本実施形態の燃料噴射量は、理論空燃比相当の量よりも少ない量とすることができる。

ところで、エンジンの熱効率向上には圧縮比を高めることが有利である。しかし、過度に高圧縮比化するとノッキングが発生する虞がある。そこで本実施形態では上記のように、副室管１１を副室穴１７に挿入して副室１６を形成する。これにより、副室１６の圧縮比を主室５の圧縮比より実質的に低下させることができ、高圧縮比化によるノッキングを抑制することができる。

図８は比較例の場合、図９および図１０は本実施形態の場合を示す。各図において（Ａ）は圧縮下死点、（Ｃ）は圧縮上死点、（Ｂ）はその中間タイミングの状態を示す。

まず図８に示す比較例では、副室管１１も副室穴１７も設けられていない。ＹＡ，ＹＢ，ＹＣはシリンダヘッド４からピストン上面６までの距離である。ＹＡ＝１０ＹＣ、ＹＢ＝５ＹＣ＝（１／２）ＹＡである。圧縮比εについては便宜上、図８（Ａ）の状態でε＝１、図８（Ｂ）の状態でε＝２、図８（Ｃ）の状態でε＝１０と考えることができる。

次に、図９に示す本実施形態の第１実施例を説明する。ＹＡ，ＹＢ，ＹＣの関係は前記同様にＹＡ＝１０ＹＣ、ＹＢ＝５ＹＣ＝（１／２）ＹＡである。一方、ＺＡ，ＺＢ，ＺＣはシリンダヘッド４から副室穴底面１８までの距離である。ＺＡ＝１５ＹＣ、ＺＢ＝１０ＹＣ、ＺＣ＝６ＹＣである。ちなみに副室穴１７の深さＺは５ＹＣである。

主室５を、ピストン上面６の真上に位置する半径方向外側の主室領域Ｒ１と、副室穴底面１８の真上に位置する半径方向内側の副室領域Ｒ２とに分けて考える。図９（Ａ）の状態では、主室領域Ｒ１と副室領域Ｒ２の圧縮比がいずれもε＝１である。

図９（Ｂ）の状態では、副室管１１の下端面１２がピストン上面６と同じ高さ位置にあり、副室管１１が副室穴１７に丁度挿入を開始するタイミングなっている。このときも、主室領域Ｒ１と副室領域Ｒ２の圧縮比は等しく、ε＝２である。

このとき以降、副室管１１が副室穴１７に挿入されるため、副室１６は主室５から実質的に分離される。そして両室内は個別に圧縮される。

図９（Ｃ）の状態において、主室領域Ｒ１すなわち主室５の圧縮比は比較例と同様にε＝１０である。一方、副室領域Ｒ２すなわち副室１６は図９（Ｂ）の状態から実質的に圧縮開始されるため、その圧縮比はε＝２×（ＺＢ／ＺＣ）＝３．３３である。よって副室１６の圧縮比を主室５の圧縮比より低下させることができ、高圧縮比化によるノッキングを抑制することができる。

ところで、図９に示す第１実施例は、副室１６の圧縮比を主室５の圧縮比より比較的大きく低下させることができるものの、副室穴１７の深さＺが大きくなり、ピストン２の長さＬが長くなるため、エンジンパッケージング上好ましくない場合がある。

そこで、この問題に対処したのが図１０に示す本実施形態の第２実施例である。以下、これについて説明する。

前記同様、ＹＡ＝１０ＹＣである。しかし、ＹＢについては第１実施例と異なり、ＹＢ＝２ＹＣ＝（１／５）ＹＡである。一方、シリンダヘッド４から副室穴底面１８までの距離については、ＺＡ＝１２ＹＣ、ＺＢ＝４ＹＣ、ＺＣ＝３ＹＣである。副室穴１７の深さＺは２ＹＣである。

この場合、図１０（Ａ）の状態では、主室領域Ｒ１と副室領域Ｒ２の圧縮比がいずれもε＝１である。

図１０（Ｂ）の状態では、図９（Ｂ）と同様、副室管１１が副室穴１７に丁度挿入を開始するタイミングなっている。このとき、主室領域Ｒ１と副室領域Ｒ２の圧縮比は等しく、ε＝５である。

図１０（Ｃ）の状態において、主室５の圧縮比は比較例と同様にε＝１０である。一方、副室１６の圧縮比はε＝５×（ＺＢ／ＺＣ）＝６．６６である。よって副室１６の圧縮比を主室５の圧縮比より低下させることができ、高圧縮比化によるノッキングを抑制することができる。

本実施例は、図９に示した第１実施例と比較して、主室５の圧縮比に対する副室１６の圧縮比の低下量は少ないものの、副室穴１７の深さＺを少なくしてピストン２の長さＬを短くすることができる。よって好ましいエンジンパッケージングを実現することが可能である。

本実施形態によれば、副室１６の圧縮比を主室５の圧縮比より低下させることができる。こうするとノッキングを抑制できるほか、点火プラグ１０における点火エネルギ（具体的には点火プラグ１０に印加する点火コイル二次電圧）を少なくすることができる。低圧縮比の方が気体密度が低いからである。またこの点火エネルギ減少により、副室１６内での点火直後の火炎核成長速度を抑制することができる。火炎核成長速度を抑制すれば、これに伴って副室１６から主室５への火炎伝播、さらには主室５内での火炎伝播を遅らせることができる。よって筒内圧ピーク発生時期θｐｄを機械効率最大時期に近づけるのに有利となる。

また図２および図５に示したように、点火後、ピストン２の下降と共に、副室１６内の火炎は周部隙間２２を通じて主室５内に伝播する。周部隙間２２の大きさは、ピストン２が首振り運動しても副室穴１７の内面が副室管１１に衝突しないような最小の隙間とされている。よって副室１６内の火炎は周部隙間２２を通じて主室５内にゆっくりと伝播し、筒内圧ピーク発生時期θｐｄを機械効率最大時期に近づけるのに有利となる。

副室管１１の外径Ｄ１と副室穴１７の内径ｄ２とを一定としたため、点火後かつピストン下降中の周部隙間２２の大きさを、上記のような小さい値にほぼ一定に保つことができる。よって副室管１１が副室穴１７から抜けるまで、副室１６から主室５への火炎伝播速度を低速に保つことができる。

なお、例えば図９（Ｂ）の状態から図９（Ｃ）の状態に向かって圧縮するとき、周部隙間２２を通じた副室１６からの圧縮漏れがあるため、真の圧縮比は上述のようにならない。しかし、実際の圧縮は高速で行われるため、上述のように計算された圧縮比はある程度妥当なものである。

また、仮に本実施形態の筒内圧ピーク値が比較例より低下したとしても、本実施形態では機械効率最大時期またはその付近で筒内圧ピークｐｄが発生するので、発生するエンジントルク、すなわちエンジンの熱効率の観点からすれば、比較例よりも向上することが可能である。

因みに点火時期θｉｇは、必ずしもピーク時期θｐｄが機械効率最大時期またはその付近に一致する点火時期でなくてもよく、ピーク時期θｐｄが機械効率最大時期またはその付近より前の時期となる点火時期であってもよい。こうしても依然として、ピーク時期θｐｄを比較例よりも機械効率最大時期に近づけることができ、熱効率向上に有利である。

このように本実施形態によれば、内燃機関の熱効率向上に有利なエンジンシステムと内燃機関の制御方法とを提供することができる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は他の実施形態および変形例も可能である。

（１）例えば、副室管１１および副室穴１７の軸方向に垂直な断面形状を円形以外とすることができ、例えば楕円形、または四角形等の多角形とすることができる。

（２）図８～図１０の例で示した圧縮比の値は一例である。その値は任意に変更可能である。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 内燃機関（エンジン）
２ ピストン
３ シリンダ
４ シリンダヘッド
５ 主室
９ インジェクタ
１０ 点火プラグ
１１ 副室管
１７ 副室穴
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (5)

1. 内燃機関と制御ユニットを備えたエンジンシステムであって、
   前記内燃機関は、
   ピストン、シリンダおよびシリンダヘッドにより画成された主室と、
   前記シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグと、
   前記点火プラグを取り囲むと共に前記シリンダヘッドから下方に突出された副室管と、
   前記ピストンに形成され、前記副室管が挿入可能な副室穴と、
   前記主室内に供給される燃料を噴射するインジェクタと、
   を備え、
   前記制御ユニットは、
   前記点火プラグの点火時期と、前記インジェクタの噴射量および噴射時期とを制御するように構成され、
   前記副室管が前記副室穴に挿入されているときに、前記点火プラグを点火させ、
   前記点火プラグの点火前でかつ前記副室管が前記副室穴に挿入される前の時期に、前記インジェクタから燃料を噴射させる
   ことを特徴とするエンジンシステム。
2. 前記制御ユニットは、前記点火プラグの点火後に発生する筒内圧ピークが、クランク半径とコンロッド中心軸がなす角度が９０°またはその付近となるタイミングで発生するよう、前記点火時期を制御する
   請求項１に記載のエンジンシステム。
3. 筒内圧ピークが発生する前記タイミングは、圧縮上死点後１０～８０°の範囲内におけるタイミングである
   請求項２に記載のエンジンシステム。
4. 前記副室管は一定の外径を有し、前記副室穴は、前記副室管の外径より大きい一定の内径を有する
   請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
5. ピストン、シリンダおよびシリンダヘッドにより画成された主室と、
   前記シリンダヘッドに取り付けられた点火プラグと、
   前記点火プラグを取り囲むと共に前記シリンダヘッドから下方に突出された副室管と、
   前記ピストンに形成され、前記副室管が挿入可能な副室穴と、
   前記主室内に供給される燃料を噴射するインジェクタと、
   を備えた内燃機関の制御方法であって、
   前記点火プラグの点火前でかつ前記副室管が前記副室穴に挿入される前の時期に、前記インジェクタから燃料を噴射させる第１ステップと、
   前記副室管が前記副室穴に挿入されているときに、前記点火プラグを点火させる第２ステップと、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御方法。

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