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JP7831349B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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JP7831349B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP7831349B2 JP2023025991A JP2023025991A JP7831349B2 JP 7831349 B2 JP7831349 B2 JP 7831349B2 JP 2023025991 A JP2023025991 A JP 2023025991A JP 2023025991 A JP2023025991 A JP 2023025991A JP 7831349 B2 JP7831349 B2 JP 7831349B2
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Description

この発明は、内燃機関に関する。 This invention relates to an internal combustion engine.

主燃焼室内に副室を設けた副室式の内燃機関においては、燃料と吸気の混合気が副室内に供給され、点火プラグによって混合気が副室内で点火される。副室内で火炎が形成されると、この火炎が副室に形成された複数の噴孔を通って主燃焼室内に噴射される。そして、噴射された複数の火炎によって主燃焼室内の混合気が着火する。これにより、主燃焼室内での良好な燃焼状態が実現される(例えば、下記特許文献1を参照)。 In a sub-chamber type internal combustion engine, where a sub-chamber is provided within the main combustion chamber, a fuel-intake mixture is supplied to the sub-chamber and ignited by a spark plug. Once a flame is formed in the sub-chamber, this flame is injected into the main combustion chamber through multiple nozzles formed in the sub-chamber. The injected flame then ignites the fuel-intake mixture in the main combustion chamber. This achieves a good combustion state in the main combustion chamber (see, for example, Patent Document 1 below).

特開2020-197203号公報Japanese Patent Publication No. 2020-197203

副室式の内燃機関、特に、吸気通路や主燃焼室内で混合した混合気を副室内に導入するパッシブ方式の副室式内燃機関では、副室に充填される燃料量は、運転状態に応じてサイクル毎に変動する。また、副室に充填される燃料量に応じて、各噴孔から噴射された火炎のエネルギ、すなわち、主燃焼室に飛び出す火炎の威力(以下、JET威力と称する)が変化するので、サイクル毎にJET威力は変化する。このJET威力の変動は、主燃焼室側のサイクル燃焼変動に直結し、主燃焼室の安定的な燃焼の点で問題となるおそれがある。 In pre-chamber internal combustion engines, particularly passive pre-chamber engines that introduce a mixture of fuel and air-fuel mixture from the intake passage and main combustion chamber into the pre-chamber, the amount of fuel filled into the pre-chamber varies from cycle to cycle depending on the operating conditions. Furthermore, the energy of the flames injected from each nozzle, i.e., the force of the flames ejected into the main combustion chamber (hereinafter referred to as "JET force"), changes according to the amount of fuel filled into the pre-chamber, resulting in a change in JET force from cycle to cycle. This fluctuation in JET force directly affects the cycle combustion fluctuations in the main combustion chamber and may pose a problem in terms of stable combustion in the main combustion chamber.

そこで、この発明は、副室式の内燃機関において、主燃焼室での安定的な燃焼状態を得ることを課題とする。 Therefore, this invention aims to achieve a stable combustion state in the main combustion chamber of a sub-chamber type internal combustion engine.

上記の課題を解決するために、この発明においては、シリンダヘッド及びピストンを備えた主燃焼室と、前記主燃焼室内の前記シリンダヘッドに前記ピストンの移動方向に延びる軸を中心に回転可能に支持された副室と、前記副室の回転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記内燃機関の回転数に応じて前記副室の回転数を制御する内燃機関を構成した。 To solve the above problems, this invention provides an internal combustion engine comprising a main combustion chamber equipped with a cylinder head and a piston, a sub-chamber within the main combustion chamber that is rotatably supported by the cylinder head around an axis extending in the direction of piston movement, and a control unit that controls the rotation of the sub-chamber. The control unit controls the rotational speed of the sub-chamber according to the rotational speed of the internal combustion engine.

前記の構成においては、前記制御部は、前記内燃機関の回転数が大きくなるほど前記副室の回転数が減少するように制御する構成を採用できる。 In the above configuration, the control unit can be configured to control the rotation speed of the sub-chamber so that it decreases as the rotation speed of the internal combustion engine increases.

また、前記の構成においては、前記制御部は、前記内燃機関の回転数及び負荷に応じて前記副室の回転数を制御する構成を採用できる。 Furthermore, in the above configuration, the control unit can be configured to control the rotational speed of the sub-chamber according to the rotational speed and load of the internal combustion engine.

ここで、前記制御部は、前記内燃機関の回転数が第1回転数以下では、前記内燃機関の負荷が大きくなるほど前記副室の回転数を増加させ、前記内燃機関の回転数が前記第1回転数を超える場合では、前記内燃機関の負荷が大きくなるほど前記副室の回転数を減少させる構成を採用できる。 Here, the control unit can adopt a configuration in which, when the rotational speed of the internal combustion engine is below the first rotational speed, the rotational speed of the sub-chamber increases as the load on the internal combustion engine increases, and when the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the first rotational speed, the rotational speed of the sub-chamber decreases as the load on the internal combustion engine increases.

さらに、前記内燃機関の回転数が前記第1回転数を超えるとともに前記内燃機関の負荷が第1負荷を超える第1領域と、前記内燃機関の回転数が前記第1回転数を超えるとともに前記内燃機関の負荷が前記第1負荷よりも大きい第2負荷を超える第2領域とを有し、前記制御部は、前記第2領域では、前記第2領域を除く前記第1領域よりも目標空燃比をリッチにするエンリッチ制御を行い、且つ、前記第2領域では、前記第2領域を除く前記第1領域よりも前記副室の回転数を増加させる構成を採用できる。 Furthermore, the system has a first region where the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the first rotational speed and the load of the internal combustion engine exceeds the first load, and a second region where the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the first rotational speed and the load of the internal combustion engine exceeds the second load, which is greater than the first load. The control unit can employ a configuration in which, in the second region, enriches the target air-fuel ratio more than in the first region excluding the second region, and increases the rotational speed of the sub-chamber in the second region compared to the first region excluding the second region.

前記制御部は、前記内燃機関の回転数が大きくなるほど前記副室の回転数が減少するように制御する場合において、前記内燃機関の実出力が目標出力を所定以上下回る場合、前記内燃機関の回転数が大きくなった際の前記副室の回転数の減少を抑制する構成を採用できる。 When the control unit controls the rotation speed of the sub-chamber to decrease as the rotation speed of the internal combustion engine increases, if the actual output of the internal combustion engine falls below the target output by a predetermined amount, it can employ a configuration that suppresses the decrease in the rotation speed of the sub-chamber when the rotation speed of the internal combustion engine increases.

この発明では、内燃機関の回転数に応じて副室の回転数を制御するようにしたので、主燃焼室での安定的な燃焼状態を得ることができる。 In this invention, the rotation speed of the sub-chamber is controlled according to the rotation speed of the internal combustion engine, thereby achieving a stable combustion state in the main combustion chamber.

この発明の制御の例を示すグラフ図である。This graph illustrates an example of the control mechanism of this invention. この発明の制御の例を示すグラフ図である。This graph illustrates an example of the control mechanism of this invention. この発明に係る内燃機関の実施形態の要部を模式的に示す断面図である。This is a schematic cross-sectional view showing the main parts of an embodiment of an internal combustion engine according to this invention. 図3に示す内燃機関に用いられる副室を構成する部材の平面図である。Figure 3 is a plan view of the components that make up the sub-chamber used in the internal combustion engine shown. 図3に示す内燃機関に用いられる副室を構成する部材の断面図である。Figure 3 is a cross-sectional view of a component constituting a sub-chamber used in an internal combustion engine. 図3に示す内燃機関に用いられる副室を構成する部材の斜視図である。Figure 3 is a perspective view of the components that make up the sub-chamber used in the internal combustion engine shown. この発明に係る内燃機関を搭載した車両の模式図である。This is a schematic diagram of a vehicle equipped with an internal combustion engine according to this invention.

この発明に係る内燃機関1の実施形態を、図面に基づいて説明する。図1及び図2は、この発明の制御の例を示すグラフ図であり、図3~図6は、この発明の実施形態の内燃機関1の要部とその構成部品等を示している。図7は、この内燃機関1を搭載した車両Vを示している。 An embodiment of the internal combustion engine 1 according to this invention will be described based on the drawings. Figures 1 and 2 are graphs illustrating an example of control according to this invention, and Figures 3 to 6 show the main parts and components of the internal combustion engine 1 according to this embodiment. Figure 7 shows a vehicle V equipped with this internal combustion engine 1.

この実施形態において、内燃機関1は、図3に示すように、シリンダヘッド2及びシリンダブロック3によって形成された主燃焼室5と、主燃焼室5内を往復動するピストン4と、主燃焼室5内に設けられた副室6と、を主要な構成要素とした副室式の内燃機関1(ガソリンエンジン)である。なお、本図は、内燃機関1の複数の気筒のうちの一つの気筒の要部を示したものである。また、本図では、この発明に直接関係する部材のみを示し、主燃焼室5内に空気を送り込む吸気通路、主燃焼室5から燃焼ガスを排気する排気通路、主燃焼室5に燃料を供給する噴射装置などの一般的な構成の記載を省略している。本実施形態では、吸気通路に噴射装置を有し、吸気通路及び主燃焼室5内で吸気と燃料を混合する内燃機関1とするが、この構成に限定されるものではない。以下、主燃焼室5におけるピストン4の移動方向に沿った軸心(シリンダの軸心)を単に「軸心」と称し、その軸心周りの周方向を単に「軸回り」と称する。 In this embodiment, the internal combustion engine 1, as shown in Figure 3, is a sub-chamber type internal combustion engine (gasoline engine) whose main components are a main combustion chamber 5 formed by a cylinder head 2 and a cylinder block 3, a piston 4 that reciprocates within the main combustion chamber 5, and a sub-chamber 6 provided within the main combustion chamber 5. Note that this figure shows the main parts of one of the multiple cylinders of the internal combustion engine 1. Furthermore, this figure only shows components directly related to this invention, and general configurations such as the intake passage that supplies air into the main combustion chamber 5, the exhaust passage that exhausts combustion gases from the main combustion chamber 5, and the injection device that supplies fuel to the main combustion chamber 5 are omitted. In this embodiment, the internal combustion engine 1 has an injection device in the intake passage and mixes intake air and fuel in the intake passage and the main combustion chamber 5, but the configuration is not limited to this. Hereinafter, the axis along the direction of movement of the piston 4 in the main combustion chamber 5 (the axis of the cylinder) will be simply referred to as the "axis," and the circumferential direction around that axis will be simply referred to as the "axis direction."

シリンダヘッド2は、下部ヘッド7と、各気筒の位置に対応して配置される上部ヘッド8から構成される。下部ヘッド7の上面側には、各気筒の位置に対応して、内面に雌ねじ部を有する円柱状の凹部9が形成されている。この凹部9の底面には、主燃焼室5側に連通する貫通孔10が形成されている。上部ヘッド8の外周には雄ねじ部が形成されており、この上部ヘッド8を下部ヘッド7にねじ込むことで、下部ヘッド7と上部ヘッド8は一体化される。 The cylinder head 2 consists of a lower head 7 and an upper head 8 positioned corresponding to the location of each cylinder. On the upper surface of the lower head 7, cylindrical recesses 9 with internal threads are formed, corresponding to the location of each cylinder. A through-hole 10 communicating with the main combustion chamber 5 is formed at the bottom of these recesses 9. The outer circumference of the upper head 8 has internal threads, and by screwing the upper head 8 into the lower head 7, the two heads are integrated.

上部ヘッド8の軸心には、その底面から上に向かって空洞部が形成されており、この空洞部内に臨むように点火プラグ12が設けられている。なお、上部ヘッド8と点火プラグ12は一体に形成してもよい。 A cavity is formed in the axial center of the upper head 8, extending upward from its bottom surface, and the spark plug 12 is positioned to face this cavity. Note that the upper head 8 and the spark plug 12 may be formed as a single unit.

副室6は、図3に示すように、主燃焼室5に面する外面と外面とは反対側を向く内面とを有する本体部17と、本体部17の上端外縁から径方向外向きに延びるフランジ部18と、を有している。本体部17は底部と周面部とを備えて上向きに開口した凹状を成し、本体部17の軸の中心から径方向外側に離れた位置には、周面部の内外面間を貫通し、外径側へ向かうにつれて軸方向下向きに傾斜した複数の噴孔19が形成されている。本体部17の下端及び噴孔19は、下部ヘッド7に形成された貫通孔10を通って主燃焼室5側に突出している。本体部17の外面には、鏡面加工が施されている。 As shown in Figure 3, the sub-chamber 6 has a main body portion 17 having an outer surface facing the main combustion chamber 5 and an inner surface facing the opposite side of the outer surface, and a flange portion 18 extending radially outward from the upper outer edge of the main body portion 17. The main body portion 17 has a bottom portion and a circumferential portion and is concave in shape with an upward opening. At positions radially outward from the center of the axis of the main body portion 17, multiple injection holes 19 are formed, penetrating between the inner and outer surfaces of the circumferential portion and inclined axially downward as they approach the outer diameter. The lower end of the main body portion 17 and the injection holes 19 protrude towards the main combustion chamber 5 through a through hole 10 formed in the lower head 7. The outer surface of the main body portion 17 is mirror-polished.

フランジ部18は、シリンダヘッド2を構成する下部ヘッド7と上部ヘッド8の間に形成された周溝30によって回転可能に支持される。このとき、副室6の本体部17の内部空間と上部ヘッド8に形成された空洞部によって、副室燃焼室24が構成される。シリンダヘッド2の周溝30におけるフランジ部18に対する隙間は、副室6のスムーズな回転を妨げない程度の大きさに適切に設定されている。 The flange portion 18 is rotatably supported by a circumferential groove 30 formed between the lower head 7 and the upper head 8 that constitute the cylinder head 2. At this time, the internal space of the main body portion 17 of the sub-chamber 6 and the cavity formed in the upper head 8 constitute the sub-chamber combustion chamber 24. The gap between the flange portion 18 and the circumferential groove 30 of the cylinder head 2 is appropriately set to a size that does not hinder the smooth rotation of the sub-chamber 6.

フランジ部18には、複数の回転子31(永久磁石)が周方向に一定間隔で設けられるとともに、シリンダヘッド2には、回転子31と径方向に対向するように固定子32(電磁石)が設けられており、この回転子31と固定子32がモータを構成している。そして、固定子32への通電によって副室6に軸周りの回転力(駆動力)が与えられる。また、シリンダヘッド2にはフランジ部18に臨むようにホールセンサ33が設けられており、このホールセンサ33で回転子31の回転を検知することで、副室6の回転の角速度を実測できるように構成されている。副室6は、内燃機関1の駆動中に任意の回転数で回転するように制御される。このような副室6の回転の制御は、この内燃機関1を搭載した車両Vが備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)40の制御部41によって制御される(図7参照)。電子制御ユニット40は、内燃機関1及び車両Vが備える装置全般を制御している。 Multiple rotors 31 (permanent magnets) are provided at regular intervals in the circumferential direction on the flange portion 18, and a stator 32 (electromagnet) is provided on the cylinder head 2 so as to be radially opposite to the rotors 31. The rotors 31 and stator 32 constitute a motor. When the stator 32 is energized, a rotational force (driving force) around the axis is applied to the sub-chamber 6. A Hall sensor 33 is also provided on the cylinder head 2 so as to face the flange portion 18, and by detecting the rotation of the rotors 31 with this Hall sensor 33, the angular velocity of the rotation of the sub-chamber 6 can be measured. The sub-chamber 6 is controlled to rotate at an arbitrary rotational speed while the internal combustion engine 1 is running. This control of the rotation of the sub-chamber 6 is controlled by the control unit 41 of the Electronic Control Unit 40 provided in the vehicle V equipped with the internal combustion engine 1 (see Figure 7). The Electronic Control Unit 40 controls all the devices of the internal combustion engine 1 and the vehicle V.

上記のように、内燃機関1は、副室6が、シリンダヘッド2によって軸周りに回転可能に支持されており、固定子32への通電によって副室6を回転するように構成したので、燃焼行程において、各噴孔19から噴射される火炎の大きさが燃焼サイクルごとに変動することによって主燃焼室5内の燃え広がり方に差が生じるのを抑制することができる。また、この回転によって、各噴孔19から噴射された火炎伝搬同士が衝突することに起因するショックを抑制することができる。 As described above, the internal combustion engine 1 is configured such that the sub-chamber 6 is rotatably supported around its axis by the cylinder head 2, and the sub-chamber 6 rotates when the stator 32 is energized. This configuration suppresses the variation in the flame spread within the main combustion chamber 5 caused by fluctuations in the size of the flames injected from each nozzle 19 during the combustion cycle. Furthermore, this rotation suppresses the shock caused by collisions between flame propagations injected from each nozzle 19.

一方、副室6を回転させることによって、各噴孔19から噴射される火炎の進行方向から離れるように各噴孔19が移動することになる。よって、副室6を回転させると、火炎の直進性が減少し、副室6からの火炎が主燃焼室5端部に到達するまでの時間が長くなる。また、吸気圧縮工程において副室6内に吸気や燃料(以下、まとめて「混合気」と称する)を導入するにあたり、副室6を回転させると混合気を導入する入口部にあたる各噴孔19が移動するため、副室6内へ混合気が導入され難くなる。これらは、副室6の回転数が大きくなるほど顕著になる。本発明は、副室6を回転させることにより発生するこれらの特性を利用し、内燃機関1の回転数、負荷に基づいて副室6の回転数を制御することにより、内燃機関1の燃焼状態を適切に制御する。 On the other hand, by rotating the sub-chamber 6, each nozzle 19 moves away from the direction of travel of the flame ejected from each nozzle 19. Therefore, rotating the sub-chamber 6 reduces the straightness of the flame, and the time it takes for the flame from the sub-chamber 6 to reach the end of the main combustion chamber 5 increases. Furthermore, when introducing intake air and fuel (hereinafter collectively referred to as "air-mixture") into the sub-chamber 6 during the intake compression stroke, rotating the sub-chamber 6 causes the nozzles 19, which are the inlets for introducing the air-mixture, to move, making it more difficult to introduce the air-mixture into the sub-chamber 6. These effects become more pronounced as the rotation speed of the sub-chamber 6 increases. This invention utilizes these characteristics generated by rotating the sub-chamber 6 to appropriately control the combustion state of the internal combustion engine 1 by controlling the rotation speed of the sub-chamber 6 based on the rotation speed and load of the internal combustion engine 1.

以下、制御部41による副室6の回転の制御について説明する。 The following describes the control of the sub-chamber 6 by the control unit 41.

制御部41は、内燃機関1の回転数(以下、エンジン回転数と称する)に応じて副室6の回転数(以下、副室回転数と称する)を制御する。ここで、エンジン回転数及び副室回転数とは、それぞれ単位時間当たりの回転数(rpm)である。副室6を備えた従来の内燃機関1では、各噴孔19から噴射される火炎の強さは、基本的に高回転高負荷の運転状態に対応するように設定されている。これは、仮に、火炎の強さを低回転側や低負荷側に対応するように設定すると、高回転高負荷の運転状態に移行した際に、火炎の強さが足りない事態が生じるからである。このため、エンジン回転数によって、火炎が強すぎたり弱すぎたりする場合があった。 The control unit 41 controls the rotational speed of the sub-chamber 6 (hereinafter referred to as the sub-chamber rotational speed) according to the rotational speed of the internal combustion engine 1 (hereinafter referred to as the engine rotational speed). Here, the engine rotational speed and the sub-chamber rotational speed are rotations per unit time (rpm), respectively. In a conventional internal combustion engine 1 equipped with a sub-chamber 6, the intensity of the flame injected from each nozzle 19 is basically set to correspond to high rotational speed and high load operating conditions. This is because if the flame intensity were set to correspond to low rotational speed or low load conditions, the flame intensity would be insufficient when transitioning to high rotational speed and high load operating conditions. Therefore, the flame could be too strong or too weak depending on the engine rotational speed.

しかし、本実施形態によれば、エンジン回転数に応じて副室回転数を増減させ、副室6に供給される予混合気の量を変化させることができるので、運転状態に応じて火炎の強さを調整することができる。 However, according to this embodiment, the rotation speed of the sub-chamber can be increased or decreased according to the engine speed, and the amount of premixed gas supplied to the sub-chamber 6 can be changed, so the flame intensity can be adjusted according to the operating conditions.

具体的には、制御部41は、エンジン回転数が大きくなるほど副室回転数が減少するように制御する。すなわち、エンジン回転数が大きいときは、副室回転数を減少させて火炎の直進性を確保し、主燃焼室5内の混合気を早期に燃焼させる。一方、エンジン回転数が小さいときは、副室回転数を増加させて主燃焼室5の燃焼変動を抑制するとともに、火炎の直進性や副室6への混合気の導入を抑制することで、火炎の強さを抑え、エンジン回転数に見合った主燃焼室5内の燃焼状態とする。 Specifically, the control unit 41 controls the sub-chamber rotation speed so that it decreases as the engine speed increases. That is, when the engine speed is high, the sub-chamber rotation speed is reduced to ensure the flame's straightness and to ignite the air-fuel mixture in the main combustion chamber 5 earlier. On the other hand, when the engine speed is low, the sub-chamber rotation speed is increased to suppress combustion fluctuations in the main combustion chamber 5, and to reduce the flame's straightness and the introduction of the air-fuel mixture into the sub-chamber 6, thereby suppressing the flame's intensity and maintaining a combustion state in the main combustion chamber 5 that is appropriate for the engine speed.

また、制御部41は、内燃機関1の負荷(以下、エンジン負荷と称する)を考慮した制御としてもよい。エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて副室回転数を制御することで、その時点での運転状態に応じたよりきめ細かな制御を行う趣旨である。 Furthermore, the control unit 41 may also perform control that takes into account the load of the internal combustion engine 1 (hereinafter referred to as engine load). The purpose is to perform more precise control according to the operating conditions at that time by controlling the sub-chamber rotation speed according to the engine speed and engine load.

具体的には、制御部41は、エンジン回転数が図1に示す第1回転数a0以下では、エンジンの負荷が大きくなるほど副室回転数を増加させ、エンジン回転数が第1回転数a0を超える場合では、エンジンの負荷が大きくなるほど副室回転数を減少させる。すなわち、エンジン回転数が低回転側にある時は、エンジン負荷が大きくなるほど副室回転数を大きくし、エンジン回転数が高回転側にある時は、エンジン負荷が大きくなるほど副室回転数を小さくする。なお、第1回転数a0は、例えば内燃機関1の使用が想定されている回転領域の中間値など、適当な値を予め設定すればよい。エンジン低回転、かつ高負荷状態は、エンジン回転数が小さいにもかかわらず燃料供給量が大きくなる状態である。このため、過度な火炎の強さとならないよう、副室回転数を大きくし火炎の強さを抑える。また、エンジン高回転、かつ高負荷状態は、エンジン回転数が大きく燃料供給量も大きくなる状態である。このため、多量な燃料を早期に燃焼させるため、副室回転数を小さくし火炎の直進性を確保する。 Specifically, the control unit 41 increases the sub-chamber rotation speed as the engine load increases when the engine speed is below the first rotation speed a0 shown in Figure 1, and decreases the sub-chamber rotation speed as the engine load increases when the engine speed exceeds the first rotation speed a0. That is, when the engine speed is on the low side, the sub-chamber rotation speed increases as the engine load increases, and when the engine speed is on the high side, the sub-chamber rotation speed decreases as the engine load increases. The first rotation speed a0 can be set to an appropriate value in advance, such as an intermediate value in the rotation range in which the internal combustion engine 1 is expected to be used. A low engine speed and high load condition is a state where the fuel supply is large despite the low engine speed. Therefore, to prevent excessive flame intensity, the sub-chamber rotation speed is increased to suppress the flame intensity. Conversely, a high engine speed and high load condition is a state where the engine speed is large and the fuel supply is also large. Therefore, to ensure the straightness of the flame, the sub-chamber rotation speed is decreased in order to burn the large amount of fuel quickly.

図2に、エンジン回転数及び負荷に基づいた副室回転数の簡易的なマップを示す。図2では、エンジン回転数及び負荷に基づいて内燃機関1の運転領域を4つに分割している。領域Eは、エンジン回転数が第1回転数a0以下かつエンジン負荷が予め定められた第1負荷b0以下の、低回転低負荷領域である。領域Fは、エンジン回転数が第1回転数a0以下かつエンジン負荷が第1負荷b0を超える、低回転高負荷領域である。領域Gは、エンジン回転数が第1回転数a0を超えかつエンジン負荷が第1負荷b0以下の、高回転低負荷領域である。領域Hは、エンジン回転数が第1回転数a0を超えかつエンジン負荷が第1負荷b0を超える、高回転高負荷領域である。副室回転数は、領域Eでは中回転、領域Fでは高回転、領域Gでは低回転、領域Hでは極低回転である。すなわち、領域Eでの副室回転数ωe、領域Fでの副室回転数ωf、領域Gの副室回転数ωg、領域Hでの副室回転数ωhとしたときに、ωf>ωe>ωg>ωhとなる。なお、副室回転数は、各領域E,F,G,H内でそれぞれ一定の回転数ωe,ωf,ωg,ωhとしてもよいが、各領域E,F,G,H内でそれぞれエンジン回転数及び負荷に基づいて連続的に変化するように制御してもよい。 Figure 2 shows a simplified map of the pre-chamber rotation speed based on engine speed and load. In Figure 2, the operating range of the internal combustion engine 1 is divided into four regions based on engine speed and load. Region E is a low-speed, low-load region where the engine speed is 1st rotation speed a0 or less and the engine load is a predetermined 1st load b0 or less. Region F is a low-speed, high-load region where the engine speed is 1st rotation speed a0 or less and the engine load exceeds 1st load b0. Region G is a high-speed, low-load region where the engine speed exceeds 1st rotation speed a0 and the engine load is 1st load b0 or less. Region H is a high-speed, high-load region where the engine speed exceeds 1st rotation speed a0 and the engine load exceeds 1st load b0. The pre-chamber rotation speed is medium speed in region E, high speed in region F, low speed in region G, and very low speed in region H. That is, when the sub-chamber rotational speed is ωe in region E, ωf in region F, ωg in region G, and ωh in region H, then ωf > ωe > ωg > ωh. Note that the sub-chamber rotational speeds ωe, ωf, ωg, and ωh may be constant within each region E, F, G, and H, respectively, or they may be controlled to continuously change based on the engine speed and load within each region.

図1に戻り、説明を続ける。本実施形態では、内燃機関1は限界運転領域付近の超高回転高負荷領域においてエンリッチ制御を行う。ここで、エンリッチ制御とは、出力全開時における排気系保護のために、排気温度を低下させるために燃料増量するものである。すなわち、燃料増量に伴う燃料気化熱で、排気温度を低下させている。本実施形態では、エンジン回転数が第1回転数a0を超えかつエンジン負荷が第1負荷b0を超える、高回転高負荷領域C(図2の領域Hに相当、以下、第1領域とする)において、第1負荷b0よりも大きい第2負荷b1以上、かつ内燃機関1の運転可能上限負荷bmax以下の領域を、エンリッチ制御が行われる超高回転高負荷領域D(第2領域)としている。 Returning to Figure 1, let's continue the explanation. In this embodiment, the internal combustion engine 1 performs enrichment control in the ultra-high rotation and high-load region near the limit operating region. Here, enrichment control is the process of increasing the fuel amount to lower the exhaust temperature in order to protect the exhaust system when the output is at full throttle. In other words, the exhaust temperature is lowered by the heat of vaporization of the fuel due to the increased fuel amount. In this embodiment, in the high rotation and high-load region C (corresponding to region H in Figure 2, hereinafter referred to as the first region), where the engine speed exceeds the first rotation speed a0 and the engine load exceeds the first load b0, the region where the second load b1 is greater than or equal to the first load b0 and less than or equal to the upper limit of the operating load bmax of the internal combustion engine 1 is defined as the ultra-high rotation and high-load region D (second region) where enrichment control is performed.

そして、エンリッチ制御を行う第2領域において、第1領域よりも副室回転数を大きくする。すなわち、エンジン回転数が第1回転数a0を超える領域では、エンジン負荷が大きくなるほど副室回転数を小さくするが、エンジン負荷が第2負荷b1以上となった場合は、エンジン負荷が第2負荷b1未満に比べ副室回転数を大きくする。これにより、エンリッチ化に伴って生じる火炎の過度な増大を抑制することができる。 Furthermore, in the second region where enrichment control is performed, the sub-chamber rotation speed is increased compared to the first region. That is, in the region where the engine speed exceeds the first rotation speed a0, the sub-chamber rotation speed decreases as the engine load increases. However, when the engine load exceeds the second load b1, the sub-chamber rotation speed is increased compared to when the engine load is less than the second load b1. This suppresses the excessive increase in flame that occurs with enrichment.

ここで、第2負荷b1は、運転領域C(運転領域Dを除く部分)と運転領域Dとの境界の値に相当する。第2負荷b1は、エンジン回転数に関わらず一定の値としてもよいが、図1に示す境界線cのように、エンジン回転数が大きくなるにつれて第2負荷b1の値が小さくなる設定とすることが望ましい。 Here, the second load b1 corresponds to the value at the boundary between operating region C (excluding operating region D) and operating region D. While the second load b1 may be a constant value regardless of engine speed, it is desirable to set it so that the value of the second load b1 decreases as the engine speed increases, as shown by boundary line c in Figure 1.

また、本実施形態では、内燃機関1の実出力(以下、エンジン実出力と称する)が目標出力を所定以上下回る場合、エンジン回転数が大きくなった際の副室回転数の減少を抑制する。 Furthermore, in this embodiment, when the actual output of the internal combustion engine 1 (hereinafter referred to as the actual engine output) falls below the target output by a predetermined amount, the decrease in the sub-chamber rotation speed when the engine rotation speed increases is suppressed.

従来から、アクセルを急激に踏み込んだ時のような急加速時の運転条件では、吸気量の上昇と点火進角を行うのが一般的である。しかし、点火進角はすぐできるのに対して、吸気量の上昇は時間に遅れが生じる。このタイムラグによりノッキングが生じるので、これを抑えるために加速リタード制御(吸気遅れを考慮して点火進角も遅らせる制御)を行っている。これに対して、本実施形態では、エンジン実出力が目標出力に対して所定以上小さい場合に、エンジン回転数が大きくなった際の副室回転数の減少を抑制する。すなわち副室回転数を大きな状態に維持することで、火炎の直進性を抑制し主燃焼室5の燃焼を遅らせることで加速リタード制御と同様の効果を期待している。すなわち、副室6の回転を強めることで加速リタードを不要としている。ここで、副室回転数の減少を抑制する制御とは、副室6の回転数を維持する、若しくは、副室6の回転数の減少量を小さくすることには限らず、副室6の回転数を増加させることを含む概念である。 Conventionally, under driving conditions such as sudden acceleration when the accelerator pedal is pressed abruptly, it is common practice to increase the intake air volume and advance the ignition timing. However, while ignition timing advance occurs immediately, there is a time lag in increasing intake air volume. This time lag causes knocking, so acceleration retard control (control that delays the ignition timing to account for the intake delay) is performed to suppress this. In contrast, in this embodiment, when the actual engine output is less than a predetermined amount below the target output, the decrease in the sub-chamber rotation speed when the engine speed increases is suppressed. That is, by maintaining a high sub-chamber rotation speed, the straightness of the flame is suppressed and the combustion in the main combustion chamber 5 is delayed, thereby expecting an effect similar to acceleration retard control. In other words, by strengthening the rotation of the sub-chamber 6, acceleration retardation is made unnecessary. Here, the control that suppresses the decrease in sub-chamber rotation speed is not limited to maintaining the rotation speed of the sub-chamber 6 or reducing the amount of decrease in the rotation speed of the sub-chamber 6, but also includes the concept of increasing the rotation speed of the sub-chamber 6.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、本実施の形態では、電磁石を用いて副室6の回転を制御したが、この構成に限らず、油圧を用いて副室6の回転を制御してもよい。また、噴孔19を径方向に対して周方向いずれか一方側へ傾斜させ、火炎の力で副室6を回転させるものとしてもよい。このとき、副室6の回転の制御は、電磁石や油圧を用いればよい。 The embodiments disclosed herein should be considered illustrative and not restrictive in all respects. Therefore, the scope of the invention is indicated by the claims rather than the above description, and all modifications within the meaning and scope of equivalence to the claims are intended. For example, in this embodiment, the rotation of the sub-chamber 6 is controlled using an electromagnet, but the configuration is not limited to this; the rotation of the sub-chamber 6 may also be controlled using hydraulics. Alternatively, the nozzle 19 may be tilted to either the radial or circumferential direction, and the sub-chamber 6 may be rotated by the force of the flame. In this case, the rotation of the sub-chamber 6 can be controlled using an electromagnet or hydraulics.

1 内燃機関
2 シリンダヘッド
3 シリンダブロック
4 ピストン
5 主燃焼室
6 副室
7 下部ヘッド
8 上部ヘッド
9 凹部
10 貫通孔
11 シール部材
12 点火プラグ
13、14 環状溝
15、16 シール溝
17 本体部
18 フランジ部
19 噴孔
24 副室燃焼室
30 周溝
31 回転子
32 固定子
33 ホールセンサ
40 電子制御ユニット
41 制御部
V 車両
1 Internal combustion engine 2 Cylinder head 3 Cylinder block 4 Piston 5 Main combustion chamber 6 Sub-chamber 7 Lower head 8 Upper head 9 Recess 10 Through hole 11 Seal member 12 Spark plug 13, 14 Annular groove 15, 16 Seal groove 17 Main body 18 Flange part 19 Injection hole 24 Sub-chamber combustion chamber 30 Circumferential groove 31 Rotor 32 Stator 33 Hall sensor 40 Electronic control unit 41 Control unit V Vehicle

Claims (5)

シリンダヘッド及びピストンを備えた主燃焼室と、
前記主燃焼室内の前記シリンダヘッドに前記ピストンの移動方向に延びる軸を中心に回転可能に支持された副室と、
前記副室の回転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は内燃機関の回転数に応じて前記副室の回転数を制御し、
前記制御部は、前記内燃機関の回転数が大きくなるほど前記副室の回転数が減少するように制御する内燃機関。
A main combustion chamber comprising a cylinder head and piston,
The main combustion chamber includes a sub-chamber supported in the cylinder head so as to be rotatable about an axis extending in the direction of movement of the piston,
The system includes a control unit that controls the rotation of the sub-chamber,
The control unit controls the rotational speed of the sub-chamber according to the rotational speed of the internal combustion engine .
The control unit controls the internal combustion engine such that the rotational speed of the sub-chamber decreases as the rotational speed of the internal combustion engine increases .
前記制御部は、前記内燃機関の回転数及び負荷に応じて前記副室の回転数を制御する請求項1に記載の内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit controls the rotational speed of the sub-chamber according to the rotational speed and load of the internal combustion engine. 前記制御部は、前記内燃機関の回転数が第1回転数以下では、前記内燃機関の負荷が大きくなるほど前記副室の回転数を増加させ、前記内燃機関の回転数が前記第1回転数を超える場合では、前記内燃機関の負荷が大きくなるほど前記副室の回転数を減少させる請求項に記載の内燃機関。 The control unit increases the rotational speed of the sub-chamber as the load on the internal combustion engine increases when the rotational speed of the internal combustion engine is less than or equal to a first rotational speed, and decreases the rotational speed of the sub-chamber as the load on the internal combustion engine increases when the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the first rotational speed. 前記内燃機関の回転数が前記第1回転数を超えるとともに前記内燃機関の負荷が第1負荷を超える第1領域と、前記内燃機関の回転数が前記第1回転数を超えるとともに前記内燃機関の負荷が前記第1負荷よりも大きい第2負荷を超える第2領域とを有し、
前記制御部は、前記第2領域では、前記第2領域を除く前記第1領域よりも目標空燃比をリッチにするエンリッチ制御を行い、且つ、前記第2領域では、前記第2領域を除く前記第1領域よりも前記副室の回転数を増加させる請求項3に記載の内燃機関。
The system has a first region in which the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the first rotational speed and the load on the internal combustion engine exceeds the first load, and a second region in which the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the first rotational speed and the load on the internal combustion engine exceeds the second load which is greater than the first load.
The internal combustion engine according to claim 3, wherein the control unit performs enrichment control in the second region to make the target air-fuel ratio richer than in the first region excluding the second region, and increases the rotational speed of the sub-chamber in the second region compared to the first region excluding the second region.
前記内燃機関の実出力が目標出力を所定以上下回る場合、前記内燃機関の回転数が大きくなった際の前記副室の回転数の減少を抑制する請求項1に記載の内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1 , wherein if the actual output of the internal combustion engine falls below the target output by a predetermined amount, the decrease in the rotational speed of the sub-chamber when the rotational speed of the internal combustion engine increases is suppressed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105422256A (en) 2015-12-11 2016-03-23 哈尔滨工程大学 Single fuel supply system suitable for precombustion chamber type natural gas engine
DE102018220171A1 (en) 2018-11-23 2020-05-28 Mtu Friedrichshafen Gmbh Pre-chamber arrangement for an internal combustion engine, internal combustion engine with such a pre-chamber arrangement, and method for operating such an internal combustion engine
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