(57)【要約】【課題】本発明は、確実に燃焼状態の悪化を検出することのできる多気筒内燃機関を提供する。【解決手段】筒内圧センサを内蔵したグロープラグ(10a)の外周部(10c)の体積を、筒内圧センサを内蔵しないグロープラグ(10b)の外周部(10d)とグロープラグ取付部(2a)との間に形成される空間部(2c)の容積よりも、グロープラグ(10a)の外周部(10c)とグロープラグ取付部(2a)との間に形成される空間部(2b)の容積の方が大きくなるように、グロープラグ(10b)の外周部(10d)の体積よりも小さく形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、
燃焼室内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
前記複数の気筒のうち、少なくともひとつに、他の気筒に対し燃焼状態が悪化する方向に圧縮比を設定した検出用気筒と、を備え、
前記検出用気筒に前記燃焼状態検出手段を配設することを特徴とする多気筒内燃機関。
【請求項２】
前記多気筒内燃機関は、自着火式内燃機関であって、
前記検出用気筒の圧縮比を、他の気筒の圧縮比に対して低く設定し、
前記検出用気筒に前記燃焼状態検出手段を配設することを特徴とする、請求項１に記載の多気筒内燃機関。
【請求項３】
前記検出用気筒の燃焼室の容積を、前記他の気筒の燃焼室の容積と異なる設定にすることを特徴とする、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関。
【請求項４】
グロープラグを前記複数の気筒のそれぞれに備え、
前記検出用気筒に配設される前記グロープラグの前記燃焼室に突出する箇所の体積は、前記他の気筒に配設される前記グロープラグの前記燃焼室に突出する箇所の体積に対し小さくすることを特徴とする、請求項３に記載の多気筒内燃機関。
【請求項５】
前記グロープラグのうち、前記検出用気筒に配設される該グロープラグのみ、前記燃焼状態検出手段と一体に形成されることを特徴とする、請求項４に記載の多気筒内燃機関。
【請求項６】
前記複数の気筒の吸気量を制御する動弁機構を備え、
前記動弁機構は、前記検出用気筒の吸気量を、前記他の気筒の吸気量と異なる設定とすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多気筒内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関に係り、詳しくは、燃焼室に筒内圧センサを設ける内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関では、出力及び排気性状の変化を抑制するために、燃焼室内の圧力を検出する筒内センサを設け、燃焼状態の悪化を検出している。そして、燃焼室での燃焼状態が悪化すると燃焼状態が良好となるように内燃機関を制御している。そして、多気筒の内燃機関では、全ての気筒の燃焼状態の悪化を検出するために筒内圧センサを全ての気筒に設けている。
【０００３】
しかしながら、多気筒の内燃機関の全ての気筒に筒内圧センサを設けることは、部品点数の増加、延いては、コストの増加に繋がり好ましいことではない。
内燃機関では、他の気筒と比べて冷却水温度が比較的高くなりやすい冷却水流れの最も下流に位置する気筒、或いは他の気筒と比べて排気ガスの抜けの悪く、比較的排気圧力が高くなりやすい排気管の集合部から最も遠い気筒が、他の気筒に比べ燃焼室の温度が高くなったり、或いは燃焼室内の燃焼ガスの残留度合いが多くなったりして燃焼状態が悪化し易くなる。
【０００４】
このことから、特許文献１では、これらの代表的な気筒のみに筒内圧センサを設けている。そして、これら代表的な気筒に設けられる筒内圧センサでの検出結果に基づいて、内燃機関全体の燃焼状態が安定するように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の内燃機関では、他の気筒と比べて冷却水温度が高くなりやすい冷却水流れの最も下流に位置する気筒、或いは他の気筒と比べて排気ガスの抜けの悪い排気管の集合部から最も遠い気筒に筒内圧センサを設けている。
しかしながら、冷却水温度や排気圧力は、内燃機関の運転状態により影響を受け大きく変化する。
【０００７】
したがって、内燃機関の運転状態によっては、冷却水流れの最も下流に位置する気筒、或いは排気管の集合部から最も遠い気筒が全ての気筒の中で始めに燃焼状態が悪化するとは限らない。
よって、冷却水流れの最も下流に位置する気筒、或いは排気管の集合部から最も遠い気筒に筒内圧センサを設けても、内燃機関の燃焼状態の悪化を確実に検出することできず、内燃機関全体の燃焼状態を安定するように制御することができなくなり好ましいことでない。
【０００８】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、確実に燃焼状態の悪化を検出することのできる多気筒内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の多気筒内燃機関では、複数の気筒と、燃焼室内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、前記複数の気筒のうち、少なくともひとつに、他の気筒に対し燃焼状態が悪化する方向に圧縮比を設定した検出用気筒と、を備え、前記検出用気筒に前記燃焼状態検出手段を配設することを特徴とする。
また、請求項２の多気筒内燃機関では、請求項１において、前記多気筒内燃機関は、自着火式内燃機関であって、前記検出用気筒の圧縮比を、他の気筒の圧縮比に対して低く設定し、前記検出用気筒に前記燃焼状態検出手段を配設することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の多気筒内燃機関では、請求項１または２において、前記検出用気筒の燃焼室の容積を前記他の気筒の燃焼室の容積と異なる設定にすることを特徴とする。
また、請求項４の多気筒内燃機関では、請求項３において、グロープラグを前記複数の気筒のそれぞれに備え、前記検出用気筒に配設される前記グロープラグの前記燃焼室に突出する箇所の体積は、前記他の気筒に配設される前記グロープラグの前記燃焼室に突出する箇所の体積に対し小さくすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の多気筒内燃機関では、請求項４において、前記グロープラグのうち、前記検出用気筒に配設される該グロープラグのみ、前記燃焼状態検出手段と一体に形成されることを特徴とする。
また、請求項６の多気筒内燃機関では、請求項１〜５のいずれか１項において、前記複数の気筒の吸気量を制御する動弁機構を備え、前記動弁機構は、前記検出用気筒の吸気量を、前記他の気筒の吸気量と異なる設定とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、複数の気筒と、燃焼室内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、複数の気筒のうち、少なくともひとつに、他の気筒に対し燃焼状態の悪化が発生しやすくなるように圧縮比を設定した検出用気筒とを備え、検出用気筒に燃焼状態検出手段を配設することを特徴としている。
このように、検出用気筒の圧縮比を、燃焼状態が安定し出力及び排気性状が適正となるように設定された他の気筒の圧縮比に対して燃焼状態の悪化が発生しやすい設定とすることで、例えば、内燃機関の運転中に該内燃機関の燃焼状態が悪化するような場合には、燃焼状態が安定し出力及び排気性状が適正となるように圧縮比が設定された他の気筒よりも、検出用気筒の燃焼状態が先に悪化することとなる。
【００１３】
したがって、検出用気筒のみに燃焼状態検出手段を配設することで、内燃機関の燃焼状態が悪化するよう場合には、燃焼状態検出手段にて早期に確実に燃焼状態の悪化を検出することができる。
また、請求項２の発明によれば、自着火式内燃機関の検出用気筒の圧縮比を他の気筒の圧縮比に対して低く設定し、この圧縮比を低くした気筒に燃焼状態検出手段を配設している。
【００１４】
自己着火式内燃機関とは、例えばディーゼルエンジンであり、ディーゼルエンジンは、出力と排気性状とを両立させるために低圧縮比化されている。そして、ディーゼルエンジンは、空気を圧縮させた後に燃料を噴射して、自己着火させているので圧縮比が低くなるにつれ、燃焼状態が悪化し易くなる。
したがって、検出用気筒の圧縮比を他の気筒に対して低く設定すると、例えば、ディーゼルエンジの運転中に燃焼状態が悪化するような場合には、燃焼状態が安定し出力及び排気性状が適正となるように圧縮比が設定された他の気筒よりも、先に他の気筒よりも圧縮比が低く設定された気筒の燃焼状態が悪化することとなる。
【００１５】
よって、検出用気筒のみに燃焼状態検出手段を配設することで、内燃機関の燃焼状態が悪化するよう場合には、燃焼状態検出手段にて早期に確実に燃焼状態の悪化を検出することができる。
また、請求項３の発明によれば、他の気筒の燃焼室の容積に対し、検出用気筒の燃焼室の容積を変更している。
【００１６】
このように検出用気筒の燃焼室の容積を他の気筒の燃焼室の容積に対し変更することで、検出用気筒の圧縮比を他の気筒の圧縮比に対して変更が可能となる。
したがって、圧縮比の変更において、燃焼室の容積を変更することで内燃機関のクランクシャフト等の機構部分を変更する必要がないので、小規模の変更で圧縮比を変更することができる。
【００１７】
また、請求項４の発明によれば、他の気筒に配設されるグロープラグの燃焼室に突出する箇所の体積より、検出用気筒に配設されるグロープラグの燃焼室に突出する箇所の体積を小さくして燃焼室の容積を大きくしている。
したがって、グロープラグの燃焼室に臨む箇所の体積を変更することで燃焼室の容積を変更することができるので、内燃機関のシリンダヘッドやピストン等を変更する必要がなく、コスト増加を抑制しつつ簡易に圧縮比を変更することができる。
【００１８】
また、請求項５の発明によれば、検出用気筒に配設されるグロープラグに燃焼状態検出手段を一体に成型している。
したがって、燃焼状態検出手段を配設するために新たにシリンダヘッドやシリンダを加工する必要がないため、容易に既存の内燃機関に搭載することができる。
また、請求項６の発明によれば、さらに吸気量を制御する動弁機構を配設し、検出用気筒の動弁機構の設定を他の気筒と異なる設定としている。
【００１９】
このように、検出用気筒の動弁機構を他の気筒の動弁機構と異なる設定とすることで、例えば、燃焼室容積とピストン行程容積から決まる幾何学的圧縮比は他の気筒と同一であっても、検出用気筒の吸気量を変更することにより、燃焼室容積と実際にシリンダ内に吸入した新気の量との比で決まる実際の圧縮比を変更することができる。
したがって、動弁機構の設定の変更のみで容易に圧縮比を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例に係る多気筒内燃機関の代表的な気筒の概略構成図である。
【図２】筒内圧を検出する気筒における図１のＡ部の拡大図である。
【図３】筒内圧を検出しない気筒における図１のＡ部の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る多気筒内燃機関の筒内圧センサが配設される気筒の概略構成図である。
【図５】筒内圧センサが配設される気筒における図４のＢ部の拡大図である。
【図６】筒内圧センサが配設されない気筒における図４のＢ部の拡大図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る燃焼室を形成する部分のシリンダヘッドの下面視図である。
【図８】本発明の第３実施例における図７のＣ−Ｃ線での断面図である。
【図９】本発明の第４実施例に係るピストンの上面視図である。
【図１０】本発明の第４実施例における図９のＤ−Ｄ線でのピストンの上部の断面図である。
【図１１】本発明の第５実施例における図９のＥ−Ｅ線でのピストンの上部の断面図である。
【図１２】本発明の第６実施例における図９のＥ−Ｅ線でのピストンの上部の断面図である。
【図１３】本発明の第７実施例における吸気バルブの作動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
まずは、本発明の第１実施例に係る多気筒内燃機関について説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係る多気筒内燃機関の代表的な気筒の概略構成図である。図２は、筒内圧を検出する気筒における図１のＡ部の拡大図である。図３は、筒内圧を検出しない気筒における図１のＡ部の拡大図である。
【００２２】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、燃料噴射弁７より、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃焼室６内へ燃料を直接噴射する多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えば、コモンレール式ディーゼルエンジン）である。
図１には、エンジン１の代表的な１つの気筒についての縦断面が示されている。
図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック３にシリンダヘッド２が載置されて構成されている。
【００２３】
シリンダブロック３には、シリンダ４が形成されている。そして、シリンダブロック３のシリンダ４内には、上下摺動可能にピストン５が設けられている。当該ピストン５は、コンロッド８を介してクランクシャフト９に連結されている。また、シリンダヘッド２とシリンダ４とピストン５とで燃焼室６が形成されている。
図１に示すように、シリンダヘッド２には、燃焼室６に臨むようにして燃料噴射弁７が設けられている。
【００２４】
また、図１から図３に示すように、シリンダヘッド２には、グロープラグ１０ａ，１０ｂを取り付けるための燃焼室６と連通するグロープラグ取付部２ａが形成されている。また、シリンダヘッド２には、燃焼室６からシリンダヘッド２の一側面に向かって吸気ポート（吸気通路）１１が形成されており、燃焼室６からシリンダヘッド２の他側面に向かって排気ポート１２が形成されている。そして、シリンダヘッド２には、燃焼室６と吸気ポート１１との連通及び遮断を行う吸気バルブ１３と、燃焼室６と排気ポート１２との連通及び遮断を行う排気バルブ１４とが設けられている。また、シリンダヘッド２上部には吸気バルブ１３を駆動する吸気カム１５を有した吸気カムシャフト１７と、排気バルブ１４を駆動する排気カム１６を有した排気カムシャフト１８とがそれぞれ設けられている。
【００２５】
そして、吸気マニホールド１９の吸気上流端には図示しない吸気管、吸入空気流量を調節する図示しない電子制御スロットルバルブが設けられている。また、電子制御スロットルバルブの上流側の吸気管には吸入空気流量を検出する図示しないエアフローセンサが設けられているとともに、吸気管の吸気上流端には図示しないエアクリーナが設けられている。また、吸気管には図示しないＥＧＲ配管が接続されている。そして、ＥＧＲ配管を介して排気管から吸気管に排気ガス、所謂ＥＧＲガスが導入される。さらに、ＥＧＲ配管には、図示しないＥＧＲ制御バルブが配設されている。そして、ＥＧＲ流量は、ＥＧＲ制御バルブによって制御される。
【００２６】
また、排気マニホールド２０の排気下流端には、図示しない排気管を介して酸化触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタが備えられている。
グロープラグ１０ａ，１０ｂは、エンジン１の冷態時に燃焼室６内に噴射される燃料を加熱するためのものである。そして、グロープラグ１０ａには、筒内圧センサ（燃焼状態検出手段）が内蔵されおり、燃料を加熱する機能の他にエンジン１の燃焼の安定度合いを検出するための燃焼室６内の圧力、即ち筒内圧を検出する機能を有している。また、グロープラグ１０ｂは、筒内圧センサが内蔵されず、燃料を加熱する機能のみを有する。
【００２７】
そして、グロープラグ１０ａは、エンジン１の複数の気筒のいずれか一気筒のシリンダヘッド２のグロープラグ取付部２ａに取り付けられる。また、グロープラグ１０ｂは、グロープラグ１０ａが取り付けられないエンジン１の複数の気筒うちの残りの気筒全てのシリンダヘッド２のグロープラグ取付部２ａに取り付けられる。
また、グロープラグ１０ａとグロープラグ１０ｂは、グロープラグ１０ａ，１０ｂをシリンダヘッド２へ取り付けた際に、グロープラグ１０ａ，１０ｂの燃焼室６に突出する側の外周部１０ｃ，１０ｄとグロープラグ取付部２ａとの間に、燃焼室６と連通する空間である空間部２ｂ，２ｃを有するようにシリンダヘッド２のグロープラグ取付部２ａに取り付けられる。
【００２８】
そして、グロープラグ１０ａの外周部１０ｃの体積は、図２及び図３のように、グロープラグ１０ｂの外周部１０ｄとグロープラグ取付部２ａとの間に形成される空間部２ｃの容積よりも、グロープラグ１０ａの外周部１０ｃとグロープラグ取付部２ａとの間に形成される空間部２ｂの容積の方が大きくなるように、グロープラグ１０ｂの外周部１０ｄの体積よりも小さく形成されている。
【００２９】
そして、上記グロープラグ１０ａの筒内圧センサやエアフローセンサ等の各種センサ類は、車両に搭載されている電子コントロールユニット（ＥＣＵ）３０の入力側に電気的に接続されており、これらセンサ類からの検出情報がＥＣＵ３０に入力される。
一方、ＥＣＵ３０の出力側には、上記燃料噴射弁７、グロープラグ１０ａ，１０ｂ、ＥＧＲ制御バルブ等の各種装置が電気的に接続されており、これら各種装置には各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、グロープラグ１０ａ，１０ｂ、ＥＧＲ制御バルブの作動信号等がそれぞれ出力される。
【００３０】
また、ＥＣＵ３０は、グロープラグ１０ａに内蔵された筒内圧センサの検出結果に基づき、グロープラグ１０ａが設けられた気筒の燃焼状態の不安定度合いを検出する。そして、グロープラグ１０ａが設けられた気筒の燃焼状態が不安定となると、グロープラグ１０ａが設けられた気筒の燃焼が安定するように、燃料噴射量、燃料噴射時期、或いはＥＧＲ流量等を補正する。更に、グロープラグ１０ｂが設けられた気筒の燃料噴射量、燃料噴射時期、或いはＥＧＲ流量等をグロープラグ１０ａが設けられた気筒と同一の補正を行う。
【００３１】
以下、このように構成された本発明第１実施例に係る多気筒内燃機関の作用及び効果について説明する。
図２のように、筒内圧センサを内蔵したグロープラグ１０ａの外周部１０ｃの体積を、筒内圧センサを内蔵しないグロープラグ１０ｂの外周部１０ｄとグロープラグ取付部２ａとの間に形成される空間部２ｃの容積よりも、グロープラグ１０ａの外周部１０ｃとグロープラグ取付部２ａとの間に形成される空間部２ｂの容積の方が大きくなるように、グロープラグ１０ｂの外周部１０ｄの体積よりも小さく形成している。
【００３２】
このようにグロープラグ１０ａを形成することで、筒内圧センサを内蔵したグロープラグ１０ａが設けられる気筒の燃焼室６の容積を他の気筒の燃焼室６の容積よりも大きくすることができる。即ち、筒内圧センサを内蔵したグロープラグ１０ａが設けられる気筒の圧縮比を他の気筒の圧縮比よりも低くすることができる。
したがって、筒内圧センサを内蔵したグロープラグ１０ａが設けられた気筒の圧縮比を他の気筒の圧縮比よりも低くすることで、ディーゼルエンジンでは、圧縮比が低くなると燃焼状態が不安定となりやすいことから、全ての気筒の中で最初に筒内圧センサを内蔵したグロープラグ１０ａが配設された気筒の燃焼状態を不安定にすることが可能となる。
【００３３】
よって、全ての気筒の燃焼状態が不安定となる前に、筒内圧センサが設けられた特定の気筒のみ燃焼状態を不安定にさせ、筒内圧センサにて筒内圧の変化を検出することで、エンジン１の燃焼状態の悪化を早期に確実に検出することができる。延いては、早期に燃焼状態の悪化を検出し、検出結果に基づいてエンジン１の全ての気筒の燃料噴射量或いは燃料噴射時期等を補正することで、エンジン１全体の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００３４】
また、グロープラグの形状を変更することで燃焼室６の容積を増やし圧縮比を減らしており、他の気筒よりも圧縮比を低くし燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒のみシリンダヘッド２やピストン５の加工を特別に変更する必要がないので、加工変更等によるコスト増加を抑制しつつ簡易に圧縮比を変更することができる。
［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る多気筒内燃機関について説明する。
【００３５】
第２実施例では、第１実施例に対し、全ての気筒に筒内圧センサを内蔵しないグロープラグ１０ｂを配設し、燃焼の不安定度合いを検出する気筒のみに筒内圧センサ２１を設けており、以下に上記第１実施例と異なる筒内圧センサ２１の配設について説明する。
図４は、本発明の第２実施例に係る多気筒内燃機関の筒内圧センサ２１が配設される気筒の概略構成図である。図５は、筒内圧センサ２１が配設される気筒における図４のＢ部の拡大図である。図６は、筒内圧センサ２１が配設されない気筒における図４のＢ部の拡大図である。
【００３６】
図１から図３に示すように、シリンダヘッド２の燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒のみに、筒内圧を検出する筒内圧センサ（燃焼状態検出手段）２１を取り付ける筒内圧センサ取付部２ｄが形成されている。そして、シリンダヘッド２の筒内圧センサ取付部２ｄには、筒内圧センサ２１の取り付けた際に筒内圧センサ２１の先端部が臨み、燃焼室６と連通する空間である空間部２ｅが形成さられている。
【００３７】
筒内圧センサ取付部２ｄには、筒内圧センサ２１が配設されている。そして、筒内圧センサ２ｄは、ＥＣＵ３０の入力側に電気的に接続されている。
グロープラグ１０ｂは、エンジン１の冷態時に燃焼室６内に噴射される燃料を加熱するためのものである。そして、グロープラグ１０ｂは、ＥＣＵ３０の出力側に電気的に接続されている。
【００３８】
以下、このように構成された本発明第２実施例に係る多気筒内燃機関の作用及び効果について説明する。
筒内圧センサ２１を配設する気筒のシリンダヘッド２に形成される筒内圧センサ取付部２ｄに筒内圧センサ２１を取り付けた際に、筒内圧センサ２１の先端部が臨み、燃焼室６と連通する空間である空間部２ｅを形成している。
【００３９】
このように空間部２ｅを形成することで、筒内圧センサ２１が配設される気筒の燃焼室６の容積が他の気筒の燃焼室６の容積よりも大きくすることができる。即ち、筒内圧センサ２１が配設される気筒の圧縮比が、他の気筒の圧縮比よりも低くすることができる。
したがって、第１実施例と同様に、全ての気筒の燃焼状態が不安定となる前に、筒内圧センサ２１が配設された特定の気筒のみ燃焼状態を不安定にさせ、筒内圧センサ２１にて筒内圧の変化を検出することで、エンジン１の燃焼状態の悪化を早期に確実に検出することができる。
［第３実施例］
以下、本発明の第３実施例に係る多気筒内燃機関について説明する。
【００４０】
第３実施例では、第１実施例に対し、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａの形状と、その他の気筒に配設される筒内圧センサを内蔵しないグロープラグ１０ｂの形状とを同一形状とし、そして、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するシリンダヘッド２の壁面２ｆの形状を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するシリンダヘッド２の壁面２ｆの形状について説明する。
【００４１】
図７は、本発明の第３実施例に係る燃焼室６を形成する部分のシリンダヘッド２の下面視図である。図８は、本発明の第３実施例における図７のＣ−Ｃ線での断面図である。
図７及び図８に示すように、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するシリンダヘッド２の壁面２ｆには、シリンダヘッド２の下面視で当該壁面２ｆの燃焼室６の中心部２ｇからそれぞれの吸気ポート１１の間を通り、燃焼室６の外周部２ｈに向かうにつれ幅が広がり、凹んで形成される凹み部２ｉと、当該壁面２ｆの燃焼室６の中心部２ｇからそれぞれの排気ポート１２の間を通り、燃焼室６の外周部２ｈに向かうにつれ幅が広がり、凹んで形成される凹み部２ｊとが形成されている。
【００４２】
以下、このように構成された本発明第３実施例に係る多気筒内燃機関の作用及び効果について説明する。
燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するシリンダヘッド２の壁面２ｆに、凹み部２ｉと、凹み部２ｊとを形成している。
このようにシリンダヘッド２の壁面２ｆに凹み部２ｉ，２ｊを形成することで、燃焼状態の不安定度合いを検出する筒内圧センサが配設される気筒の燃焼室６の容積を他の気筒の燃焼室６の容積よりも大きくすることができる。即ち、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の圧縮比を、他の気筒の圧縮比よりも低くすることができる。
【００４３】
したがって、第１実施例と同様に、全ての気筒の燃焼状態が不安定となる前に、筒内圧センサが設けられた特定の気筒のみ燃焼状態を不安定にさせ、筒内圧センサにて筒内圧の変化を検出することで、エンジン１の燃焼状態の悪化を早期に確実に検出することができる。
また、圧縮比の変更において、シリンダヘッド２の壁面２ｆに凹み部２ｉ，２ｊを形成し、燃焼室６の容積を変更しており、エンジン１のクランクシャフト９等の機構部分を変更する必要がないので、小規模の変更で圧縮比を変更することができる。
［第４実施例］
以下、本発明の第４実施例に係る多気筒内燃機関について説明する。
【００４４】
第４実施例では、第３実施例の筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するシリンダヘッド２の壁面２ｆに凹み部２ｉ，２ｊを形成することに対して、当該凹み部をピストン５の上部に形成するようにしており、以下に上記第３実施例と異なる燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５の上部の形状について説明する。
【００４５】
図９は、本発明の第４実施例に係るピストン５の上面視図である。図１０は、本発明の第４実施例における図９のＤ−Ｄ線でのピストン５の上部の断面図である。なお、図中の二点鎖線は、燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒のピストンの上部の形状を示す。
図１０に示すように、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５の上部は、他の気筒のピストン５の上部に対して、燃焼室６の容積が大きくなるように形成されている。
【００４６】
燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５は、上面５ａに形成される吸気バルブ１３及び排気バルブ１４との接触を避けるために凹んで形成されるバルブリセス部５ｂの深さが、他の気筒のピストン５のバルブリセス部５ｂの深さよりも深く形成されている。
以下、このように構成された本発明第４実施例に係る多気筒内燃機関の作用及び効果について説明する。
【００４７】
燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５のバルブリセス部５ｂを、他の気筒のバルブリセス部５ｂの深さよりも深く形成している。
このようにピストン５のバルブリセス部５ｂを深く形成することで、燃焼状態の不安定度合いを検出する筒内圧センサが配設される気筒の燃焼室６の容積を他の気筒の燃焼室６の容積よりも大きくすることができ、圧縮比を他の気筒の圧縮比よりも低くすることができる。
【００４８】
したがって、第１実施例と同様に、全ての気筒の燃焼状態が不安定となる前に、筒内圧センサが設けられた特定の気筒のみ燃焼状態を不安定にさせ、筒内圧センサにて筒内圧の変化を検出することで、エンジン１の燃焼状態の悪化を早期に確実に検出することができる。
［第５実施例］
以下、本発明の第５実施例に係る多気筒内燃機関について説明する。
【００４９】
第５実施例では、第４実施例に対して、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒のピストン５の上部の形状を変更しており、以下に上記第４実施例と異なる燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５の上部の形状について説明する。
図１１は、本発明の第５実施例における図９のＥ−Ｅ線でのピストン５の上部の断面図である。なお、図中の二点鎖線は、燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒のピストンの上部の形状を示す。
【００５０】
図１１に示すように、上記第４実施例と同様に、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５の上部は、他の気筒のピストン５の上部に対して、燃焼室６の容積が大きくなるように形成されている。
燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５は、図示しないピストンピンが挿入される図示しないピストンピン挿入孔から上面５ａまでの距離が、他の気筒のピストン５のピストン挿入孔から上面５ａまでの距離に対して短く形成されている。
【００５１】
以下、このように構成された本発明第５実施例に係る多気筒内燃機関の作用及び効果について説明する。
燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５のピストンピン挿入孔から上面５ａまでの距離を、他の気筒のピストン５のピストン挿入孔から上面５ａまでの距離よりも短く形成している。
【００５２】
このようにピストンピン挿入孔から上面５ａまでの距離を短く形成することで、燃焼状態の不安定度合いを検出する筒内圧センサが配設される気筒の燃焼室６の容積を他の気筒の燃焼室６の容積よりも大きくすることができ、圧縮比を他の気筒の圧縮比よりも低くすることができる。
したがって、第１実施例と同様に、全ての気筒の燃焼状態が不安定となる前に、筒内圧センサが設けられた特定の気筒のみ燃焼状態を不安定にさせ、筒内圧センサにて筒内圧の変化を検出することで、エンジン１の燃焼状態の悪化を早期に確実に検出することができる。
［第６実施例］
以下、本発明の第６実施例に係る多気筒内燃機関について説明する。
【００５３】
第６実施例では、第４実施例に対して、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒のピストン５の上部の形状を変更しており、以下に上記第４実施例と異なる燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５の上部の形状について説明する。
図１２は、本発明の第６実施例における図９のＥ−Ｅ線でのピストン５の上部の断面図である。なお、図中の二点鎖線は、燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒のピストン５の上部の形状を示す。
【００５４】
図１２に示すように、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５の上部は、他の気筒のピストン５の上部に対して、燃焼室６の容積が大きくなるように形成されている。
燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒の燃焼室６を形成するピストン５は、上面５ａより凹んで形成される凹み部５ｃが形成されている。そして、凹み部５ｃの中央部には、上面５ａ側に円錐形状で突出する突出部５ｄが形成されている。
【００５５】
燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の燃焼室６を形成するピストン５の凹み部５ｃに形成される突出部５ｄは、円錐形状の上部を切り落とした円錐台形状に形成されている。
以下、このように構成された本発明第６実施例に係る多気筒内燃機関の作用及び効果について説明する。
【００５６】
燃焼状態の不安定度合いを検出する燃焼室６を形成するピストン５の凹み部５ｃに形成される突出部５ｄを、円錐形状の上部を切り落とした円錐台形状に形成している。
このように、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒のピストン５の凹み部５ｃに形成される突出部５ｄを円錐台形状に形成することで、燃焼室６の容積を他の燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒の燃焼室６の容積よりも大きくすることができ、圧縮比を他の気筒の圧縮比よりも低くすることができる。
【００５７】
したがって、第１実施例と同様に、全ての気筒の燃焼状態が不安定となる前に、筒内圧センサが設けられた特定の気筒のみ燃焼状態を不安定にさせ、筒内圧センサにて筒内圧の変化を検出することで、エンジン１の燃焼状態の悪化を早期に確実に検出することができる。
［第７実施例］
以下、本発明の第７実施例に係る多気筒内燃機関について説明する。
【００５８】
第７実施例では、第１実施例に対し、筒内圧センサを内蔵したグロープラグ１０ａの形状と、筒内圧センサを内蔵しないグロープラグ１０ｂの形状とを同一形状とし、そして、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の吸気バルブ１３の閉弁時期を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる吸気バルブ１３の作動について説明する。
【００５９】
図１３は、本発明の第７実施例に係る吸気バルブ１３の作動を示す図である。図中上段は、筒内圧検出気筒、即ち筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒を示す。また、図中下段は、通常気筒、即ち燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒を示す。
図１３に示すように、筒内圧検出気筒、即ち、筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の吸気バルブ１３の閉弁時期は、通常気筒、即ち燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒の吸気バルブ１３よりも遅く閉弁するように吸気カム１５のカムプロフィールを変更して設定されている。
【００６０】
以下、このように構成された本発明第７実施例に係る多気筒内燃機関の作用及び効果について説明する。
筒内圧センサを内蔵するグロープラグ１０ａが配設され、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の吸気バルブ１３の閉弁時期を、燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒の吸気バルブ１３の閉弁時期よりも遅くなるように設定している。
【００６１】
このように、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の吸気バルブ１３の閉弁時期を遅くすることで、吸気行程中に一旦シリンダ４内に吸入した新気の一部が圧縮行程中に吸気ポート１１に吹き返すことになる。これにより、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒に吸入された実際の新気の量は、燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒に吸入された新気の量に対して少なくなる。
【００６２】
したがって、燃焼室６の容積が燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒と燃焼状態の不安定度合いを検出しない気筒とで同一であるため、シリンダ４内に吸入された実際の新気の量が少ない燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の実際の圧縮比を低くすることができる。
よって、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の吸気バルブ１３の閉弁時期を他の気筒の吸気バルブ１３の閉弁時期よりも遅くすることで、圧縮比を低くすることができ、第１実施例と同様に、全ての気筒の燃焼状態が不安定となる前に、筒内圧センサが設けられた特定の気筒のみ燃焼状態を不安定することができる。そして、筒内圧センサにて筒内圧の変化を検出することで、エンジン１の燃焼状態の悪化を早期に確実に検出することができる。
【００６３】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１をディーゼルエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、エンジン１をガソリンエンジンとしてもよい。この場合、ガソリンエンジンでは、圧縮比を高くすることで、ノッキング等が発生し燃焼状態が悪化しやすいことから、燃焼状態の不安定度合いを検出する気筒の圧縮比が他の気筒の圧縮比に対して、高くなるように設定する方がよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、自着火式内燃機関をディーゼルエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、例えば予混合圧縮着火式内燃機関としてもよい。この場合、ＨＣＣＩのようなガソリン予混合圧縮着火内燃機関などがあげられる。
また、上記実施形態では、燃焼状態検出手段を筒内圧センサとしているが、これに限定されるものではなく、例えば燃焼状態検出手段をイオン電流センサとしてもよい。この場合、燃焼状態をイオン電流の流量によって検出する。
【００６５】
また、上記実施形態ではバルブタイミングを変更することにより圧縮比を変更しているが、これに限定されるものではなく、例えばバルブリフトを変更することにより圧縮比を変更してもよい。この場合、例えば、圧縮比を下げる手法として、バルブリフト量を減らすと、吸入する空気の量は減少することになり、バルブリフト量を減らした気筒の実際の圧縮比は他の気筒の圧縮比に比べ低くすることができる。
【００６６】
また、上記実施形態では、燃焼室の容積を変更することにより燃焼不安定を発生させる実施形態と、バルブタイミングを変更することにより燃焼不安定を発生させる実施形態とを別個に記載しているが、これら２つを組み合わせたものでもよい。
また、上記実施形態では、可変動弁機構の制御期間については記述していないが、例えば燃焼状態検出時のみに圧縮比を変更するようにしても良い。この場合、燃焼悪化を発生しやすくする期間が抑制されるため、内燃機関の運転において有利である。
【００６７】
また、上記実施形態では、動弁機構を可変動弁機構としているが、これに限定されるものではなく、例えば、カムプロフィールの変更により特定気筒のみ吸気量を変更するようにしても良い。
また、上記実施形態では、吸気バルブの作動を変更しているが、これに限定されるものではなく、例えば、排気バルブの作動の変更により特定気筒のみ吸気量を変更するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１  エンジン（内燃機関）
２  シリンダヘッド
２ａ  グロープラグ取付部
４  シリンダ
５  ピストン
６  燃焼室
１０ａ，１０ｂ  グロープラグ（燃焼状態検出手段）
１０ｃ，１０ｄ  外周部
２１  筒内圧センサ（燃焼状態検出手段）
３０  ＥＣＵ
【図１】
2013170517.tif 000003
【図２】
2013170517.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013170517.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013170517.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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