JP2000054901A - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

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JP2000054901A
JP2000054901A JP10221526A JP22152698A JP2000054901A JP 2000054901 A JP2000054901 A JP 2000054901A JP 10221526 A JP10221526 A JP 10221526A JP 22152698 A JP22152698 A JP 22152698A JP 2000054901 A JP2000054901 A JP 2000054901A
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JP
Japan
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fuel injection
fuel
air amount
air flow
intake air
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JP10221526A
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English (en)
Inventor
Yukifumi Kikutani
享史 菊谷
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸入空気量と目標空気量との差分に応じて燃
料噴射特性を適切に制御することにより、燃料消費率を
向上しかつ排気ガス中の黒煙の増加を防止する燃料噴射
装置を提供する。 【解決手段】 ECU10は、エアフロセンサ12の検
出信号に基づき吸入空気量を算出し、アクセル開度セン
サ11およびエンジン回転数センサ13の検出信号に基
づき目標空気量を算出する。そして、吸入空気量が目標
空気量より所定量以上不足する過渡時の場合、高圧ポ
ンプの吐出圧を増加させ燃料噴射弁の燃料噴射圧力を増
加させることにより、燃料噴霧を微粒化し燃料消費率を
向上するとともに、排気ガス中における黒煙の増加を防
止する。燃料噴射時期を早めることにより、上死点近
傍で燃料を燃焼させ発生トルクを増大させる。主噴射
の前にパイロット噴射を必ず行うことにより、燃焼初期
の急激な燃焼を抑え騒音の発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルターボ
エンジン用の燃料噴射装置に関し、吸入空気量と目標空
気量との差分に応じて燃料噴射特性を制御する燃料噴射
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、吸入空気量または吸入空気圧
を求めることにより燃料噴射装置の諸元を高精度に制御
するものが知られている。
【0003】特開昭59−74364号公報に開示され
る燃料噴射装置では、吸入空気量によりEGR率を補正
して目標EGR率を演算し、EGR率調節手段をフィー
ドバック制御している。また、特開昭62−25816
0号公報に開示されるような畜圧式の燃料噴射装置で
は、吸気圧力に応じて燃料噴射量を制御している。例え
ば、吸入空気量が減少したことにより吸気圧力が低下す
ると、排気ガス中に発生する黒煙の増加を防止するため
に燃料噴射量を低減している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ターボエンジンにおい
て車両を加速するためにアクセルを踏込んでも、過給機
等の応答遅れにより必要な空気量(目標空気量)よりも
実際に吸入した吸入空気量が少なくなることがある。排
気ガス中に黒煙を発生させないように吸入空気量に合わ
せて燃料噴射量を低減すると発生トルクが低下するの
で、アクセルの踏込みに対し加速遅れが生じる。
【0005】本発明の目的は、吸入空気量と目標空気量
との差分に応じて燃料噴射特性を適切に制御することに
より、燃料消費率を向上しかつ排気ガス中の黒煙を低減
する燃料噴射装置を提供することにある。ここで燃料消
費率とは、単位仕事あたりの燃料消費量を表す。燃料消
費率が向上することは燃料消費率の値が低下することで
あり、燃料消費率が悪化することは燃料消費率の値が上
昇することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
燃料噴射装置によると、吸入空気量と目標空気量との差
分を求め、吸入空気量が目標空気量よりも所定量以上少
ない場合、燃料噴射弁から噴射する燃料噴射圧力を増加
している。これにより、吸入空気量が目標空気量より少
ない場合にも燃料噴射弁から噴射される燃料を微粒化で
きるので、燃焼効率が上昇し燃料消費率が向上する。し
たがって、例えばアクセルを踏込み加速する際にターボ
エンジンの過給機等の応答遅れにより吸入空気量が不足
しても、アクセルの踏込みに対する加速遅れを防止でき
る。さらに、排気ガス中の黒煙を低減することができ
る。
【0007】本発明の請求項2記載の燃料噴射装置によ
ると、吸入空気量が目標空気量よりも所定量以上少ない
場合、燃料噴射時期を早めることにより、ピストンの上
死点近傍で燃料を噴射することになる。吸入空気量が目
標空気量に近い場合上死点付近で燃料を噴射すると燃料
が過剰に燃焼するため、NOxの発生量が増加するとい
う問題がある。しかし、吸入空気量が少ない場合上死点
近傍で燃料を噴射し燃料を燃焼させても、吸入空気量が
少ないので適正な燃焼状態になる。したがって、少ない
吸入空気量で燃料消費率が向上するとともに、NOxの
発生量が増加しない。
【0008】本発明の請求項3記載の燃料噴射装置によ
ると、吸入空気量が目標空気量よりも所定量以上少ない
場合、パイロット噴射を必ず行う。これにより、燃料噴
射圧を増加して燃料消費率を向上しても、燃焼初期にお
ける燃焼室内の急激な圧力上昇を抑制するので、エンジ
ンから発生する騒音を低減する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。図1に本実施例の燃料
噴射装置を用いた燃料供給システムの一例を示す。図1
に示すエンジン9は6気筒のディーゼルターボエンジン
である。低圧ポンプ1は燃料タンク2から燃料を吸い上
げ高圧ポンプ3に圧送する。エンジン制御装置(以下、
「エンジン制御装置」をECUという)10は、アクセ
ル開度センサ11、エアフロセンサ12、エンジン回転
数センサ13、ポンプ回転数センサ14およびコモンレ
ール圧センサ15から送出される信号に基づき、燃料噴
射量、燃料噴射圧力、燃料噴射時期、パイロット噴射の
有無、パイロット噴射量、パイロット間隔等の燃料噴射
特性を算出する。そして算出結果に基づき、例えばデリ
バリバルブ4から吐出される高圧ポンプ3の燃料量を調
整する制御信号を電磁弁であるポンプ弁5に送出すると
ともに、燃料噴射弁8の図示しない電磁弁に制御信号を
送出する。
【0010】燃料配管6を通り蓄圧管としてのコモンレ
ール7に供給された燃料は、畜圧管であるコモンレール
7で一定圧に蓄圧され、エンジン9の各気筒に配設され
た燃料噴射弁8に供給される。
【0011】図2に示すように、ECU10は、波形整
形回路30、A/D回路31、CPU32、駆動回路3
3等を有する。ECU10は、アクセル開度センサ1
1、エアフロセンサ12、エンジン回転数センサ13、
ポンプ回転数センサ14、コモンレール圧センサ15を
含むアナログ信号を送出する各種センサ20からの検出
信号を入力する。エンジン回転数センサ13およびポン
プ回転数センサ14は波形整形回路30によりパルス信
号を整形され、アクセル開度センサ11、エアフロセン
サ12および各種センサ20はA/D回路31によりア
ナログ信号をデジタル信号に変換される。
【0012】波形整形回路30およびA/D回路31で
整形および変換された各種センサからの信号に基づいて
CPU10はエンジン運転状態を把握し、駆動回路33
からエンジン運転状態に適した制御信号を燃料噴射弁8
および高圧ポンプ3に送出する。ECU10から燃料噴
射弁8の電磁弁に制御信号を送出することにより、噴射
量、噴射時期、パイロット噴射の有無、パイロット噴射
量、パイロット噴射間隔が制御される。またECU10
から高圧ポンプ3のポンプ弁5に制御信号を送出するこ
とにより、吐出燃料の圧力が制御される。
【0013】次に、燃料噴射弁8の噴射特性を決定する
制御ルーチンを図3に示す。図3に示す制御ルーチンは
メインルーチンのループ処理中で実行されるルーチンで
あり、ECU10の図示しないROMに格納されてい
る。
【0014】ステップ100において、アクセル開度セ
ンサ11およびエンジン回転数センサ13の検出信号か
ら現在必要な目標空気量とエンジン負荷率を算出する。
さらにエアフロセンサ12の検出信号から実際の吸入空
気量を求め、吸入空気量と目標空気量との差分である空
気量差分を求める。
【0015】ステップ101において、空気量差分に基
づきROMに格納してある各種制御マップを参照する。
制御マップから読み出される制御値は空気量差分により
異なる。ステップ102、103、104では,制御マ
ップから読み出した制御値に従い、高圧ポンプ3、燃料
噴射弁8にそれぞれ制御信号を送出する。
【0016】ディーゼルターボエンジンにおいて、アク
セルを踏み込み車両を加速させる過渡時において過給機
等の応答遅れにより空気量差分が所定のマイナス値より
も小さくなる、つまり吸入空気量が目標空気量より所定
量以上不足することがある。吸入空気量が不足した状態
で燃料を燃焼すると、燃料に未燃成分が残り燃料消費率
が悪化するので、アクセルの踏込みに対し加速遅れが生
じることがある。さらに、排気ガス中に黒煙が発生す
る。
【0017】そこで、吸入空気量が目標空気量より所定
量以上不足する過渡時の場合、制御マップに格納されて
いる空気量差分に対応する制御値として加速不足および
黒煙発生を防止する値が設定されている。過渡時ではな
い、つまり吸入空気量と目標空気量との差分が所定量未
満である定常時においては、定常時に適した制御値が制
御マップに格納されている。アクセル開度の変化率を算
出し過渡時か定常時かを判定してもよい。吸入空気量が
不足する場合、ステップ102、103、104におい
て制御マップの制御値に基づき燃料噴射特性を次のよう
に制御している。
【0018】ステップ102において高圧ポンプ3の
吐出圧を増加するようにポンプ弁5に制御信号を送出
し、定常時における同じ吸入空気量に対し燃料噴射弁8
の燃料噴射圧力を増加させることにより燃料噴霧を微粒
化し、少ない吸入空気量でも燃焼効率を向上させ、燃料
消費率を向上している。
【0019】ステップ103において、図4に示すよ
うに従来例の過渡時よりも燃料噴射時期を早める。ス
テップ104においてパイロット噴射を必ず行う。定常
時においては、エンジン運転状態に応じ噴射の有無を含
めてパイロット噴射を制御する。
【0020】以上説明したように、過渡時において高圧
ポンプ3の吐出圧を増加させ、同じ吸入空気量に対し定
常時に比べ燃料噴射弁8の燃料噴射圧力を増加させるこ
とにより、燃料消費率を向上している。したがって、ア
クセルの踏込みに対し加速遅れが生じることを防止でき
る。さらに、未燃成分であり、排気ガス中における黒煙
の発生原因であるカーボンの増加を防止できる。
【0021】さらに、過渡時において燃料噴射時期を早
めることにより上死点(TDC)近傍で燃料が燃焼し発
生トルクが増大する。このとき、吸入空気量が不足して
いるので、燃料は過剰燃焼にならずNOxの発生量が増
加しない。
【0022】前述したように過渡時において主噴射の燃
料噴射圧力を増加させると、燃焼初期の急激な燃焼によ
り騒音が発生することがある。そこで、過渡時において
主噴射の前に必ずパイロット噴射を行うことにより、燃
焼初期の急激な燃焼を抑え騒音の発生を抑制する。ま
た、図3に示す燃料噴射特性制御ルーチンのうち、可能
な部分を回路で制御してもよい。
【0023】上記実施例で算出した吸入空気量と目標空
気量との差分である空気量差分は、定常時にEGR(排
気ガス再循環)を実施する場合EGRガス量を意味す
る。したがって、ECUにおいて空気量差分を算出する
ことにより、吸入空気量に基づく過渡時における燃料噴
射特性の制御に加え、定常時においてEGRガス量に応
じた適切な燃料噴射特性を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による燃料噴射装置を用いた
燃料供給システムを示す模式的構成図である。
【図2】本実施例によるECU内の構成を示すブロック
図である。
【図3】本実施例による燃料噴射特性制御フローであ
る。
【図4】本実施例の定常時および過渡時、ならびに従来
例の過渡時におけるクランク角と熱発生率との関係を示
す特性図である。
【符号の説明】
3 高圧ポンプ 7 コモンレール(畜圧管) 8 燃料噴射弁 9 エンジン 10 ECU(制御装置)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 55/02 350 F02M 55/02 350E Fターム(参考) 3G066 AA07 AA11 AA13 AC09 BA17 BA22 BA24 BA25 CA05U DA04 DA06 DA09 DB16 DB17 DC04 DC08 DC09 DC11 DC18 3G301 HA02 HA11 HA13 JA02 JA24 JA25 JA37 KA11 LB06 LB11 MA18 MA23 NE01 NE11 PA01Z PB00Z PB08Z PE01Z PF03Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧燃料を吐出する高圧ポンプと、前記
    高圧ポンプから吐出される高圧燃料を畜圧室で畜圧する
    畜圧管と、前記畜圧管から供給される燃料を噴射する燃
    料噴射弁と、燃料噴射特性を制御する制御装置と、を備
    えるディーゼルターボエンジンの燃料噴射装置であっ
    て、 前記制御装置は、吸入空気量と目標空気量との差分を求
    め、吸入空気量が目標空気量より所定量以上少ない場
    合、燃料噴射圧力を増加することを特徴とする燃料噴射
    装置。
  2. 【請求項2】 前記制御装置は、吸入空気量が目標空気
    量より所定量以上少ない場合、燃料噴射時期を早めるこ
    とを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。
  3. 【請求項3】 前記制御装置は、吸入空気量が目標空気
    量より所定量以上少ない場合、前記燃料噴射弁にパイロ
    ット噴射させることを特徴とする請求項1または2記載
    の燃料噴射装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6681744B2 (en) 2001-05-30 2004-01-27 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel injection control device for a diesel engine
CN106032774A (zh) * 2015-03-10 2016-10-19 上海汽车集团股份有限公司 发动机管理系统的控制方法及装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6681744B2 (en) 2001-05-30 2004-01-27 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel injection control device for a diesel engine
CN106032774A (zh) * 2015-03-10 2016-10-19 上海汽车集团股份有限公司 发动机管理系统的控制方法及装置
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