JP4306594B2 - Sub-chamber internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、副室式内燃機関、特に、副燃焼室において熱面着火が行われる副室式内燃機関に関する。   The present invention relates to a sub-chamber internal combustion engine, and more particularly to a sub-chamber internal combustion engine in which hot surface ignition is performed in a sub-combustion chamber.

従来から、主燃焼室及びその主燃焼室に隣接して設けられる副燃焼室を備えた副室式内燃機関が提案されている。(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−74137号公報(第1−3頁、第1−4図)
Conventionally, a sub-chamber internal combustion engine having a main combustion chamber and a sub-combustion chamber provided adjacent to the main combustion chamber has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-6-74137 (page 1-3, Fig. 1-4)

しかし、特許文献1の内燃機関では、小さな副燃焼室の内部に熱面着火のためのグロープラグに加えて燃料噴射弁が配備されている。このため、構造が複雑となっている。   However, in the internal combustion engine of Patent Document 1, a fuel injection valve is provided in a small auxiliary combustion chamber in addition to a glow plug for hot surface ignition. For this reason, the structure is complicated.

また、副室式内燃機関において液体燃料を副燃焼室に噴射する構成を採る場合には、燃料気化の安定性を確保するため、副燃焼室のサイズや形状に制約がかかる。   Further, in the case of adopting a configuration in which liquid fuel is injected into the sub-combustion chamber in the sub-chamber internal combustion engine, the size and shape of the sub-combustion chamber are restricted in order to ensure the stability of fuel vaporization.

このようなことから、副燃焼室に燃料噴射弁を配備せず、主燃焼室から副燃焼室に導入されてきた新気混合気をそのまま熱面着火させることが考えられるが、この場合には、着火の時期(タイミング)が成り行きとなり、所望の時期に着火を行わせることが困難となって、内燃機関の熱効率が低下する恐れがある。   For this reason, it is conceivable that the new air-fuel mixture introduced from the main combustion chamber to the sub-combustion chamber is directly ignited on the hot surface without providing a fuel injection valve in the sub-combustion chamber. The timing (timing) of ignition becomes a matter of course, and it becomes difficult to perform ignition at a desired timing, which may reduce the thermal efficiency of the internal combustion engine.

本発明の課題は、副燃焼室に燃料を直接噴射しない構成を採る場合でも熱効率を向上させることができる副室式内燃機関を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sub-chamber internal combustion engine that can improve the thermal efficiency even when adopting a configuration in which fuel is not directly injected into the sub-combustion chamber.

本発明に係る副室式内燃機関は、主燃焼室と、副燃焼室と、着火手段とを備えている。副燃焼室は、主燃焼室に隣接している。着火手段は、副燃焼室の内部に設けられており、主燃焼室から副燃焼室に導入された新気混合気を熱面着火させる。そして、この副室式内燃機関では、副室着火時間を変化させる。副室着火時間とは、新気混合気が副燃焼室に導入されてから副燃焼室において新気混合気が着火するまでの時間である。   The sub-chamber internal combustion engine according to the present invention includes a main combustion chamber, a sub-combustion chamber, and ignition means. The auxiliary combustion chamber is adjacent to the main combustion chamber. The ignition means is provided inside the auxiliary combustion chamber, and ignites the fresh air mixture introduced from the main combustion chamber into the auxiliary combustion chamber. In this sub-chamber internal combustion engine, the sub-chamber ignition time is changed. The sub-chamber ignition time is the time from when the fresh air mixture is introduced into the sub-combustion chamber until the new air-fuel mixture is ignited in the sub-combustion chamber.

ここでは、副燃焼室に導入された新気混合気が、着火手段の熱面に触れて着火(熱面着火)する。   Here, the fresh air mixture introduced into the auxiliary combustion chamber is ignited by touching the hot surface of the ignition means (hot surface ignition).

本発明に係る副室式内燃機関では、主燃焼室から副燃焼室に新気混合気が導入されてから新気混合気が着火するまでの時間である副室着火時間は、特に工夫がなければ、主燃焼室から着火手段までの距離などにより成り行きで決まってしまう。   In the sub-chamber internal combustion engine according to the present invention, the sub-chamber ignition time, which is the time from when the fresh air mixture is introduced from the main combustion chamber to the sub-combustion chamber until the fresh air mixture is ignited, is not particularly devised. In this case, it is determined by the course of events depending on the distance from the main combustion chamber to the ignition means.

しかし、本発明によれば、副室着火時間を成り行きに任せるのではなく、積極的に副室着火時間を変化させる構成を採っている。このため、所望の時期に着火を行わせることができるようになり、副燃焼室で熱面着火を行わせる構造の副室式内燃機関において、熱効率を向上させることができるようになる。   However, according to the present invention, a configuration is adopted in which the sub chamber ignition time is positively changed rather than depending on the outcome. For this reason, ignition can be performed at a desired time, and in the sub-chamber internal combustion engine having a structure in which hot surface ignition is performed in the sub-combustion chamber, thermal efficiency can be improved.

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る副室式の内燃機関を、図1および図2に示す。
<First Embodiment>
1 and 2 show a sub-chamber internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

<内燃機関の構成>
副室式の内燃機関1は、主燃焼室63、吸排気機構、燃料噴射弁27、副燃焼室61、グロープラグ70、可変圧縮比機構30、ECU(制御部)40などから構成されている。
<Configuration of internal combustion engine>
The sub-chamber internal combustion engine 1 includes a main combustion chamber 63, an intake / exhaust mechanism, a fuel injection valve 27, a sub-combustion chamber 61, a glow plug 70, a variable compression ratio mechanism 30, an ECU (control unit) 40, and the like. .

主燃焼室63は、シリンダヘッド20,シリンダブロック10およびピストン3に囲まれた室である。ピストン3がシリンダブロック10の側壁に沿って往復運動することにより、主燃焼室63の容積が変化する。シリンダヘッド20には、主燃焼室63に新気を供給するための吸気ポート23と、主燃焼室63から既燃ガスを排気ガスとして排出するための排気ポート24とが形成されている。   The main combustion chamber 63 is a chamber surrounded by the cylinder head 20, the cylinder block 10 and the piston 3. As the piston 3 reciprocates along the side wall of the cylinder block 10, the volume of the main combustion chamber 63 changes. The cylinder head 20 is formed with an intake port 23 for supplying fresh air to the main combustion chamber 63 and an exhaust port 24 for discharging burned gas from the main combustion chamber 63 as exhaust gas.

また、吸排気機構として、吸気ポート23には吸気バルブ21が、排気ポート24には排気バルブ22が配備されている。クランクシャフトの回転に連動して回転する吸気用カム軸21b/排気用カム軸22bに固定された吸気用カム21a/排気用カム22aは、吸気バルブ21/排気バルブ22の上方に配置されており、吸気バルブ21/排気バルブ22を開閉させる。   As an intake / exhaust mechanism, an intake valve 21 is provided in the intake port 23, and an exhaust valve 22 is provided in the exhaust port 24. The intake cam shaft 21b / exhaust cam shaft 22b fixed to the intake cam shaft 21b / exhaust cam shaft 22b rotating in conjunction with the rotation of the crankshaft are arranged above the intake valve 21 / exhaust valve 22. Then, the intake valve 21 / exhaust valve 22 are opened and closed.

燃料噴射弁27は、主燃焼室63に直接ガソリン燃料を噴射する弁である。燃料配管26を介して燃料噴射弁27に燃料を送り出す燃料ポンプ25は、吸気用カム軸21bの端部近傍に配備されており、ガソリン燃料を加圧する。   The fuel injection valve 27 is a valve that directly injects gasoline fuel into the main combustion chamber 63. A fuel pump 25 that sends fuel to the fuel injection valve 27 via the fuel pipe 26 is provided near the end of the intake camshaft 21b and pressurizes gasoline fuel.

副燃焼室61は、主燃焼室63に隣接して設けられる室であり、副燃焼室壁61aに囲まれている。具体的には、シリンダヘッド20において吸気ポート23と排気ポート24との間に形成された空間に、略円筒状の副燃焼室壁61aが配置され、副燃焼室61が形成される。また、副燃焼室壁61aの膨出した半球状の底面には、主燃焼室63と副燃焼室61とを連通する複数の連通路61bが形成されている。   The auxiliary combustion chamber 61 is a chamber provided adjacent to the main combustion chamber 63 and is surrounded by the auxiliary combustion chamber wall 61a. Specifically, in the space formed between the intake port 23 and the exhaust port 24 in the cylinder head 20, a substantially cylindrical auxiliary combustion chamber wall 61 a is disposed, and the auxiliary combustion chamber 61 is formed. In addition, a plurality of communication passages 61 b that connect the main combustion chamber 63 and the sub-combustion chamber 61 are formed on the expanded hemispherical bottom surface of the sub-combustion chamber wall 61 a.

グロープラグ70は、そのヒートコイルパイプ71(着火手段)が副燃焼室61の内部において主燃焼室63から遠い位置から主燃焼室63に近い位置へと延びている。言い換えると、グロープラグ70は、図3に示すように、副燃焼室61の外側に、ヒートコイルパイプ71が副燃焼室61の内部に突き出るように取り付けられている。グロープラグ70のヒートコイルパイプ71は、その中に、コイルヒータ73と絶縁粉末とを有している。コイルヒータ73に通電することで、ヒートコイルパイプ71の先端部72の表面が赤熱する。ここでは、ヒートコイルパイプ71の先端部72を、副燃焼室61の中央付近に位置させている。   In the glow plug 70, the heat coil pipe 71 (ignition means) extends from a position far from the main combustion chamber 63 to a position close to the main combustion chamber 63 inside the auxiliary combustion chamber 61. In other words, the glow plug 70 is attached to the outside of the auxiliary combustion chamber 61 so that the heat coil pipe 71 protrudes into the auxiliary combustion chamber 61 as shown in FIG. The heat coil pipe 71 of the glow plug 70 has a coil heater 73 and insulating powder therein. By energizing the coil heater 73, the surface of the tip 72 of the heat coil pipe 71 becomes red hot. Here, the tip 72 of the heat coil pipe 71 is positioned near the center of the auxiliary combustion chamber 61.

なお、先端部72が赤熱し続けるグロープラグ70は、所定のタイミングで火花を放つスパークプラグに比べて着火性がよく、副燃焼室61に導入されてくる新気混合気がかなり希薄(リーン)な状態であっても着火安定性を確保することができる。   Note that the glow plug 70 in which the distal end portion 72 continues to glow red has better ignitability than the spark plug that emits sparks at a predetermined timing, and the fresh air mixture introduced into the auxiliary combustion chamber 61 is very lean. Even in such a state, ignition stability can be ensured.

可変圧縮比機構30は、機関圧縮比を変更することができる複リンク式ピストン−クランク機構である。この可変圧縮比機構30は、図2に示すように、主として、ロアリンク31、アッパーリンク32、制御リンク33、偏芯カム34、および圧縮比可変アクチュエータ35を備えている。ロアリンク31は、クランクシャフト5のクランクピン5aに回転可能に外嵌・支持されている。クランクシャフト5は、シリンダブロック10に主軸受を介して回転可能に支持されている。アッパーリンク32は、その一端が、ピストンピン4を介してピストン3に回転可能に連結されている。また、アッパーリンク32の他端は、第1連結ピン32aを介してロアリンク31に回転可能に連結されている。ピストン3に燃焼荷重が作用すると、この燃焼荷重は、ピストン3からアッパーリンク32及びロアリンク31を経由して、クランクシャフト5へ回転動力として伝達される。制御リンク33は、その一端が、第2連結ピン33aを介してロアリンク31に回転可能に連結されている。制御リンク33の他端は、偏芯カム34に回転可能に外嵌・支持されている。偏芯カム34は、制御軸36に偏芯して固定されている。制御軸36は、シリンダブロック10に回転可能に支持される軸である。また、制御軸36の一端には、スライド溝37aが形成された制御プレート37が固定されている。圧縮比可変アクチュエータ35は、制御軸36をシリンダブロック10に対して回動させたり、制御軸36をシリンダブロック10に対して回転しないように保持させたりする役割を果たす。この圧縮比可変アクチュエータ35は、電動式であり、主として、略筒状のスレッドドライブ35a、棒状のスレッドドリブン35b、および駆動装置としての電動機(図示省略)から構成されている。スレッドドライブ35aは、電動機によって軸回りに回転駆動される筒状部材であり、内周面にギアが形成されている。スレッドドリブン35bは、スレッドドライブ35aの内周面のギアに噛合しており、スレッドドライブ35aの回転に応じて軸方向(図2の方向D1)に進退する。スレッドドリブン35bの先端には、コントロールシャフトピン35cが設けられている。このコントロールシャフトピン35cは、制御プレート37のスライド溝37aに摺動可能に嵌合している。この圧縮比可変アクチュエータ35によって制御軸36を回動させることにより、クランク角θに対するピストン行程が変化し、機関圧縮比が変化する。なお、圧縮比可変アクチュエータ35は、油圧駆動式としてもよい。   The variable compression ratio mechanism 30 is a multi-link piston-crank mechanism that can change the engine compression ratio. As shown in FIG. 2, the variable compression ratio mechanism 30 mainly includes a lower link 31, an upper link 32, a control link 33, an eccentric cam 34, and a compression ratio variable actuator 35. The lower link 31 is externally fitted and supported rotatably on the crankpin 5a of the crankshaft 5. The crankshaft 5 is rotatably supported by the cylinder block 10 via a main bearing. One end of the upper link 32 is rotatably connected to the piston 3 via the piston pin 4. The other end of the upper link 32 is rotatably connected to the lower link 31 via the first connecting pin 32a. When a combustion load acts on the piston 3, this combustion load is transmitted as rotational power from the piston 3 to the crankshaft 5 via the upper link 32 and the lower link 31. One end of the control link 33 is rotatably connected to the lower link 31 via the second connection pin 33a. The other end of the control link 33 is rotatably fitted and supported on the eccentric cam 34. The eccentric cam 34 is eccentrically fixed to the control shaft 36. The control shaft 36 is a shaft that is rotatably supported by the cylinder block 10. A control plate 37 having a slide groove 37 a is fixed to one end of the control shaft 36. The variable compression ratio actuator 35 plays a role of rotating the control shaft 36 relative to the cylinder block 10 or holding the control shaft 36 so as not to rotate relative to the cylinder block 10. The variable compression ratio actuator 35 is an electric type, and mainly includes a substantially cylindrical thread drive 35a, a rod-shaped thread driven 35b, and an electric motor (not shown) as a driving device. The thread drive 35a is a cylindrical member that is driven to rotate about an axis by an electric motor, and a gear is formed on an inner peripheral surface thereof. The thread driven 35b meshes with the gear on the inner peripheral surface of the thread drive 35a, and advances and retreats in the axial direction (direction D1 in FIG. 2) according to the rotation of the thread drive 35a. A control shaft pin 35c is provided at the tip of the thread driven 35b. The control shaft pin 35 c is slidably fitted in the slide groove 37 a of the control plate 37. By rotating the control shaft 36 by the compression ratio variable actuator 35, the piston stroke with respect to the crank angle θ changes, and the engine compression ratio changes. The variable compression ratio actuator 35 may be hydraulically driven.

ECU40は、クランク角センサ51,水温センサ52,アクセル開度センサ53などのセンサからの信号入力を受け、ドライバーの要求するアクセル開度に相当するエンジントルクを出力できるように、燃料噴射量、着火タイミング、スロットル開度などを調節し、主燃焼室63における燃焼状態を適切に制御するための制御装置である。ECU40は、燃料噴射弁27、燃料ポンプ25、グロープラグ70、可変圧縮比機構30の電動機などに電気的に接続されており、例えば負荷演算部41で演算したエンジン負荷に応じて燃料噴射制御部42において必要な燃料噴射量を決めて燃料噴射弁27に指令を送る。   The ECU 40 receives signal inputs from sensors such as a crank angle sensor 51, a water temperature sensor 52, and an accelerator opening sensor 53, and outputs an engine torque corresponding to the accelerator opening required by the driver so as to output the engine torque and ignition. This is a control device for appropriately controlling the combustion state in the main combustion chamber 63 by adjusting timing, throttle opening, and the like. The ECU 40 is electrically connected to the fuel injection valve 27, the fuel pump 25, the glow plug 70, the electric motor of the variable compression ratio mechanism 30, and the like, for example, according to the engine load calculated by the load calculation unit 41. At 42, a necessary fuel injection amount is determined and a command is sent to the fuel injection valve 27.

<内燃機関の概略動作>
内燃機関1では、吸気行程において、燃料ポンプ25で加圧された燃料が、燃料配管26を介して燃料噴射弁27に供給される。燃料噴射弁27は、吸気ポート23から主燃焼室63に供給された新気空気に燃料を噴射する。これにより、主燃焼室63において概ね均質な新気混合気が生成される。
<General operation of internal combustion engine>
In the internal combustion engine 1, the fuel pressurized by the fuel pump 25 is supplied to the fuel injection valve 27 via the fuel pipe 26 in the intake stroke. The fuel injection valve 27 injects fuel into fresh air supplied from the intake port 23 to the main combustion chamber 63. As a result, a substantially homogeneous fresh air mixture is generated in the main combustion chamber 63.

圧縮行程においては、主燃焼室63で新気混合気が圧縮されるとともに、主燃焼室63の新気混合気の一部が、連通路61bを介して主燃焼室63から副燃焼室61へ導入される。   In the compression stroke, the fresh air mixture is compressed in the main combustion chamber 63, and a part of the fresh air mixture in the main combustion chamber 63 is transferred from the main combustion chamber 63 to the auxiliary combustion chamber 61 via the communication passage 61b. be introduced.

副燃焼室61では、グロープラグ70のヒートコイルパイプ71に新気混合気が接触したときに、新気混合気が熱面着火されて燃焼する。副燃焼室61の燃焼ガス(火炎)は、連通路61bを介して主燃焼室63へトーチ状に放射され、主燃焼室63の均質な新気混合気を燃焼させる。   In the sub-combustion chamber 61, when the fresh air mixture comes into contact with the heat coil pipe 71 of the glow plug 70, the fresh air mixture is ignited by the hot surface and burned. The combustion gas (flame) in the auxiliary combustion chamber 61 is radiated in a torch shape to the main combustion chamber 63 through the communication passage 61b, and the homogeneous fresh air mixture in the main combustion chamber 63 is combusted.

膨張行程では、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン3が押し下げられる。   In the expansion stroke, the piston 3 is pushed down by the combustion pressure generated by burning the fresh air mixture.

排気行程では、主燃焼室63で燃焼された既燃ガスが、排気ガスとして排気ポート24へ排出される。   In the exhaust stroke, the burned gas burned in the main combustion chamber 63 is discharged to the exhaust port 24 as exhaust gas.

<内燃機関の副燃焼室における着火動作の詳細>
副燃焼室61には、圧縮行程において、連通路61bを介して主燃焼室63から概ね均質な新気混合気(図3の新気混合気MGを参照)が導入されてくる。このとき、図3に示すように、副燃焼室61内の残留ガスRGと新気混合気MGとが、副燃焼室61において概ね層状に分布する。すなわち、圧縮行程において副燃焼室61に導入された新気混合気MGは、残留ガスRGを副燃焼室61の上方に押しやる。これにより、残留ガスRGは、副燃焼室61の上方空間に分布し、新気混合気MGは副燃焼室61の残りの領域(下方空間)に分布することになる。図3において、残留ガスRGと新気混合気MGとの境界を破線で示す。
<Details of ignition operation in auxiliary combustion chamber of internal combustion engine>
A substantially homogeneous fresh air mixture (see the fresh air mixture MG in FIG. 3) is introduced into the auxiliary combustion chamber 61 from the main combustion chamber 63 through the communication passage 61b in the compression stroke. At this time, as shown in FIG. 3, the residual gas RG and the fresh air mixture MG in the auxiliary combustion chamber 61 are distributed in a layered manner in the auxiliary combustion chamber 61. That is, the fresh air mixture MG introduced into the auxiliary combustion chamber 61 in the compression stroke pushes the residual gas RG upward of the auxiliary combustion chamber 61. As a result, the residual gas RG is distributed in the upper space of the auxiliary combustion chamber 61, and the fresh air mixture MG is distributed in the remaining region (lower space) of the auxiliary combustion chamber 61. In FIG. 3, the boundary between the residual gas RG and the fresh air mixture MG is indicated by a broken line.

この残留ガスRGと新気混合気MGとの副燃焼室61における境界は、例えばピストン3が上死点にあるタイミングで比較して、圧縮比が高い場合には主燃焼室63から比較的遠い位置に、圧縮比が低い場合には主燃焼室63から比較的近い位置にくる。   The boundary between the residual gas RG and the fresh air mixture MG in the auxiliary combustion chamber 61 is relatively far from the main combustion chamber 63 when the compression ratio is high, for example, when the piston 3 is at the top dead center. The position is relatively close to the main combustion chamber 63 when the compression ratio is low.

したがって、機関圧縮比が高い場合には、副燃焼室61に新気混合気MGが導入されてから新気混合気MGがヒートコイルパイプ71の先端部72に触れて着火するまでの時間である副室着火時間が短くなる。一方、機関圧縮比が低い場合には、副室着火時間が長くなる。   Therefore, when the engine compression ratio is high, it is the time from when the fresh air mixture MG is introduced into the auxiliary combustion chamber 61 until the fresh air mixture MG touches the tip 72 of the heat coil pipe 71 and ignites. The secondary chamber ignition time is shortened. On the other hand, when the engine compression ratio is low, the sub chamber ignition time becomes long.

別の見方をすると、副燃焼室61内の残留ガスRGと新気混合気MGとが層状に分布することから、ピストン3が上死点にあるときに、機関圧縮比が高い場合には、残留ガスRGが副燃焼室61において占める容積の割合である残留ガス割合が小さくなり、機関圧縮比が低い場合には、残留ガス割合が大きくなると言える。そして、残留ガス割合が小さくなるときには副室着火時間が短くなり、残留ガス割合が大きくなるときには副室着火時間が長くなる。   From another viewpoint, since the residual gas RG and the fresh air mixture MG in the auxiliary combustion chamber 61 are distributed in layers, when the piston 3 is at the top dead center and the engine compression ratio is high, It can be said that the residual gas ratio increases when the residual gas ratio, which is the ratio of the volume occupied by the residual gas RG in the sub-combustion chamber 61, decreases, and the engine compression ratio is low. The sub chamber ignition time is shortened when the residual gas ratio is small, and the sub chamber ignition time is long when the residual gas ratio is large.

<内燃機関の制御>
まず、内燃機関1では、ECU40によって、燃焼室全体の平均当量比を図5の2点鎖線で示すように制御している。すなわち、比較的エンジン負荷の低い運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が理論当量比よりもリーンとなるように制御し、比較的エンジン負荷の高い運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が概ね理論当量比となるように制御し、エンジン負荷が最大負荷付近になる運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が理論当量比よりもリッチとなるように制御している。
<Control of internal combustion engine>
First, in the internal combustion engine 1, the ECU 40 controls the average equivalence ratio of the entire combustion chamber as indicated by a two-dot chain line in FIG. That is, the control is performed so that the average equivalence ratio of the entire combustion chamber is leaner than the theoretical equivalence ratio under operating conditions with a relatively low engine load, and the average of the entire combustion chamber is controlled under operating conditions with a relatively high engine load. The equivalence ratio is controlled so as to be approximately the theoretical equivalence ratio, and under the operating conditions where the engine load is near the maximum load, the average equivalence ratio of the entire combustion chamber is controlled to be richer than the theoretical equivalence ratio.

また、上記のような副燃焼室61における着火動作の特性に鑑み、内燃機関1のECU40は、以下のようにして副燃焼室61における着火タイミングを制御し、その着火タイミングをエンジン負荷に適した時期(以下、副燃焼室要求着火時期という。)にしている。   In view of the characteristics of the ignition operation in the sub-combustion chamber 61 as described above, the ECU 40 of the internal combustion engine 1 controls the ignition timing in the sub-combustion chamber 61 as follows, and the ignition timing is suitable for the engine load. The timing (hereinafter referred to as the auxiliary combustion chamber required ignition timing).

具体的には、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つように、エンジン負荷に応じて副燃焼室61における着火タイミングを制御している。   Specifically, the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is controlled according to the engine load so that the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established.

図4に示すように、エンジン負荷が低いほど、燃焼温度が低く燃焼速度が遅いため、冷却損失が小さくなる。このため、エンジン負荷が低くなると、最大トルクを発生する要求燃焼時期は相対的に進角側にシフトする。これに伴い、副燃焼室要求着火時期も相対的に進角側にシフトすることになる。反対に、エンジン負荷が高くなると、最大トルクを発生する要求燃焼時期は相対的に遅角側にシフトし、副燃焼室要求着火時期も相対的に遅角側にシフトする。   As shown in FIG. 4, the lower the engine load, the lower the combustion temperature and the lower the combustion speed, so the cooling loss becomes smaller. For this reason, when the engine load becomes low, the required combustion timing for generating the maximum torque is relatively shifted to the advance side. Along with this, the auxiliary combustion chamber required ignition timing is also relatively shifted to the advance side. On the contrary, when the engine load increases, the required combustion timing for generating the maximum torque shifts relatively to the retard side, and the auxiliary combustion chamber required ignition timing also shifts to the relatively retard side.

副燃焼室61における着火が図4に示す副燃焼室要求着火時期に起こるように、ECU40は、負荷演算部41で演算したエンジン負荷に応じて、圧縮比制御部43によって可変圧縮比機構30を制御している。   The ECU 40 controls the variable compression ratio mechanism 30 by the compression ratio control unit 43 in accordance with the engine load calculated by the load calculation unit 41 so that the ignition in the sub combustion chamber 61 occurs at the required ignition timing shown in FIG. I have control.

上記のように、機関圧縮比が高い場合には残留ガス割合が小さくなって副室着火時間が短くなり、機関圧縮比が低い場合には残留ガス割合が大きくなって副室着火時間が長くなるため、可変圧縮比機構30を制御して機関圧縮比を変化させることで副燃焼室61における着火タイミングを制御することができる。これに鑑み、ECU40は、図6の一点鎖線で示す機関圧縮比になるように可変圧縮比機構30を制御し、副燃焼室61の残留ガス割合が図6の実線で示す形になるようにしている。これにより、エンジン負荷が低くなるほど残留ガス割合が低くなるという状態が実現され、エンジン負荷が低くなるほど副室着火時間が短くなって副燃焼室61における着火タイミングが早まる状態が実現される。そして、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つようになり、内燃機関1の高い熱効率が確保されている。   As described above, when the engine compression ratio is high, the residual gas ratio becomes small and the sub chamber ignition time becomes short. When the engine compression ratio is low, the residual gas ratio becomes large and the sub chamber ignition time becomes long. Therefore, the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 can be controlled by controlling the variable compression ratio mechanism 30 to change the engine compression ratio. In view of this, the ECU 40 controls the variable compression ratio mechanism 30 so that the engine compression ratio indicated by the one-dot chain line in FIG. 6 is obtained, so that the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 becomes the shape indicated by the solid line in FIG. ing. As a result, a state in which the residual gas ratio is reduced as the engine load is reduced is realized, and a state in which the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is accelerated is shortened as the engine load is reduced. Then, the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established, and high thermal efficiency of the internal combustion engine 1 is ensured.

なお、図5および図6における残留ガス割合は、上死点における副燃焼室61内の残留ガスRGの容積の割合を示している。   The residual gas ratio in FIGS. 5 and 6 indicates the ratio of the volume of the residual gas RG in the auxiliary combustion chamber 61 at the top dead center.

<内燃機関の特徴>
内燃機関1では、副燃焼室61に新気混合気MGが導入されてから新気混合気MGがヒートコイルパイプ71の先端部72に触れて着火するまでの時間である副室着火時間を変化させ、その副室着火時間が高負荷運転時よりも低負荷運転時のときに短くなるようにしている。
<Characteristics of internal combustion engine>
In the internal combustion engine 1, the sub chamber ignition time, which is the time from when the fresh air mixture MG is introduced into the sub combustion chamber 61 to when the fresh air mixture MG touches the tip 72 of the heat coil pipe 71 and ignites, is changed. The sub-chamber ignition time is made shorter during low load operation than during high load operation.

具体的には、ECU40が可変圧縮比機構30を制御して機関圧縮比をエンジン負荷に応じて図6の1点鎖線で示すように変化させることによって、副燃焼室61の残留ガス割合を図6の実線で示すように変化させ、低負荷運転時の副室着火時間が高負荷運転時の副室着火時間よりも短くなるようにしている。   Specifically, the ECU 40 controls the variable compression ratio mechanism 30 to change the engine compression ratio in accordance with the engine load as shown by a one-dot chain line in FIG. The sub-chamber ignition time during low-load operation is made shorter than the sub-chamber ignition time during high-load operation.

これにより、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が実現されており、内燃機関1の熱効率を高くすることができている。   As a result, the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is realized, and the thermal efficiency of the internal combustion engine 1 can be increased.

<第1実施形態に係る内燃機関の変形例>
(1)
上記の第1実施形態ではヒートコイルパイプ71の先端部72だけが赤熱した着火部となっているグロープラグ70を採用しているが、図7(A)に示すヒートコイルパイプ71aを有するグロープラグを採用することもできる。
<Modification of Internal Combustion Engine According to First Embodiment>
(1)
In the first embodiment, the glow plug 70 in which only the distal end portion 72 of the heat coil pipe 71 is a red hot ignition portion is employed. However, the glow plug having the heat coil pipe 71a shown in FIG. Can also be adopted.

ヒートコイルパイプ71aでは、先端の第1ヒータ部72aに加えて、第1ヒータ部72aよりも主燃焼室63から遠い位置に第2ヒータ部72bが形成されている。第2ヒータ部72bのコイルヒータ73bには、第1ヒータ部72aのコイルヒータ73aよりも高い印可電圧で電流を流す。これにより、第2ヒータ部72bの表面温度は第1ヒータ部72aの表面温度よりも高くなっている。   In the heat coil pipe 71a, in addition to the first heater part 72a at the tip, a second heater part 72b is formed at a position farther from the main combustion chamber 63 than the first heater part 72a. A current is passed through the coil heater 73b of the second heater portion 72b at a higher applied voltage than the coil heater 73a of the first heater portion 72a. Thereby, the surface temperature of the 2nd heater part 72b is higher than the surface temperature of the 1st heater part 72a.

この場合、主燃焼室63から副燃焼室61に導入された新気混合気が比較的リーンなときには、その新気混合気が表面温度の低い第1ヒータ部72aまで到達しても着火せず、表面温度の高い第2ヒータ部72bまで新気混合気が到達したときに初めて副燃焼室61において着火が為されるようになる。反対に、新気混合気が比較的リッチなときには、その新気混合気が表面温度の低い第1ヒータ部72aまで到達した段階で、副燃焼室61において着火が為される。   In this case, when the fresh air mixture introduced from the main combustion chamber 63 to the sub combustion chamber 61 is relatively lean, even if the fresh air mixture reaches the first heater portion 72a having a low surface temperature, it does not ignite. When the fresh air mixture reaches the second heater portion 72b having a high surface temperature, ignition is performed in the auxiliary combustion chamber 61 for the first time. On the contrary, when the fresh air mixture is relatively rich, ignition is performed in the auxiliary combustion chamber 61 when the fresh air mixture reaches the first heater portion 72a having a low surface temperature.

このように、表面温度の異なる第1ヒータ部72aおよび第2ヒータ部72bを設けることで、エンジン負荷に応じて変化する新気混合気の当量比に合わせて副燃焼室61における着火タイミングを変えることができるようになる。   As described above, by providing the first heater portion 72a and the second heater portion 72b having different surface temperatures, the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is changed in accordance with the equivalence ratio of the fresh air mixture that changes according to the engine load. Will be able to.

(2)
上記の変形例(1)では、印可電圧を変えることによって第1ヒータ部72aの表面温度と第2ヒータ部72bの表面温度とに差をつけているが、図7(B)に示すようにコイルヒータの巻き数を変えることで差をつけてもよい。
(2)
In the modified example (1), the surface temperature of the first heater portion 72a and the surface temperature of the second heater portion 72b are made different by changing the applied voltage, but as shown in FIG. 7B. A difference may be made by changing the number of turns of the coil heater.

図7(B)に示すヒートコイルパイプ71bでは、先端の第1ヒータ部72cに加えて、第1ヒータ部72cよりも主燃焼室63から遠い位置に第2ヒータ部72dが形成されている。第2ヒータ部72dのコイルヒータ73dは、第1ヒータ部72cのコイルヒータ73cよりも密に巻かれており、巻き数も多い。これにより、第2ヒータ部72dの表面温度は第1ヒータ部72cの表面温度よりも高くなる。   In the heat coil pipe 71b shown in FIG. 7B, a second heater part 72d is formed at a position farther from the main combustion chamber 63 than the first heater part 72c, in addition to the first heater part 72c at the tip. The coil heater 73d of the second heater part 72d is wound more densely than the coil heater 73c of the first heater part 72c, and has a large number of turns. Thereby, the surface temperature of the 2nd heater part 72d becomes higher than the surface temperature of the 1st heater part 72c.

(3)
上記の変形例(1),(2)では、複数のヒータ部がそれぞれコイルヒータを有する構成を採っているが、複数のヒータ部に対して共通のコイルヒータを採用することも可能である。
(3)
In the above modifications (1) and (2), the plurality of heater portions each have a coil heater, but a common coil heater can be adopted for the plurality of heater portions.

図7(C)に示すヒートコイルパイプ71cでは、先端から基端に向けて(主燃焼室63から離れる方向に向けて)、複数のヒータ部、具体的には第1ヒータ部72e,第2ヒータ部72fおよび第3ヒータ部72gが設けられている。これらのヒータ部72e,72f,72gの内部には、1つのコイルヒータ73eが配備されている。コイルヒータ73eは、主燃焼室63から離れるにしたがって、すなわち先端から離れるにしたがって、密に巻かれて単位長さあたりの巻き数が多くなっている。これにより、第2ヒータ部72fの表面温度は第1ヒータ部72eの表面温度よりも高くなっており、第3ヒータ部72gの表面温度は第2ヒータ部72fの表面温度よりも高くなっている。言い換えれば、ヒートコイルパイプ71cでは、先端から離れるにしたがって、徐々に表面温度が高くなっており、長手方向(主燃焼室63から離れる方向)において着火性が異なるようにされている。   In the heat coil pipe 71c shown in FIG. 7C, a plurality of heater portions, specifically the first heater portion 72e and the second heater portion, are directed from the distal end toward the proximal end (in the direction away from the main combustion chamber 63). A heater part 72f and a third heater part 72g are provided. One coil heater 73e is arranged inside these heater portions 72e, 72f, 72g. The coil heater 73e is tightly wound as the distance from the main combustion chamber 63 increases, that is, as the distance from the tip increases, and the number of turns per unit length increases. Thereby, the surface temperature of the second heater part 72f is higher than the surface temperature of the first heater part 72e, and the surface temperature of the third heater part 72g is higher than the surface temperature of the second heater part 72f. . In other words, in the heat coil pipe 71c, the surface temperature gradually increases with increasing distance from the tip, and the ignitability varies in the longitudinal direction (the direction away from the main combustion chamber 63).

(4)
上記の変形例(1)では、印可電圧を変えることによって第1ヒータ部72aの表面温度と第2ヒータ部72bの表面温度とに差をつけて着火性の違いを生み出しているが、図7(D)に示すように異なる触媒を表面にコーティングすることで着火性の違いを生成してもよい。
(4)
In the above modification (1), the difference in ignitability is produced by changing the applied voltage to make a difference between the surface temperature of the first heater portion 72a and the surface temperature of the second heater portion 72b. As shown in (D), a difference in ignitability may be generated by coating the surface with a different catalyst.

図7(D)に示すヒートコイルパイプ71dでは、先端の第1ヒータ部72hに加えて、第1ヒータ部72hよりも主燃焼室63から遠い位置に第2ヒータ部72iが形成されている。第2ヒータ部72iのコイルヒータ73gは、第1ヒータ部72hのコイルヒータ73fと同じ巻き数であり、印可電圧も同じである。しかし、第1ヒータ部72hの表面には第1触媒74aがコーティングされ、第2ヒータ部72iの表面には第2触媒74bがコーティングされている。第1触媒74aおよび第2触媒74bとしては、白金、アルミ、プラチナ、銅など任意の触媒を用いればよい。そして、ここでは、第2触媒74bをコーティングした第2ヒータ部72iの着火性のほうが第1触媒74aをコーティングした第1ヒータ部72hの着火性よりも高くなるように、第1触媒74aおよび第2触媒74bの触媒成分が選定される。   In the heat coil pipe 71d shown in FIG. 7D, in addition to the first heater portion 72h at the tip, a second heater portion 72i is formed at a position farther from the main combustion chamber 63 than the first heater portion 72h. The coil heater 73g of the second heater part 72i has the same number of turns as the coil heater 73f of the first heater part 72h, and the applied voltage is also the same. However, the surface of the first heater portion 72h is coated with the first catalyst 74a, and the surface of the second heater portion 72i is coated with the second catalyst 74b. As the first catalyst 74a and the second catalyst 74b, any catalyst such as platinum, aluminum, platinum, copper may be used. Here, the first catalyst 74a and the first catalyst 74a and the second catalyst 74b are coated so that the ignitability of the second heater part 72i is higher than the ignitability of the first heater part 72h coated with the first catalyst 74a. The catalyst component of the two catalyst 74b is selected.

このように、着火性の異なる第1ヒータ部72hおよび第2ヒータ部72iを設けることで、エンジン負荷に応じて変化する新気混合気の当量比に合わせて副燃焼室61における着火タイミングを変えることができるようになる。   As described above, by providing the first heater portion 72h and the second heater portion 72i having different ignitability, the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is changed in accordance with the equivalence ratio of the fresh air mixture that changes according to the engine load. Will be able to.

なお、第1触媒74aおよび第2触媒74bの触媒成分の違いによって第1ヒータ部72hおよび第2ヒータ部72iの着火性に差を出す方法に代えて、第1ヒータ部および第2ヒータ部にコーティングする触媒の担持量を変えることで着火性に差を出す方法や、第1ヒータ部に対する触媒のコーティング面積と第2ヒータ部に対する触媒のコーティング面積とを変えて着火性に差を出す方法を用いてもよい。   It should be noted that the first heater unit and the second heater unit may be replaced with a method of making a difference in the ignitability of the first heater unit 72h and the second heater unit 72i depending on the difference in the catalyst components of the first catalyst 74a and the second catalyst 74b. A method for producing a difference in ignitability by changing the amount of catalyst to be coated, or a method for producing a difference in ignitability by changing the catalyst coating area for the first heater part and the catalyst coating area for the second heater part. It may be used.

また、第1ヒータ部72hおよび第2ヒータ部72iそれぞれにコイルヒータ73f,73gを持たせるのではなく、第1ヒータ部72hおよび第2ヒータ部72iに共通のコイルヒータを持たせるような構成とすることも可能である。   Further, the first heater part 72h and the second heater part 72i are not provided with the coil heaters 73f and 73g, respectively, but the first heater part 72h and the second heater part 72i are provided with a common coil heater. It is also possible to do.

(5)
上記の第1実施形態では、燃料噴射弁27から主燃焼室63に加圧燃料を直接噴射する構成を採っているが、本発明は、吸気ポート23に対して燃料を噴射する構成の副室式内燃機関に対して適用することもできる。
(5)
In the first embodiment, the pressurized fuel is directly injected from the fuel injection valve 27 into the main combustion chamber 63. However, the present invention is a sub chamber configured to inject fuel into the intake port 23. The present invention can also be applied to an internal combustion engine.

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る副室式の内燃機関を、図8および図9に示す。
Second Embodiment
8 and 9 show a sub-chamber internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.

副室式の内燃機関1aは、主燃焼室63、吸排気機構、燃料噴射弁27、副燃焼室61、グロープラグ70、可変バルブタイミング機構81,82、過給機90、ECU(制御部)40aなどから構成されている。   The sub-chamber internal combustion engine 1a includes a main combustion chamber 63, an intake / exhaust mechanism, a fuel injection valve 27, a sub-combustion chamber 61, a glow plug 70, variable valve timing mechanisms 81 and 82, a supercharger 90, and an ECU (control unit). 40a and the like.

本実施形態の内燃機関1aでは、第1実施形態の内燃機関1における可変圧縮比機構30の代わりに、可変バルブタイミング機構81,82と過給機90とが配備されている。ECU40aを除くその他の構成については、第1実施形態の内燃機関1と同様であるので、第2実施形態の内燃機関1aにおいても同様の部品に対して同じ番号をふり、繰り返しになる説明は原則として省略する。グロープラグ70についても、第1実施形態のものと同様であり、図3に示すものを採用している。   In the internal combustion engine 1a of the present embodiment, variable valve timing mechanisms 81 and 82 and a supercharger 90 are provided instead of the variable compression ratio mechanism 30 in the internal combustion engine 1 of the first embodiment. Since the configuration other than the ECU 40a is the same as that of the internal combustion engine 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same components in the internal combustion engine 1a of the second embodiment, and repeated explanation is in principle. It omits as. The glow plug 70 is the same as that of the first embodiment, and the one shown in FIG. 3 is adopted.

<可変バルブタイミング機構の構成>
可変バルブタイミング機構81,82は、油圧駆動式であり、クランクシャフトに対するカム軸21b,22bの位相を変化させることで、吸気バルブ21,排気バルブ22の開閉時期を進角化あるいは遅角化させる。可変バルブタイミング機構81,82の具体的構成については、周知であるため、ここでは説明を省略する。
<Configuration of variable valve timing mechanism>
The variable valve timing mechanisms 81 and 82 are hydraulically driven, and the opening / closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is advanced or retarded by changing the phase of the camshafts 21b and 22b with respect to the crankshaft. . Since the specific configuration of the variable valve timing mechanisms 81 and 82 is well known, the description thereof is omitted here.

なお、油圧駆動式の可変バルブタイミング機構81,82ではなく、電磁ブレーキによる摩擦制動を利用してクランクシャフトに対するカム軸の位相を変化させる可変バルブタイミング機構を採用してもよい。例えば、特開2002−97908号公報に開示されている可変バルブタイミング装置を採用することができる。   Instead of the hydraulically driven variable valve timing mechanisms 81 and 82, a variable valve timing mechanism that changes the phase of the camshaft relative to the crankshaft using friction braking by an electromagnetic brake may be employed. For example, a variable valve timing device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-97908 can be employed.

<過給機の構成>
過給機90は、可変ノズル機構付きターボチャージャーであって、主として、吸気ポート23につながる吸気流路に配設されるコンプレッサ91と、排気ポート24の下流の排気流路に配設されるタービン92と、結合シャフト93と、可変ノズル機構94とから構成されている。結合シャフト93は、コンプレッサ91の回転軸とタービン92の回転軸とを結合している。可変ノズル機構94は、そのノズルが制御されることで過給圧を可変することができる。
<Structure of turbocharger>
The supercharger 90 is a turbocharger with a variable nozzle mechanism, and mainly includes a compressor 91 disposed in an intake passage connected to the intake port 23 and a turbine disposed in an exhaust passage downstream of the exhaust port 24. 92, a coupling shaft 93, and a variable nozzle mechanism 94. The coupling shaft 93 couples the rotating shaft of the compressor 91 and the rotating shaft of the turbine 92. The variable nozzle mechanism 94 can vary the supercharging pressure by controlling the nozzle.

過給機90の可変ノズル機構94は、ECU40aの過給圧制御部45によって制御される。   The variable nozzle mechanism 94 of the supercharger 90 is controlled by the supercharging pressure control unit 45 of the ECU 40a.

<ECUの構成>
ECU40aは、クランク角センサ51,水温センサ52,アクセル開度センサ53などのセンサからの信号入力を受け、ドライバーの要求するアクセル開度に相当するエンジントルクを出力できるように、燃料噴射量、着火タイミング、スロットル開度などを調節し、主燃焼室63における燃焼状態を適切に制御するための制御装置である。ECU40は、燃料噴射弁27、燃料ポンプ25、グロープラグ70、可変バルブタイミング機構81,82の油圧駆動装置、過給機90の可変ノズル機構94などに電気的に接続されており、例えば負荷演算部41で演算したエンジン負荷に応じて燃料噴射制御部42において必要な燃料噴射量を決めて燃料噴射弁27に指令を送る。
<Configuration of ECU>
The ECU 40a receives signal inputs from sensors such as the crank angle sensor 51, the water temperature sensor 52, and the accelerator opening sensor 53, and outputs the fuel injection amount, ignition so that the engine torque corresponding to the accelerator opening requested by the driver can be output. This is a control device for appropriately controlling the combustion state in the main combustion chamber 63 by adjusting timing, throttle opening, and the like. The ECU 40 is electrically connected to the fuel injection valve 27, the fuel pump 25, the glow plug 70, the hydraulic drive device of the variable valve timing mechanisms 81 and 82, the variable nozzle mechanism 94 of the supercharger 90, etc. The fuel injection control unit 42 determines a necessary fuel injection amount according to the engine load calculated by the unit 41 and sends a command to the fuel injection valve 27.

<内燃機関の概略動作>
第1実施形態と同様である。
<General operation of internal combustion engine>
This is the same as in the first embodiment.

<内燃機関の副燃焼室における着火動作の詳細>
第1実施形態と同様である。
<Details of ignition operation in auxiliary combustion chamber of internal combustion engine>
This is the same as in the first embodiment.

<内燃機関の制御>
まず、内燃機関1aでも、第1実施形態と同様に、ECU40aによって、燃焼室全体の平均当量比を図5の2点鎖線で示すように制御している。すなわち、比較的エンジン負荷の低い運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が理論当量比よりもリーンとなるように制御し、比較的エンジン負荷の高い運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が概ね理論当量比となるように制御し、エンジン負荷が最大負荷付近になる運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が理論当量比よりもリッチとなるように制御している。
<Control of internal combustion engine>
First, also in the internal combustion engine 1a, as in the first embodiment, the ECU 40a controls the average equivalence ratio of the entire combustion chamber as indicated by a two-dot chain line in FIG. That is, the control is performed so that the average equivalence ratio of the entire combustion chamber is leaner than the theoretical equivalence ratio under operating conditions with a relatively low engine load, and the average of the entire combustion chamber is controlled under operating conditions with a relatively high engine load. The equivalence ratio is controlled so as to be approximately the theoretical equivalence ratio, and under the operating conditions where the engine load is near the maximum load, the average equivalence ratio of the entire combustion chamber is controlled to be richer than the theoretical equivalence ratio.

そして、副燃焼室61における着火動作の特性に鑑み、内燃機関1aのECU40aは、以下のようにして副燃焼室61における着火タイミングを制御し、その着火タイミングをエンジン負荷に適した時期(副燃焼室要求着火時期)にしている。   In view of the characteristics of the ignition operation in the sub-combustion chamber 61, the ECU 40a of the internal combustion engine 1a controls the ignition timing in the sub-combustion chamber 61 as follows, and sets the ignition timing to a time suitable for the engine load (sub-combustion). Room required ignition time).

具体的には、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つように、エンジン負荷に応じて副燃焼室61における着火タイミングを制御している。   Specifically, the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is controlled according to the engine load so that the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established.

副燃焼室61における着火が図4に示す副燃焼室要求着火時期に起こるように、ECU40aは、負荷演算部41で演算したエンジン負荷に応じて、バルブタイミング制御部44によって可変バルブタイミング機構81を制御して吸気バルブ21が閉まるタイミング(以下、吸気バルブ閉タイミングという。)を調整するとともに、過給圧制御部45によって過給機90を制御して過給圧を可変する。これらの制御を、図10を参照して説明する。   The ECU 40a controls the variable valve timing mechanism 81 by the valve timing control unit 44 in accordance with the engine load calculated by the load calculation unit 41 so that the ignition in the auxiliary combustion chamber 61 occurs at the required ignition timing of the auxiliary combustion chamber shown in FIG. Control is performed to adjust the timing at which the intake valve 21 is closed (hereinafter referred to as intake valve closing timing), and the supercharger 90 is controlled by the supercharging pressure control unit 45 to vary the supercharging pressure. These controls will be described with reference to FIG.

図10は、エンジン負荷と吸気バルブ閉タイミングとの関係、エンジン負荷と過給圧との関係、およびエンジン負荷と残留ガス割合との関係を示している。これらの関係が図10に示すようになるように、ECU40aによる可変バルブタイミング機構81および過給機90の制御が行われる。   FIG. 10 shows the relationship between the engine load and the intake valve closing timing, the relationship between the engine load and the supercharging pressure, and the relationship between the engine load and the residual gas ratio. The variable valve timing mechanism 81 and the supercharger 90 are controlled by the ECU 40a so that these relationships are as shown in FIG.

まず、エンジン負荷と吸気バルブ閉タイミングとの関係であるが、ECU40aは、図10の2点鎖線で示すように、すなわちエンジン負荷が低くなるほど吸気バルブ閉タイミングが下死点に近づくように、可変バルブタイミング機構81の制御を行っている。これにより、エンジン負荷が低くなるほど上死点における新気混合気の圧力が大きくなる効果(有効圧縮比が高くなるという効果)が得られ、低負荷運転時において副燃焼室61における残留ガス割合を低くすることができ、エンジン負荷が低くなるほど副燃焼室61における着火タイミングが進角化し、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つようになる。   First, regarding the relationship between the engine load and the intake valve closing timing, the ECU 40a is variable so that the intake valve closing timing approaches the bottom dead center as the engine load decreases, as indicated by a two-dot chain line in FIG. The valve timing mechanism 81 is controlled. As a result, the effect of increasing the pressure of the fresh air mixture at the top dead center as the engine load decreases (an effect of increasing the effective compression ratio) is obtained, and the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 is reduced during low load operation. The ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is advanced as the engine load decreases, and the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established.

また、エンジン負荷と過給圧との関係であるが、ECU40aは、図10の破線で示すように、すなわちエンジン負荷が高くなるほど過給圧が高くなるように、過給機90の制御を行っている。これにより、エンジン負荷が高いときに吸気バルブ閉タイミングを下死点から遠ざけていることによる不具合、すなわち高負荷時における充填効率の低下を抑制することができている。言い換えると、高負荷時に過給圧が高くなるように制御しているため、吸気バルブ閉タイミングが下死点から遠ざかっていても、所定の充填効率を確保することができている。   Further, regarding the relationship between the engine load and the supercharging pressure, the ECU 40a controls the supercharger 90 so as to increase the supercharging pressure as the engine load increases, as indicated by the broken line in FIG. ing. As a result, it is possible to suppress a malfunction caused by keeping the intake valve closing timing away from the bottom dead center when the engine load is high, that is, a decrease in charging efficiency at the time of high load. In other words, since the supercharging pressure is controlled to be high at a high load, a predetermined charging efficiency can be ensured even when the intake valve closing timing is away from the bottom dead center.

このように、第2実施形態の内燃機関1aにおいても、エンジン負荷が低くなるほど副燃焼室61の残留ガス割合が低くなるという図10の実線で示す状態が実現され、エンジン負荷が低くなるほど副室着火時間が短くなって副燃焼室61における着火タイミングが早まる状態が実現される。そして、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つようになり、内燃機関1の高い熱効率が確保されている。   Thus, also in the internal combustion engine 1a of the second embodiment, the state shown by the solid line in FIG. 10 in which the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 decreases as the engine load decreases, and the auxiliary chamber decreases as the engine load decreases. A state in which the ignition time is shortened and the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is advanced is realized. Then, the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established, and high thermal efficiency of the internal combustion engine 1 is ensured.

なお、図10における残留ガス割合は、上死点における副燃焼室61内の残留ガスの容積の割合を示している。   In addition, the residual gas ratio in FIG. 10 has shown the ratio of the volume of the residual gas in the subcombustion chamber 61 in a top dead center.

<内燃機関の特徴>
第2実施形態の内燃機関1aでは、副燃焼室61に新気混合気が導入されてから新気混合気がヒートコイルパイプ71の先端部72に触れて着火するまでの時間である副室着火時間を変化させ、その副室着火時間が高負荷運転時よりも低負荷運転時のときに短くなるようにしている。
<Characteristics of internal combustion engine>
In the internal combustion engine 1a of the second embodiment, the sub chamber ignition is the time from when the fresh air mixture is introduced into the sub combustion chamber 61 until the fresh air mixture touches the tip 72 of the heat coil pipe 71 and ignites. The time is changed so that the ignition time of the sub-chamber is shorter in the low load operation than in the high load operation.

具体的には、ECU40aが可変バルブタイミング機構81を制御して吸気バルブ閉タイミングをエンジン負荷に応じて図10の2点鎖線で示すように変化させることによって、副燃焼室61の残留ガス割合を図10の実線で示すように変化させ、低負荷運転時の副室着火時間が高負荷運転時の副室着火時間よりも短くなるようにしている。   Specifically, the ECU 40a controls the variable valve timing mechanism 81 to change the intake valve closing timing as shown by a two-dot chain line in FIG. 10 according to the engine load, whereby the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 is changed. As shown by the solid line in FIG. 10, the sub chamber ignition time during the low load operation is made shorter than the sub chamber ignition time during the high load operation.

これにより、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が実現されており、内燃機関1aの熱効率を高くすることができている。   Thereby, the relationship between the engine load and the required combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is realized, and the thermal efficiency of the internal combustion engine 1a can be increased.

<第3実施形態>
本発明の第3実施形態に係る副室式の内燃機関を、図11に示す。
<Third Embodiment>
FIG. 11 shows a sub-chamber internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention.

副室式の内燃機関1bは、主燃焼室63、吸排気機構、燃料噴射弁27、副燃焼室61、グロープラグ70、ECU(制御部)40bなどから構成されている。   The sub-chamber internal combustion engine 1b includes a main combustion chamber 63, an intake / exhaust mechanism, a fuel injection valve 27, a sub-combustion chamber 61, a glow plug 70, an ECU (control unit) 40b, and the like.

本実施形態の内燃機関1bでは、第1実施形態の内燃機関1における可変圧縮比機構30の代わりに、副燃焼室61から排気ポート24へ残留ガスを排出するためのバイパス通路97とバイパスバルブ98とが配備されている。ECU40bを除くその他の構成については、第1実施形態の内燃機関1と同様であるので、第3実施形態の内燃機関1bにおいても同様の部品に対して同じ番号をふり、繰り返しになる説明は原則として省略する。グロープラグ70についても、第1実施形態のものと同様であり、図3に示すものを採用している。   In the internal combustion engine 1b of the present embodiment, a bypass passage 97 and a bypass valve 98 for discharging residual gas from the auxiliary combustion chamber 61 to the exhaust port 24 instead of the variable compression ratio mechanism 30 in the internal combustion engine 1 of the first embodiment. And are deployed. Since the configuration other than the ECU 40b is the same as that of the internal combustion engine 1 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same components in the internal combustion engine 1b of the third embodiment, and the repeated description is in principle. It omits as. The glow plug 70 is the same as that of the first embodiment, and the one shown in FIG. 3 is adopted.

<副燃焼室の構成>
副燃焼室61は、主燃焼室63に隣接して設けられる室であり、副燃焼室壁61aに囲まれている。具体的には、シリンダヘッド20において吸気ポート23と排気ポート24との間に形成された空間に、略円筒状の副燃焼室壁61aが配置され、副燃焼室61が形成される。また、副燃焼室壁61aの膨出した半球状の底面には、主燃焼室63と副燃焼室61とを連通する複数の連通路61bが形成されている。
<Configuration of auxiliary combustion chamber>
The auxiliary combustion chamber 61 is a chamber provided adjacent to the main combustion chamber 63 and is surrounded by the auxiliary combustion chamber wall 61a. Specifically, in the space formed between the intake port 23 and the exhaust port 24 in the cylinder head 20, a substantially cylindrical auxiliary combustion chamber wall 61 a is disposed, and the auxiliary combustion chamber 61 is formed. In addition, a plurality of communication passages 61 b that connect the main combustion chamber 63 and the sub-combustion chamber 61 are formed on the expanded hemispherical bottom surface of the sub-combustion chamber wall 61 a.

グロープラグ70は、図3に示すように、副燃焼室61の外側に、ヒートコイルパイプ71が副燃焼室61の内部に突き出るように取り付けられている。   As shown in FIG. 3, the glow plug 70 is attached to the outside of the auxiliary combustion chamber 61 so that the heat coil pipe 71 protrudes into the auxiliary combustion chamber 61.

バイパス通路97は、副燃焼室61の最上部(主燃焼室63から遠い部分)から排気ポート24へと延び副燃焼室61と排気ポート24とを連通させる通路であり、シリンダヘッド20に形成されている。バイパス通路97を通る副燃焼室61の残留ガスは、主燃焼室63を介さずに、すなわち主燃焼室63を通ることなく、排気ポート24へ掃気される。   The bypass passage 97 extends from the uppermost portion of the auxiliary combustion chamber 61 (the portion far from the main combustion chamber 63) to the exhaust port 24 and connects the auxiliary combustion chamber 61 and the exhaust port 24, and is formed in the cylinder head 20. ing. The residual gas in the auxiliary combustion chamber 61 passing through the bypass passage 97 is scavenged to the exhaust port 24 without passing through the main combustion chamber 63, that is, without passing through the main combustion chamber 63.

バイパスバルブ98は、バイパス通路97を開閉する開閉制御弁であり、バイパス通路97に設けられている。バイパスバルブ98は、例えば吸気バルブ21や排気バルブ22と類似の構成とすることができるが、バイパス通路97を開閉できる構造であれば任意の構造を用いることができる。バイパスバルブ98は、その開閉のタイミングがECU40bによって制御される。この制御によって、副燃焼室61内の残留ガスの排気ポート24への掃気量が調節されることになる。   The bypass valve 98 is an open / close control valve that opens and closes the bypass passage 97, and is provided in the bypass passage 97. The bypass valve 98 can be configured similarly to the intake valve 21 and the exhaust valve 22, for example, but any structure can be used as long as the bypass passage 97 can be opened and closed. The opening / closing timing of the bypass valve 98 is controlled by the ECU 40b. By this control, the scavenging amount of the residual gas in the auxiliary combustion chamber 61 to the exhaust port 24 is adjusted.

<ECUの構成>
ECU40bは、クランク角センサ51,水温センサ52,アクセル開度センサ53などのセンサからの信号入力を受け、ドライバーの要求するアクセル開度に相当するエンジントルクを出力できるように、燃料噴射量、着火タイミング、スロットル開度などを調節し、主燃焼室63における燃焼状態を適切に制御するための制御装置である。ECU40は、燃料噴射弁27、燃料ポンプ25、グロープラグ70、バイパスバルブ98などに電気的に接続されており、例えば負荷演算部41で演算したエンジン負荷に応じて燃料噴射制御部42において必要な燃料噴射量を決めて燃料噴射弁27に指令を送る。
<Configuration of ECU>
The ECU 40b receives signal inputs from sensors such as the crank angle sensor 51, the water temperature sensor 52, and the accelerator opening sensor 53, and outputs an engine torque corresponding to the accelerator opening required by the driver so as to output the engine torque and ignition. This is a control device for appropriately controlling the combustion state in the main combustion chamber 63 by adjusting timing, throttle opening, and the like. The ECU 40 is electrically connected to the fuel injection valve 27, the fuel pump 25, the glow plug 70, the bypass valve 98, and the like, and is required in the fuel injection control unit 42 according to the engine load calculated by the load calculation unit 41, for example. The fuel injection amount is determined and a command is sent to the fuel injection valve 27.

<内燃機関の概略動作>
第1実施形態と同様である。
<General operation of internal combustion engine>
This is the same as in the first embodiment.

<内燃機関の副燃焼室における着火動作の詳細>
第1実施形態と同様である。
<Details of ignition operation in auxiliary combustion chamber of internal combustion engine>
This is the same as in the first embodiment.

<内燃機関の制御>
まず、内燃機関1bでも、第1実施形態と同様に、ECU40bによって、燃焼室全体の平均当量比を図5の2点鎖線で示すように制御している。すなわち、比較的エンジン負荷の低い運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が理論当量比よりもリーンとなるように制御し、比較的エンジン負荷の高い運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が概ね理論当量比となるように制御し、エンジン負荷が最大負荷付近になる運転条件においては、燃焼室全体の平均当量比が理論当量比よりもリッチとなるように制御している。
<Control of internal combustion engine>
First, also in the internal combustion engine 1b, as in the first embodiment, the ECU 40b controls the average equivalent ratio of the entire combustion chamber as indicated by a two-dot chain line in FIG. That is, the control is performed so that the average equivalence ratio of the entire combustion chamber is leaner than the theoretical equivalence ratio under operating conditions with a relatively low engine load, and the average of the entire combustion chamber is controlled under operating conditions with a relatively high engine load. The equivalence ratio is controlled so as to be approximately the theoretical equivalence ratio, and under the operating conditions where the engine load is near the maximum load, the average equivalence ratio of the entire combustion chamber is controlled to be richer than the theoretical equivalence ratio.

そして、副燃焼室61における着火動作の特性に鑑み、内燃機関1bのECU40bは、以下のようにして副燃焼室61における着火タイミングを制御し、その着火タイミングをエンジン負荷に適した時期(副燃焼室要求着火時期)にしている。   In view of the characteristics of the ignition operation in the sub-combustion chamber 61, the ECU 40b of the internal combustion engine 1b controls the ignition timing in the sub-combustion chamber 61 as follows, and sets the ignition timing to a time suitable for the engine load (sub-combustion). Room required ignition time).

具体的には、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つように、エンジン負荷に応じて副燃焼室61における着火タイミングを制御している。   Specifically, the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is controlled according to the engine load so that the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established.

副燃焼室61における着火が図4に示す副燃焼室要求着火時期に起こるように、ECU40bのバイパスバルブ制御部46は、負荷演算部41で演算したエンジン負荷に応じて、図12に示すようにバイパスバルブ98を閉じるタイミング(以下、バイパスバルブ閉タイミングという。)を調整している。   As shown in FIG. 12, the bypass valve control unit 46 of the ECU 40b responds to the engine load calculated by the load calculation unit 41 so that the ignition in the auxiliary combustion chamber 61 occurs at the required ignition timing shown in FIG. Timing for closing the bypass valve 98 (hereinafter referred to as bypass valve closing timing) is adjusted.

バイパスバルブ98の制御であるが、基本的には、排気行程で開、圧縮行程の途中で閉としている。その上で、圧縮行程におけるバイパスバルブ閉タイミングを、エンジン負荷が低くなるほど遅角化させ、エンジン負荷が高くなるほど進角化させている。このようにエンジン負荷が低い運転条件においてバイパスバルブ閉タイミングを遅角化しているため、低負荷時に副燃焼室61の残留ガス割合が低くなって着火タイミングが進角化する。一方、エンジン負荷が高い運転条件においてバイパスバルブ閉タイミングを進角化しているため、高負荷時に副燃焼室61の残留ガス割合が高くなって着火タイミングが遅角化する。すなわち、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つようになる。   The control of the bypass valve 98 is basically opened during the exhaust stroke and closed during the compression stroke. In addition, the bypass valve closing timing in the compression stroke is retarded as the engine load decreases, and advanced as the engine load increases. As described above, since the bypass valve closing timing is retarded under operating conditions where the engine load is low, the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 becomes low at low loads, and the ignition timing is advanced. On the other hand, since the bypass valve closing timing is advanced under operating conditions where the engine load is high, the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 increases at high loads, and the ignition timing is retarded. That is, the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established.

このように、第3実施形態の内燃機関1bにおいても、エンジン負荷が低くなるほど副燃焼室61の残留ガス割合が低くなるという図5の実線で示す状態が実現され、エンジン負荷が低くなるほど副室着火時間が短くなって副燃焼室61における着火タイミングが早まる状態が実現される。そして、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が成り立つようになり、内燃機関1の高い熱効率が確保される。   Thus, also in the internal combustion engine 1b of the third embodiment, the state shown by the solid line in FIG. 5 that the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 decreases as the engine load decreases, and the auxiliary chamber decreases as the engine load decreases. A state in which the ignition time is shortened and the ignition timing in the auxiliary combustion chamber 61 is advanced is realized. Then, the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is established, and high thermal efficiency of the internal combustion engine 1 is ensured.

<内燃機関の特徴>
第3実施形態の内燃機関1bでは、副燃焼室61に新気混合気が導入されてから新気混合気がヒートコイルパイプ71の先端部72に触れて着火するまでの時間である副室着火時間を変化させ、その副室着火時間が高負荷運転時よりも低負荷運転時のときに短くなるようにしている。
<Characteristics of internal combustion engine>
In the internal combustion engine 1b of the third embodiment, the sub chamber ignition is the time from when the fresh air mixture is introduced into the sub combustion chamber 61 until the fresh air mixture touches the tip 72 of the heat coil pipe 71 and ignites. The time is changed so that the ignition time of the sub-chamber is shorter in the low load operation than in the high load operation.

具体的には、ECU40bがバイパスバルブ98を制御して圧縮行程におけるバイパスバルブ閉タイミングをエンジン負荷に応じて図12に示すように変化させることによって、副燃焼室61の残留ガス割合を図5の実線で示すように変化させ、低負荷運転時の副室着火時間が高負荷運転時の副室着火時間よりも短くなるようにしている。   Specifically, the ECU 40b controls the bypass valve 98 to change the bypass valve closing timing in the compression stroke as shown in FIG. 12 according to the engine load, so that the residual gas ratio in the auxiliary combustion chamber 61 is changed as shown in FIG. As shown by the solid line, the sub-chamber ignition time during low-load operation is made shorter than the sub-chamber ignition time during high-load operation.

これにより、図4に示すエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係が実現されており、内燃機関1bの熱効率を高くすることができている。   As a result, the relationship between the engine load and the auxiliary combustion chamber required ignition timing shown in FIG. 4 is realized, and the thermal efficiency of the internal combustion engine 1b can be increased.

<第3実施形態に係る内燃機関の変形例>
(1)
第3実施形態の内燃機関1bでは、第1実施形態の内燃機関1のような可変圧縮比機構を有していないが、さらに可変圧縮比機構を有していてもかまわない。
<Modification of Internal Combustion Engine According to Third Embodiment>
(1)
The internal combustion engine 1b according to the third embodiment does not have the variable compression ratio mechanism like the internal combustion engine 1 according to the first embodiment, but may further have a variable compression ratio mechanism.

(2)
第3実施形態の内燃機関1bでは、バイパス通路97によって副燃焼室61から排気ポート24へ残留ガスを排出する構成を採っているが、副燃焼室61から吸気ポート23へ残留ガスを排出する構成を採ることも考えられる。
(2)
The internal combustion engine 1b according to the third embodiment employs a configuration in which residual gas is discharged from the auxiliary combustion chamber 61 to the exhaust port 24 by the bypass passage 97, but is configured to discharge residual gas from the auxiliary combustion chamber 61 to the intake port 23. It is also possible to adopt

本発明に係る副室式内燃機関は、所望の時期に着火を行わせて熱効率を向上させることができ、副燃焼室において熱面着火が行われる副室式内燃機関として有用である。   The sub-chamber internal combustion engine according to the present invention can be ignited at a desired time to improve thermal efficiency, and is useful as a sub-chamber internal combustion engine in which hot surface ignition is performed in the sub-combustion chamber.

本発明の第1実施形態に係る副室式内燃機関の全体概略図。1 is an overall schematic diagram of a sub-chamber internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態の可変圧縮比機構の概略図。Schematic of the variable compression ratio mechanism of the first embodiment. 第1実施形態の副燃焼室の内部のグロープラグの拡大図。The enlarged view of the glow plug inside the subcombustion chamber of 1st Embodiment. 第1実施形態におけるエンジン負荷と副燃焼室要求着火時期との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the engine load in 1st Embodiment, and a subcombustion chamber required ignition timing. 第1実施形態におけるエンジン負荷と当量比・副燃焼室の残留ガス割合との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the engine load in 1st Embodiment, the equivalence ratio, and the residual gas ratio of a subcombustion chamber. 第1実施形態におけるエンジン負荷と機関圧縮比との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the engine load and engine compression ratio in 1st Embodiment. 第1実施形態の各変形例のグロープラグのヒートコイルパイプの拡大図。The enlarged view of the heat coil pipe of the glow plug of each modification of 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る副室式内燃機関の全体概略図。The whole schematic diagram of the subchamber internal combustion engine concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第2実施形態の過給機の概略図。The schematic of the supercharger of 2nd Embodiment. 第2実施形態におけるエンジン負荷と吸気バルブ閉タイミング・副燃焼室の残留ガス割合・過給圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the engine load in 2nd Embodiment, an intake valve closing timing, the residual gas ratio of a subcombustion chamber, and a supercharging pressure. 本発明の第3実施形態に係る副室式内燃機関の全体概略図。The whole schematic diagram of the subchamber internal combustion engine concerning a 3rd embodiment of the present invention. 第3実施形態におけるエンジン負荷とバイパスバルブ閉タイミングとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the engine load and bypass valve closing timing in 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 副室式内燃機関
21 吸気バルブ
30 可変圧縮比機構
40,40a,40b ECU(制御部)
61 副燃焼室
63 主燃焼室
70 グロープラグ
71 ヒートコイルパイプ(着火手段)
71,71a,71b,71c,71d ヒートコイルパイプ
72a,72c,72e,72h 第1ヒータ部(着火部)
72b,72d,72f,72i 第2ヒータ部(着火部)
72g 第3ヒータ部(着火部)
73a〜73g コイルヒータ
74a 第1触媒
74b 第2触媒
81,82 可変バルブタイミング機構
90 過給機
97 バイパス通路(残留ガス排出通路)
98 バイパスバルブ(制御弁)
1 Sub-chamber internal combustion engine 21 Intake valve 30 Variable compression ratio mechanism 40, 40a, 40b ECU (control unit)
61 Subcombustion chamber 63 Main combustion chamber 70 Glow plug 71 Heat coil pipe (ignition means)
71, 71a, 71b, 71c, 71d Heat coil pipe 72a, 72c, 72e, 72h 1st heater part (ignition part)
72b, 72d, 72f, 72i Second heater part (ignition part)
72g 3rd heater part (ignition part)
73a to 73g Coil heater 74a First catalyst 74b Second catalyst 81, 82 Variable valve timing mechanism 90 Supercharger 97 Bypass passage (residual gas discharge passage)
98 Bypass valve (control valve)

Claims (17)

主燃焼室と、
前記主燃焼室に隣接する副燃焼室と、
前記副燃焼室の内部に設けられ、前記主燃焼室から前記副燃焼室に導入された新気混合気を熱面着火させる着火手段と、
を備え、
低負荷運転時には、前記高負荷運転時に比べて、上死点付近における前記副燃焼室の内部の残留ガス割合を小さくすることで、前記新気混合気が前記副燃焼室に導入されてから前記新気混合気が着火するまでの時間である副室着火時間を、高負荷運転時よりも低負荷運転時のほうが短くなるようにした、副室式内燃機関。
A main combustion chamber;
A secondary combustion chamber adjacent to the main combustion chamber;
Ignition means provided inside the auxiliary combustion chamber, for igniting hot air of a fresh air mixture introduced from the main combustion chamber to the auxiliary combustion chamber;
With
When the low-load operation is performed, the residual gas ratio in the sub-combustion chamber in the vicinity of the top dead center is reduced compared with that during the high-load operation, so that the fresh air-fuel mixture is introduced into the sub-combustion chamber and A sub-chamber internal combustion engine in which the sub-chamber ignition time, which is the time until the new air-fuel mixture is ignited, is shorter during low-load operation than during high-load operation .
前記着火手段は、着火性の異なる複数の着火部を有しており、着火性の高い着火部が着火性の低い着火部に比べて前記主燃焼室から離れた位置に配置される、
請求項に記載の副室式内燃機関。
The ignition means has a plurality of ignition parts having different ignitability, and an ignition part having high ignitability is disposed at a position away from the main combustion chamber as compared with an ignition part having low ignitability.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 1 .
機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構と、
前記可変圧縮比機構を制御し、前記低負荷運転時には、前記高負荷運転時に比べて、前記機関圧縮比を高く設定する制御部と、
をさらに備える、請求項に記載の副室式内燃機関。
A variable compression ratio mechanism that changes the engine compression ratio;
A control unit that controls the variable compression ratio mechanism and sets the engine compression ratio higher during the low load operation than during the high load operation;
Further comprising, pre-combustion chamber internal combustion engine according to claim 1.
前記主燃焼室の吸気バルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構と、
前記可変バルブタイミング機構を制御し、前記低負荷運転時には、前記高負荷運転時に比べて、前記吸気バルブが閉まるタイミングを下死点近くに設定する制御部と、
をさらに備える、請求項に記載の副室式内燃機関。
A variable valve timing mechanism for changing the opening and closing timing of the intake valve of the main combustion chamber;
A control unit that controls the variable valve timing mechanism, and sets the timing at which the intake valve closes near the bottom dead center at the time of the low load operation compared to the time of the high load operation;
Further comprising, pre-combustion chamber internal combustion engine according to claim 1.
前記主燃焼室を介さずに前記副燃焼室から残留ガスを排出するための残留ガス排出通路と、
前記残留ガス排出通路に設けられる制御弁と、
をさらに備える、請求項に記載の副室式内燃機関。
A residual gas discharge passage for discharging residual gas from the auxiliary combustion chamber without passing through the main combustion chamber;
A control valve provided in the residual gas discharge passage;
Further comprising, pre-combustion chamber internal combustion engine according to claim 1.
前記複数の着火部は、表面温度の違いにより着火性が異なる、
請求項に記載の副室式内燃機関。
The plurality of ignition parts differ in ignitability due to differences in surface temperature.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 2 .
前記着火手段は、前記複数の着火部として、表面温度が異なる複数のヒータ部を有している、
請求項に記載の副室式内燃機関。
The ignition means has a plurality of heater parts having different surface temperatures as the plurality of ignition parts.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 6 .
前記着火手段は、前記複数の着火部として、表面に温度勾配があるヒータ部を有している、
請求項に記載の副室式内燃機関。
The ignition means has a heater part having a temperature gradient on the surface as the plurality of ignition parts.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 6 .
前記複数の着火部は、それぞれコイルヒータを有しており、前記コイルヒータへの印可電圧の違いにより表面温度が異なる、
請求項からのいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
Each of the plurality of ignition parts has a coil heater, and the surface temperature differs due to a difference in applied voltage to the coil heater.
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 6 to 8 .
前記複数の着火部は、それぞれコイルヒータを有しており、前記コイルヒータの巻き数の違いにより表面温度が異なる、
請求項からのいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
Each of the plurality of ignition parts has a coil heater, and the surface temperature varies depending on the number of turns of the coil heater.
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 6 to 8 .
前記複数の着火部は、コーティングされる触媒の違いにより着火性が異なる、
請求項に記載の副室式内燃機関。
The plurality of ignition parts have different ignitability depending on the catalyst to be coated.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 2 .
前記着火手段は、前記複数の着火部として、コーティングされる触媒が異なる複数のヒータ部を有している、
請求項11に記載の副室式内燃機関。
The ignition means has a plurality of heater portions with different catalysts to be coated as the plurality of ignition portions,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 11 .
前記着火手段は、前記複数の着火部として、着火性が異なる複数の触媒がコーティングされたヒータ部を有している、
請求項11に記載の副室式内燃機関。
The ignition means has a heater portion coated with a plurality of catalysts having different ignitability as the plurality of ignition portions.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 11 .
前記複数の着火部は、コーティングされる触媒の触媒成分の違いによって着火性が異なる、
請求項11から13のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
The plurality of ignition parts have different ignitability due to differences in catalyst components of the catalyst to be coated,
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 11 to 13 .
前記複数の着火部は、コーティングされる触媒の担持量の違いによって着火性が異なる、
請求項11から13のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
The plurality of ignition parts differ in ignitability depending on the difference in the amount of catalyst to be coated,
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 11 to 13 .
前記複数の着火部は、コーティングされる触媒のコーティング面積の違いによって着火性が異なる、
請求項11から13のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
The plurality of ignition parts differ in ignitability depending on the difference in the coating area of the catalyst to be coated,
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 11 to 13 .
前記主燃焼室に供給する気体の圧力を高めるための過給機をさらに備え、
前記制御部は、前記高負荷運転時には、前記低負荷運転時に比べて、前記吸気バルブが閉まるタイミングを下死点から離れるように設定するとともに、前記過給機を制御して前記主燃焼室に供給する新気の圧力を高める、
請求項に記載の副室式内燃機関。
Further comprising a supercharger for increasing the pressure of the gas supplied to the main combustion chamber;
The control unit sets the timing at which the intake valve closes away from the bottom dead center at the time of the high load operation compared to the low load operation, and controls the supercharger to enter the main combustion chamber. Increase the pressure of fresh air to supply,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 4 .
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