JP4470724B2 - Sub-chamber internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、副室式内燃機関に関する。   The present invention relates to a sub-chamber internal combustion engine.

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6−272560(第1−4頁、第1−5図)
Conventionally, a sub-combustion type internal combustion engine including a main combustion chamber and a sub-combustion chamber provided adjacent to the main combustion chamber has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-6-272560 (page 1-4, FIG. 1-5)

従来の技術では、燃料の圧力と副燃焼室の圧力との差を変えることによりチェックバルブを開閉して、チェックバルブを介して副燃焼室に燃料を供給することが行われている。   In the prior art, the check valve is opened and closed by changing the difference between the fuel pressure and the pressure in the auxiliary combustion chamber, and the fuel is supplied to the auxiliary combustion chamber via the check valve.

しかし、従来の技術では、運転状態に関わらず一様にチェックバルブを開閉しているので、運転状態によっては、副燃焼室に供給される燃料が適切な量とならないことがある。   However, in the conventional technology, the check valve is opened and closed uniformly regardless of the operating state, and therefore the fuel supplied to the auxiliary combustion chamber may not be an appropriate amount depending on the operating state.

そこで、本発明の課題は、運転状態に応じて副燃焼室に適切な量の燃料を供給することができる副室式内燃機関を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a sub-chamber internal combustion engine that can supply an appropriate amount of fuel to the sub-combustion chamber according to the operating state.

本発明に係る副室式内燃機関は、燃焼室と、燃料供給部と、制御部とを備える。
燃焼室は、主燃焼室と副燃焼室とを有する。
副燃焼室は、主燃焼室に隣接して連通する。
燃料供給部は、チェックバルブを介して、副燃焼室に燃料を供給する。
チェックバルブは、燃料の圧力と燃焼室の圧力との差が境界値以上である場合に開状態となり、燃料の圧力と燃焼室の圧力との差が境界値未満である場合に閉状態となる。
制御部は、運転状態に応じて、燃焼室の圧力が燃料の圧力より境界値以上小さくなる時間の長さを制御する。
The sub-chamber internal combustion engine according to the present invention includes a combustion chamber, a fuel supply unit, and a control unit.
The combustion chamber has a main combustion chamber and a sub-combustion chamber.
The auxiliary combustion chamber communicates adjacent to the main combustion chamber.
The fuel supply unit supplies fuel to the auxiliary combustion chamber via the check valve.
The check valve is opened when the difference between the fuel pressure and the combustion chamber pressure is greater than or equal to the boundary value, and the check valve is closed when the difference between the fuel pressure and the combustion chamber pressure is less than the boundary value. .
The control unit controls the length of time during which the pressure in the combustion chamber is lower than the fuel pressure by a boundary value or more according to the operating state.

この副室式内燃機関では、制御部は、運転状態に応じて、燃焼室の圧力が燃料の圧力より境界値以上小さくなるように制御する。これにより、運転状態に応じて、燃料の圧力と燃焼室の圧力との差を境界値以上にすることができる。   In this sub-chamber internal combustion engine, the control unit controls the pressure of the combustion chamber to be smaller than the fuel pressure by a boundary value or more according to the operating state. Thereby, the difference between the pressure of the fuel and the pressure of the combustion chamber can be made equal to or greater than the boundary value according to the operating state.

本発明に係る副室式内燃機関では、運転状態に応じて、燃料の圧力と燃焼室の圧力との差を境界値以上にすることで、チェックバルブを閉状態から開状態へ変化させることができる。このため、運転状態に応じて副燃焼室に適切な量の燃料を供給することができる。   In the sub-chamber internal combustion engine according to the present invention, the check valve can be changed from the closed state to the open state by setting the difference between the fuel pressure and the combustion chamber pressure to a boundary value or more according to the operating state. it can. For this reason, it is possible to supply an appropriate amount of fuel to the auxiliary combustion chamber according to the operating state.

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る副室式内燃機関の断面図を図1に示す。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the sub-chamber internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.

(副室式内燃機関の概略構成)
副室式内燃機関1は、主として、主燃焼室63、吸排気機構、燃料噴射弁27、改質燃料供給機構(燃料供給部)30、副燃焼室61、点火プラグ70、可変バルブタイミング機構81,82及びECU(制御部)40を備える。
(Schematic configuration of sub-chamber internal combustion engine)
The sub-chamber internal combustion engine 1 mainly includes a main combustion chamber 63, an intake / exhaust mechanism, a fuel injection valve 27, a reformed fuel supply mechanism (fuel supply unit) 30, a sub-combustion chamber 61, a spark plug 70, and a variable valve timing mechanism 81. , 82 and an ECU (control unit) 40.

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。シリンダヘッド20には、主燃焼室63に新気混合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. The cylinder head 20 is formed with an intake port 23 for supplying fresh air mixture 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、吸気コレクタ92及び吸気マニホルド91は、吸気ポート23の上流に位置している。吸気コレクタ92には、スロットルバルブ93a及びスロットル駆動装置93bが上流側に配備されている。吸気ポート23の下流には吸気バルブ21が、排気ポート24の上流には排気バルブ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, the intake collector 92 and the intake manifold 91 are located upstream of the intake port 23. The intake collector 92 is provided with a throttle valve 93a and a throttle drive device 93b on the upstream side. An intake valve 21 is disposed downstream of the intake port 23, and an exhaust valve 22 is disposed upstream of 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、吸気ポート23に主室燃料を噴射する弁である。ここで、主室燃料は、副燃焼室61を介さずに主燃焼室63に供給されるための燃料であり、ガソリン燃料(液体燃料)である。燃料配管29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 injects main chamber fuel into the intake port 23. Here, the main chamber fuel is a fuel to be supplied to the main combustion chamber 63 without passing through the auxiliary combustion chamber 61, and is a gasoline fuel (liquid fuel). A fuel pump 25 that sends fuel to the fuel injection valve 27 via the fuel pipe 29 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、略円筒形状の副燃焼室壁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。これにより、主燃焼室63の圧力と副燃焼室61の圧力とは、概ね同じ値(以下、Pとする)になる。点火プラグ70は、その先端が副燃焼室61に突出するように設けられている。   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 cylinder head 20, a sub-combustion chamber wall 61 a having a substantially cylindrical shape is disposed in a space formed between the intake port 23 and the exhaust port 24. 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. Thereby, the pressure of the main combustion chamber 63 and the pressure of the sub-combustion chamber 61 become substantially the same value (hereinafter referred to as P). The spark plug 70 is provided such that its tip projects into the auxiliary combustion chamber 61.

改質燃料供給機構30の燃料改質装置31は、副室燃料を生成する装置である。ここで、副室燃料は、主燃焼室63を介さずに副燃焼室61に供給されるための燃料であり、ガソリン燃料(液体燃料)の燃焼性が改質された気体燃料である。燃料改質装置31は、改質燃料第1配管32を介してチェックバルブ33に接続されている。また、チェックバルブ33は、改質燃料第2配管34を介して改質燃料噴射口35に接続されている。改質燃料噴射口35は、副燃焼室壁61aに形成されている。   The fuel reformer 31 of the reformed fuel supply mechanism 30 is a device that generates sub-chamber fuel. Here, the sub-chamber fuel is a fuel to be supplied to the sub-combustion chamber 61 without passing through the main combustion chamber 63, and is a gaseous fuel in which the combustibility of gasoline fuel (liquid fuel) is reformed. The fuel reformer 31 is connected to a check valve 33 via a reformed fuel first pipe 32. The check valve 33 is connected to the reformed fuel injection port 35 via the reformed fuel second pipe 34. The reformed fuel injection port 35 is formed in the auxiliary combustion chamber wall 61a.

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の位相及びリフト量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。ここで、可変バルブタイミング機構81,82は、吸気バルブ21が開くタイミングと吸気バルブ21が閉まるタイミングとを独立して変化させる。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。   The variable valve timing mechanisms 81 and 82 are hydraulically driven, and the opening and closing timings of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are advanced or delayed by changing the phase and lift amount of the camshafts 21b and 22b with respect to the crankshaft. Keratinize. Here, the variable valve timing mechanisms 81 and 82 independently change the timing at which the intake valve 21 opens and the timing at which the intake valve 21 closes. Since the specific configuration of the variable valve timing mechanisms 81 and 82 is well known, the description thereof is omitted here.

ECU40は、燃料噴射弁27、燃料ポンプ25、燃料改質装置31、点火プラグ70、可変バルブタイミング機構81,82、スロットル駆動装置93bなどに電気的に接続されている。   The ECU 40 is electrically connected to the fuel injection valve 27, the fuel pump 25, the fuel reforming device 31, the spark plug 70, the variable valve timing mechanisms 81 and 82, the throttle driving device 93b, and the like.

(副室式内燃機関の概略動作)
副室式内燃機関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29を介して燃料噴射弁27に供給される。燃料噴射弁27は、吸気コレクタ92と吸気マニホルド91とを経由して吸気ポート23に導入された新気空気に、燃料を噴射する。これにより、新気混合気が生成される。そして、吸気行程において、吸気用カム21aにより吸気バルブ21は開状態とされ、新気混合気は吸気ポート23から主燃焼室63へ導入される。ここで、主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc(図4参照)以下になった場合、改質燃料供給機構30は、副室燃料を副燃焼室61へ供給する。境界圧力Pcは、副室燃料の圧力Peとの差が境界値Bとなる圧力である。
(Schematic operation of sub-chamber internal combustion engine)
In the sub-chamber internal combustion engine 1, the fuel pressurized by the fuel pump 25 is supplied to the fuel injection valve 27 through the fuel pipe 29 in the intake stroke. The fuel injection valve 27 injects fuel into fresh air introduced into the intake port 23 via the intake collector 92 and the intake manifold 91. Thereby, a fresh air mixture is generated. In the intake stroke, the intake valve 21 is opened by the intake cam 21 a, and the fresh air mixture is introduced into the main combustion chamber 63 from the intake port 23. Here, when the pressure P of the main combustion chamber 63 becomes equal to or lower than the boundary pressure Pc (see FIG. 4), the reformed fuel supply mechanism 30 supplies the sub-chamber fuel to the sub-combustion chamber 61. The boundary pressure Pc is a pressure at which a difference from the sub-chamber fuel pressure Pe becomes a boundary value B.

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.

点火プラグ70により、副燃焼室61の燃料は所定のタイミングで着火され燃焼する。ここで、副燃焼室61の燃料は、副室燃料が供給された場合、新気混合気に含まれる燃料と副室燃料とであり、副室燃料が供給されない場合、新気混合気に含まれる燃料である。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。   By the spark plug 70, the fuel in the auxiliary combustion chamber 61 is ignited and burned at a predetermined timing. Here, the fuel in the sub-combustion chamber 61 is the fuel and the sub-chamber fuel contained in the fresh air mixture when the sub-chamber fuel is supplied, and is contained in the fresh air mixture when the sub-chamber fuel is not supplied. Fuel. 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、排気用カム22aにより排気バルブ22は開状態とされ、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 exhaust valve 22 is opened by the exhaust cam 22a, and the burned gas combusted in the main combustion chamber 63 is discharged to the exhaust port 24 as exhaust gas.

ECU40は、燃料噴射弁27、燃料ポンプ25、燃料改質装置31、点火プラグ70、可変バルブタイミング機構81,82、スロットル駆動装置93bなどに対して、制御の信号を供給し各種の制御を行う。ECU40は、各種の制御を行うためのロジックを実行する。例えば、ECU40は、所定のロジックを、電気回路的に、ソフト的に又はその両方により実行する。   The ECU 40 performs various controls by supplying control signals to the fuel injection valve 27, the fuel pump 25, the fuel reformer 31, the spark plug 70, the variable valve timing mechanisms 81 and 82, the throttle drive device 93b, and the like. . The ECU 40 executes logic for performing various controls. For example, the ECU 40 executes predetermined logic in an electric circuit, software, or both.

(改質燃料供給機構の詳細構成)
改質燃料供給機構30は、主として、燃料改質装置31、改質燃料第1配管32、チェックバルブ33、改質燃料第2配管34及び改質燃料噴射口35を備える。
(Detailed configuration of reformed fuel supply mechanism)
The reformed fuel supply mechanism 30 mainly includes a fuel reformer 31, a reformed fuel first pipe 32, a check valve 33, a reformed fuel second pipe 34, and a reformed fuel injection port 35.

燃料改質装置31は、副室燃料を生成する。具体的には、燃料改質装置31は、ガソリン燃料を触媒反応により酸化して、水素及び一酸化炭素を中心とした改質ガス(副室燃料)にする。副室燃料のうち、一酸化炭素は燃焼性に特に影響を与えないが、水素はガソリン燃料よりも燃焼性が高い。すなわち、燃料改質装置31は、ガソリン燃料の燃焼性を改質して、副室燃料を生成する。   The fuel reformer 31 generates sub chamber fuel. Specifically, the fuel reformer 31 oxidizes gasoline fuel by a catalytic reaction to produce reformed gas (sub-chamber fuel) centered on hydrogen and carbon monoxide. Among the sub-chamber fuels, carbon monoxide does not particularly affect flammability, but hydrogen is more flammable than gasoline fuel. That is, the fuel reformer 31 reforms the combustibility of gasoline fuel to generate subchamber fuel.

燃料改質装置31は、改質燃料第1配管32を介してチェックバルブ33に接続されている。改質燃料第1配管32には、燃料改質装置31で生成された副室燃料が満たされている。チェックバルブ33は、ボールがスプリングによって所定の力で保持されて構成されている。チェックバルブ33は、差圧が境界値B以上である場合(図4に示す「主燃焼室の圧力」参照)に開状態となり、差圧が境界値B未満である場合(図3に示す主燃焼室の圧力参照)に閉状態となる。ここで、差圧は、改質燃料第1配管32における副室燃料の圧力Peと、改質燃料第2配管34における気体の圧力との差、すなわち、副室燃料の圧力Peと副燃焼室61の圧力Pとの差である。   The fuel reformer 31 is connected to a check valve 33 via a reformed fuel first pipe 32. The reformed fuel first pipe 32 is filled with the subchamber fuel generated by the fuel reformer 31. The check valve 33 is configured by holding a ball with a predetermined force by a spring. The check valve 33 is opened when the differential pressure is equal to or higher than the boundary value B (see “Main Combustion Chamber Pressure” shown in FIG. 4), and when the differential pressure is less than the boundary value B (the main pressure shown in FIG. 3). (See Combustion chamber pressure). Here, the differential pressure is the difference between the sub-chamber fuel pressure Pe in the reformed fuel first pipe 32 and the gas pressure in the reformed fuel second pipe 34, that is, the sub-chamber fuel pressure Pe and the sub-combustion chamber. This is the difference from the pressure P of 61.

また、チェックバルブ33は、改質燃料第2配管34を介して改質燃料噴射口35に接続されている。改質燃料噴射口35は、副燃焼室壁61aに形成されており、改質燃料第2配管34と副燃焼室61とを連通している。これにより、チェックバルブ33が閉状態の場合、副燃焼室61の圧力Pと改質燃料第2配管34における気体の圧力とは概ね同じ圧力になる。   The check valve 33 is connected to the reformed fuel injection port 35 via the reformed fuel second pipe 34. The reformed fuel injection port 35 is formed in the auxiliary combustion chamber wall 61 a and communicates the reformed fuel second pipe 34 and the auxiliary combustion chamber 61. Thereby, when the check valve 33 is in the closed state, the pressure P in the sub-combustion chamber 61 and the gas pressure in the reformed fuel second pipe 34 become substantially the same pressure.

(改質燃料供給機構の詳細動作)
燃料改質装置31は、ECU40から制御の信号を受けて、ガソリン燃料の燃焼性を改質して、副室燃料を生成する。副室燃料は、改質燃料第1配管32を介してチェックバルブ33まで供給されている。
(Detailed operation of reformed fuel supply mechanism)
The fuel reformer 31 receives a control signal from the ECU 40, reforms the combustibility of gasoline fuel, and generates sub-chamber fuel. The sub chamber fuel is supplied to the check valve 33 via the reformed fuel first pipe 32.

主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pcを超えている場合(図3参照)、副燃焼室61の圧力Pも境界圧力Pcを超えており、副室燃料の圧力Peと副燃焼室61の圧力Pとの差は境界値B未満となっている。すなわち、差圧が境界値B未満となっているので、チェックバルブ33が閉状態となっている。チェックバルブ33が閉状態の場合、副室燃料は、チェックバルブ33より先へ供給されず、副燃焼室61へ供給されない。   When the pressure P of the main combustion chamber 63 exceeds the boundary pressure Pc (see FIG. 3), the pressure P of the sub-combustion chamber 61 also exceeds the boundary pressure Pc, and the sub-chamber fuel pressure Pe and the sub-combustion chamber 61 The difference from the pressure P is less than the boundary value B. That is, since the differential pressure is less than the boundary value B, the check valve 33 is closed. When the check valve 33 is closed, the sub chamber fuel is not supplied before the check valve 33 and is not supplied to the sub combustion chamber 61.

主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下である場合(図4参照)、副燃焼室61の圧力Pも境界圧力Pc以下であり、副室燃料の圧力Peと副燃焼室61の圧力Pとの差は境界値B以上となっている。すなわち、差圧が境界値B以上となっているので、チェックバルブ33が開状態となっている。チェックバルブ33が開状態の場合、副室燃料は、チェックバルブ33と改質燃料第2配管34と改質燃料噴射口35とを経由して、副燃焼室61へ供給される。   When the pressure P of the main combustion chamber 63 is equal to or lower than the boundary pressure Pc (see FIG. 4), the pressure P of the sub-combustion chamber 61 is also equal to or lower than the boundary pressure Pc, and the pressure Pe of the sub-chamber fuel and the pressure P of the sub-combustion chamber 61 The difference between and is the boundary value B or more. That is, since the differential pressure is greater than or equal to the boundary value B, the check valve 33 is open. When the check valve 33 is in the open state, the sub chamber fuel is supplied to the sub combustion chamber 61 via the check valve 33, the reformed fuel second pipe 34 and the reformed fuel injection port 35.

(チェックバルブ33の詳細構成及び詳細動作)
チェックバルブ33の詳細構成及び詳細動作を、図13に示す。チェックバルブ33は、主として、弁体33c,ボール33a及びバネ33bを備える。弁体33cには、改質燃料第1配管32を介して上流側から副室燃料の圧力Peがかかっている。ボールには、副燃焼室61の圧力Pと、バネ33bから受ける力Fを接触面積Aで割った圧力B(=F/A)がかかっている。ここで、チェックバルブ33が開状態となる条件は、
P+B≦Pe (1)
である。式(1)の条件を差圧(Pe−P)で表すと、
B≦Pe−P (2)
となる。すなわち、バネ33bから受ける力Fを接触面積Aで割った圧力B(=F/A)が、前述の境界値に相当する。そして、境界圧力Pcは、副室燃料の圧力Peとの差が境界値Bとなる圧力であることから、
Pc=Pe−B (3)
と表される。式(2)と式(3)とから、チェックバルブ33が開状態となる条件は、
P≦Pc
と書き換えられる。すなわち、主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下である場合に、チェックバルブ33が開状態となることが導かれる。
(Detailed configuration and detailed operation of the check valve 33)
The detailed configuration and detailed operation of the check valve 33 are shown in FIG. The check valve 33 mainly includes a valve body 33c, a ball 33a, and a spring 33b. A pressure Pe of the sub chamber fuel is applied to the valve body 33c from the upstream side through the reformed fuel first pipe 32. A pressure P (= F / A) obtained by dividing the pressure P of the auxiliary combustion chamber 61 and the force F received from the spring 33b by the contact area A is applied to the ball. Here, the condition that the check valve 33 is opened is as follows.
P + B ≦ Pe (1)
It is. When the condition of Formula (1) is expressed by differential pressure (Pe-P),
B ≦ Pe−P (2)
It becomes. That is, the pressure B (= F / A) obtained by dividing the force F received from the spring 33b by the contact area A corresponds to the boundary value described above. The boundary pressure Pc is a pressure at which the difference from the sub-chamber fuel pressure Pe becomes the boundary value B.
Pc = Pe-B (3)
It is expressed. From the equations (2) and (3), the condition for the check valve 33 to be open is
P ≦ Pc
It can be rewritten as That is, when the pressure P of the main combustion chamber 63 is equal to or lower than the boundary pressure Pc, it is guided that the check valve 33 is opened.

(ECUの詳細構成)
ECU40は、主として、負荷演算部41,燃料噴射制御部42,スロットル制御部43、バルブタイミング制御部44、点火時期制御部45,記憶部(図示せず)及び入出力インターフェース(図示せず)を備える。負荷演算部41,燃料噴射制御部42,スロットル制御部43及びバルブタイミング制御部44は、CPUなどである。記憶部は、ROM,RAMなどであり、プログラムや吸気バルブ開時期情報(図2参照)などを記憶している。入出力インターフェースは、外部から信号を受ける場合や外部へ信号を供給する場合にインターフェースとなる部分である。
(Detailed configuration of ECU)
The ECU 40 mainly includes a load calculation unit 41, a fuel injection control unit 42, a throttle control unit 43, a valve timing control unit 44, an ignition timing control unit 45, a storage unit (not shown), and an input / output interface (not shown). Prepare. The load calculation unit 41, the fuel injection control unit 42, the throttle control unit 43, and the valve timing control unit 44 are a CPU or the like. The storage unit is a ROM, a RAM, or the like, and stores programs, intake valve opening timing information (see FIG. 2), and the like. The input / output interface is a portion that becomes an interface when receiving a signal from the outside or supplying a signal to the outside.

ECU40は、各種の制御を行うためのロジックを実行するだけでなく、吸気バルブ21の開閉タイミングを制御するためのロジックを実行する。   The ECU 40 not only executes logic for performing various controls, but also executes logic for controlling the opening / closing timing of the intake valve 21.

(ECUの詳細動作)
ECU40には、クランク角センサ51で検出されたクランク角信号、水温センサ52で検出された冷却水温信号、アクセル開度センサ53で検出されたアクセル開度信号などが、入出力インターフェースを介して入力される。負荷演算部41は、これらの信号を入出力インターフェースから受け取る。負荷演算部41は、これらの信号に基づいて、エンジン負荷を演算する。
(Detailed operation of ECU)
A crank angle signal detected by the crank angle sensor 51, a coolant temperature signal detected by the water temperature sensor 52, an accelerator opening signal detected by the accelerator opening sensor 53, and the like are input to the ECU 40 via an input / output interface. Is done. The load calculation unit 41 receives these signals from the input / output interface. The load calculation unit 41 calculates the engine load based on these signals.

燃料噴射制御部42は、エンジン負荷の情報を負荷演算部41から受け取り、エンジン負荷の情報などに基づいて、噴射量制御信号を生成する。これにより、燃料噴射弁27は、噴射量制御信号に基づいて所定の噴射量で燃料を噴射する。   The fuel injection control unit 42 receives engine load information from the load calculation unit 41 and generates an injection amount control signal based on the engine load information and the like. Thus, the fuel injection valve 27 injects fuel at a predetermined injection amount based on the injection amount control signal.

スロットル制御部43は、エンジン負荷の情報を負荷演算部41から受け取り、エンジン負荷の情報などに基づいて、スロットル制御信号を生成する。これにより、スロットル駆動装置93bは、スロットル制御信号に基づいて所定の開度でスロットルバルブ93aを開閉させる。   The throttle control unit 43 receives engine load information from the load calculation unit 41 and generates a throttle control signal based on the engine load information and the like. Thereby, the throttle drive device 93b opens and closes the throttle valve 93a at a predetermined opening based on the throttle control signal.

バルブタイミング制御部44は、エンジン負荷の情報を負荷演算部41から受け取る。また、バルブタイミング制御部44は、記憶部を参照し、吸気バルブ開時期情報(図2参照)を記憶部から受け取る。バルブタイミング制御部44は、エンジン負荷の情報と吸気バルブ開時期情報(図2参照)となどに基づいて、バルブタイミング制御信号を生成する。これにより、可変バルブタイミング機構81,82は、バルブタイミング制御信号に基づいて所定のタイミングで吸気バルブ21や排気バルブ22を開閉させる。すなわち、ECU40は、吸気バルブ21が開くタイミングを制御することにより、主燃焼室63の圧力Pを制御する。   The valve timing control unit 44 receives engine load information from the load calculation unit 41. Further, the valve timing control unit 44 refers to the storage unit and receives intake valve opening timing information (see FIG. 2) from the storage unit. The valve timing control unit 44 generates a valve timing control signal based on engine load information, intake valve opening timing information (see FIG. 2), and the like. Thereby, the variable valve timing mechanisms 81 and 82 open and close the intake valve 21 and the exhaust valve 22 at a predetermined timing based on the valve timing control signal. That is, the ECU 40 controls the pressure P in the main combustion chamber 63 by controlling the timing at which the intake valve 21 opens.

点火時期制御部45は、エンジン負荷の情報を負荷演算部41から受け取り、エンジン負荷の情報などに基づいて、点火時期制御信号を生成する。これにより、点火プラグ70は、点火時期制御信号に基づいて所定のタイミングでスパークを発生させる。   The ignition timing control unit 45 receives engine load information from the load calculation unit 41, and generates an ignition timing control signal based on the engine load information and the like. Thereby, the spark plug 70 generates a spark at a predetermined timing based on the ignition timing control signal.

(副室式内燃機関の制御)
副室式内燃機関1の制御を、図2〜図5を参照して説明する。なお、図3,図4において、「主燃焼室の圧力P」と「副室燃料の流量」とは、吸気行程のみ図示されている。
(Control of sub-chamber internal combustion engine)
Control of the sub-chamber internal combustion engine 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4, “the pressure P of the main combustion chamber” and “the flow rate of the sub chamber fuel” are shown only in the intake stroke.

ECU40のバルブタイミング制御部44が参照する吸気バルブ開時期情報を、図2に示す。吸気バルブ開時期情報には、吸気バルブ21が開くタイミングとエンジン負荷との関係が示されている。すなわち、バルブタイミング制御部44は、エンジン負荷が小さいほど吸気バルブ21が開くタイミングが遅角するように、バルブタイミング制御信号を生成する。可変バルブタイミング機構81は、バルブタイミング制御信号をバルブタイミング制御部44から受け取る。可変バルブタイミング機構81は、バルブタイミング制御信号に基づいて、エンジン負荷が小さいほど吸気バルブ21が開くタイミングを遅角させる。   Intake valve opening timing information referred to by the valve timing control unit 44 of the ECU 40 is shown in FIG. The intake valve opening timing information indicates the relationship between the opening timing of the intake valve 21 and the engine load. That is, the valve timing control unit 44 generates the valve timing control signal so that the timing at which the intake valve 21 opens is delayed as the engine load is reduced. The variable valve timing mechanism 81 receives a valve timing control signal from the valve timing control unit 44. Based on the valve timing control signal, the variable valve timing mechanism 81 retards the timing at which the intake valve 21 opens as the engine load decreases.

図3は、高負荷運転時におけるバルブリフト・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量と、クランク角度(CA)との関係を示す。ここで、「バルブリフト」は、吸気バルブ21又は排気バルブ22がリフトする量であり、吸気バルブ21について1点鎖線で、排気バルブ22について実線で示されている。「主燃焼室の圧力」は、主燃焼室63における新気混合気の圧力である。「副室燃料の流量」は、副燃焼室61に供給される副室燃料が改質燃料噴射口35を単位時間に通過する流量である。高負荷運転時には、吸気バルブ21が開くタイミングがほとんど遅角せず通常に近いものとなる。すなわち、吸気バルブ21は、上死点(TDC)より少し前のタイミングから開き始め、下死点(BDC)より後のタイミングで閉まる。これにより、吸気行程における主燃焼室63の圧力Pは、標準状態の圧力Poよりも一時的に低くなる(負圧が発生する)が、境界圧力Pcを超えている。主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pcを超えている場合、前述のように、チェックバルブ33が閉状態となっており、副室燃料は、チェックバルブ33より先へ供給されず、副燃焼室61へ供給されない(副室燃料の流量参照)。   FIG. 3 shows the relationship between the valve lift, the pressure in the main combustion chamber, the flow rate of the sub chamber fuel, and the crank angle (CA) during high load operation. Here, “valve lift” is the amount by which the intake valve 21 or the exhaust valve 22 is lifted, and is indicated by a one-dot chain line for the intake valve 21 and by a solid line for the exhaust valve 22. The “pressure in the main combustion chamber” is the pressure of the fresh air mixture in the main combustion chamber 63. The “sub-chamber fuel flow rate” is a flow rate at which the sub-chamber fuel supplied to the sub-combustion chamber 61 passes through the reformed fuel injection port 35 per unit time. During high-load operation, the opening timing of the intake valve 21 is not retarded and is close to normal. That is, the intake valve 21 starts to open at a timing slightly before the top dead center (TDC) and closes at a timing after the bottom dead center (BDC). Thereby, the pressure P of the main combustion chamber 63 in the intake stroke is temporarily lower than the pressure Po in the standard state (negative pressure is generated), but exceeds the boundary pressure Pc. When the pressure P of the main combustion chamber 63 exceeds the boundary pressure Pc, the check valve 33 is closed as described above, and the sub chamber fuel is not supplied before the check valve 33, and the sub combustion is performed. It is not supplied to the chamber 61 (see the sub-chamber fuel flow rate).

図4は、低負荷運転時におけるバルブリフト・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量と、クランク角度(CA)との関係を示す。低負荷運転時には、吸気バルブ21が開くタイミング(IVO)は、上死点(TDC)より遅いタイミングまで遅角して、排気バルブ22が閉まるタイミング(EVC)よりも遅いタイミングとなる。すなわち、吸気バルブ21は、排気バルブ22が閉まるタイミング(EVC)より少し後のタイミングから開き始め、下死点(BDC)より後のタイミングで閉まる。これにより、吸気行程における主燃焼室63の圧力Pは、標準状態の圧力Poよりも一時的に低くなり(負圧が発生し)、境界圧力Pc以下となる。主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下である場合、前述のように、チェックバルブ33が開状態となっており、副室燃料は、チェックバルブ33と改質燃料第2配管34と改質燃料噴射口35とを経由して、副燃焼室61へ供給される(副室燃料の流量参照)。なお、比較のために、高負荷運転時における吸気バルブ21のバルブリフトを2点鎖線で示してある。   FIG. 4 shows the relationship between the valve lift, the pressure in the main combustion chamber, the flow rate of the sub chamber fuel, and the crank angle (CA) during low load operation. During low-load operation, the timing (IVO) at which the intake valve 21 opens is delayed to a timing later than the top dead center (TDC), and is later than the timing (EVC) at which the exhaust valve 22 is closed. That is, the intake valve 21 starts to open at a timing slightly later than the timing (EVC) when the exhaust valve 22 is closed, and closes at a timing after the bottom dead center (BDC). Thereby, the pressure P of the main combustion chamber 63 in the intake stroke is temporarily lower than the pressure Po in the standard state (negative pressure is generated), and becomes equal to or lower than the boundary pressure Pc. When the pressure P of the main combustion chamber 63 is equal to or lower than the boundary pressure Pc, as described above, the check valve 33 is in an open state, and the sub-chamber fuel is improved with the check valve 33 and the reformed fuel second pipe 34. It is supplied to the auxiliary combustion chamber 61 via the quality fuel injection port 35 (see the flow rate of the auxiliary chamber fuel). For comparison, the valve lift of the intake valve 21 during high load operation is indicated by a two-dot chain line.

図5は、副室式内燃機関1における制御の流れを示すフローチャートである。このような制御は、副室式内燃機関1における他の制御とともに行われる。   FIG. 5 is a flowchart showing a control flow in the sub-chamber internal combustion engine 1. Such control is performed together with other controls in the sub-chamber internal combustion engine 1.

ステップS1では、センサによる検出が行われる。すなわち、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などにより検出が行われる。ECU40には、クランク角センサ51で検出されたクランク角信号、水温センサ52で検出された冷却水温信号、アクセル開度センサ53で検出されたアクセル開度信号などが、入出力インターフェースを介して入力される。   In step S1, detection by a sensor is performed. That is, detection is performed by the crank angle sensor 51, the water temperature sensor 52, the accelerator opening sensor 53, and the like. A crank angle signal detected by the crank angle sensor 51, a coolant temperature signal detected by the water temperature sensor 52, an accelerator opening signal detected by the accelerator opening sensor 53, and the like are input to the ECU 40 via an input / output interface. Is done.

ステップS2では、運転状態が演算される。すなわち、負荷演算部41は、ステップS1で入力された信号を入出力インターフェースから受け取る。負荷演算部41は、これらの信号に基づいて、エンジン負荷を演算する。   In step S2, the operating state is calculated. That is, the load calculation unit 41 receives the signal input in step S1 from the input / output interface. The load calculation unit 41 calculates the engine load based on these signals.

ステップS3では、吸気バルブ開時期情報が参照される。すなわち、バルブタイミング制御部44は、エンジン負荷の情報を負荷演算部41から受け取る。また、バルブタイミング制御部44は、記憶部を参照し、吸気バルブ開時期情報(図2参照)を記憶部から受け取る。   In step S3, the intake valve opening timing information is referred to. That is, the valve timing control unit 44 receives engine load information from the load calculation unit 41. Further, the valve timing control unit 44 refers to the storage unit and receives intake valve opening timing information (see FIG. 2) from the storage unit.

ステップS4では、吸気バルブ21が開く時期が制御される。すなわち、バルブタイミング制御部44は、エンジン負荷の情報や吸気バルブ開時期情報などに基づいて、バルブタイミング制御信号を生成する。これにより、可変バルブタイミング機構81,82は、バルブタイミング制御信号に基づいて所定のタイミングで吸気バルブ21や排気バルブ22を開閉させる。例えば、高負荷運転時には、通常に近いタイミングで吸気バルブ21が開くように、可変バルブタイミング機構81が制御される。低負荷運転時には、主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下になるような遅角したタイミングで吸気バルブ21が開くように、可変バルブタイミング機構81が制御される。すなわち、ECU40は、運転状態に応じて、主燃焼室63の圧力Pが副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなるように、吸気バルブ21が開くタイミングを遅角する。これにより、高負荷運転時には、副室燃料が副燃焼室61に供給されないが、低負荷運転時には、副室燃料が副燃焼室61に供給される。ここで、図2に示すように、運転状態が低負荷になるほど吸気バルブ21が開くタイミングが遅角されるので、ECU40は、低負荷運転時において、主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下になる時間が高負荷運転時に比べて長くなるように制御することになる。   In step S4, the timing for opening the intake valve 21 is controlled. That is, the valve timing control unit 44 generates a valve timing control signal based on engine load information, intake valve opening timing information, and the like. Thereby, the variable valve timing mechanisms 81 and 82 open and close the intake valve 21 and the exhaust valve 22 at a predetermined timing based on the valve timing control signal. For example, during high load operation, the variable valve timing mechanism 81 is controlled so that the intake valve 21 opens at a timing close to normal. During low load operation, the variable valve timing mechanism 81 is controlled so that the intake valve 21 opens at a retarded timing such that the pressure P of the main combustion chamber 63 becomes equal to or lower than the boundary pressure Pc. That is, the ECU 40 delays the opening timing of the intake valve 21 so that the pressure P of the main combustion chamber 63 becomes smaller than the boundary chamber fuel pressure Pe by the boundary value B or more according to the operating state. Thereby, the sub chamber fuel is not supplied to the sub combustion chamber 61 during the high load operation, but the sub chamber fuel is supplied to the sub combustion chamber 61 during the low load operation. Here, as shown in FIG. 2, the timing at which the intake valve 21 opens is delayed as the operating state becomes lower, so the ECU 40 determines that the pressure P in the main combustion chamber 63 is the boundary pressure Pc during low-load operation. Control is performed so that the following time becomes longer than that during high-load operation.

ステップS5では、所定期間を経過したか否かがECU40により判断される。所定期間を経過したと判断された場合、ステップS1へ進められ、所定期間を経過していないと判断された場合、ステップS5へ進められる。これにより、ステップS1〜S4の処理は、所定期間ごとに繰り返される。   In step S5, the ECU 40 determines whether or not a predetermined period has elapsed. If it is determined that the predetermined period has elapsed, the process proceeds to step S1, and if it is determined that the predetermined period has not elapsed, the process proceeds to step S5. Thereby, the process of step S1-S4 is repeated for every predetermined period.

(副室式内燃機関の特徴)
(1)
ここでは、ECU40は、運転状態に応じて、主燃焼室63の圧力Pが副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなるように制御する。具体的には、ECU40は、低負荷運転時において、吸気バルブ21が開くタイミングを、高負荷運転時に比べて遅角する。主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下にされた場合、主燃焼室63の圧力Pが副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなり、副燃焼室61の圧力Pも副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなる。これにより、チェックバルブ33の差圧は境界値B以上になる。
(Characteristics of sub-chamber internal combustion engine)
(1)
Here, the ECU 40 performs control so that the pressure P in the main combustion chamber 63 is smaller than the boundary value B by the pressure Pe of the sub-chamber fuel according to the operating state. Specifically, the ECU 40 retards the opening timing of the intake valve 21 during low load operation compared to during high load operation. When the pressure P of the main combustion chamber 63 is made lower than the boundary pressure Pc, the pressure P of the main combustion chamber 63 becomes lower than the boundary value B by the pressure Pe of the sub chamber fuel, and the pressure P of the sub combustion chamber 61 is also the sub chamber fuel. The boundary value B is smaller than the pressure Pe. Thereby, the differential pressure of the check valve 33 becomes equal to or higher than the boundary value B.

このように、運転状態に応じてチェックバルブ33の差圧が境界値B以上になるので、チェックバルブ33は、運転状態に応じて閉状態から開状態へ変化する。このため、副燃焼室61には、運転状態に応じて適切な量の副室燃料が供給される。   Thus, since the differential pressure of the check valve 33 becomes equal to or higher than the boundary value B according to the operating state, the check valve 33 changes from the closed state to the open state according to the operating state. For this reason, an appropriate amount of sub-chamber fuel is supplied to the sub-combustion chamber 61 according to the operating state.

(2)
ここでは、ECU40は、主燃焼室63の排気バルブ22が閉まるタイミング(図4に示すEVC)よりも遅いタイミングまで、吸気バルブ21が開くタイミングを遅角する。排気バルブ22が閉まるタイミングから吸気バルブ21が開くタイミングまでにおいて、排気バルブ22と吸気バルブ21とがともに閉じているので、主燃焼室63の圧力Pは標準状態の圧力Poよりも大幅に低くなる(大きな負圧が発生する)。
(2)
Here, the ECU 40 retards the timing at which the intake valve 21 opens until a timing later than the timing at which the exhaust valve 22 in the main combustion chamber 63 is closed (EVC shown in FIG. 4). Since both the exhaust valve 22 and the intake valve 21 are closed from the timing when the exhaust valve 22 is closed to the timing when the intake valve 21 is opened, the pressure P in the main combustion chamber 63 is significantly lower than the pressure Po in the standard state. (A large negative pressure is generated.)

このように、主燃焼室63の圧力Pは標準状態の圧力Poよりも大幅に低くなるので、主燃焼室63の圧力Pは、副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなるように確実に制御される。   Thus, since the pressure P in the main combustion chamber 63 is significantly lower than the pressure Po in the standard state, it is ensured that the pressure P in the main combustion chamber 63 is lower than the boundary value B by the sub-chamber fuel pressure Pe. Controlled.

(3)
ここでは、可変バルブタイミング機構81,82は、吸気バルブ21が開くタイミングと吸気バルブ22が閉まるタイミングとを独立して変化させる。すなわち、図4に示すように、可変バルブタイミング機構81は、低負荷運転時において、吸気バルブ21が開くタイミングを高負荷運転時に比べて遅角させるが、吸気バルブ21が閉まるタイミングを高負荷運転時に比べて不変とする。
(3)
Here, the variable valve timing mechanisms 81 and 82 independently change the timing when the intake valve 21 opens and the timing when the intake valve 22 closes. That is, as shown in FIG. 4, the variable valve timing mechanism 81 retards the opening timing of the intake valve 21 during low load operation compared to during high load operation, but the timing when the intake valve 21 closes during high load operation. It is unchanged compared to the time.

このように、低負荷運転時において、吸気バルブ21が開くタイミングが高負荷運転時に比べて遅角するが、吸気バルブ21が閉まるタイミングが高負荷運転時に比べて不変であるので、主燃焼室63の圧力Pは、副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなるように、容易に制御される。また、機関の有効圧縮比の低下は、吸気バルブ21が閉まるタイミングが不変であることにより抑えられている。さらに、運転状態が変化した場合に、吸気バルブ21の開閉タイミングは、迅速に切り替えられる。   As described above, the timing at which the intake valve 21 opens during the low load operation is retarded as compared with that during the high load operation, but the timing at which the intake valve 21 closes is unchanged compared to during the high load operation. The pressure P is easily controlled so as to be smaller than the boundary value B by the sub-chamber fuel pressure Pe. Further, the reduction in the effective compression ratio of the engine is suppressed by the fact that the timing at which the intake valve 21 is closed is unchanged. Furthermore, when the operating state changes, the opening / closing timing of the intake valve 21 is quickly switched.

(4)
ここでは、ECU40は、運転状態が低負荷になるほど、吸気バルブ21が開くタイミングを遅角する。すなわち、ECU40は、低負荷運転時において、主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下になる時間が高負荷運転時に比べて長くなるように制御する。これにより、低負荷運転時においてチェックバルブ33の差圧が境界値B以上になる時間は、高負荷運転時に比べて長くなる。
(4)
Here, the ECU 40 retards the timing at which the intake valve 21 opens as the operating state becomes lower in load. That is, the ECU 40 performs control so that the time during which the pressure P of the main combustion chamber 63 is equal to or lower than the boundary pressure Pc is longer during low load operation than during high load operation. As a result, the time during which the differential pressure of the check valve 33 is greater than or equal to the boundary value B during low load operation is longer than during high load operation.

このように、低負荷運転時においてチェックバルブ33の差圧が境界値B以上になる時間が高負荷運転時に比べて長くなるので、低負荷運転時における副室燃料は、高負荷運転時よりも多く副燃焼室61に供給される。このため、低負荷運転時において、副燃焼室61に供給される副室燃料の量が多くなるので、副燃焼室61の着火性は改善されている。また、高負荷運転時において、副燃焼室61に供給される副室燃料の量が抑えられるので、副燃焼室61から主燃焼室63へトーチ状に放射される火炎の強さが抑制され、熱効率の低下は抑えられている。   As described above, since the time during which the differential pressure of the check valve 33 exceeds the boundary value B during low load operation is longer than during high load operation, the sub-chamber fuel during low load operation is greater than during high load operation. A large amount is supplied to the auxiliary combustion chamber 61. For this reason, during the low load operation, the amount of sub-chamber fuel supplied to the sub-combustion chamber 61 increases, so the ignitability of the sub-combustion chamber 61 is improved. In addition, since the amount of sub-chamber fuel supplied to the sub-combustion chamber 61 is suppressed during high load operation, the intensity of the flame radiated from the sub-combustion chamber 61 to the main combustion chamber 63 is suppressed, The decrease in thermal efficiency is suppressed.

(5)
ここでは、副室燃料は、ガソリン燃料(液体燃料)の燃焼性が改質された気体燃料である。これにより、副燃焼室61において着火が行われた後の燃料の燃焼速度(層流火炎伝播速度)は向上する。
(5)
Here, the sub-chamber fuel is a gaseous fuel in which the combustibility of gasoline fuel (liquid fuel) is reformed. Thereby, the combustion speed (laminar flame propagation speed) of the fuel after ignition in the auxiliary combustion chamber 61 is improved.

このように、副燃焼室61における燃焼速度が向上するので、副燃焼室61から連通路61bを介して主燃焼室63に放射される燃焼ガス(火炎)は強力なものとなる。このため、主燃焼室63における燃焼速度も向上する。これにより、EGR(Exhaust Gas Recirculation)を大量に行った場合や主燃焼室63の新気混合気の空燃比がリーンである場合でも、主燃焼室63における燃焼は良好に維持される。   Thus, since the combustion speed in the auxiliary combustion chamber 61 is improved, the combustion gas (flame) radiated from the auxiliary combustion chamber 61 to the main combustion chamber 63 via the communication passage 61b becomes strong. For this reason, the combustion speed in the main combustion chamber 63 is also improved. Thus, even when a large amount of EGR (Exhaust Gas Recirculation) is performed or when the air-fuel ratio of the fresh air mixture in the main combustion chamber 63 is lean, the combustion in the main combustion chamber 63 is maintained well.

(第1実施形態の変形例)
(A)ECU40は、吸気バルブ21が開くタイミングを遅角する代わりに、吸気バルブ21が閉まるタイミングを進角してもよい。すなわち、ECU40は、可変バルブタイミング機構81,82を制御し、運転状態に応じて、主燃焼室63の圧力Pが副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなるように、吸気バルブ21が閉まるタイミングを進角する。例えば、ECU40は、高負荷運転時において、図3に示すように、通常に近いタイミングで吸気バルブ21が閉まるように、可変バルブタイミング機構81を制御する。ECU40は、低負荷運転時において、図6に示すように、主燃焼室63の圧力Pを境界圧力Pc以下になるような進角したタイミングで吸気バルブ21が閉まるように、可変バルブタイミング機構81を制御する。すなわち、ECU40は、運転状態に応じて、主燃焼室63の圧力Pが副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなるように、吸気バルブ21が閉まるタイミングを、下死点(BDC)より早いタイミングまで進角する。具体的には、ECU40は、低負荷運転時において、吸気バルブ21が閉まるタイミングを、高負荷運転時に比べて進角する。これにより、運転状態に応じて、主燃焼室63の圧力Pは境界圧力Pc以下にされて、チェックバルブ33の差圧が境界値B以上になる。
(Modification of the first embodiment)
(A) The ECU 40 may advance the timing at which the intake valve 21 is closed instead of delaying the timing at which the intake valve 21 is opened. That is, the ECU 40 controls the variable valve timing mechanisms 81 and 82, and the intake valve 21 is controlled so that the pressure P of the main combustion chamber 63 becomes smaller than the boundary value B by the sub-chamber fuel pressure Pe according to the operating state. Advance the closing timing. For example, during high load operation, the ECU 40 controls the variable valve timing mechanism 81 so that the intake valve 21 is closed at a timing close to normal as shown in FIG. As shown in FIG. 6, during low load operation, the ECU 40 adjusts the variable valve timing mechanism 81 so that the intake valve 21 is closed at a timing at which the pressure P of the main combustion chamber 63 is advanced so as to be equal to or lower than the boundary pressure Pc. To control. That is, the ECU 40 sets the timing at which the intake valve 21 is closed from the bottom dead center (BDC) so that the pressure P of the main combustion chamber 63 becomes smaller than the boundary value B by the pressure P of the sub-chamber fuel according to the operating state. Advance to early timing. Specifically, the ECU 40 advances the timing at which the intake valve 21 closes during low load operation compared to during high load operation. Thereby, the pressure P of the main combustion chamber 63 is set to be equal to or lower than the boundary pressure Pc according to the operating state, and the differential pressure of the check valve 33 becomes equal to or higher than the boundary value B.

このように、運転状態に応じてチェックバルブ33の差圧が境界値B以上になるので、チェックバルブ33は、運転状態に応じて閉状態から開状態へ変化する。   Thus, since the differential pressure of the check valve 33 becomes equal to or higher than the boundary value B according to the operating state, the check valve 33 changes from the closed state to the open state according to the operating state.

ここで、図6に示すように、ECU40は、運転状態に関わらず、吸気バルブ21が開くタイミングを不変としている。このため、運転状態に関わらずバルブオーバーラップがほとんど不変であり、残留ガス率の増大が防止されており、主燃焼室63の燃焼性が悪化することは避けられている。   Here, as shown in FIG. 6, the ECU 40 does not change the timing at which the intake valve 21 opens regardless of the operating state. For this reason, the valve overlap is almost unchanged regardless of the operating state, the increase in the residual gas ratio is prevented, and the deterioration of the combustibility of the main combustion chamber 63 is avoided.

なお、図6において、「主燃焼室の圧力P」と「副室燃料の流量」とは、吸気行程のみ図示されている。   In FIG. 6, “the pressure P of the main combustion chamber” and “the flow rate of the sub chamber fuel” are shown only in the intake stroke.

(B)可変バルブタイミング機構81において、吸気バルブ21の作動角が小さくなる場合には、吸気バルブ21のリフトを小さくするようになっていてもよい。このとき、吸気バルブ21の作動角が小さくなる場合において、吸気バルブ21の駆動損失は低減される。また、吸気バルブ21の作動角が小さくなる場合において、吸気ポート23から主燃焼室63への新気混合気の吸気流速が速くなるので、新気混合気における空気と燃料との混合が促進され、主燃焼室63における燃焼は良好なものとなる。   (B) In the variable valve timing mechanism 81, when the operating angle of the intake valve 21 is reduced, the lift of the intake valve 21 may be reduced. At this time, when the operating angle of the intake valve 21 is reduced, the drive loss of the intake valve 21 is reduced. Further, when the operating angle of the intake valve 21 is reduced, the intake air flow velocity of the fresh air mixture from the intake port 23 to the main combustion chamber 63 is increased, so that mixing of air and fuel in the fresh air mixture is promoted. The combustion in the main combustion chamber 63 is good.

また、副室式内燃機関1には、油圧駆動式の可変バルブタイミング機構81,82ではなく、クランクシャフトに対するカム軸の角速度を変化させる可変バルブタイミング機構が採用されてもよい。例えば、特開2001−073819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。この場合、ECU40は、可変バルブタイミング装置を制御して、低負荷運転時(図7の1点鎖線)において、吸気バルブ21が開くタイミングを、高負荷運転時(図7の2点鎖線)に比べて遅角させるが、吸気バルブ21が閉まるタイミングを高負荷運転時に比べて不変とする。このため、運転状態に応じて主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下にされて、チェックバルブ33の差圧が境界値B以上になるので、チェックバルブ33は、運転状態に応じて閉状態から開状態へ変化する。なお、図7において、「主燃焼室の圧力P」と「副室燃料の流量」とは、吸気行程のみ図示されている。   The sub-chamber internal combustion engine 1 may employ a variable valve timing mechanism that changes the angular velocity of the camshaft relative to the crankshaft instead of the hydraulically driven variable valve timing mechanisms 81 and 82. For example, a variable valve timing device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-073819 can be employed. In this case, the ECU 40 controls the variable valve timing device so that the opening timing of the intake valve 21 during low load operation (one-dot chain line in FIG. 7) is the same as during high load operation (two-dot chain line in FIG. 7). Although the timing is retarded, the timing at which the intake valve 21 is closed is made unchanged compared to during high-load operation. For this reason, the pressure P of the main combustion chamber 63 is made not more than the boundary pressure Pc according to the operating state, and the differential pressure of the check valve 33 becomes not less than the boundary value B, so that the check valve 33 is closed according to the operating state. Change from state to open state. In FIG. 7, “the pressure P of the main combustion chamber” and “the flow rate of the sub chamber fuel” are shown only in the intake stroke.

あるいは、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が採用されてもよい。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。この場合、ECU40は、可変バルブタイミング装置を制御して、低負荷運転時(図8の1点鎖線)において、吸気バルブ21が開くタイミングを、高負荷運転時(図8の2点鎖線)に比べて遅角させ、吸気バルブ21が閉まるタイミングも高負荷運転時に比べて遅角させる。このため、運転状態に応じて主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下にされて、チェックバルブ33の差圧が境界値B以上になるので、チェックバルブ33は、運転状態に応じて閉状態から開状態へ変化する。なお、図8において、「主燃焼室の圧力P」と「副室燃料の流量」とは、吸気行程のみ図示されている。   Alternatively, a variable valve timing mechanism that changes the phase of the cam shaft with respect 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. In this case, the ECU 40 controls the variable valve timing device so that the opening timing of the intake valve 21 during low load operation (one-dot chain line in FIG. 8) is the same as during high load operation (two-dot chain line in FIG. 8). The timing at which the intake valve 21 is closed is also retarded as compared to during high-load operation. For this reason, the pressure P of the main combustion chamber 63 is made not more than the boundary pressure Pc according to the operating state, and the differential pressure of the check valve 33 becomes not less than the boundary value B, so that the check valve 33 is closed according to the operating state. Change from state to open state. In FIG. 8, “the pressure P of the main combustion chamber” and “the flow rate of the sub chamber fuel” are shown only in the intake stroke.

あるいは、他の方式の可変バルブタイミング機構が採用されてもよい。   Alternatively, other types of variable valve timing mechanisms may be employed.

(C)チェックバルブ33へ供給される副室燃料は、ガソリン燃料(液体燃料)を改質したものである代わりに、ガソリン燃料(液体燃料)を気化したものであってもよい。この場合、副室式内燃機関1の廃熱等を利用して気化する機構へ燃料ポンプ25からガソリン燃料(液体燃料)が供給され、その機構において気化されたガソリン燃料は、副室燃料としてチェックバルブ33へ供給されるようになっていてもよい。   (C) The sub-chamber fuel supplied to the check valve 33 may be vaporized gasoline fuel (liquid fuel) instead of reformed gasoline fuel (liquid fuel). In this case, gasoline fuel (liquid fuel) is supplied from the fuel pump 25 to a mechanism that vaporizes using waste heat or the like of the sub-chamber internal combustion engine 1, and the gasoline fuel vaporized in the mechanism is checked as sub-chamber fuel. It may be supplied to the valve 33.

あるいは、チェックバルブ33へ供給される副室燃料は、ガス燃料であってもよい。この場合、副室燃料は、ガス燃料タンクなどからチェックバルブ33へ供給されるようになっていてもよい。   Alternatively, the sub chamber fuel supplied to the check valve 33 may be gas fuel. In this case, the sub chamber fuel may be supplied to the check valve 33 from a gas fuel tank or the like.

あるいは、チェックバルブ33へ供給される副室燃料は、新気混合気であってもよい。この場合、副燃焼室61に燃料のみが供給される場合に比べて、副燃焼室61の空燃比は、過濃になることが避けられる。   Alternatively, the sub chamber fuel supplied to the check valve 33 may be a fresh air mixture. In this case, compared with the case where only the fuel is supplied to the auxiliary combustion chamber 61, the air-fuel ratio of the auxiliary combustion chamber 61 can be avoided from becoming excessively rich.

(D)燃料噴射弁27は、吸気ポート23へ燃料を噴射する代わりに、主燃焼室63へ直接燃料を噴射してもよい。   (D) The fuel injection valve 27 may inject fuel directly into the main combustion chamber 63 instead of injecting fuel into the intake port 23.

図5に示すステップS2では、エンジン負荷が演算されることが好ましいが、他の運転状態(例えば、エンジン回転数など)が、エンジン負荷に代わって又はエンジン負荷に加えて演算されてもよい。   In step S2 shown in FIG. 5, it is preferable that the engine load is calculated. However, other operating states (for example, the engine speed) may be calculated instead of or in addition to the engine load.

(E)チェックバルブ33の差圧を制御するためには、本発明のように主燃焼室63の圧力Pを制御する代わりに、改質燃料第1配管32における副室燃料の圧力Peを制御することも考えられる。しかし、改質燃料第1配管32における副室燃料は、加圧されていない。そうすると、改質燃料第1配管32における副室燃料の圧力Peを制御することにより、チェックバルブ33の差圧を制御することは困難になる傾向がある。また、燃料改質装置31又は改質燃料第1配管32に、副室燃料の圧力Peを変化させるための装置を配備することも考えられるが、構造が必要以上に複雑化するおそれもある。   (E) In order to control the differential pressure of the check valve 33, the pressure Pe of the sub chamber fuel in the reformed fuel first pipe 32 is controlled instead of controlling the pressure P of the main combustion chamber 63 as in the present invention. It is also possible to do. However, the sub chamber fuel in the reformed fuel first pipe 32 is not pressurized. Then, controlling the pressure Pe of the sub chamber fuel in the reformed fuel first pipe 32 tends to make it difficult to control the differential pressure of the check valve 33. In addition, it is conceivable to arrange a device for changing the pressure Pe of the sub-chamber fuel in the fuel reformer 31 or the reformed fuel first pipe 32, but the structure may be more complicated than necessary.

それらの構成に対して、本発明に係る副室式内燃機関1は、改質燃料第1配管32における副室燃料の圧力Peを制御する必要がないため、副室燃料を加圧しなくてもチェックバルブ33の差圧を制御することができており、構造も必要以上に複雑化していない。   In contrast to these configurations, the sub-chamber internal combustion engine 1 according to the present invention does not need to control the pressure Pe of the sub-chamber fuel in the reformed fuel first pipe 32, so that the sub-chamber fuel does not need to be pressurized. The differential pressure of the check valve 33 can be controlled, and the structure is not complicated more than necessary.

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る副室式内燃機関の断面図を図9に示す。
Second Embodiment
FIG. 9 shows a cross-sectional view of the sub-chamber internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.

副室式内燃機関100は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるが、吸気制御バルブ128a及び吸気制御駆動装置(吸気制御バルブ開閉機構)128bをさらに備える点と、ECU140が吸気制御バルブ制御部146をさらに備える点とで、第1実施形態と異なる。吸気制御バルブ128a及び吸気制御駆動装置128bは、吸気コレクタ92と吸気ポート23との間であって吸気マニホルド91に配備される。ECU140の記憶部は、吸気バルブ開時期情報(図2参照)の代わりに、吸気制御バルブ開時期情報(図10参照)を記憶する。   The sub-chamber internal combustion engine 100 has the same basic configuration as that of the first embodiment, but further includes an intake control valve 128a and an intake control drive device (intake control valve opening / closing mechanism) 128b, and the ECU 140 performs intake control. The second embodiment is different from the first embodiment in that the valve controller 146 is further provided. The intake control valve 128 a and the intake control drive device 128 b are disposed in the intake manifold 91 between the intake collector 92 and the intake port 23. The storage unit of the ECU 140 stores intake control valve opening timing information (see FIG. 10) instead of intake valve opening timing information (see FIG. 2).

ECU140の吸気制御バルブ制御部146は、エンジン負荷の情報を負荷演算部41から受け取る。吸気制御バルブ制御部146は、記憶部を参照し、吸気制御バルブ開時期情報(図10参照)を記憶部から取得する。吸気制御バルブ制御部146は、エンジン負荷の情報と吸気制御バルブ開時期情報となどに基づいて、吸気制御バルブ制御信号を生成する。吸気制御駆動装置128bは、吸気制御バルブ制御信号を吸気制御バルブ制御部146から受け取り、吸気制御バルブ制御信号に基づいて、吸気制御バルブ128aの開閉状態を制御する。   The intake control valve control unit 146 of the ECU 140 receives engine load information from the load calculation unit 41. The intake control valve control unit 146 refers to the storage unit, and acquires intake control valve opening timing information (see FIG. 10) from the storage unit. The intake control valve control unit 146 generates an intake control valve control signal based on engine load information, intake control valve opening timing information, and the like. The intake control drive device 128b receives the intake control valve control signal from the intake control valve control unit 146, and controls the open / close state of the intake control valve 128a based on the intake control valve control signal.

(副室式内燃機関の制御)
副室式内燃機関100の制御を、図10〜図12を参照して説明する。
(Control of sub-chamber internal combustion engine)
Control of the sub-chamber internal combustion engine 100 will be described with reference to FIGS.

ECU140の吸気制御バルブ制御部146が参照する吸気制御バルブ開時期情報を図10に示す。吸気制御バルブ開時期情報には、吸気制御バルブ128aが開くタイミングとエンジン負荷との関係が示されている。すなわち、吸気制御バルブ制御部146は、エンジン負荷が小さいほど吸気制御バルブ128aが開くタイミングが遅角するように、吸気制御バルブ制御信号を生成する。吸気制御駆動装置128bは、吸気制御バルブ制御信号を吸気制御バルブ制御部146から受け取る。吸気制御駆動装置128bは、吸気制御バルブ制御信号に基づいて、エンジン負荷が小さいほど吸気制御バルブ128aが開くタイミングを遅角させる。   FIG. 10 shows intake control valve opening timing information referred to by the intake control valve control unit 146 of the ECU 140. The intake control valve opening timing information indicates the relationship between the opening timing of the intake control valve 128a and the engine load. That is, the intake control valve control unit 146 generates the intake control valve control signal so that the timing at which the intake control valve 128a opens is delayed as the engine load is reduced. The intake control driving device 128b receives the intake control valve control signal from the intake control valve control unit 146. The intake control drive device 128b retards the opening timing of the intake control valve 128a as the engine load decreases based on the intake control valve control signal.

図11は、高負荷運転時におけるバルブリフト・吸気制御バルブの状態・吸気ポート圧・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量と、クランク角度(CA)との関係を示す。ここで、「バルブリフト」は、吸気バルブ21又は排気バルブ22がリフトする量であり、吸気バルブ21について1点鎖線で、排気バルブ22について実線で示されている。「吸気制御バルブの状態」は、吸気制御バルブ128aの開閉状態である。「吸気ポート圧」は、吸気ポート23における吸気制御バルブ128aの下流側の圧力である。「主燃焼室の圧力」は、主燃焼室63における新気混合気の圧力である。「副室燃料の流量」は、副燃焼室61に供給される副室燃料が改質燃料噴射口35を単位時間に通過する流量である。高負荷運転時には、吸気制御バルブ128aが開くタイミングがほとんど遅角せず通常に近いものとなる。すなわち、吸気制御バルブ128aは、CA1のタイミングで閉まり、CA2のタイミングで開く。これにより、吸気行程における吸気制御バルブ128aの下流側の圧力(吸気ポート圧)は、標準状態の圧力Poよりも一時的に低くなる。そして、主燃焼室63の圧力Pは、標準状態の圧力Poよりも一時的に低くなる(負圧が発生する)が、境界圧力Pcを超えている。主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pcを超えている場合、前述のように、チェックバルブ33が閉状態となっており、副室燃料は、チェックバルブ33より先へ供給されず、副燃焼室61へ供給されない(副室燃料の流量参照)。なお、図11において、「主燃焼室の圧力P」と「副室燃料の流量」とは、吸気行程のみ図示されている。   FIG. 11 shows the relationship between the valve lift, intake control valve state, intake port pressure, main combustion chamber pressure, sub-chamber fuel flow rate, and crank angle (CA) during high load operation. Here, “valve lift” is the amount by which the intake valve 21 or the exhaust valve 22 is lifted, and is indicated by a one-dot chain line for the intake valve 21 and by a solid line for the exhaust valve 22. “The state of the intake control valve” is an open / close state of the intake control valve 128a. The “intake port pressure” is the pressure on the downstream side of the intake control valve 128 a in the intake port 23. The “pressure in the main combustion chamber” is the pressure of the fresh air mixture in the main combustion chamber 63. The “sub-chamber fuel flow rate” is a flow rate at which the sub-chamber fuel supplied to the sub-combustion chamber 61 passes through the reformed fuel injection port 35 per unit time. During high-load operation, the opening timing of the intake control valve 128a becomes almost normal with almost no delay. That is, the intake control valve 128a closes at the timing of CA1 and opens at the timing of CA2. Thereby, the pressure (intake port pressure) on the downstream side of the intake control valve 128a in the intake stroke temporarily becomes lower than the pressure Po in the standard state. The pressure P in the main combustion chamber 63 is temporarily lower than the pressure Po in the standard state (negative pressure is generated), but exceeds the boundary pressure Pc. When the pressure P of the main combustion chamber 63 exceeds the boundary pressure Pc, the check valve 33 is closed as described above, and the sub chamber fuel is not supplied before the check valve 33, and the sub combustion is performed. It is not supplied to the chamber 61 (see the sub-chamber fuel flow rate). In FIG. 11, “the pressure P of the main combustion chamber” and “the flow rate of the sub chamber fuel” are shown only in the intake stroke.

図12は、低負荷運転時におけるバルブリフト・吸気制御バルブの状態・吸気ポート圧・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量と、クランク角度(CA)との関係を示す。低負荷運転時には、吸気制御バルブ128aが開くタイミングが遅角する。すなわち、吸気制御バルブ128aは、CA1のタイミングで閉まり、CA2より遅角したCA3のタイミングで開く。これにより、吸気行程における吸気ポート23の圧力は、標準状態の圧力Poよりも一時的に低くなる。そして、吸気行程における主燃焼室63の圧力Pは、標準状態の圧力Poよりも一時的に低くなり(負圧が発生し)、境界圧力Pc以下となる。主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下である場合、前述のように、チェックバルブ33が開状態となっており、副室燃料は、チェックバルブ33と改質燃料第2配管34と改質燃料噴射口35とを経由して、副燃焼室61へ供給される(副室燃料の流量参照)。なお、比較のために、高負荷運転時における吸気制御バルブ128aの状態を2点鎖線で示してある。図12において、「主燃焼室の圧力P」と「副室燃料の流量」とは、吸気行程のみ図示されている。   FIG. 12 shows the relationship between the valve lift, the state of the intake control valve, the intake port pressure, the pressure in the main combustion chamber, the flow rate of the sub chamber fuel, and the crank angle (CA) during low load operation. During low-load operation, the timing for opening the intake control valve 128a is retarded. That is, the intake control valve 128a is closed at the timing of CA1, and is opened at the timing of CA3 delayed from CA2. Thereby, the pressure of the intake port 23 in the intake stroke is temporarily lower than the pressure Po in the standard state. Then, the pressure P of the main combustion chamber 63 in the intake stroke is temporarily lower than the pressure Po in the standard state (a negative pressure is generated), and becomes equal to or lower than the boundary pressure Pc. When the pressure P of the main combustion chamber 63 is equal to or lower than the boundary pressure Pc, as described above, the check valve 33 is in an open state, and the sub-chamber fuel is improved with the check valve 33 and the reformed fuel second pipe 34. It is supplied to the auxiliary combustion chamber 61 via the quality fuel injection port 35 (see the flow rate of the auxiliary chamber fuel). For comparison, the state of the intake control valve 128a during high load operation is indicated by a two-dot chain line. In FIG. 12, “the pressure P of the main combustion chamber” and “the flow rate of the sub chamber fuel” are shown only in the intake stroke.

高負荷運転時と低負荷運転時とを比較すると、ECU140は、低負荷運転時において、吸気制御バルブ128aが開くタイミングを、高負荷運転時に比べて遅角する。これにより、吸気行程において吸気制御バルブ128aが閉まっている期間である第1期間は、低負荷運転時の方が高負荷運転時よりも長くなっている。すなわち、ECU140は、低負荷運転時において、第1期間が高負荷運転時に比べて長くなるように制御している。これにより、低負荷運転時において主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下になる時間は、高負荷運転時に比べて長くなる。   When the high load operation and the low load operation are compared, the ECU 140 retards the opening timing of the intake control valve 128a in the low load operation compared to the high load operation. Thus, the first period during which the intake control valve 128a is closed in the intake stroke is longer in the low load operation than in the high load operation. That is, the ECU 140 performs control so that the first period is longer in the low load operation than in the high load operation. As a result, the time during which the pressure P of the main combustion chamber 63 is equal to or lower than the boundary pressure Pc during low-load operation is longer than during high-load operation.

(副室式内燃機関の特徴)
(1)
ここでは、ECU140は、吸気制御駆動装置128bを制御して、運転状態に応じて、主燃焼室63の圧力Pが副室燃料の圧力Peより境界値B以上小さくなるように、吸気行程において吸気制御バルブ128aを第1期間閉める。具体的には、ECU140は、低負荷運転時において、吸気バルブ21が開くタイミングを、高負荷運転時に比べて遅角する。主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下にされた場合、副燃焼室61の圧力Pも境界圧力Pc以下になる。これにより、運転状態に応じてチェックバルブ33の差圧は境界値B以上になる。
(Characteristics of sub-chamber internal combustion engine)
(1)
Here, the ECU 140 controls the intake control drive device 128b to take in the intake stroke so that the pressure P in the main combustion chamber 63 becomes smaller than the boundary value B by the sub-chamber fuel pressure Pe according to the operating state. The control valve 128a is closed for the first period. Specifically, the ECU 140 retards the opening timing of the intake valve 21 during low load operation compared to during high load operation. When the pressure P of the main combustion chamber 63 is made lower than the boundary pressure Pc, the pressure P of the auxiliary combustion chamber 61 is also made lower than the boundary pressure Pc. Thereby, the differential pressure of the check valve 33 becomes equal to or higher than the boundary value B according to the operating state.

このように、運転状態に応じてチェックバルブ33の差圧が境界値B以上になるので、チェックバルブ33は、運転状態に応じて閉状態から開状態へ変化する。このため、副燃焼室61には、運転状態に応じて適切な量の副室燃料が供給される。   Thus, since the differential pressure of the check valve 33 becomes equal to or higher than the boundary value B according to the operating state, the check valve 33 changes from the closed state to the open state according to the operating state. For this reason, an appropriate amount of sub-chamber fuel is supplied to the sub-combustion chamber 61 according to the operating state.

(2)
ここでは、ECU140は、運転状態が低負荷になるほど、吸気制御バルブ128aが開くタイミングを遅角する。すなわち、ECU140は、低負荷運転時において、第1期間が高負荷運転時に比べて長くなるように制御している。これにより、低負荷運転時において主燃焼室63の圧力Pが境界圧力Pc以下になる時間は、高負荷運転時に比べて長くなる。このため、低負荷運転時においてチェックバルブ33の差圧が境界値B以上になる時間は、高負荷運転時に比べて長くなる。
(2)
Here, the ECU 140 delays the timing at which the intake control valve 128a opens as the operating state becomes lower. That is, the ECU 140 performs control so that the first period is longer in the low load operation than in the high load operation. As a result, the time during which the pressure P of the main combustion chamber 63 is equal to or lower than the boundary pressure Pc during low-load operation is longer than during high-load operation. For this reason, the time during which the differential pressure of the check valve 33 is greater than or equal to the boundary value B during low load operation is longer than during high load operation.

このように、低負荷運転時においてチェックバルブ33の差圧が境界値B以上になる時間が高負荷運転時に比べて長くなるので、低負荷運転時における副室燃料は、高負荷運転時よりも多く副燃焼室61に供給される。このため、低負荷運転時において、副燃焼室61に供給される副室燃料の量が多くなるので、副燃焼室61の着火性は改善されている。また、高負荷運転時において、副燃焼室61に供給される副室燃料の量が抑えられるので、副燃焼室61から主燃焼室63へトーチ状に放射される火炎の強さが抑制され、熱効率の低下は抑えられている。   As described above, since the time during which the differential pressure of the check valve 33 exceeds the boundary value B during low load operation is longer than during high load operation, the sub-chamber fuel during low load operation is greater than during high load operation. A large amount is supplied to the auxiliary combustion chamber 61. For this reason, during the low load operation, the amount of sub-chamber fuel supplied to the sub-combustion chamber 61 increases, so the ignitability of the sub-combustion chamber 61 is improved. In addition, since the amount of sub-chamber fuel supplied to the sub-combustion chamber 61 is suppressed during high load operation, the intensity of the flame radiated from the sub-combustion chamber 61 to the main combustion chamber 63 is suppressed, The decrease in thermal efficiency is suppressed.

(3)
ここでは、副室燃料は、ガソリン燃料(液体燃料)の燃焼性が改質された気体燃料である。これにより、副燃焼室61において着火が行われた後の燃料の燃焼速度(層流火炎伝播速度)は向上する。
(3)
Here, the sub-chamber fuel is a gaseous fuel in which the combustibility of gasoline fuel (liquid fuel) is reformed. Thereby, the combustion speed (laminar flame propagation speed) of the fuel after ignition in the auxiliary combustion chamber 61 is improved.

このように、副燃焼室61における燃焼速度が向上するので、副燃焼室61から連通路61bを介して主燃焼室63に放射される燃焼ガス(火炎)は強力なものとなる。このため、主燃焼室63における燃焼速度も向上する。これにより、EGR(Exhaust Gas Recirculation)を大量に行った場合や主燃焼室63の新気混合気の空燃比がリーンである場合でも、主燃焼室63における燃焼は良好に維持される。   Thus, since the combustion speed in the auxiliary combustion chamber 61 is improved, the combustion gas (flame) radiated from the auxiliary combustion chamber 61 to the main combustion chamber 63 via the communication passage 61b becomes strong. For this reason, the combustion speed in the main combustion chamber 63 is also improved. Thus, even when a large amount of EGR (Exhaust Gas Recirculation) is performed or when the air-fuel ratio of the fresh air mixture in the main combustion chamber 63 is lean, the combustion in the main combustion chamber 63 is maintained well.

本発明に係る副室式内燃機関は、運転状態に応じて副燃焼室に適切な量の副室燃料を供給することができるという効果を有し、副室式内燃機関等として有用である。   The sub-chamber internal combustion engine according to the present invention has an effect that an appropriate amount of sub-chamber fuel can be supplied to the sub-combustion chamber according to the operating state, and is useful as a sub-chamber internal combustion engine or the like.

本発明の第1実施形態に係る副室式内燃機関の断面図。1 is a cross-sectional view of a sub-chamber internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態における吸気バルブ開時期情報を示す図。The figure which shows the intake valve opening timing information in 1st Embodiment. 第1実施形態における高負荷運転時のバルブリフト・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量とクランク角度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve lift at the time of high load driving | operation in 1st Embodiment, the pressure of a main combustion chamber, the flow volume of a subchamber fuel, and a crank angle. 第1実施形態における低負荷運転時のバルブリフト・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量とクランク角度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve lift at the time of low load driving | operation in 1st Embodiment, the pressure of a main combustion chamber, the flow volume of a subchamber fuel, and a crank angle. 第1実施形態の副室式内燃機関における制御の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of control in the subchamber internal combustion engine of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例における低負荷運転時のバルブリフト・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量とクランク角度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve lift at the time of the low load driving | running in the modification of 1st Embodiment, the pressure of a main combustion chamber, the flow volume of a subchamber fuel, and a crank angle. 第1実施形態の変形例における低負荷運転時のバルブリフト・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量とクランク角度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve lift at the time of the low load driving | running in the modification of 1st Embodiment, the pressure of a main combustion chamber, the flow volume of a subchamber fuel, and a crank angle. 第1実施形態の変形例における低負荷運転時のバルブリフト・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量とクランク角度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve lift at the time of the low load driving | running in the modification of 1st Embodiment, the pressure of a main combustion chamber, the flow volume of a subchamber fuel, and a crank angle. 本発明の第2実施形態に係る副室式内燃機関の断面図。Sectional drawing of the subchamber internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態における吸気制御バルブ開時期情報を示す図。The figure which shows the intake control valve opening timing information in 2nd Embodiment. 第2実施形態における低負荷運転時のバルブリフト・吸気制御バルブの状態・吸気ポート圧・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量とクランク角度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve lift, the state of the intake control valve, the intake port pressure, the pressure of the main combustion chamber, the flow rate of the sub chamber fuel, and the crank angle during low load operation in the second embodiment. 第2実施形態における低負荷運転時のバルブリフト・吸気制御バルブの状態・吸気ポート圧・主燃焼室の圧力・副室燃料の流量とクランク角度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the valve lift, the state of the intake control valve, the intake port pressure, the pressure of the main combustion chamber, the flow rate of the sub chamber fuel, and the crank angle during low load operation in the second embodiment. チェックバルブの構成及び動作を示す図。The figure which shows the structure and operation | movement of a check valve.

符号の説明Explanation of symbols

1,100 副室式内燃機関
21 吸気バルブ
30 改質燃料供給機構(燃料供給部)
31 燃料改質装置
32 第1改質燃料配管
33 チェックバルブ
34 第2改質燃料配管
35 改質燃料噴射口
40,140 ECU(制御部)
61 副燃焼室
63 主燃焼室
70 点火プラグ
81,82 可変バルブタイミング機構
128a 吸気制御バルブ
128b 吸気制御駆動装置
1,100 Sub-chamber internal combustion engine 21 Intake valve 30 Reformed fuel supply mechanism (fuel supply unit)
31 Fuel reformer 32 First reformed fuel pipe 33 Check valve 34 Second reformed fuel pipe 35 Reformed fuel injection port 40, 140 ECU (control unit)
61 Sub Combustion Chamber 63 Main Combustion Chamber 70 Spark Plugs 81, 82 Variable Valve Timing Mechanism 128a Intake Control Valve 128b Intake Control Drive Device

Claims (13)

主燃焼室と、前記主燃焼室に隣接して連通する副燃焼室と、を有する燃焼室と、
燃料の圧力と前記燃焼室の圧力との差が境界値以上である場合に開状態となり前記燃料の圧力と前記燃焼室の圧力との差が前記境界値未満である場合に閉状態となるチェックバルブを介して、前記副燃焼室に前記燃料を供給する燃料供給部と、
運転状態に応じて、前記燃焼室の圧力が前記燃料の圧力より前記境界値以上小さくなる時間の長さを制御する制御部と、
を備えた、
副室式内燃機関。
A combustion chamber having a main combustion chamber and a sub-combustion chamber communicating adjacent to the main combustion chamber;
A check that is open when the difference between the fuel pressure and the combustion chamber pressure is greater than or equal to a boundary value, and that is closed when the difference between the fuel pressure and the combustion chamber pressure is less than the boundary value. A fuel supply unit for supplying the fuel to the auxiliary combustion chamber via a valve;
A control unit for controlling a length of time during which the pressure in the combustion chamber is smaller than the fuel pressure by the boundary value or more according to an operating state;
With
Sub-chamber internal combustion engine.
前記主燃焼室に対する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をさらに備え、
前記制御部は、運転状態に応じて、前記燃焼室の圧力が前記燃料の圧力より前記境界値以上小さくなるように、前記可変バルブタイミング機構を制御し、前記吸気バルブが開くタイミングを遅角する、
請求項1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 with respect to the main combustion chamber;
The control unit controls the variable valve timing mechanism so as to retard the opening timing of the intake valve so that the pressure in the combustion chamber is smaller than the fuel pressure by the boundary value according to the operating state. ,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 1.
前記制御部は、低負荷運転時において、前記吸気バルブが開くタイミングを、高負荷運転時に比べて遅角する、
請求項2に記載の副室式内燃機関。
The control unit retards the opening timing of the intake valve during low load operation compared to during high load operation.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 2.
前記制御部は、低負荷運転時において、前記吸気バルブが開くタイミングを、前記主燃焼室に対する排気バルブが閉まるタイミングよりも遅いタイミングまで遅角する、
請求項3に記載の副室式内燃機関。
The control unit retards the opening timing of the intake valve to a timing later than the closing timing of the exhaust valve for the main combustion chamber during low load operation.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 3.
前記主燃焼室に対する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をさらに備え、
前記制御部は、運転状態に応じて、前記燃焼室の圧力が前記燃料の圧力より前記境界値以上小さくなるように、前記可変バルブタイミング機構を制御し、前記吸気バルブが閉まるタイミングを進角する、
請求項1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 with respect to the main combustion chamber;
The control unit controls the variable valve timing mechanism to advance the timing at which the intake valve closes so that the pressure in the combustion chamber is smaller than the fuel pressure by the boundary value or more according to the operating state. ,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 1.
前記制御部は、低負荷運転時において、前記吸気バルブが閉まるタイミングを、高負荷運転時に比べて進角する、
請求項5に記載の副室式内燃機関。
The control unit advances the timing at which the intake valve closes during low load operation compared to during high load operation.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 5.
前記可変バルブタイミング機構は、前記吸気バルブが開くタイミングと前記吸気バルブが閉まるタイミングとを独立して変化させることが可能である、
請求項2から6のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
The variable valve timing mechanism is capable of independently changing the timing at which the intake valve opens and the timing at which the intake valve closes.
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6.
前記吸気バルブの上流側に設けられた吸気制御バルブを開閉させる吸気制御バルブ開閉機構をさらに備え、
前記制御部は、運転状態に応じて、前記燃焼室の圧力が前記燃料の圧力より前記境界値以上小さくなるように、前記吸気制御バルブ開閉機構を制御し、吸気行程において前記吸気制御バルブを第1期間閉める、
請求項1に記載の副室式内燃機関。
An intake control valve opening / closing mechanism for opening / closing an intake control valve provided upstream of the intake valve;
The control unit controls the intake control valve opening / closing mechanism so that the pressure in the combustion chamber is smaller than the boundary value by the operating state, and the intake control valve is controlled in the intake stroke. Close for one period,
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 1.
前記制御部は、運転状態に応じて、前記燃焼室の圧力が前記燃料の圧力より前記境界値以上小さくなるように、前記吸気制御バルブが開くタイミングを遅角する、
請求項8に記載の副室式内燃機関。
The control unit retards the opening timing of the intake control valve so that the pressure in the combustion chamber is smaller than the fuel pressure by the boundary value or more according to the operating state.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 8.
前記制御部は、低負荷運転時において、前記吸気制御バルブが開くタイミングを、高負荷運転時に比べて遅角する、
請求項9に記載の副室式内燃機関。
The control unit retards the opening timing of the intake control valve during low load operation compared to during high load operation.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 9.
前記制御部は、運転状態に応じて、前記第1期間を制御する、
請求項8から10のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
The control unit controls the first period according to an operating state.
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 8 to 10.
前記制御部は、低負荷運転時において、前記第1期間が高負荷運転時に比べて長くなるように制御する、
請求項11に記載の副室式内燃機関。
The control unit controls the first period to be longer in the low load operation than in the high load operation.
The sub-chamber internal combustion engine according to claim 11.
前記燃料は、燃焼性が改質された燃料である、
請求項1から12のいずれか1項に記載の副室式内燃機関。
The fuel is a fuel with improved combustibility,
The sub-chamber internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12.
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JP5307899B2 (en) 2009-09-30 2013-10-02 株式会社日立製作所 Engine system with reformer
JP6016682B2 (en) * 2013-03-19 2016-10-26 三菱重工業株式会社 Sub-chamber fuel supply device for gas internal combustion engine
AT517206B1 (en) * 2015-06-30 2016-12-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Method for controlling an internal combustion engine
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