JP6235792B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6235792B2
JP6235792B2 JP2013106221A JP2013106221A JP6235792B2 JP 6235792 B2 JP6235792 B2 JP 6235792B2 JP 2013106221 A JP2013106221 A JP 2013106221A JP 2013106221 A JP2013106221 A JP 2013106221A JP 6235792 B2 JP6235792 B2 JP 6235792B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
sub
stroke
internal combustion
combustion engine
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013106221A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014227856A (en
Inventor
有吾 工藤
有吾 工藤
悦弘 舩山
悦弘 舩山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP2013106221A priority Critical patent/JP6235792B2/en
Publication of JP2014227856A publication Critical patent/JP2014227856A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6235792B2 publication Critical patent/JP6235792B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

本発明は、内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine.

従来の内燃機関として、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載された内燃機関では、燃焼室に常時連通する補助室にスライダを摺動自在に取り付け、燃焼室に連通保持された可変容積室を隔成し、可変容積室の容積を最適制御して圧縮による温度上昇を制御することにより、排ガス特性を改善することが図れている。   As a conventional internal combustion engine, for example, one described in Patent Document 1 below is known. In the internal combustion engine described in Patent Document 1, a slider is slidably attached to an auxiliary chamber that is always in communication with the combustion chamber, a variable volume chamber that is communicated and held in the combustion chamber is separated, and the volume of the variable volume chamber is increased. The exhaust gas characteristics can be improved by optimally controlling the temperature rise due to compression.

特開平１１−１０７７９２号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-107772

ところで、上述したような内燃機関においては、例えば、ノッキングの抑制と筒内最高圧力（Ｐｍａｘ）の増加に起因する摩擦抵抗によるエネルギ損失（フリクションロス）の増加を防ぐため、筒内圧力の過大な上昇を抑制することが望まれている。   By the way, in the internal combustion engine as described above, for example, in order to prevent an increase in energy loss (friction loss) due to frictional resistance due to suppression of knocking and increase in the maximum cylinder pressure (Pmax), the cylinder pressure is excessively increased. It is desired to suppress the increase.

そこで、本発明は、筒内圧力の過大な上昇を抑制することが可能な内燃機関を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the internal combustion engine which can suppress the excessive raise of a cylinder pressure.

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関は、主燃焼室と主燃焼室に連通する可変容積室とを含む燃焼室と、可変容積室を画成し、摺動可能に設けられたサブピストンと、サブピストンのストローク運動を制御するストローク制御部と、を備え、ストローク制御部は、少なくとも燃焼工程において、サブピストンのストローク運動を制御することにより、筒内圧力が一定となるように可変容積室を膨張させることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an internal combustion engine according to the present invention defines a combustion chamber including a main combustion chamber and a variable volume chamber communicating with the main combustion chamber, and a variable volume chamber, and is slidably provided. A sub-piston and a stroke control unit that controls the stroke motion of the sub-piston. The stroke control unit controls the stroke motion of the sub-piston at least in the combustion process so that the in-cylinder pressure becomes constant. And the variable volume chamber is expanded.

本発明の内燃機関では、ストローク制御部によりサブピストンのストローク運動が制御され、少なくとも燃焼工程において筒内圧力が一定となるように可変容積室が膨張される。従って、筒内圧力の過大な上昇を抑制することが可能となる。   In the internal combustion engine according to the present invention, the stroke movement of the sub-piston is controlled by the stroke controller, and the variable volume chamber is expanded so that the in-cylinder pressure is constant at least in the combustion process. Therefore, it is possible to suppress an excessive increase in the in-cylinder pressure.

また、ストローク制御部は、サブピストンのストローク運動を出力として取り出す出力部を有することが好ましい。この場合、サブピストンのストローク運動を、例えばクランクシャフトとは異なる出力として取り出すことができる。   Moreover, it is preferable that a stroke control part has an output part which takes out the stroke motion of a sub piston as an output. In this case, the stroke motion of the sub-piston can be extracted as an output different from that of the crankshaft, for example.

また、出力部は、サブピストンのストローク運動を回転運動に変換する補助クランク機構と、補助クランク機構により得られる軸出力を電気エネルギに変換するモータと、を有することが好ましい。この場合、補助クランク機構及びモータによってサブピストンのストロークを出力として取り出すことができ、上記作用効果を好適に発揮することができる。   Moreover, it is preferable that an output part has an auxiliary | assistant crank mechanism which converts the stroke motion of a subpiston into rotational motion, and the motor which converts the shaft output obtained by an auxiliary | assistant crank mechanism into electrical energy. In this case, the stroke of the sub piston can be taken out as an output by the auxiliary crank mechanism and the motor, and the above-described effects can be suitably exhibited.

また、出力部は、サブピストンのストローク運動を作動油室の作動ピストンに伝達する油圧回路と、作動ピストンのストローク運動を電気エネルギに変換するリニアモータと、を有することが好ましい。この場合、油圧回路、作動ピストン、及びリニアモータによってサブピストンのストローク運動を電気エネルギとして取り出すことができ、上記作用効果を好適に発揮することができる。   Moreover, it is preferable that an output part has a hydraulic circuit which transmits the stroke motion of a subpiston to the action | operation piston of a hydraulic oil chamber, and the linear motor which converts the stroke movement of an action | operation piston into electrical energy. In this case, the stroke movement of the sub-piston can be taken out as electric energy by the hydraulic circuit, the working piston, and the linear motor, and the above-described effects can be suitably exhibited.

また、燃焼室及びサブピストンを複数備え、複数のサブピストンは複数の燃焼室それぞれにおける可変容積室を画成し、油圧回路は複数のサブピストンのストローク運動を一の作動ピストンに伝達することが好ましい。この場合、複数のサブピストンのストローク運動をまとめて作動ピストンのストローク運動へ伝達することができる。   Also, a plurality of combustion chambers and sub-pistons are provided, the plurality of sub-pistons define variable volume chambers in each of the plurality of combustion chambers, and the hydraulic circuit can transmit the stroke motion of the plurality of sub-pistons to one working piston. preferable. In this case, the stroke motions of the plurality of sub-pistons can be collectively transmitted to the stroke motion of the working piston.

また、ストローク制御部は、膨張工程において、サブピストンのストローク運動を制御することにより、可変容積室の膨張状態が維持させることが好ましい。この場合、膨張工程において、可変容積室を膨張状態に維持でき、これにより、膨張比を増加し高膨張比にするとともに、内燃機関における燃焼サイクルの効率を向上することができる。   Moreover, it is preferable that a stroke control part maintains the expansion | swelling state of a variable volume chamber by controlling the stroke motion of a subpiston in an expansion | swelling process. In this case, in the expansion step, the variable volume chamber can be maintained in an expanded state, thereby increasing the expansion ratio to a high expansion ratio and improving the efficiency of the combustion cycle in the internal combustion engine.

本発明によれば、筒内圧力の過大な上昇を抑制することが可能な内燃機関を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal combustion engine which can suppress the excessive raise of a cylinder pressure can be provided.

第一実施形態に係る内燃機関の一部の構成を示す概略図である。1 is a schematic view showing a partial configuration of an internal combustion engine according to a first embodiment. 図１に示す内燃機関の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the internal combustion engine shown in FIG. 図１に示す内燃機関の動作を説明する他の図である。FIG. 6 is another diagram for explaining the operation of the internal combustion engine shown in FIG. 1. 図２に示す内燃機関の動作におけるＰＶ線図である。FIG. 3 is a PV diagram in the operation of the internal combustion engine shown in FIG. 2. 図１に示す内燃機関の他の動作を説明する図である。It is a figure explaining other operation | movement of the internal combustion engine shown in FIG. 図１に示す内燃機関の他の動作を説明する他の図である。FIG. 8 is another diagram for explaining another operation of the internal combustion engine shown in FIG. 1. 図４に示す内燃機関の動作におけるＰＶ線図である。FIG. 5 is a PV diagram in the operation of the internal combustion engine shown in FIG. 4. 第二実施形態に係る内燃機関の一部の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a part of internal combustion engine which concerns on 2nd embodiment. 図６に示す内燃機関の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the internal combustion engine shown in FIG. 図６に示す内燃機関の動作を説明する他の図である。It is another figure explaining operation | movement of the internal combustion engine shown in FIG. 図７に示す内燃機関の動作におけるＰＶ線図である。FIG. 8 is a PV diagram in the operation of the internal combustion engine shown in FIG. 7. 図６に示す内燃機関の他の動作を説明する図である。It is a figure explaining other operation | movement of the internal combustion engine shown in FIG. 図６に示す内燃機関の他の動作を説明する他の図である。It is another figure explaining other operation | movement of the internal combustion engine shown in FIG. 図１０に示す内燃機関の動作におけるＰＶ線図である。It is a PV diagram in operation | movement of the internal combustion engine shown in FIG.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の構成を示す概略図である。内燃機関１は、例えば車両に搭載される走行用の駆動機関であり、１又は複数の気筒を有する４サイクルのディーゼルエンジンとされている（図示する例では、内燃機関１のうち一気筒のみが断面図として示されている）。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. The internal combustion engine 1 is a driving engine for traveling mounted on a vehicle, for example, and is a four-cycle diesel engine having one or a plurality of cylinders (in the illustrated example, only one cylinder is included in the internal combustion engine 1). It is shown as a cross-sectional view).

なお、内燃機関１の構成又は用途は限定されるものではない。例えば、内燃機関１としては、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンであってもよい。また、適用される車両は限定されるものではなく、例えばトラック、バスもしくは重機等の大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等であってもよい。   The configuration or use of the internal combustion engine 1 is not limited. For example, the internal combustion engine 1 is not limited to a diesel engine, and may be a gasoline engine. The applied vehicle is not limited, and may be, for example, a large vehicle such as a truck, a bus, or a heavy machine, a medium-sized vehicle, a normal passenger car, a small vehicle, or a light vehicle.

内燃機関１は、シリンダ５に備えられたピストン１１と、シリンダ５に連通するサブシリンダ７に備えられたサブピストン２１と、サブピストン２１のストローク運動を制御するストローク制御部２４とを備えている。   The internal combustion engine 1 includes a piston 11 provided in the cylinder 5, a sub-piston 21 provided in a sub-cylinder 7 communicating with the cylinder 5, and a stroke control unit 24 that controls the stroke motion of the sub-piston 21. .

ピストン１１は、シリンダ５内において主燃焼室１０ａを画成するものであり、その軸方向に沿って摺動可能に設けられている。ピストン１１は、コネクティングロッド１２を介してクランクシャフト１３と接続されている。このピストン１１のストローク運動は、コネクティングロッド１２を介して、クランクシャフト１３の軸出力として取り出される。   The piston 11 defines a main combustion chamber 10a in the cylinder 5 and is slidable along the axial direction thereof. The piston 11 is connected to the crankshaft 13 via the connecting rod 12. This stroke motion of the piston 11 is taken out as an axial output of the crankshaft 13 through the connecting rod 12.

サブシリンダ７は、シリンダ５上部の径方向外側に連設されている。サブピストン２１は、サブシリンダ７内において容積が可変な可変容積室１０ｂを画成するものであり、その軸方向に沿って摺動可能に設けられている。   The sub-cylinder 7 is continuously provided on the radially outer side of the upper portion of the cylinder 5. The sub piston 21 defines a variable volume chamber 10b having a variable volume in the sub cylinder 7, and is slidable along the axial direction thereof.

ストローク制御部２４は、可変容積室１０ｂの容積を可変するようにサブピストン２１のストローク運動を制御するものであり、ここでは、少なくとも燃焼圧に応じてサブピストン２１のストローク運動を制御する。このストローク制御部２４は、サブピストン２１に接続されている。また、本実施形態のストローク制御部２４は、サブピストン２１のストローク運動を出力（仕事）として取り出す出力部２４ａとしても機能する。ストローク制御部２４は、補助クランク機構２４ｂ及びモータＭを有している。   The stroke control unit 24 controls the stroke motion of the sub-piston 21 so as to vary the volume of the variable volume chamber 10b. Here, the stroke control unit 24 controls the stroke motion of the sub-piston 21 according to at least the combustion pressure. The stroke control unit 24 is connected to the sub piston 21. The stroke control unit 24 of the present embodiment also functions as an output unit 24a that extracts the stroke motion of the sub-piston 21 as an output (work). The stroke control unit 24 includes an auxiliary crank mechanism 24 b and a motor M.

補助クランク機構２４ｂは、サブピストン２１と連結するサブコネクティングロッド２２と、サブクランクシャフト２３と、を含んでいる。補助クランク機構２４ｂは、サブピストン２１のストローク運動を回転運動に変換するマルチリンク機構であり、複数のリンクにより構成されている。   The auxiliary crank mechanism 24 b includes a sub connecting rod 22 connected to the sub piston 21 and a sub crank shaft 23. The auxiliary crank mechanism 24b is a multi-link mechanism that converts the stroke motion of the sub-piston 21 into a rotational motion, and includes a plurality of links.

モータＭは、サブピストン２１のストローク運動から、補助クランク機構２４ｂにより取り出される回転運動を電気エネルギに変換するものである。また、モータＭは、サブクランクシャフト２３を介してサブピストン２１に負荷をかけることができ、これにより、サブピストン２１のストローク運動を好適に制御可能となっている。なお、モータＭには、制御装置（不図示）が接続され、この制御装置により、モータＭの動作制御やモータＭからの出力制御が実施されてもよい。   The motor M converts the rotational motion extracted by the auxiliary crank mechanism 24b from the stroke motion of the sub-piston 21 into electrical energy. Further, the motor M can apply a load to the sub-piston 21 via the sub-crankshaft 23, whereby the stroke motion of the sub-piston 21 can be suitably controlled. Note that a control device (not shown) may be connected to the motor M, and operation control of the motor M and output control from the motor M may be performed by the control device.

このようなストローク制御部２４は、少なくとも燃焼工程において、サブピストン２１のストローク運動を制御することにより、筒内圧力が一定となるように可変容積室１０ｂを膨張させる。以下、このストローク制御部２４の動作の一例を内燃機関１の動作と合わせて詳説する。   Such a stroke control unit 24 expands the variable volume chamber 10b so that the in-cylinder pressure becomes constant by controlling the stroke motion of the sub-piston 21 at least in the combustion process. Hereinafter, an example of the operation of the stroke control unit 24 will be described together with the operation of the internal combustion engine 1.

図２及び図３は、図１に示す内燃機関の動作を説明する図である。図４は、図１に示す内燃機関の動作のＰＶ線図である。図２及び図３において、メイン側の位相とは、クランクシャフト１３の位相であり、ピストン１１が上死点（ＴＤＣ）にあるときのクランクシャフトピン１３ａの位置を０度としている。また、補助側の位相とは、サブピストン２１の位相であり、サブピストン２１が上死点にあるときのサブクランクシャフトピン２３ａの位置を０度とする。図２及び図３のａ１０からｈ１０は、内燃機関１の各行程の状態をあらわす。   2 and 3 are diagrams for explaining the operation of the internal combustion engine shown in FIG. FIG. 4 is a PV diagram of the operation of the internal combustion engine shown in FIG. 2 and 3, the phase on the main side is the phase of the crankshaft 13, and the position of the crankshaft pin 13a when the piston 11 is at the top dead center (TDC) is 0 degree. The auxiliary phase is the phase of the sub-piston 21 and the position of the sub-crankshaft pin 23a when the sub-piston 21 is at the top dead center is 0 degree. 2 and 3 represent the states of each stroke of the internal combustion engine 1.

図２のａ１０からｂ１０に示すように、下死点（ＢＤＣ）から上死点までピストン１１が移動する行程が圧縮工程であり、燃焼室１０内の空気を圧縮する。圧縮工程において、ストローク制御部２４は、図２のａ１１に示すように、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下端部に位置するように制御され、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０（無し）とされる。   As indicated by a10 to b10 in FIG. 2, the stroke in which the piston 11 moves from the bottom dead center (BDC) to the top dead center is a compression step, and the air in the combustion chamber 10 is compressed. In the compression process, the stroke control unit 24 is controlled so that the sub-piston 21 is positioned at the lower end in the axial direction of the sub-cylinder 7, as indicated by a11 in FIG. 2, and the volume of the variable volume chamber 10b does not increase. 0 (none).

ピストン１１が上死点又はその近傍に位置したとき、図２のｃ１０に示すように、燃焼室１０内の高温高圧の空気に燃料が噴射され、図２のｃ１１に示すように、燃料が燃焼する（燃焼行程）。燃焼行程においては、ストローク制御部２４は、図２のｃ１１に示すように、燃焼圧に応じてサブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向上方に移動するように制御され、可変容積室１０ｂの容積が増加（膨張）する。   When the piston 11 is located at or near the top dead center, as shown by c10 in FIG. 2, the fuel is injected into the high-temperature and high-pressure air in the combustion chamber 10, and the fuel is burned as shown by c11 in FIG. (Combustion stroke). In the combustion stroke, the stroke control unit 24 is controlled so that the sub piston 21 moves upward in the axial direction of the sub cylinder 7 according to the combustion pressure, as indicated by c11 in FIG. 2, and the volume of the variable volume chamber 10b is controlled. Increases (expands).

具体的には、本実施形態のストローク制御部２４は、燃焼行程（ここでは、ピストン１１が上死点付近に位置し、燃料が着火し燃焼するとき）において、サブピストン２１のストローク運動を制御することにより、筒内圧力Ｐが筒内最高圧力Ｐｍａｘで一定となるように、可変容積室１０ｂを燃焼圧に応じて膨張させる。つまり、ストローク制御部２４にあっては、筒内最高圧力Ｐｍａｘを維持させたまま燃焼室１０を膨張させ、これにより、ＰＶ線図（図４参照）に示すように、筒内最高圧力Ｐｍａｘが局所的に存在するのではなく、燃焼行程の少なくとも一部において一定に維持される（横ばいで一定化される）。   Specifically, the stroke control unit 24 of the present embodiment controls the stroke motion of the sub-piston 21 during the combustion stroke (here, when the piston 11 is located near the top dead center and the fuel ignites and burns). By doing so, the variable volume chamber 10b is expanded according to the combustion pressure so that the in-cylinder pressure P becomes constant at the in-cylinder maximum pressure Pmax. That is, in the stroke control unit 24, the combustion chamber 10 is expanded while maintaining the in-cylinder maximum pressure Pmax, whereby the in-cylinder maximum pressure Pmax is increased as shown in the PV diagram (see FIG. 4). Instead of being locally present, it remains constant (stabilized sideways) during at least part of the combustion stroke.

そして、燃焼により膨張したガスがピストン１１を押し下げ、ピストン１１が下死点まで移動し、燃焼室１０内のガスが膨張される（膨張行程）。膨張工程においては、ストローク制御部２４は、図２のｃ１２に示すように、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下方に再び位置するように制御され、これにより、燃焼において膨張した可変容積室１０ｂの容積は、縮小（収縮）される。   Then, the gas expanded by the combustion pushes down the piston 11, the piston 11 moves to the bottom dead center, and the gas in the combustion chamber 10 is expanded (expansion stroke). In the expansion process, the stroke control unit 24 is controlled so that the sub piston 21 is positioned again below the sub cylinder 7 in the axial direction, as shown by c12 in FIG. The volume of 10b is reduced (contracted).

ピストン１１が下死点に位置した後、図２のｄ１０から図３のｇ１０に示すように、ピストン１１が再び上死点まで移動し、燃焼ガスが燃焼室１０外に押し出されて排気される（排気工程）。排気工程においては、ストローク制御部２４は、図２のｅ１０に示すように、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下方に位置するように制御され、上記圧縮工程と同様に、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０とされる。そして、排気工程の終了時、燃焼室１０の容積は、圧縮工程の開始前の状態に戻る。   After the piston 11 is located at the bottom dead center, the piston 11 again moves to the top dead center from d10 in FIG. 2 to g10 in FIG. 3, and the combustion gas is pushed out of the combustion chamber 10 and exhausted. (Exhaust process). In the exhaust process, the stroke control unit 24 is controlled so that the sub-piston 21 is positioned below the sub-cylinder 7 in the axial direction, as indicated by e10 in FIG. 2, and similarly to the compression process, the variable volume chamber 10b is controlled. The volume of is not increased and is set to zero. At the end of the exhaust process, the volume of the combustion chamber 10 returns to the state before the start of the compression process.

ピストン１１が上死点に再び位置した後、図３のｇ１０からｇ１２に示すように、ピストン１１が下死点まで再び下がり、空気がシリンダ５内に吸い込まれる（吸気工程）。吸気工程においては、ストローク制御部２４は、図３のｇ１２に示すように、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下端部に位置するように制御され、上記圧縮工程及び排気工程と同様に、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０とされる。   After the piston 11 is positioned again at the top dead center, as indicated by g10 to g12 in FIG. 3, the piston 11 is lowered again to the bottom dead center, and air is sucked into the cylinder 5 (intake process). In the intake process, the stroke control unit 24 is controlled so that the sub-piston 21 is positioned at the lower end in the axial direction of the sub-cylinder 7 as shown by g12 in FIG. 3, and similarly to the compression process and the exhaust process, The volume of the variable volume chamber 10b is set to 0 without increasing.

ここで、本実施形態では、補助クランク機構２４ｂにより、サブピストン２１のストローク運動が回転運動に変換される。そして、補助クランク機構２４ｂにより変換された回転運動（軸出力）は、モータＭにより電気エネルギとして取り出される。すなわち、補助クランク機構２４ｂの回転運動として取り出した軸出力は、モータＭに吸収されてＨＶ用の電力等として回収されることになる。   Here, in this embodiment, the stroke motion of the sub-piston 21 is converted into rotational motion by the auxiliary crank mechanism 24b. Then, the rotational motion (shaft output) converted by the auxiliary crank mechanism 24b is taken out as electric energy by the motor M. That is, the shaft output extracted as the rotational motion of the auxiliary crank mechanism 24b is absorbed by the motor M and collected as HV power or the like.

以上、本実施形態の内燃機関１によれば、燃焼工程において、ストローク制御部２４によりサブピストンのストローク運動が制御され（図２のｃ１１）、筒内圧力Ｐの最大値である筒内最高圧力Ｐｍａｘが一定で維持されるように可変容積室１０ｂが膨張される。これにより、筒内圧力Ｐの過大な上昇を抑制することが可能となり、ノッキングを抑制できるとともに、筒内最高圧力Ｐｍａｘの増加に起因する摩擦抵抗によるエネルギ損失（フリクションロス）の増加を防ぐことができる。さらには、従来の内燃機関において筒内最高圧力Ｐｍａｘが増加する場合と比較して燃焼サイクル効率を向上することができる（図４のＰＶ線図における斜線ハッチング領域Ｗ１からクロスハッチング領域Ｗ２を差し引いた差分に相当。図７、１１及び１４も同様）。   As described above, according to the internal combustion engine 1 of the present embodiment, in the combustion process, the stroke motion of the sub piston is controlled by the stroke control unit 24 (c11 in FIG. 2), and the in-cylinder maximum pressure that is the maximum value of the in-cylinder pressure P. The variable volume chamber 10b is expanded so that Pmax is maintained constant. This makes it possible to suppress an excessive increase in the in-cylinder pressure P, to suppress knocking, and to prevent an increase in energy loss (friction loss) due to frictional resistance caused by an increase in the in-cylinder maximum pressure Pmax. it can. Furthermore, the combustion cycle efficiency can be improved as compared with the case where the in-cylinder maximum pressure Pmax is increased in the conventional internal combustion engine (the cross hatching region W2 is subtracted from the hatched hatching region W1 in the PV diagram of FIG. 4). This corresponds to the difference (the same applies to FIGS. 7, 11 and 14).

また、上述したように、ストローク制御部２４が出力部２４ａとして機能しており、その補助クランク機構２４ｂ及びモータＭの協働によってサブピストン２１のストローク運動を、例えばクランクシャフト１３とは異なる出力として取り出すことができ、エネルギ回収することができる。   Further, as described above, the stroke control unit 24 functions as the output unit 24a, and the stroke movement of the sub piston 21 is output as a different output from the crankshaft 13, for example, by the cooperation of the auxiliary crank mechanism 24b and the motor M. It can be taken out and energy can be recovered.

ところで、筒内に副室を設けて燃焼室容積を膨張させる場合もあるが、この場合、燃焼室容積を膨張させるだけであるため、燃焼により得られた体積膨張分を仕事として取り出せず、損失が大きくなるおそれがある。これに対し、本実施形態では、上述したように、ストローク制御部２４が出力部２４ａとして機能しており、当該膨張仕事を出力として取り出してエネルギ回収でき、よって、この点においても有効なものとなる。   By the way, there is a case where the sub chamber is provided in the cylinder to expand the combustion chamber volume. In this case, since the combustion chamber volume is only expanded, the volume expansion obtained by the combustion cannot be taken out as work and lost. May increase. On the other hand, in the present embodiment, as described above, the stroke control unit 24 functions as the output unit 24a, and the expansion work can be taken out as an output and energy can be recovered. Therefore, it is also effective in this respect. Become.

次に、図５から図７に基づいて、本実施形態の変形例について説明する。図５及び図６は図１に示す内燃機関の他の動作を説明する図であり、図７は図１に示す内燃機関の動作のＰＶ線図である。図５及び図６のａ２０からｈ２０は、内燃機関１の各行程の状態をあらわす。   Next, a modification of the present embodiment will be described based on FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining another operation of the internal combustion engine shown in FIG. 1, and FIG. 7 is a PV diagram of the operation of the internal combustion engine shown in FIG. 5 and 6 represent the states of each stroke of the internal combustion engine 1.

変形例に係る内燃機関１において、ストローク制御部２４は、膨張工程においても、サブピストン２１のストローク運動をさらに制御することにより、可変容積室１０ｂの膨張状態を維持する。なお、ここでの膨張状態とは、燃焼室１０が容積を有する状態を意味する。   In the internal combustion engine 1 according to the modification, the stroke control unit 24 maintains the expanded state of the variable volume chamber 10b by further controlling the stroke motion of the sub-piston 21 even in the expansion process. Here, the expanded state means a state in which the combustion chamber 10 has a volume.

このような変形例に係る内燃機関１では、図６のｃ２２に示すように、膨張工程において、ストローク制御部２４によってサブピストン２１のストローク運動が制御され、燃焼行程において軸方向上方に位置されたサブピストン２１が、軸方向下方に移動せずにその位置に留まる。これにより、膨張状態にある可変容積室１０ｂは、膨張行程においても当該膨張状態を維持することとなる。その結果、ＰＶ線図（図７参照）に示すように、膨張比を増加して高膨張比にすることができ、加えて、従来の内燃機関において筒内最高圧力Ｐｍａｘが増加する場合と比較して内燃機関１における燃焼サイクル効率を向上することが可能となる。   In the internal combustion engine 1 according to such a modified example, as shown in c22 of FIG. 6, in the expansion process, the stroke motion of the sub-piston 21 is controlled by the stroke control unit 24 and is positioned upward in the axial direction in the combustion stroke. The sub-piston 21 remains in that position without moving downward in the axial direction. Thereby, the variable volume chamber 10b in the expanded state maintains the expanded state even in the expansion stroke. As a result, as shown in the PV diagram (see FIG. 7), the expansion ratio can be increased to a high expansion ratio, and in addition, compared with the case where the in-cylinder maximum pressure Pmax is increased in the conventional internal combustion engine. Thus, the combustion cycle efficiency in the internal combustion engine 1 can be improved.

ちなみに、一般的に、可変バルブタイミングにより有効圧縮率比を下げて膨張比を高める場合も考えられるが、この場合、新気量が減るために過給圧等を高めて筒内のλ（空気過剰率）を維持する必要があり、ポンピングロスが増大して燃費が悪化するおそれがある。これに対し、変形例に係る内燃機関１は、ポンピングロスの増大を抑制して膨張比を高めることができ、この点においても有効なものとなる。   Incidentally, it is generally considered that the effective compression ratio is lowered by variable valve timing to increase the expansion ratio. However, in this case, in order to reduce the amount of fresh air, the boost pressure is increased to increase λ (air (Excess ratio) must be maintained, and the pumping loss may increase and the fuel consumption may deteriorate. On the other hand, the internal combustion engine 1 according to the modified example can suppress an increase in pumping loss and increase the expansion ratio, which is also effective in this respect.

（第二実施形態）
図８から図１４を参照して、第二実施形態に係る内燃機関１００について説明する。なお、本実施形態の説明では、第一実施形態との重複説明は省略し、相違点を中心に説明する。 (Second embodiment)
The internal combustion engine 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the description of the present embodiment, overlapping description with the first embodiment is omitted, and the description will focus on the differences.

図８は、第二実施形態に係る内燃機関の構成を示す概略図である。図８に示すように、本実施形態の内燃機関１００は、少なくとも２気筒Ｘ１，Ｘ２を備えており、複数の燃焼室１０及びサブピストン２１を有している。複数のサブピストン２１は、複数の燃焼室１０それぞれにおける可変容積室１０ｂを画成している。そして、ストローク制御部２４は、油圧回路２７とリニアモータ２６とを有している。   FIG. 8 is a schematic view showing the configuration of the internal combustion engine according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, the internal combustion engine 100 of the present embodiment includes at least two cylinders X <b> 1 and X <b> 2 and includes a plurality of combustion chambers 10 and sub-pistons 21. The plurality of sub-pistons 21 define variable volume chambers 10 b in each of the plurality of combustion chambers 10. The stroke control unit 24 includes a hydraulic circuit 27 and a linear motor 26.

油圧回路２７は、複数のサブピストン２１のストローク運動を一の作動ピストン２８に伝達するための回路である。ここでの油圧回路２７では、その油圧をサブピストン２１にバネＳ１及びピストンロッド２２を介して伝達可能に構成されているとともに、作動油室３０内の作動ピストン２８に伝達可能に構成されている。作動ピストン２８は、作動油室３０内において摺動可能に設けられている。この作動ピストン２８には、バネＳ２が接続され、そのストローク方向に付勢されている。   The hydraulic circuit 27 is a circuit for transmitting the stroke motion of the plurality of sub-pistons 21 to one working piston 28. The hydraulic circuit 27 here is configured so that the hydraulic pressure can be transmitted to the sub-piston 21 via the spring S1 and the piston rod 22, and can be transmitted to the working piston 28 in the hydraulic oil chamber 30. . The working piston 28 is slidably provided in the working oil chamber 30. A spring S2 is connected to the operating piston 28 and is urged in the stroke direction.

この油圧回路２７は、電磁弁等のバルブ２５を備えている。バルブ２５は、その開閉により油圧回路２７における作動油の流れを制御し、サブピストン２１と作動ピストン２８との間の油圧の伝達を制御し、ひいては、サブピストン２１のストローク運動を制御する。   The hydraulic circuit 27 includes a valve 25 such as an electromagnetic valve. The valve 25 controls the flow of hydraulic oil in the hydraulic circuit 27 by opening and closing thereof, controls the transmission of hydraulic pressure between the sub-piston 21 and the working piston 28, and thus controls the stroke motion of the sub-piston 21.

具体的には、バルブ２５が開とされる場合、作動油の流れが解放され、サブピストン２１と作動ピストン２８との間でそのストローク運動が伝達可能とされる。その結果、可変容積室１０ｂの容積は可変可能とされる。一方、バルブ２５が閉とされる場合、作動油の流れは抑止され、サブピストン２１と作動ピストン２８との間でそのストローク運動が伝達不能とされる。その結果、可変容積室１０ｂの容積は可変されずに維持される。   Specifically, when the valve 25 is opened, the flow of hydraulic oil is released, and the stroke motion can be transmitted between the sub-piston 21 and the working piston 28. As a result, the volume of the variable volume chamber 10b can be changed. On the other hand, when the valve 25 is closed, the flow of hydraulic oil is suppressed, and the stroke motion cannot be transmitted between the sub-piston 21 and the working piston 28. As a result, the volume of the variable volume chamber 10b is maintained without being changed.

また、このバルブ２５には、制御装置（不図示）が接続されており、その開閉が制御される。本実施形態では、少なくとも燃焼工程においてバルブ２５が開とされ、これにより、筒内圧力Ｐが筒内最高圧力Ｐｍａｘで一定で維持されるように、可変容積室１０ｂが燃焼圧に応じて膨張される。   Further, a control device (not shown) is connected to the valve 25, and its opening and closing is controlled. In the present embodiment, at least in the combustion process, the valve 25 is opened, whereby the variable volume chamber 10b is expanded according to the combustion pressure so that the in-cylinder pressure P is maintained constant at the in-cylinder maximum pressure Pmax. The

また、本実施形態のバルブ２５は、第１及び第２バルブ２５１，２５２を含んでいる。第１バルブ２５１は、油圧回路２７において作動油室３０から気筒Ｘ１のサブピストン２１側へ向かう作動油流路に設けられている。第２バルブ２５２は、油圧回路２７において作動油室３０から気筒Ｘ２のサブピストン２１側へ向かう作動油流路に設けられている。第１及び第２バルブ２５１，２５２を交互に開閉することにより、各気筒Ｘ１，Ｘ２のサブピストン２１それぞれのストローク運動が作動ピストン２８に伝達される。このようにして、２つ（複数）のサブピストン２１のストローク運動をまとめて一の作動ピストン２８に伝達させる場合、作動ピストン２８のストローク運動の回数は、１つのサブピストン２１の場合に比べ、２倍（複数倍）とすることができる。 Further, the valve 25 of the present embodiment includes first and second valves 25 1 , 25 2 . The first valve 25 1 is provided in the hydraulic oil flow path extending from the hydraulic oil chamber 30 to the sub-piston 21 side of the cylinder X1 in the hydraulic circuit 27. The second valve 25 2 is provided in the hydraulic oil flow path extending from the hydraulic oil chamber 30 to the sub-piston 21 of the cylinder X2 in the hydraulic circuit 27. By alternately opening and closing the first and second valves 25 1 and 25 2 , the stroke motions of the sub-pistons 21 of the cylinders X 1 and X 2 are transmitted to the operating piston 28. In this way, when the stroke motions of two (plural) sub-pistons 21 are collectively transmitted to one working piston 28, the number of stroke motions of the working piston 28 is smaller than that of one sub-piston 21. It can be doubled (multiple times).

リニアモータ２６は、作動ピストン２８のストローク運動を電気エネルギに変換する。このリニアモータ２６は、例えば、リニアソレノイド等を含んでおり、作動油室３０の周囲に配設されている。なお、このリニアモータ２６を制御することにより作動ピストン２８のストローク運動を所望に制御し、油圧回路２７の油圧を制御して複数のサブピストン２１のストローク運動を制御し、ひいては、可変容積室１０ｂの容積を任意に制御してもよい。   The linear motor 26 converts the stroke motion of the working piston 28 into electrical energy. The linear motor 26 includes, for example, a linear solenoid and is disposed around the hydraulic oil chamber 30. By controlling the linear motor 26, the stroke motion of the operating piston 28 is controlled as desired, the hydraulic pressure of the hydraulic circuit 27 is controlled to control the stroke motion of the plurality of sub-pistons 21, and consequently the variable volume chamber 10b. The volume may be controlled arbitrarily.

図９及び図１０は、図８に示す内燃機関の動作を説明する図である。図９は、図８に示す内燃機関１００の気筒Ｘ１の動作を説明する図である。図１０は、図８に示す内燃機関１００の気筒Ｘ２の動作を説明する図である。図１１は、図８に示す内燃機関の動作のＰＶ線図である。なお、図９及び図１０中に示すバルブ開閉は、油圧回路２７に設けられている第１及び第２バルブ２５１，２５２の開閉状況である。また、図９及び図１０に示すクランクシャフトの位相は図２及び図３と同様に定義される。図９及び図１０のａ３０からｈ３０は、内燃機関１００の各行程の状態をあらわす。 9 and 10 are diagrams for explaining the operation of the internal combustion engine shown in FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the cylinder X1 of the internal combustion engine 100 shown in FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the cylinder X2 of the internal combustion engine 100 shown in FIG. FIG. 11 is a PV diagram of the operation of the internal combustion engine shown in FIG. The valve opening / closing shown in FIGS. 9 and 10 is the opening / closing state of the first and second valves 25 1 , 25 2 provided in the hydraulic circuit 27. Further, the phase of the crankshaft shown in FIGS. 9 and 10 is defined in the same manner as in FIGS. 9 and 10 represent the states of each stroke of the internal combustion engine 100.

圧縮工程では、図９及び図１０のａ３１に示すように、第１及び第２バルブ２５１，２５２が閉とされ、サブピストン２１の動作が抑止され（動きが封じられ）、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下端部に位置するように制御され、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０（無し）とされる。 In the compression process, as shown by a31 in FIGS. 9 and 10, the first and second valves 25 1 and 25 2 are closed, the operation of the sub piston 21 is suppressed (the movement is sealed), and the sub piston 21 Is controlled to be positioned at the lower end in the axial direction of the sub-cylinder 7, and the volume of the variable volume chamber 10b is set to 0 (none) without increasing.

燃焼行程においては、図９及び図１０のｃ３１に示すように、第１及び第２バルブ２５１，２５２が開とされ、可変容積室１０ｂの圧力を作動ピストン２８が受ける。つまり、燃焼圧に応じてサブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向上方に移動するように制御され、可変容積室１０ｂの容積が増加（膨張）する。具体的には、本実施形態のストローク制御部２４は、燃焼行程において、サブピストン２１のストローク運動を制御することにより、筒内圧力Ｐが一定となるように、可変容積室１０ｂを燃焼圧に応じて膨張させる。 In the combustion stroke, as shown by c31 in FIGS. 9 and 10, the first and second valves 25 1 , 25 2 are opened, and the working piston 28 receives the pressure of the variable volume chamber 10b. That is, the sub piston 21 is controlled so as to move upward in the axial direction of the sub cylinder 7 according to the combustion pressure, and the volume of the variable volume chamber 10b increases (expands). Specifically, the stroke control unit 24 of the present embodiment controls the stroke movement of the sub-piston 21 in the combustion stroke, thereby setting the variable volume chamber 10b to the combustion pressure so that the in-cylinder pressure P becomes constant. Inflate accordingly.

膨張工程においては、図９及び図１０のｃ３２及びｄ３０に示すように、第１及び第２バルブ２５１，２５２が閉とされ、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下方に再び位置するように制御され、これにより、燃焼において膨張した可変容積室１０ｂの容積は、縮小（収縮）される。 In the expansion process, as shown in c32 and d30 of FIGS. 9 and 10, the first and second valves 25 1 and 25 2 are closed, and the sub piston 21 is positioned again below the sub cylinder 7 in the axial direction. Thus, the volume of the variable volume chamber 10b expanded in the combustion is reduced (contracted).

そして、排気工程から吸気工程においては、図９及び図１０のｅ３０からｇ３２に示すように、第１及び第２バルブ２５１，２５２の閉状態が維持され、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下方に位置するように制御され、上記圧縮工程と同様に、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０とされる。 In the exhaust process to the intake process, the closed state of the first and second valves 25 1 and 25 2 is maintained as shown by e30 to g32 in FIGS. It is controlled so as to be positioned below in the axial direction, and the volume of the variable volume chamber 10b is set to 0 without increasing as in the compression step.

ここで、本実施形態では、サブピストン２１のストローク運動が作動ピストン２８のストローク運動として伝達され、リニアモータ２６により電気エネルギとして取り出される。換言すると、作動ピストン２８のストローク運動を介して、複数のサブピストン２１のストローク運動から電気エネルギが得られることとなる。加えて、従来の内燃機関において筒内最高圧力Ｐｍａｘが増加する場合と比較して内燃機関１００における燃焼サイクル効率を向上することも可能となる。   Here, in this embodiment, the stroke motion of the sub-piston 21 is transmitted as the stroke motion of the working piston 28 and is taken out as electric energy by the linear motor 26. In other words, electric energy can be obtained from the stroke motions of the plurality of sub-pistons 21 through the stroke motion of the working piston 28. In addition, the combustion cycle efficiency in the internal combustion engine 100 can be improved as compared with the case where the in-cylinder maximum pressure Pmax is increased in the conventional internal combustion engine.

以上、本実施形態においても、筒内圧力の過大な上昇を抑制することができるという上記作用効果が奏される。また、上述したように、作動油室３０の作動ピストン２８を油圧でストローク運動させ、リニアモータ２６で発電させることができ、ＨＶ用の電力等として回収することが可能となる。   As mentioned above, also in this embodiment, the said effect that the excessive raise of a cylinder pressure can be suppressed is show | played. Further, as described above, the operating piston 28 of the hydraulic oil chamber 30 can be stroked by hydraulic pressure, and can be generated by the linear motor 26, and can be recovered as HV power or the like.

次に、図１２から図１４に基づいて、本実施形態の変形例について説明する。図１２は、図６に示す内燃機関の他の動作を説明する図である。   Next, a modified example of the present embodiment will be described based on FIGS. FIG. 12 is a diagram for explaining another operation of the internal combustion engine shown in FIG.

図１２及び図１３は図８に示す内燃機関の他の動作を説明する図であり、図１４は図８に示す内燃機関の動作のＰＶ線図である。図１２及び図１３のａ４０からｈ４０は、内燃機関１の各行程の状態をあらわす。   12 and 13 are diagrams for explaining another operation of the internal combustion engine shown in FIG. 8, and FIG. 14 is a PV diagram of the operation of the internal combustion engine shown in FIG. 12 and FIG. 13 indicate a state of each stroke of the internal combustion engine 1.

変形例に係る内燃機関１００において、ストローク制御部２４は、次のように第１及び第２バルブ２５１，２５２の開閉を制御してサブピストン２１のストローク運動を制御する。すなわち、圧縮工程では、図１２及び図１３のａ４１に示すように、第１及び第２バルブ２５１，２５２が閉とされ、サブピストン２１の動作が抑止され、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下端部に位置するように制御され、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０とされる。 In the internal combustion engine 100 according to the modification, the stroke control unit 24 controls the stroke movement of the sub piston 21 by controlling the opening and closing of the first and second valves 25 1 and 25 2 as follows. That is, in the compression process, as shown by a41 in FIGS. 12 and 13, the first and second valves 25 1 , 25 2 are closed, the operation of the sub piston 21 is suppressed, and the sub piston 21 is moved to the sub cylinder 7. The volume of the variable volume chamber 10b is set to 0 without increasing.

図１２及び図１３のｂ４０に示すように、ピストン１１が上死点に位置したとき、第１及び第２バルブ２５１，２５２が開とされる。そして、図１２及び図１３のｃ４０に示すように、燃料が着火し、燃焼圧に応じてサブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向上方に移動するように制御され、筒内圧力Ｐが筒内最高圧力Ｐｍａｘで一定に維持されるように可変容積室１０ｂの容積が増加（膨張）する。 As shown in b40 of FIGS. 12 and 13, when the piston 11 is located at the top dead center, the first and second valves 25 1 and 25 2 are opened. Then, as shown by c40 in FIG. 12 and FIG. 13, the fuel is ignited, and the sub piston 21 is controlled to move upward in the axial direction of the sub cylinder 7 in accordance with the combustion pressure, and the in-cylinder pressure P is increased in the cylinder. The volume of the variable volume chamber 10b increases (expands) so as to be kept constant at the maximum pressure Pmax.

その後、図１２及び図１３のｄ４０に示すように、第１及び第２バルブ２５１，２５２が閉とされるとともに、当該閉状態が排気行程前まで維持される。これにより、膨張状態にある可変容積室１０ｂは、その膨張状態が排気行程前まで維持される。 Thereafter, as indicated by d40 in FIGS. 12 and 13, the first and second valves 25 1 and 25 2 are closed, and the closed state is maintained until before the exhaust stroke. Thereby, the variable volume chamber 10b in the expanded state is maintained in the expanded state until before the exhaust stroke.

排気行程において、図１２及び図１３のｅ４０に示すように、第１及び第２バルブ２５１，２５２が開とされ、サブピストン２１がサブシリンダ７の軸方向下端部に移動するように制御され、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０とされる。そして、図１２及び図１３のａ４０に示すように、ピストン１１が下死点に位置したとき、第１及び第２バルブ２５１，２５２が閉とされるとともに、当該閉状態が維持されて上記圧縮行程に移行される。これにより、可変容積室１０ｂの容積は増加せずに０のまま維持されて、上記圧縮行程に移行される。 In the exhaust stroke, control is performed so that the first and second valves 25 1 and 25 2 are opened and the sub piston 21 moves to the lower end in the axial direction of the sub cylinder 7 as shown by e40 in FIGS. The volume of the variable volume chamber 10b is set to 0 without increasing. As shown in a40 of FIGS. 12 and 13, when the piston 11 is located at the bottom dead center, the first and second valves 25 1 and 25 2 are closed and the closed state is maintained. The process proceeds to the compression process. As a result, the volume of the variable volume chamber 10b is maintained at 0 without increasing, and the process proceeds to the compression stroke.

このような変形例に係る内燃機関１００では、膨張行程においても可変容積室１０ｂの膨張状態を維持することができ、これにより、膨張比を増加して高膨張比にすることができ、加えて、従来の内燃機関において筒内最高圧力Ｐｍａｘが増加する場合と比較して内燃機関１における燃焼サイクル効率を向上することが可能となる。   In the internal combustion engine 100 according to such a modification, the expansion state of the variable volume chamber 10b can be maintained even in the expansion stroke, thereby increasing the expansion ratio to a high expansion ratio. Thus, it is possible to improve the combustion cycle efficiency in the internal combustion engine 1 as compared with the case where the in-cylinder maximum pressure Pmax increases in the conventional internal combustion engine.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It changed within the range which does not change the summary described in each claim, or applied to the other thing It may be a thing.

例えば、上記第二実施形態では、油圧回路２７は、複数のサブピストン２１のストローク運動を作動ピストン２８にまとめて伝達しているが、これに限定されず、１つのサブピストン２１のストローク運動を作動ピストン２８に伝達してもよい。   For example, in the second embodiment, the hydraulic circuit 27 collectively transmits the stroke motion of the plurality of sub-pistons 21 to the operation piston 28, but is not limited thereto, and the stroke motion of one sub-piston 21 is transmitted. It may be transmitted to the working piston 28.

また、ストローク制御部２４は、運転状態に合わせて所望の圧縮比となるように、例えば圧縮行程や吸気工程にてサブピストン２１のストローク運動をさらに制御し、可変容積室１０ｂの容積を制御してもよい。なお、上記「一定」とは、完全な一定だけでなく略一定も含み、例えば測定誤差やばらつき等を含むものである。   Further, the stroke control unit 24 further controls the stroke movement of the sub-piston 21 in, for example, a compression stroke or an intake process so as to obtain a desired compression ratio according to the operation state, thereby controlling the volume of the variable volume chamber 10b. May be. Note that the above “constant” includes not only completely constant but also substantially constant, and includes, for example, measurement error and variation.

１…内燃機関、５…シリンダ、７…サブシリンダ、１０…燃焼室、１０ａ…主燃焼室、１０ｂ…可変容積室、１１…ピストン、２１…サブピストン、２４…ストローク制御部、２４ａ…出力部、２４ｂ…補助クランク機構、２６…リニアモータ、２７…油圧回路、２８…作動ピストン、３０…作動油室、Ｍ…モータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 5 ... Cylinder, 7 ... Sub cylinder, 10 ... Combustion chamber, 10a ... Main combustion chamber, 10b ... Variable volume chamber, 11 ... Piston, 21 ... Sub piston, 24 ... Stroke control part, 24a ... Output part 24b ... auxiliary crank mechanism, 26 ... linear motor, 27 ... hydraulic circuit, 28 ... working piston, 30 ... hydraulic oil chamber, M ... motor.

Claims (5)

直噴ディーゼルエンジンである内燃機関であって、
主燃焼室と前記主燃焼室に連通する可変容積室とを含む燃焼室と、
前記可変容積室を画成し、摺動可能に設けられたサブピストンと、
前記サブピストンのストローク運動を制御するストローク制御部と、を備え、
前記ストローク制御部は、
前記サブピストンのストローク運動を、前記主燃焼室を画成するピストンと接続されたクランクシャフトの軸出力とは異なる出力として取り出す出力部を有し、
圧縮行程において、前記可変容積室の容積を増加させず、
燃焼行程において、前記主燃焼室を画成するピストンが上死点付近に位置し燃料が着火し燃焼するとき、前記サブピストンのストローク運動を制御することにより、筒内圧力が筒内最高圧力で一定となるように前記可変容積室を膨張させることを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine that is a direct injection diesel engine,
A combustion chamber including a main combustion chamber and a variable volume chamber communicating with the main combustion chamber;
A sub-piston defining the variable volume chamber and slidably provided;
A stroke control unit for controlling the stroke motion of the sub-piston,
The stroke control unit
An output portion for taking out the stroke motion of the sub-piston as an output different from an axial output of a crankshaft connected to a piston defining the main combustion chamber ;
In extent compression line, without increasing the volume of the variable volume chamber,
In degree burn line, when the piston defining the main combustion chamber the fuel located in the vicinity of the top dead center to ignite and burn, wherein by controlling the stroke movement of the sub-piston, cylinder pressure is the highest pressure in the cylinder An internal combustion engine characterized in that the variable volume chamber is expanded so as to be constant. 前記出力部は、前記サブピストンのストローク運動を回転運動に変換する補助クランク機構と、前記補助クランク機構により得られる軸出力を電気エネルギに変換するモータと、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。   The output unit includes an auxiliary crank mechanism that converts a stroke motion of the sub-piston into a rotational motion, and a motor that converts a shaft output obtained by the auxiliary crank mechanism into electric energy. The internal combustion engine described in 1. 前記出力部は、前記サブピストンのストローク運動を作動油室の作動ピストンに伝達する油圧回路と、前記作動ピストンのストローク運動を電気エネルギに変換するリニアモータと、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。   The output unit includes a hydraulic circuit that transmits a stroke motion of the sub-piston to an operating piston of a hydraulic oil chamber, and a linear motor that converts the stroke motion of the operating piston into electric energy. 2. An internal combustion engine according to 1. 前記燃焼室及び前記サブピストンを複数備え、
複数の前記サブピストンは、複数の前記燃焼室それぞれにおける前記可変容積室を画成し、
前記油圧回路は、複数の前記サブピストンの前記ストローク運動を一の前記作動ピストンに伝達することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。 A plurality of the combustion chamber and the sub-piston;
The plurality of sub-pistons define the variable volume chambers in each of the plurality of combustion chambers,
The internal combustion engine according to claim 3, wherein the hydraulic circuit transmits the stroke motion of the plurality of sub-pistons to one working piston. 前記ストローク制御部は、膨張行程において、前記可変容積室を膨張させた位置に前記サブピストンが留まるように前記サブピストンのストローク運動を制御することにより、前記可変容積室の膨張状態を維持させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の内燃機関。 The stroke control unit, in the degree expansion line, by controlling the stroke movement of the sub-piston to the sub-piston remains in a position obtained by expanding the variable volume chamber, to maintain the inflated state of the variable volume chamber The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein
JP2013106221A 2013-05-20 2013-05-20 Internal combustion engine Expired - Fee Related JP6235792B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013106221A JP6235792B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013106221A JP6235792B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014227856A JP2014227856A (en) 2014-12-08
JP6235792B2 true JP6235792B2 (en) 2017-11-22

Family

ID=52127952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013106221A Expired - Fee Related JP6235792B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6235792B2 (en)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0495639U (en) * 1991-01-17 1992-08-19
JP2000230439A (en) * 1999-02-09 2000-08-22 Tokyo Gas Co Ltd Premixture compression autoignition engine and operating method for the same
JP2004257247A (en) * 2002-12-31 2004-09-16 Minoru Murayama Piston type constant pressure combustion heat engine
JP2010203428A (en) * 2009-03-04 2010-09-16 Nippon Clean Engine Lab Co Ltd Premixed fuel collision diffusion system internal combustion engine
US8596230B2 (en) * 2009-10-12 2013-12-03 Sturman Digital Systems, Llc Hydraulic internal combustion engines
JP5170340B2 (en) * 2010-02-25 2013-03-27 トヨタ自動車株式会社 Combustion pressure control device
CN102770641B (en) * 2010-11-25 2013-12-11 丰田自动车株式会社 Internal combustion engine
JP2012127211A (en) * 2010-12-13 2012-07-05 Denso Corp Internal combustion engine
JP2012219708A (en) * 2011-04-08 2012-11-12 Isuzu Motors Ltd Variable compression ratio engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014227856A (en) 2014-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104321577B (en) Use engine braking mechanism is used for engine system and the operational approach that exhaust valve is opened in advance
WO2000001933A2 (en) Free piston internal combustion engine
US20090314252A1 (en) Combustion engine with self-ignition of air-and-fuel mixture
CN111741883B (en) Method for controlling a drive train during an upshift
US8875674B2 (en) Differential-stroke internal combustion engine
RU2679087C2 (en) Compression piston ring for internal combustion engine, piston assembly of internal combustion engine and method of manufacturing compression piston ring
CN107476886B (en) Gasoline engine compression ratio continuous variable cylinder and working method thereof
JP7442779B2 (en) opposed piston engine
JP5015415B2 (en) Method for expanding the load range of premixed compression ignition, and system and method for realizing a high load two stroke HCCI engine cycle in an internal combustion engine that normally operates with a four stroke HCCI engine cycle
JP6235792B2 (en) Internal combustion engine
JP2006307686A (en) Internal combustion engine
US9822756B2 (en) Cylinder head for an auto-ignition engine with direct injection
CN106593639B (en) A kind of free-piston type internal-combustion engine, internal combustion engine generator and internal combustion compressor
EP3184779B1 (en) System for variable actuation of a valve of an internal-combustion engine
Kentfield Extended, and variable, stroke reciprocating internal combustion engines
JP2006300011A (en) Internal combustion engine
JP4686647B1 (en) Engine operation method to switch compression ratio
CN111512035B (en) Method for operating an internal combustion engine
KR102395291B1 (en) Multi-cylinder internal combustion engine
CN113396275B (en) Method for providing variable compression ratio in internal combustion engine and device therefor
JP2014118930A (en) Ignition mechanism of internal combustion engine
KR101208053B1 (en) Internal combustion engine with double piston head
US10273877B2 (en) Variable compression ratio engine
JP2008019854A (en) Internal combustion engine
JP4698662B2 (en) engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160411

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170328

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170711

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170822

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171024

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171027

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6235792

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees