JP2006009593A - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006009593A JP2006009593A JP2004183798A JP2004183798A JP2006009593A JP 2006009593 A JP2006009593 A JP 2006009593A JP 2004183798 A JP2004183798 A JP 2004183798A JP 2004183798 A JP2004183798 A JP 2004183798A JP 2006009593 A JP2006009593 A JP 2006009593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crankshaft
- dead center
- load operation
- internal combustion
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0002—Cylinder arrangements
- F02F7/0019—Cylinders and crankshaft not in one plane (deaxation)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine that performs a spark ignition operation in which an air-fuel mixture is formed in a combustion chamber and the air-fuel mixture is ignited by a spark and burned.
燃焼室内に混合気を形成し同混合気を点火プラグが発生する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関においては、火炎は点火された位置から伝播し、これにより、同混合気の燃焼が進行する。このとき、混合気が燃焼して生成される燃焼ガスの圧力により、火炎が到達していない領域の混合気が過度に圧縮されると、同領域の混合気が自己着火することがある。火花点火運転を行う内燃機関において、混合気が自己着火により燃焼すると、燃焼室内の圧力である筒内圧力が急激に上昇しノッキングが発生する。 In an internal combustion engine that performs a spark ignition operation in which an air-fuel mixture is formed in a combustion chamber and the air-fuel mixture is ignited by a spark generated by a spark plug, the flame propagates from the ignited position. The combustion proceeds. At this time, if the air-fuel mixture in the region where the flame has not reached is excessively compressed by the pressure of the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture, the air-fuel mixture in the region may self-ignite. In an internal combustion engine that performs a spark ignition operation, when the air-fuel mixture burns by self-ignition, the in-cylinder pressure, which is the pressure in the combustion chamber, rapidly increases and knocking occurs.
この問題に対処するため、従来の内燃機関は、ノッキングが検出されると点火時期を遅角させるようになっている(例えば、特許文献1を参照。)。これによれば、燃焼が進行することにより火炎が到達していない領域の混合気が圧縮される際に、既に燃焼室体積は増大しているので筒内圧力が過大とならない。また、ピストンは更に下降するので、燃焼室体積の急激な増大が燃焼による筒内圧力の上昇を一層抑制する。その結果、ノッキングの発生が抑制され得る。
しかしながら、点火時期を遅角させると、等容度が大幅に低下するために熱効率が低下して燃費が悪化してしまうという問題がある。
従って、本発明の目的の一つは、火花点火運転を行う内燃機関においてクランク軸のオフセット量を適切に設定することにより、圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点までの時間を短くして(圧縮上死点後から次に到来する下死点までの燃焼室体積増大速度を大きくして)、等容度を大幅に低下させることなくノッキングの発生を抑制することができる内燃機関を提供することにある。
However, if the ignition timing is retarded, there is a problem that the isovolume is greatly reduced, so that the heat efficiency is lowered and the fuel consumption is deteriorated.
Accordingly, one of the objects of the present invention is to appropriately set the offset amount of the crankshaft in the internal combustion engine that performs the spark ignition operation, so that the bottom dead center that comes next to the compression top dead center from the compression top dead center. To reduce the knocking without significantly reducing the isovolume (by increasing the combustion chamber volume increase rate from the compression top dead center to the next bottom dead center) It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine capable of performing the above.
本発明による内燃機関は、シリンダと、前記シリンダ内において往復運動するピストンと、クランク軸と、前記ピストンと前記クランク軸とを連結し同ピストンの前記シリンダ内における往復運動を同クランク軸の回転運動に変換するためのコネクティングロッドとを備え、高負荷運転領域及び同高負荷運転領域よりも低負荷側の領域である低負荷運転領域において前記シリンダ及び前記ピストンにより構成される燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関である。 An internal combustion engine according to the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a crankshaft, the piston and the crankshaft, and a reciprocating motion of the piston in the cylinder that rotates the crankshaft. And a connecting rod for converting into a combustion chamber configured by the cylinder and the piston in a high load operation region and a low load operation region which is a region on a lower load side than the high load operation region. It is an internal combustion engine that performs a spark ignition operation that is formed and ignites and burns the mixture with sparks.
更に、この内燃機関は、
前記ピストンと前記コネクティングロッドとの連結点を通り前記シリンダの軸線に平行な基準線からの前記クランク軸の回転中心までの距離であるオフセット量を指示信号に応じて変更するオフセット量変更機構と、
前記内燃機関の負荷が前記高負荷運転領域にあるときは、前記ピストンが圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第1クランク軸回転角度が、同ピストンが同下死点から同下死点の次に到来する上死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第2クランク軸回転角度より小さくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生し、且つ、前記内燃機関の負荷が前記低負荷運転領域にあるときは、前記第1クランク軸回転角度が前記第2クランク軸回転角度より大きくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生するオフセット量制御手段と、
を備えている。
Furthermore, this internal combustion engine
An offset amount changing mechanism that changes an offset amount that is a distance from a reference line that passes through a connection point between the piston and the connecting rod to a rotation center of the crankshaft from a reference line parallel to the axis of the cylinder, according to an instruction signal;
When the load of the internal combustion engine is in the high load operation region, the rotation angle of the crankshaft corresponding to the period during which the piston moves from the compression top dead center to the bottom dead center that comes next to the compression top dead center The second crankshaft rotation is a rotation angle of the crankshaft corresponding to a period during which the piston moves from the bottom dead center to the top dead center that comes next to the bottom dead center. When the instruction signal for setting the offset amount to be smaller than an angle is generated and the load of the internal combustion engine is in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle is set to the second crankshaft rotation angle. Offset amount control means for generating the instruction signal for setting the offset amount to be larger than a crankshaft rotation angle;
It has.
これによれば、前記高負荷運転領域において運転がなされているとき、混合気の燃焼によりピストンが圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点まで移動する期間に対応したクランク軸の回転角度(第1クランク軸回転角度)は、同ピストンが同下死点から同下死点の次に到来する上死点(4サイクル内燃機関であれば排気上死点、2サイクル内燃機関であれば次の圧縮上死点)まで移動する期間に対応したクランク軸の回転角度(第2クランク軸回転角度)より小さくなる。これにより、クランク軸がある一定の回転角速度にて回転している場合、クランク軸が第1クランク軸回転角度だけ回転するのに要する時間は、クランク軸が第2クランク軸回転角度だけ回転するのに要する時間より短くなる。 According to this, when the operation is performed in the high load operation region, it corresponds to a period during which the piston moves from the compression top dead center to the bottom dead center that comes next to the compression top dead center by combustion of the air-fuel mixture. The rotation angle of the crankshaft (the first crankshaft rotation angle) is the top dead center where the piston comes from the bottom dead center next to the bottom dead center (exhaust top dead center, 2 cycles for a 4-cycle internal combustion engine). In the case of an internal combustion engine, it becomes smaller than the rotation angle of the crankshaft (second crankshaft rotation angle) corresponding to the period of movement to the next compression top dead center). As a result, when the crankshaft is rotating at a certain rotational angular velocity, the time required for the crankshaft to rotate by the first crankshaft rotation angle is that the crankshaft rotates by the second crankshaft rotation angle. It takes less time to complete.
従って、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積(筒内体積)は急激に増大することになる。その結果、前記高負荷運転領域において、火炎が到達していない領域の混合気に加えられる圧力が過大になることが抑制されるのでノッキングの発生が抑制される。また、ノッキング回避を目的として点火時期を大きく遅角させる必要がないので、等容度が大幅に低下して燃費が悪化することを防止することができる。 Therefore, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume (in-cylinder volume) increases rapidly. As a result, in the high load operation region, it is suppressed that the pressure applied to the air-fuel mixture in the region where the flame has not reached is suppressed, so that the occurrence of knocking is suppressed. In addition, since it is not necessary to retard the ignition timing greatly for the purpose of avoiding knocking, it is possible to prevent the equal volume from being greatly reduced and fuel consumption from being deteriorated.
一方、前記低負荷運転領域において運転がなされているときは、混合気中の燃料の量が少ないので筒内圧力が高負荷運転時よりも低く、ノッキングは発生しにくい。従って、前記低負荷運転領域においてはノッキングの回避を目的としてオフセット量が設定される必要はなく、上記構成のように等容度を向上するためにオフセット量が設定される。即ち、前記低負荷運転領域において運転がなされているとき、前記第1クランク軸回転角度が前記第2クランク軸回転角度より大きくなる。従って、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積は緩やかに増大することになる。その結果、前記低負荷運転領域において、等容度を高めることができるので燃費を良好にすることができる。 On the other hand, when the operation is performed in the low load operation region, since the amount of fuel in the air-fuel mixture is small, the in-cylinder pressure is lower than that in the high load operation, and knocking hardly occurs. Therefore, in the low load operation region, it is not necessary to set the offset amount for the purpose of avoiding knocking, and the offset amount is set to improve the isovolume as in the above configuration. That is, when the operation is performed in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle is larger than the second crankshaft rotation angle. Accordingly, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume gradually increases. As a result, the equal volume can be increased in the low load operation region, so that the fuel consumption can be improved.
以下、本発明による内燃機関の実施形態について説明する。この内燃機関は、燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる4サイクル火花点火運転を行い得る多気筒(本例では、直列4気筒)且つピストン往復動型内燃機関(レシプロエンジン)である。4サイクルの内燃機関とは、クランク角が720度経過する毎に、膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程を繰り返す内燃機関をいう。 Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below. This internal combustion engine is a multi-cylinder (in this example, in-line four cylinders) and piston reciprocating internal combustion engine capable of performing a 4-cycle spark ignition operation in which an air-fuel mixture is formed in a combustion chamber and the air-fuel mixture is ignited by a spark and burned (Reciprocating engine). A four-cycle internal combustion engine refers to an internal combustion engine that repeats an expansion stroke, an exhaust stroke, an intake stroke, and a compression stroke every time the crank angle is 720 degrees.
図1に示したように、この内燃機関10は、シリンダヘッド20と、シリンダブロック30と、クランクケース40とを含んでいる。シリンダヘッド20は、シリンダブロック30の上に固定されている。シリンダブロック30は、クランクケース40の上に配置されている。
As shown in FIG. 1, the
シリンダヘッド20は、図1の1−1線に沿った平面にて内燃機関10を切断した断面図である図2に示したように、吸気ポート21、吸気ポート21を開閉する吸気弁22、吸気弁22を駆動する吸気弁駆動機構22a、排気ポート23、排気ポート23を開閉する排気弁24、排気弁24を駆動する排気弁駆動機構24a、点火プラグ25、点火プラグ25に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ26及びガソリン燃料を噴射するインジェクタ27を備えている。なお、図2は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
As shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view of the
吸気弁駆動機構22a及び排気弁駆動機構24aは、駆動信号に応答して、吸気弁22及び排気弁24をそれぞれ開閉するようになっている。吸気ポート21、吸気弁22及び吸気弁駆動機構22aからなる組は、一つの気筒に2組備えられている。また、排気ポート23、排気弁24及び排気弁駆動機構24aからなる組も、一つの気筒に2組備えられている。
The intake
シリンダブロック30は、中心軸を有する円筒形のシリンダ31を形成するとともに、シリンダ31内にピストン32を収容している。ピストン32は、コネクティングロッド33の小端部にピストンピン34により連結されている。これにより、ピストン32は、コネクティングロッド33と相対回転可能となっている。コネクティングロッド33の大端部はクランク軸35のピン部に相対回転可能に連結されている。これにより、ピストン32とクランク軸35とは、ピストン32のシリンダ31内における往復動がクランク軸35の回転運動に変換されるように連結されている。
The
シリンダ31のボア壁面、ピストン32の頂面(上面)及びシリンダヘッド20の下面は、吸気弁22及び排気弁24とともに燃焼室36を形成している。燃焼室36には、インジェクタ27の噴射口が露呈している。このインジェクタ27により燃焼室36内に燃料が直接噴射され、燃焼室36内に燃料と空気とを含む混合気が形成される。更に、燃焼室36には点火プラグ25の先端部が露呈している。この点火プラグ25が発生する火花により燃焼室36に形成された混合気の点火が行われる。
The bore wall surface of the
クランクケース40は、クランク軸35を回転可能に支持且つ収容している。クランクケース40の幅(直列配置された複数のシリンダ31の中心軸を含む平面に直交する方向の長さ)は、図2に示したように、シリンダブロック30の幅よりも大きくなっている。クランクケース40の上部とシリンダブロック30の外面との間に形成される開口は伸縮部材41により閉じられている。
The
更に、クランクケース40は、図1及び図1の2−2線に沿った平面にて内燃機関10を切断した断面図である図3に示したように、電動モータ42と駆動軸43とを備えている。電動モータ42は、クランクケース40の一つの側壁外面に固定されている。駆動軸43は、クランクケース40に対して回転可能に支持されている。駆動軸43の軸線は、内燃機関10の幅方向に沿って延びている。駆動軸43は、電動モータ42により回転させられるようになっている。
Further, the
一方、シリンダブロック30は、図3に示したように、クランク軸35の軸線方向の略中央部においてクランクケース40内に(即ち、下方に)突出する突出部30aを有している。突出部30aは貫通孔30a1を有している。貫通孔30a1は、内燃機関10の幅方向(直列配置された複数のシリンダ31の中心軸を含む平面に直交する方向)に延びて突出部30aを貫通している。駆動軸43はその貫通孔30a1内を貫通している。駆動軸43と突出部30aとの間には、駆動軸43の回転運動を突出部30a(従って、シリンダヘッド20及びシリンダブロック30)の内燃機関10の幅方向への直線運動に変換する変換機構としての周知のボールねじ機構(例えば、特開2002−327825号を参照。)が組み込まれている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
即ち、駆動軸43は、外周部に螺旋状のネジ溝が形成されていて、ボールねじ機構のねじ軸として機能する。また、突出部30aの貫通孔30a1の内周部にはねじ溝が形成されていて、この部分はボールねじ機構のナットとして機能する。駆動軸43と突出部30aの貫通孔30a1との間には、ボールを保持するボール保持器(図示省略)が介装されていて、ボール保持器により複数のボールが収容されている。このボールは、駆動軸43のねじ溝と突出部30aの貫通孔30a1のねじ溝との間に転動自在に嵌合している。
That is, the
更に、図1に示したように、上述したシリンダヘッド20及びシリンダブロック30は、クランク軸35の軸方向両端部に一対の被支持部28及び37をそれぞれ備えている。また、クランクケース40は、クランク軸35の軸方向両端部に一対の支持基体44を備えている。各支持基体44の下部はクランクケース40のクランク軸35の軸方向両端部の上部に固定されている。各支持基体44の上部は、一対のレール部44a,44bを備えている。レール部44a,44bは、内燃機関10の幅方向に延びている。各支持基体44は、レール部44a,44bにて被支持部28及び37をそれぞれ摺動可能に支持している。
Further, as shown in FIG. 1, the
以上の構成により、駆動軸43が電動モータ42により回転せしめられると、シリンダヘッド20及びシリンダブロック30はクランクケース40(クランク軸35の回転中心P)に対して内燃機関10の幅方向へ移動するようになっている(図2及び図3の矢印を参照。)。この結果、内燃機関10は、ピストン32とコネクティングロッド33との連結点A(即ち、ピストンピン34の中心)を通りシリンダ31の軸線(中心軸線)に平行な基準線CL(ピストンピン34の中心がピストン32及びシリンダ31の中心を通るとき、基準線CLはシリンダ31の中心軸線と一致する。)からクランク軸35の回転中心Pまでの距離である所謂「オフセット量ofs」が、図4に示した第1オフセット量ofs1及び図5に示した第2オフセット量ofs2の何れか一方となっている状態にて運転されるようになっている。
With the above configuration, when the
この第1オフセット量ofs1は「0」ではなく、その絶対値と第2オフセット量ofs2の絶対値とは等しい。換言すると、オフセット量ofsが第1オフセット量ofs1であるときのクランク軸の回転中心Pと、オフセット量ofsが第2オフセット量ofs2であるときのクランク軸の回転中心Pと、は基準線CLに対して線対称の位置関係にある。なお、図4及び図5は、図2に示した内燃機関のシリンダ31、ピストン32、コネクティングロッド33及びクランク軸35の連結状態を模式的に示した図である。また、図2乃至図5は、内燃機関10を同一の方向から見た図である。従って、クランク軸35の回転方向はこれらの何れの図においても時計まわりの方向である。
The first offset amount ofs1 is not “0”, and the absolute value thereof is equal to the absolute value of the second offset amount ofs2. In other words, the crankshaft rotation center P when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 and the crankshaft rotation center P when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2 are on the reference line CL. It is in a line symmetric positional relationship. 4 and 5 are diagrams schematically showing a connection state of the
ここで、オフセット量ofsと燃焼室36の体積の単位時間あたりの変化量(体積増大速度)との関係について述べる。以下の説明のため、ピストン32が上死点TDC(例えば、圧縮上死点)から下死点BDC(例えば、前記圧縮上死点の次に到来する下死点)まで移動する期間(区間)に対応したクランク軸35の回転角度を第1クランク軸回転角度θ1と定義する。また、ピストン32が下死点BDC(例えば、前記圧縮上死点の次に到来する下死点)から、同下死点BDCの次に到来する上死点まで移動する期間(区間)に対応したクランク軸35の回転角度を第2クランク軸回転角度θ2と定義する。即ち、θ2は360度からθ1を減じた角度である(θ2=360度−θ1)。
Here, the relationship between the offset amount ofs and the amount of change (volume increase rate) per unit time of the volume of the
いま、図4に示したように、オフセット量ofsが第1オフセット量ofs1であるとき、第1クランク軸回転角度θ1(=θ1ofs1)は180度より小さく、第2クランク軸回転角度θ2(=θ2ofs1)は180度より大きい。従って、この場合、第1クランク軸回転角度θ1は第2クランク軸回転角度θ2より小さくなる(θ1<180度<θ2)。なお、オフセット量ofsの大きさにかかわらず、コネクティングロッド33とクランク軸35との連結点が点A及び点Pを結ぶ直線上に位置したとき、ピストン32は上死点及び下死点の位置に移動する。
As shown in FIG. 4, when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1, the first crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs1) is smaller than 180 degrees, and the second crankshaft rotation angle θ2 (= θ2ofs1). ) Is greater than 180 degrees. Accordingly, in this case, the first crankshaft rotation angle θ1 is smaller than the second crankshaft rotation angle θ2 (θ1 <180 degrees <θ2). When the connecting point between the connecting
これに対し、図5に示したように、オフセット量ofsが第2オフセット量ofs2であるとき、第1クランク軸回転角度θ1(=θ1ofs2)は180度より大きく、第2クランク軸回転角度θ2(=θ2ofs2)は180度より小さい。従って、この場合、第1クランク軸回転角度θ1は第2クランク軸回転角度θ2より大きくなる(θ2<180度<θ1)。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2, the first crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs2) is larger than 180 degrees, and the second crankshaft rotation angle θ2 ( = Θ2ofs2) is less than 180 degrees. Accordingly, in this case, the first crankshaft rotation angle θ1 is larger than the second crankshaft rotation angle θ2 (θ2 <180 degrees <θ1).
更に、これらから明らかなように、オフセット量ofsが第1オフセット量ofs1であるときの第1クランク軸回転角度θ1(=θ1ofs1)は、オフセット量ofsが第2オフセット量ofs2であるときの第1クランク軸回転角度θ1(=θ1ofs2)よりも小さい。従って、クランク軸35がある回転角速度ωで回転している場合、オフセット量ofsが第1オフセット量ofs1であるときの方が、オフセット量ofsが第2オフセット量ofs2であるときよりも、ピストン32は短時間内に上死点TDCから下死点BDCに移動する。換言すると、上死点TDCからその上死点TDCの次に到来する下死点BDCに移動する際の燃焼室36の体積増大速度は、オフセット量ofsが第1オフセット量ofs1であるとき相対的に大きくなり(燃焼室体積が急激に増大し)、一方、オフセット量ofsが第2オフセット量ofs2であるとき相対的に小さくなる(燃焼室体積が緩やかに増大する。)。
Further, as is clear from these, the first crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs1) when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 is the first when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2. It is smaller than the crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs2). Therefore, when the
次に、電気ブロック図である図6を参照しながら、内燃機関10を制御する電気制御装置50について説明する。なお、電気制御装置50は内燃機関10の一部である内燃機関制御部を構成すると捉えることもできる。
Next, the
この電気制御装置50は、CPU、ROM、RAM及びインターフェース等(何れも図示省略)を含むマイクロコンピュータである。電気制御装置50には、図示しないアクセルペダルの操作量Accpを検出するアクセルペダル操作量センサ51と、クランク軸35の回転速度からエンジン回転速度NEを検出するエンジン回転速度センサ52とが接続されている。電気制御装置50は、これらのセンサから各検出信号を入力するようになっている。更に、電気制御装置50は、各気筒の吸気弁駆動機構22a、排気弁駆動機構24a、イグナイタ26及びインジェクタ27、並びに、一つの電動モータ42と接続されていて、これらに駆動信号を送出するようになっている。
The
次に、上記のように構成された内燃機関の作動について説明する。電気制御装置50のCPUは、図7にフローチャートにより示した制御ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
Next, the operation of the internal combustion engine configured as described above will be described. The CPU of the
従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ700から処理を開始してステップ705に進み、現時点の負荷(この例では、アクセルペダル操作量Accp)及び現時点のエンジン回転速度NEと、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEと目標トルクTqtgtとの関係を規定するテーブルMapTqtgtとに基づいて目標トルクTqtgt(=MapTqtgt(Accp,NE))を決定する。
Therefore, at a predetermined timing, the CPU starts the process from
次に、CPUはステップ710に進み、同ステップ710内に示した運転領域判定マップと、上記決定された目標トルクTqtgt及び現時点のエンジン回転速度NEと、に基づいて内燃機関の負荷が高負荷運転領域にあるか、低負荷運転領域にあるかを決定する。そして、CPUはステップ715に進んで、内燃機関の負荷が高負荷運転領域にあるか否かを判定する。
Next, the CPU proceeds to step 710, where the load of the internal combustion engine is high-load operation based on the operation region determination map shown in
いま、内燃機関の負荷が高負荷運転領域にあると仮定して説明を続ける。この場合、CPUはステップ715にて「Yes」と判定してステップ720に進み、電動モータ42に駆動信号を送出することにより、上記オフセット量ofsが上記第1オフセット量ofs1となるように、シリンダヘッド20及びシリンダブロック30をクランクケース40に対して内燃機関10の幅方向(図2及び図3における左方向)に移動させる。この結果、シリンダ31(従って、ピストンピン34の中心A)とクランク軸35(クランク軸35の回転中心P)とが図4に示したような関係となる。なお、ステップ720を実行する時点において、オフセット量ofsが第1オフセット量ofs1となっていれば、CPUは電動モータ42に駆動信号を送出しない。
Now, the description will be continued assuming that the load of the internal combustion engine is in the high load operation region. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at
次に、CPUはステップ725に進み、4サイクル火花点火運転を行うように、各気筒の吸気弁駆動機構22a、排気弁駆動機構24a、イグナイタ26及びインジェクタ27に所定のタイミングにて所定の駆動信号を送出し、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the CPU proceeds to step 725 so that a predetermined drive signal is sent to the intake
ここで、ステップ725におけるCPUの作動をある特定の気筒に着目して具体的に述べると、CPUは、その気筒のクランク角が圧縮上死点TDC1近傍の所定クランク角になったときその気筒のイグナイタ26に駆動(点火)信号を送出し、燃焼室36内に形成された混合気を点火する。これにより火花点火による燃焼に伴うガスの膨張が始まる。次いで、CPUは、その気筒のクランク角が膨張下死点(圧縮上死点TDC1に続く下死点)BDC1近傍の所定クランク角になったとき、排気弁駆動機構24aに駆動信号を送出してその気筒の排気弁24を開弁させる。これにより、排気が開始する。次いで、CPUは、その気筒のクランク角が排気上死点(膨張下死点BDC1に続く上死点)TDC2近傍のクランク角になったとき、吸気弁駆動機構22aに駆動信号を送出してその気筒の吸気弁22を開弁させる。これにより、吸気が開始する。
Here, the operation of the CPU in
次いで、CPUは排気弁駆動機構24aに駆動信号を送出してその気筒の排気弁24を閉弁させ、その後、その気筒のインジェクタ27に駆動信号を送出して燃料噴射を行う。これにより、燃焼室36内に混合気が形成され始める。そして、CPUは吸気下死点(排気上死点TDC2に続く下死点)BDC2近傍のクランク角になったとき、吸気弁駆動機構22aに駆動信号を送出してその気筒の吸気弁22を閉弁させる。これにより、吸気が終了し、その後、混合気は圧縮され、圧縮上死点TDC1近傍のクランク角にて上述したように点火されることにより、火花点火による燃焼が開始する。なお、これらの吸気弁開弁タイミング、吸気弁閉弁タイミング、排気弁開弁タイミング、排気弁閉弁タイミング、燃料噴射量、燃料噴射開始時期及び点火時期等は、目標トルクTqtgtとエンジン回転速度NEとに基づいて決定される。本例では、目標空燃比は一定となるように燃料噴射量が決定される。
Next, the CPU sends a drive signal to the exhaust
このように、高負荷運転領域において4サイクル火花点火運転がなされているとき、オフセット量ofsは第1オフセット量ofs1に設定される。従って、ピストン32は、上死点(圧縮上死点)TDCからこの上死点に続く下死点BDCまで相対的に短時間内に移動する。換言すると、燃焼室36の体積は上死点TDC後から急激に増大する。このため、火炎が到達していない領域の混合気に加えられる圧力が大きくなる傾向にある高負荷運転領域における同圧力が過大とならないので、ノッキングの発生が抑制される。
Thus, when the 4-cycle spark ignition operation is performed in the high load operation region, the offset amount ofs is set to the first offset amount ofs1. Therefore, the
次に、内燃機関の負荷が低負荷運転領域にあると仮定して説明を続ける。この場合、CPUは図7のステップ715にて「No」と判定してステップ730に進み、電動モータ42に駆動信号を送出することにより、上記オフセット量ofsが上記第2オフセット量ofs2となるように、シリンダヘッド20及びシリンダブロック30をクランクケース40に対して内燃機関10の幅方向(図2及び図3における右方向)に移動させる。この結果、シリンダ31(従って、ピストンピン34の中心A)とクランク軸35(クランク軸35の回転中心P)とが図5に示したような関係となる。なお、ステップ730を実行する時点において、オフセット量ofsが第2オフセット量ofs2となっていれば、CPUは電動モータ42に駆動信号を送出しない。
Next, the description will be continued assuming that the load of the internal combustion engine is in the low load operation region. In this case, the CPU makes a “No” determination at
その後、CPUはステップ725に進んで上述したように4サイクル火花点火運転のための制御を行い、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。 Thereafter, the CPU proceeds to step 725 to perform control for the 4-cycle spark ignition operation as described above, and proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.
このように、低負荷運転領域において4サイクル火花点火運転がなされているとき、オフセット量ofsは第2オフセット量ofs2に設定されている。従って、ピストン32は、上死点(圧縮上死点)TDCからこの上死点に続く下死点BDCまで相対的に長い時間をかけて移動する。換言すると、燃焼室36の体積は圧縮上死点TDC1後から比較的緩やかに増大する。このため、等容度を高い値とすることができるので、低負荷運転時の燃費を向上することができる。また、低負荷運転時であるから、燃焼室36の体積が緩やかに増大してもノッキングは発生しない。
Thus, when the 4-cycle spark ignition operation is performed in the low load operation region, the offset amount ofs is set to the second offset amount ofs2. Therefore, the
以上、説明したように、実施形態の内燃機関によれば、高負荷運転領域において4サイクル火花点火運転がなされているとき、第1クランク軸回転角度θ1が第2クランク軸回転角度θ2より小さくなる。従って、前述したように、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積は急激に増大するので、火炎が到達していない領域の混合気に加えられる圧力が過大になることが抑制される。これにより、ノッキングの発生が抑制される。また、ノッキング回避を目的として点火時期を大きく遅角させる必要がないので、等容度が大幅に低下して燃費が悪化することを防止することができる。 As described above, according to the internal combustion engine of the embodiment, when the four-cycle spark ignition operation is performed in the high load operation region, the first crankshaft rotation angle θ1 is smaller than the second crankshaft rotation angle θ2. . Therefore, as described above, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume increases rapidly, so that the pressure applied to the air-fuel mixture in the region where the flame has not reached becomes excessive. It is suppressed. Thereby, occurrence of knocking is suppressed. In addition, since it is not necessary to retard the ignition timing greatly for the purpose of avoiding knocking, it is possible to prevent the equal volume from being greatly reduced and fuel consumption from being deteriorated.
更に、低負荷運転領域において4サイクル火花点火運転がなされているとき、第1クランク軸回転角度θ1が第2クランク軸回転角度θ2より大きくなる。従って、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積は緩やかに増大することになる。その結果、低負荷運転領域において、等容度を高めることができるので燃費を良好にすることができる。このように、内燃機関10は、高負荷運転領域においてノッキングの発生を抑制するとともに、低負荷運転領域における等容度を高くすることができるので、結果として広い運転領域において静粛かつ燃費が良好な内燃機関となっている。
Further, when the four-cycle spark ignition operation is performed in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle θ1 is larger than the second crankshaft rotation angle θ2. Therefore, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume gradually increases. As a result, the equal volume can be increased in the low-load operation region, so that the fuel consumption can be improved. As described above, the
なお、上記実施形態において、電動モータ42と、シリンダブロック30の突出部30a(貫通孔30a1)及び駆動軸43に設けられたボールねじ機構、被支持部28,37並びに支持基体44等は、オフセット量を電気制御装置50からの指示信号(電動モータ42の駆動信号)に応じて変更するオフセット量変更機構を構成している。また、図7のステップ705乃至ステップ715は運転領域(運転状態)判定手段に、ステップ720及びステップ730はオフセット量制御手段に、ステップ725は火花点火運転実行手段にそれぞれ相当している。
In the above embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態における火花点火運転は4サイクル運転であったが、2サイクル運転を行う内燃機関にも本発明を適用することができる。また、上記実施形態は更にノッキングの発生を検出するノックセンサを備えるとともに、同ノックセンサによりノッキングを検出したときは上記オフセット量ofsが上記第1オフセット量ofs1となるように上記オフセット量変更機構を制御してもよい。更に、上記オフセット量ofsが上記第1オフセット量ofs1となっている場合であって、ノックセンサによりノッキングを検出したときは、補助的に点火時期を遅角させてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, the spark ignition operation in the above embodiment is a four-cycle operation, but the present invention can also be applied to an internal combustion engine that performs a two-cycle operation. The embodiment further includes a knock sensor for detecting the occurrence of knocking, and the offset amount changing mechanism is arranged so that the offset amount ofs becomes the first offset amount ofs1 when knocking is detected by the knock sensor. You may control. Further, when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 and knocking is detected by a knock sensor, the ignition timing may be retarded auxiliary.
加えて、吸気弁22及び排気弁24はクランク軸35によりベルトを介して駆動されるインテークカムシャフト及びエキゾーストカムシャフトによりそれぞれ開閉駆動されてもよい。また、上記オフセット量変更機構は、電動モータ42及びボールねじ機構により構成されていたが、例えば、油圧発生源(油圧ポンプ)、油圧調整手段及び油圧シリンダ等により構成され、油圧等によってシリンダヘッド20及びシリンダブロック30を内燃機関10の幅方向に移動させるように構成してもよい。
In addition, the
10…内燃機関、20…シリンダヘッド、28,37…被支持部、21…吸気ポート、22…吸気弁、22a…吸気弁駆動機構、23…排気ポート、24…排気弁、24a…排気弁駆動機構、25…点火プラグ、26…イグナイタ、27…インジェクタ、30…シリンダブロック、30a…突出部、30a1…貫通孔、31…シリンダ、32…ピストン、33…コネクティングロッド、34…ピストンピン、35…クランク軸、36…燃焼室、40…クランクケース、41…伸縮部材、42…電動モータ、43…駆動軸、44a,44b…レール部、44…支持基体、50…電気制御装置、51…アクセルペダル操作量センサ、52…エンジン回転速度センサ、ofs…オフセット量、ofs1…第1オフセット量、ofs2…第2オフセット量、A…ピストンとコネクティングロッドとの連結点、P…クランク軸回転中心。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
高負荷運転領域及び同高負荷運転領域よりも低負荷側の領域である低負荷運転領域において前記シリンダ及び前記ピストンにより構成される燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関であって、
前記ピストンと前記コネクティングロッドとの連結点を通り前記シリンダの軸線に平行な基準線からの前記クランク軸の回転中心までの距離であるオフセット量を指示信号に応じて変更するオフセット量変更機構と、
前記内燃機関の負荷が前記高負荷運転領域にあるときは、前記ピストンが圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第1クランク軸回転角度が、同ピストンが同下死点から同下死点の次に到来する上死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第2クランク軸回転角度より小さくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生し、且つ、前記内燃機関の負荷が前記低負荷運転領域にあるときは、前記第1クランク軸回転角度が前記第2クランク軸回転角度より大きくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生するオフセット量制御手段と、
を備えた内燃機関。
A connecting rod for connecting a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, a crankshaft, the piston and the crankshaft, and converting a reciprocating motion of the piston in the cylinder into a rotational motion of the crankshaft And
In the high load operation region and the low load operation region that is on the lower load side than the high load operation region, an air-fuel mixture is formed in the combustion chamber constituted by the cylinder and the piston, and the air-fuel mixture is ignited by a spark. An internal combustion engine that performs a spark ignition operation to burn,
An offset amount changing mechanism that changes an offset amount that is a distance from a reference line that passes through a connection point between the piston and the connecting rod to a rotation center of the crankshaft from a reference line parallel to the axis of the cylinder, according to an instruction signal;
When the load of the internal combustion engine is in the high load operation region, the rotation angle of the crankshaft corresponding to the period during which the piston moves from the compression top dead center to the bottom dead center that comes next to the compression top dead center The second crankshaft rotation is a rotation angle of the crankshaft corresponding to a period during which the piston moves from the bottom dead center to the top dead center that comes next to the bottom dead center. When the instruction signal for setting the offset amount to be smaller than an angle is generated and the load of the internal combustion engine is in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle is set to the second crankshaft rotation angle. Offset amount control means for generating the instruction signal for setting the offset amount to be larger than a crankshaft rotation angle;
Internal combustion engine equipped with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004183798A JP2006009593A (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004183798A JP2006009593A (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006009593A true JP2006009593A (en) | 2006-01-12 |
Family
ID=35777118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004183798A Withdrawn JP2006009593A (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006009593A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101915160A (en) * | 2010-06-18 | 2010-12-15 | 张俊 | Inclined piston engine |
JP2014134119A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Hino Motors Ltd | Internal combustion engine |
-
2004
- 2004-06-22 JP JP2004183798A patent/JP2006009593A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101915160A (en) * | 2010-06-18 | 2010-12-15 | 张俊 | Inclined piston engine |
JP2014134119A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Hino Motors Ltd | Internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8627789B2 (en) | Control apparatus for a cylinder direct-injection internal combustion engine | |
EP1350936A2 (en) | In-cylinder injection type spark-ignition internal combustion engine and control method thereof | |
JP5548029B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
EP2314841B1 (en) | Spark-ignition internal combustion engine | |
WO2009081644A1 (en) | Ignition timing control device for internal-combustion engine | |
JP4564911B2 (en) | EGR control device for internal combustion engine | |
JP2020051374A (en) | Cylinder deactivation switching device | |
JP4918910B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2006316777A (en) | Internal combustion engine | |
JP4306499B2 (en) | In-cylinder direct injection engine | |
KR102160518B1 (en) | Method for compensating a gas spring action in the case of cylinder shutoff with exhaust gas inclusion | |
JP2012041846A (en) | Method for controlling fuel injection and ignition timing of internal combustion engine | |
JP2004204745A (en) | System and method for controlling engine | |
JP2016109111A (en) | Opposite mating piston internal combustion engine of rapid combustion | |
JP2017078344A (en) | Internal combustion engine control device | |
JP2006009593A (en) | Internal combustion engine | |
JP2005344668A (en) | Internal combustion engine | |
JP2006348809A (en) | Internal combustion engine | |
JP2006257999A (en) | Internal combustion engine | |
JP2004239065A (en) | Reciprocating engine and its control method | |
JP4144421B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4839893B2 (en) | Double link variable compression ratio internal combustion engine | |
JP4052116B2 (en) | Engine having a plurality of recesses at the top of the piston | |
JP4089437B2 (en) | Method for determining fuel supplied to an engine that performs self-ignition combustion | |
JP4760739B2 (en) | Automatic stop / start system for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060425 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20071207 |