JP2000192843A - 内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の増加やコストアップすることな
く、エンジン１に噴射する高圧燃料の圧力が高くても、
ドライバビリティの悪化やエミッションの悪化を抑える
ことのできるディーゼルエンジン用電子制御噴射装置を
提供する。 【解決手段】 現在のコモンレール圧力（Ｐｃ）が、エ
ンジン１の通常運転状態の時に設定された目標コモンレ
ール圧力（ＳＰｃ）よりもある規定値（例えば３０ＭＰ
ａ〜６０ＭＰａ）以上に高い場合に、インジェクタ７か
らエンジン１の各気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射する噴
射時期を、エンジン１の運転状態に応じて決められた通
常噴射時期よりも、進角側または遅角側に所定量だけず
らすようにすることで、エンジン１の高負荷運転状態か
ら急減速する際の噴射圧力が目標コモンレール圧力以下
に下がるまでの間のエンジン１の燃焼騒音レベルおよび
ＮＯｘの排出量の増加を抑えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等の内燃機関用燃料噴射装置に関するもので、特にエ
ンジン回転速度とエンジン負荷に応じたエンジンの最適
燃焼を得るための適正な噴射時期を電子制御により決定
する内燃機関用電子制御噴射装置の噴射時期制御方法に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、排気ガスの規制強化、地球環境保
護、内燃機関（エンジン）の運転性の向上の観点から、
燃料タンクからフィードポンプにより汲み上げられた燃
料を燃料噴射ポンプで加圧して蓄圧室であるコモンレー
ルに蓄圧し、このコモンレールに蓄圧された高圧燃料を
インジェクタへの通電または通電停止により内燃機関に
適正な噴射時期で高圧燃料を噴射することが可能な内燃
機関用電子制御噴射装置が用いられるようになってき
た。

【０００３】例えばディーゼルエンジン用電子制御噴射
装置として知られるコモンレール式電子制御噴射装置
は、コモンレール内に２０ＭＰａ〜２００ＭＰａの高圧
燃料を蓄圧し、このコモンレールから分岐する分岐管の
先端に設けられるインジェクタへの通電および通電停止
により所望の燃料噴射量の高圧燃料が所望の噴射時期で
エンジンの各気筒内燃焼室に噴射するように構成されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のコモ
ンレール式電子制御噴射装置においては、圧力センサで
監視しているコモンレール圧力が、エンジン回転速度と
エンジン負荷に応じて決まる設定圧力と一致するよう
に、燃料噴射ポンプからコモンレールへの高圧燃料の圧
送量を増減するようにしているが、高圧燃料の圧力を高
圧から低圧に変更するには燃料噴射ポンプからの高圧燃
料の圧送量よりもインジェクタからのリーク量やインジ
ェクタから噴射する高圧燃料の噴射量等を多くすれば良
い。

【０００５】しかしながら、図１２のタイムチャートに
示したように、例えば高負荷運転状態のようにコモンレ
ール圧力が非常に高い状態（イ）から、急減速をする場
合、すなわち、燃料の噴射を行わず（ロ）、再びアクセ
ルペダルを踏み込んで燃料の噴射を始める場合（ハ）に
は、高圧燃料の噴射を一時的に行わないため、図１２
（ａ）の（ロ）のように、インジェクタ等からのリーク
により若干の低下はあるが、コモンレール圧力は高い値
を維持する。

【０００６】そして、図１２（ａ）の（ハ）に示したよ
うに、再び燃料を噴射した時には、そのエンジンの運転
状態で設定される設定圧力（目標コモンレール圧力）よ
りも、図示されるΔＰ高い値で高圧燃料が噴射される。
このため、何回か設定圧力よりも高い圧力の燃料を噴射
してコモンレール圧力が設定圧力以下に下がるまでは、
エンジンの燃焼騒音が大きくなったり、排気ガス中の窒
素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が増加したりして、ドライ
バビリティ（運転性）の悪化やエミッションの悪化をき
たすという問題が生じる。

【０００７】そして、高速状態から減速状態へと変移し
たときの、実際のコモンレール圧力の減少が遅れること
に起因する、再加速時の、実際のコモンレール圧力が、
目標コモンレール圧力よりも大きい場合において、燃料
噴射すると騒音等が発生するという問題が生じる。

【０００８】ここで、コモンレール圧力を種々変化させ
て、アイドル状態での燃焼騒音レベル、ＮＯｘ排出量が
どのように変化するかについて調査した２つの実験につ
いて説明する。その実験結果を図１３（ａ）、（ｂ）の
グラフに示した。この図１３（ａ）、（ｂ）のグラフか
らも確認できるように、コモンレール圧力が２０ＭＰａ
の時に比べて、コモンレール圧力が１００ＭＰａの時で
は、燃焼騒音レベルで８ｄＢも増加し、ＮＯｘ排出量で
１２ｇ／ｈも増加する傾向にあり、大きな問題となるこ
とが予想される。

【０００９】その上記の問題を解消するには、コモンレ
ール圧力を下げる方法が考えられる。この方法の１つと
して、インジェクタ等の摺動部からのリーク燃料を増加
し低圧にすることが考えられるが、そのリーク分は常に
燃料噴射ポンプからコモンレールに圧送せねばならず、
動力ロスを招く。このため、噴射装置としてはなるべく
リーク燃料を少なくする必要があるが、この点からもリ
ーク燃料により低圧化を期待するのは困難である。ま
た、コモンレールにリーク経路と繋がる通路を開閉する
開閉弁を設けて減圧する方法もあるが、その開閉弁等を
設けることで部品点数が増加するためコストアップを招
いてしまう。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、部品点数の増加やコストアップするこ
となく、内燃機関に噴射する噴射圧が、運転状態に応じ
て要求される圧力よりも高くなる場合においても、ドラ
イバビリティの悪化やエミッションの悪化を抑えること
のできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の運転状態に応じて目標噴射圧力を決
定し、内燃機関の運転状態に応じて通常噴射時期を決定
する。次に、噴射圧力検出手段にて検出した高圧燃料の
圧力が、目標噴射圧力よりも規定値以上高い場合には、
通常噴射時期よりも所定量だけ進角または遅角させるよ
うにすることで、内燃機関の燃焼騒音レベルおよび排気
ガス中のＮＯｘの排出量を目標噴射圧力程度のレベルま
で低減できる。それによって、内燃機関に噴射する高圧
燃料の圧力が規定値以上に高くても、部品点数の増加や
コストアップすることなく、ドライバビリティの悪化や
エミッションの悪化を抑えることができる。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、噴射圧力
検出手段にて検出した噴射圧力と目標噴射圧力決定手段
にて決定した目標噴射圧力とが略一致するように、燃料
噴射ポンプからコモンレールへの高圧燃料の圧送量を制
御することで、蓄圧室内に蓄圧される高圧燃料の圧力を
設定圧力に設定することができる。請求項３に記載の発
明によれば、噴射圧力検出手段にて検出した噴射圧力と
目標噴射圧力決定手段にて決定した目標噴射圧力との圧
力差に応じた所定量だけ、通常噴射時期よりも進角また
は遅角させるように目標噴射時期を決定することで、燃
焼騒音レベルおよびＮＯｘ排出量を最適値まで低減でき
る。請求項４に記載の発明によれば、圧力センサにて検
出したコモンレールの内部圧力が、目標内部圧力よりも
規定値以上高い場合には、通常噴射時期よりも所定量だ
け進角または遅角させるようにすることで、請求項１に
記載の発明と同様な効果を達成できる。

【００１３】請求項５に記載の発明によれば、内燃機関
の運転状態に応じて目標噴射圧力を決定し、内燃機関の
運転状態に応じて通常噴射時期および通常噴射量を決定
する。次に、噴射圧力検出手段にて検出した高圧燃料の
圧力が、目標噴射圧力よりも規定値以上高い場合には、
燃料噴射弁の１行程における噴射を、少なくとも２段以
上の分割噴射とするようにした。この際、燃料噴射弁の
１行程中の各段の噴射を、決められた噴射時期、決めら
れた噴射量で行うようにすることで、内燃機関の燃焼騒
音レベル、排気ガス中のＮＯｘ排出量およびＨＣ排出量
を目標噴射圧力程度のレベルまで低減できる。それによ
って、内燃機関に噴射する高圧燃料の圧力が規定値以上
に高くても、部品点数の増加やコストアップすることな
く、ドライバビリティの悪化やエミッションの悪化を抑
えることができる。

【００１４】請求項６に記載の発明によれば、噴射圧力
検出手段にて検出した噴射圧力と目標噴射圧力決定手段
にて決定した目標噴射圧力とが略一致するように、燃料
噴射ポンプからコモンレールへの高圧燃料の圧送量を制
御することで、蓄圧室内に蓄圧される高圧燃料の圧力を
設定圧力に設定することができる。請求項７に記載の発
明によれば、高圧燃料の圧力が目標噴射圧力よりも規定
値以上高い場合でも、分割噴射の各段の噴射量がほぼ同
等量となるように、分割噴射の噴射量を制御すること
で、このような分割噴射の方がパイロット噴射と比較し
て、内燃機関の燃焼騒音レベル、排気ガス中のＮＯｘ排
出量およびＨＣ排出量を低減できる。

【００１５】請求項８に記載の発明によれば、高圧燃料
の圧力が目標噴射圧力よりも規定値以上高い場合には、
分割噴射の１段目の噴射量が１行程中の全噴射量の２５
％よりも多く、且つ５０％以下となるように１段目の噴
射量を制御すると共に、分割噴射の２段目以降の噴射量
が１行程中の全噴射量の５０％以上で、且つ７５％より
も少なくなるように２段目以降の噴射量を制御すること
で、このような分割噴射の方がパイロット噴射と比較し
て、内燃機関の燃焼騒音レベル、排気ガス中のＮＯｘ排
出量およびＨＣ排出量を低減できる。

【００１６】請求項９に記載の発明によれば、分割噴射
の各段の噴射間隔を３°ＣＡ以上で、且つ４０°ＣＡ以
下あけるように分割噴射の噴射時期を制御することで、
分割噴射の各段の噴射行程を良好に行うことができ、且
つ内燃機関の燃焼騒音レベルおよび排気ガス中のＮＯｘ
排出量の悪化を防止できる。請求項１０に記載の発明に
よれば、分割噴射の１段目の噴射時期が上死点よりも前
となるように、しかも分割噴射の２段目以降の噴射時期
が上死点以降に噴射となるように分割噴射の噴射時期を
制御することで、排気ガス中のＨＣ排出量の悪化を防止
でき、且つ内燃機関の燃焼騒音レベルおよび排気ガス中
のＮＯｘ排出量の悪化も防止できる。請求項１１に記載
の発明によれば、分割噴射の１段目の噴射時期が上死点
よりも前となるように、しかも分割噴射の２段目以降の
噴射時期が上死点以降の５°ＣＡから２０°ＣＡまでの
間となるように分割噴射の噴射時期を制御することで、
内燃機関の燃焼騒音レベル、排気ガス中のＮＯｘ排出量
およびＨＣ排出量を低減できる。

【００１７】請求項１２に記載の発明によれば、運転状
態検出手段にて検出した内燃機関の運転状態が低い噴射
圧力が要求される運転条件である場合、すなわち、アイ
ドル等の低負荷運転時で、エンジン回転速度が設定値以
下で、且つアクセル開度が設定値以下の運転条件の場合
には、通常噴射時期よりも所定量だけ進角または遅角さ
せるようにすることで、騒音やエミッション、燃費の悪
化を伴うことのない噴射制御を提供できる。

【００１８】請求項１３に記載の発明によれば、運転状
態検出手段にて検出した内燃機関の運転状態が低い噴射
圧力が要求される運転条件である場合、すなわち、アイ
ドル等の低負荷運転時で、エンジン回転速度が設定値以
下で、且つアクセル開度が設定値以下の運転条件の場合
には、燃料噴射弁の１行程における噴射を、少なくとも
２段以上の分割噴射とするようにした。この際、燃料噴
射弁の１行程中の各段の噴射を、決められた噴射時期、
決められた噴射量で行うようにすることで、騒音やエミ
ッション、燃費の悪化を伴うことのない噴射制御を提供
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。 〔第１実施例の構成〕図１ないし図３は本発明の第１実
施例を示したもので、図１はディーゼルエンジン用電子
制御噴射装置の全体構成を概略的に示した系統図であ
る。

【００２０】本実施例のディーゼルエンジン用電子制御
噴射装置は、多気筒のディーゼルエンジン（以下エンジ
ンと略す）１の運転状態、車両の状態および運転者の操
作量（意思）を各種センサにより検出して、電子制御ユ
ニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎ
ｉｔ：以下ＥＣＵと言う）１０に伝えて、各種センサか
らの情報により最適な噴射量および噴射時期を演算し、
それぞれを制御するアクチュエータに指令するように構
成されている。

【００２１】ここで、ディーゼルエンジン用電子制御噴
射装置の燃料配管系には、燃料タンク２内の燃料を汲み
上げるフィードポンプ３と、このフィードポンプ３によ
り吸い出された燃料を加圧して高圧燃料を圧送する燃料
噴射ポンプ（例えば列型燃料噴射ポンプ）４と、この燃
料噴射ポンプ４より圧送された高圧燃料を蓄圧する蓄圧
室であるコモンレール５と、高圧パイプ６を介してコモ
ンレール５に接続され、エンジン１の各気筒に取り付け
られた複数個（本例では６個）の燃料噴射弁（以下イン
ジェクタと言う）７とが配設されている。

【００２２】ここで、燃料噴射ポンプ４に取り付けられ
たアクチュエータとしての調整用電磁弁８は、ＥＣＵ１
０からの制御信号により電子制御されることにより、燃
料噴射ポンプ４からコモンレール５への高圧燃料の圧送
量を調整する。そして、コモンレール５は、比較的に高
い圧力（コモンレール圧力）の高圧燃料を蓄えるサージ
タンクの一種で、燃料配管を形成する高圧パイプ６を介
して各インジェクタ７に接続されている。

【００２３】複数個のインジェクタ７は、エンジン１の
各気筒に個別に対応して取り付けられている。そして、
各インジェクタ７からの高圧燃料の噴射量および噴射時
期等は、各インジェクタ７がそれぞれに組み付けられて
いるアクチュエータとしての制御用電磁弁９への通電お
よび通電停止をＥＣＵ１０で電子制御することにより決
められる。

【００２４】次に、本実施例のＥＣＵ１０を図１に基づ
いて簡単に説明する。このＥＣＵ１０は、本発明の目標
噴射圧力決定手段、通常噴射時期決定手段、目標噴射時
期決定手段、噴射時期制御手段、圧送量制御手段に相当
するもので、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プ
ログラムおよびデータを保存するＲＯＭ、ＲＡＭ、入力
回路、出力回路、電源および駆動回路等より構成されて
いる。

【００２５】そして、ＥＣＵ１０に入力する基本センサ
としては、エンジン１の回転速度を検出するエンジン回
転速度センサ（運転状態検出手段）１１（これはポンプ
４に内蔵される場合もある）、アクセルペダル１２の踏
み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度セン
サ（運転状態検出手段）１３、エンジン１の冷却水の温
度を検出する冷却水温センサ（運転状態検出手段）１
４、およびコモンレール５内の内部圧力を検出する圧力
センサ（圧力検出手段）１５等がある。その他に、エン
ジン負荷センサ、噴射時期センサ、吸気圧力センサ、吸
気温度センサを使用しても良い。

【００２６】また、ＥＣＵ１０は、それに送り込まれる
上記に各種センサからのセンサ信号（検出情報）や予め
決められた制御特性に基づいて、調整用電磁弁８および
制御用電磁弁９等のアクチュエータを電気的に制御する
ように構成されている。そして、それに伴い燃料噴射ポ
ンプ４からコモンレール５への高圧燃料の圧送量が電子
制御されると共に、各インジェクタ７から対応するエン
ジン１の気筒内燃焼室への高圧燃料の噴射量や噴射時期
等が電子制御される。

【００２７】〔第１実施例の制御方法〕次に、本実施例
のディーゼルエンジン用電子制御噴射装置の制御方法を
図１および図２に基づいて簡単に説明する。ここで、図
２はＥＣＵによる噴射時期制御方法を示したフローチャ
ートである。

【００２８】先ず、各種センサからのセンサ信号を読み
込む。すなわち、エンジン回転速度センサ１１にて検出
したエンジン回転速度（Ｎｅ）、アクセル開度センサ１
３にて検出したアクセル開度（Ａｃ）、および冷却水温
センサ１４にて検出した冷却水温（Ｔｗ）等を読み込ん
で、エンジン１の運転状態（条件）を検出する（運転状
態検出手段：ステップＳ１）。

【００２９】次に、圧力センサ１５にて検出したコモン
レール圧力（Ｐｃ）を読み込んで、インジェクタ７から
エンジン１の各気筒内燃焼室に噴射する噴射圧力を検出
する（噴射圧力検出手段：ステップＳ２）。

【００３０】次に、エンジン回転速度（Ｎｅ）とアクセ
ル開度（Ａｃ）等のエンジン負荷と目標噴射圧力特性に
基づいて、インジェクタ７からエンジン１の各気筒内燃
焼室に高圧燃料を噴射する目標噴射圧力（コモンレール
５に蓄圧される目標コモンレール圧力：例えば２０ＭＰ
ａ〜２００ＭＰａ）を演算する（目標噴射圧力決定手
段：ステップＳ３）。

【００３１】次に、ステップＳ２にて検出したコモンレ
ール圧力（Ｐｃ）とステップＳ３にて算出した目標コモ
ンレール圧力（ＳＰｃ）とが略一致するように、燃料噴
射ポンプ４からコモンレール５への高圧燃料の圧送量を
制御する（圧送量制御手段：ステップＳ４）。

【００３２】次に、エンジン回転速度（Ｎｅ）と冷却水
温（Ｔｗ）と吸気圧とアクセル開度（Ａｃ）等のエンジ
ン負荷と通常噴射時期特性に基づいて、インジェクタ７
からエンジン１の各気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射する
通常噴射時期を演算する（通常噴射時期決定手段：ステ
ップＳ５）。ここまでは通常行われる制御であるが、本
発明の特徴である制御方法は、ステップＳ６以降に示さ
れる。

【００３３】次に、現在のコモンレール圧力（Ｐｃ）
が、目標コモンレール圧力（ＳＰｃ）よりもある規定値
（例えば３０ＭＰａ〜６０ＭＰａ）以上に高い圧力であ
るか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定結果が
ＮＯの場合、つまり現在のコモンレール圧力（Ｐｃ）が
エンジン１の通常運転状態の時に設定された目標コモン
レール圧力（ＳＰｃ）とほぼ同じである場合には、通常
噴射時期で噴射するようにインジェクタ７の通電状態を
制御する（ステップＳ７）。その後に、ステップＳ１の
制御処理にリターンする。

【００３４】また、ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの
場合、つまり現在のコモンレール圧力（Ｐｃ）が、エン
ジン１の通常運転状態の時に設定された目標コモンレー
ル圧力（ＳＰｃ）よりもある規定値（例えば３０ＭＰａ
〜６０ＭＰａ）以上に高い圧力の場合には、通常噴射時
期よりも進角側に所定量（例えば３０°ＣＡ程度）だけ
ずらした値、あるいは遅角側に所定量（例えば１０°Ｃ
Ａ程度）だけずらした値を演算し、その値を目標噴射時
期として記憶する（目標噴射時期決定手段：ステップＳ
８）。

【００３５】次に、この目標噴射時期決定手段にて決定
した目標噴射時期となるようにインジェクタ７の通電状
態を制御して、インジェクタ７からエンジン１の各気筒
内燃焼室に高圧燃料を噴射する噴射時期を制御する（噴
射時期制御手段：ステップＳ９）。その後に、ステップ
Ｓ１の制御処理にリターンする。

【００３６】すなわち、本実施例のディーゼルエンジン
用電子制御噴射装置は、前述のように、例えば高負荷運
転状態でエンジン１を運転した後に一旦高圧燃料の噴射
を停止し、その後に噴射を復帰した時にコモンレール圧
力（インジェクタ７から噴射される噴射圧力）が目標コ
モンレール圧力よりも規定値以上高くなる。この場合に
は、インジェクタ７からエンジン１の各気筒内燃焼室に
高圧燃料を噴射する噴射時期を、通常噴射時期よりも所
定量だけ進角側または遅角側にずらすようにする。

【００３７】それによって、インジェクタ７を何回か開
弁することで高圧燃料を何回か噴射してコモンレール圧
力が目標コモンレール圧力以下に下がるまでの間、エン
ジン１の燃焼騒音およびＮＯｘの排出量の増加を抑制す
るものである。なお、この場合、噴射時期を変更すると
エンジン１の仕事量が変わるために、実際には噴射時期
に合わせた噴射量制御を行う必要がある。

【００３８】ここで、本発明の制御がなされる例とし
て、高負荷運転後に燃料カットし、再び噴射を開始する
という、ともすると特殊な運転状態で行われるように見
受けられるかもしれないが、実際には、今後の動向とし
て高圧化が更に進むと共に、リーク量が低減される方向
にあるため、ごく通常の加減速でも本発明の制御が威力
を発揮する可能性がある。

【００３９】なお、インジェクタ７からエンジン１の各
気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射することによりコモンレ
ール圧力は下がるため、噴射時期はその時のコモンレー
ル圧力に応じた所定量だけ進角または遅角して噴射する
ような制御方法を採用することが望まれる。

【００４０】また、進角または遅角することにより、Ｎ
Ｏｘ以外の他のエミッション、特に排気ガス中の炭化水
素（ＨＣ）の排出量の増加を伴う場合があるが、ＨＣの
排出許容範囲内で、進角量または遅角量を設定すること
が望ましいのは言うまでもない。

【００４１】〔第１実施例の効果〕以上のように、本実
施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射装置は、エン
ジン回転速度やエンジン負荷等のエンジン１の運転状態
で決まる目標コモンレール圧力（Ｐｃ）よりも規定値
（例えば６０ＭＰａ）以上に高い場合に、通常噴射時期
より所定量だけ進角側または遅角側にずらした目標噴射
時期にエンジン１の各気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射す
ることで、部品点数の増加やコストアップも伴わずに、
エンジン１の燃焼騒音レベル、排気ガス中のＮＯｘの排
出量を低減することができる。これにより、ドライバビ
リティの悪化やエミッションの悪化を抑制することがで
きる。

【００４２】〔第１実施例の実験結果〕次に、噴射時期
を種々変化させて、エンジン１の燃焼騒音レベルおよび
排気ガス中のＮＯｘの排出量がどのように変化するかに
ついて調査した複数の実験について説明する。

【００４３】第１の実験は、噴射時期を通常噴射時期か
ら進角または遅角させて、エンジン１の燃焼騒音レベル
がどのように変化するかについて調査したもので、その
実験結果を図３（ａ）のグラフに示した。第２の実験
は、噴射時期を通常噴射時期から進角または遅角させ
て、ＮＯｘの排出量がどのように変化するかについて調
査したもので、その実験結果を図３（ｂ）のグラフに示
した。

【００４４】これらの図３（ａ）、（ｂ）からも確認で
きるように、インジェクタ７を開弁してエンジン１に高
圧燃料を噴射する噴射時期を、エンジン１の運転状態に
より決まる通常噴射時期から進角側または遅角側のうち
のいずれか一方側に所定量だけずらすと、燃焼騒音レベ
ルおよびＮＯｘ排出量が減少することが分かった。

【００４５】ここで、通常噴射時期よりも所定量だけ遅
角させた場合には、膨張工程で各気筒の内部圧力、内部
温度が下がっていく状態での燃焼となるため、熱発生率
のピーク値が抑制されて、燃焼騒音レベルおよびＮＯｘ
排出量が減少する。一方、通常噴射時期よりも所定量だ
け進角させた場合には、最近文献等でも紹介されている
「早期噴射による希薄予混合燃焼」の効果で、やはり熱
発生が抑えられる。つまり、早期に噴射すると、燃料が
着火するまでに十分な時間があり、混合が十分になされ
る。このため、リーンな状態で予混合の燃焼が行われる
ために熱発生の緩慢な低温燃焼が可能となる。

【００４６】図３（ａ）、（ｂ）のグラフで、例えば通
常、このエンジン１の運転状態で使用される目標コモン
レール圧力（目標噴射圧力）よりも規定値（例えば６０
ＭＰａ）以上に高いコモンレール圧力では、エンジン１
の燃焼騒音レベルは７ｄＢ程度、および排気ガス中のＮ
Ｏｘの排出量は１０ｇ／ｈ程度高くなる。以上の場合
に、噴射時期を、通常噴射時期よりも所定量だけ遅角ま
たは進角することで、燃焼騒音レベルおよびＮＯｘの排
出量を目標コモンレール圧力でのレベルにまで下げられ
ることが分かった。

【００４７】本実験の例では、エンジン１のクランク角
度で進角側に所定量（例えば３０°ＣＡ程度）だけ噴射
時期をずらしたり、あるいはクランク角度で遅角側に所
定量（例えば１０°ＣＡ程度）だけ噴射時期をずらした
りすることで、目標コモンレール圧力並の燃焼騒音、Ｎ
Ｏｘの排出量が得られた。したがって、これを利用する
ことにより前述の不具合を解消することが可能である。

【００４８】〔第２実施例の構成〕図４ないし図６は本
発明の第２実施例を示したもので、図４はディーゼルエ
ンジン用電子制御噴射装置の全体構成を概略的に示した
系統図である。

【００４９】本実施例のＥＣＵ１０は、本発明の目標噴
射圧力決定手段、通常噴射時期噴射量決定手段、分割噴
射時期噴射量決定手段、噴射時期噴射量制御手段、圧送
量制御手段、分割噴射量制御手段、分割噴射時期制御手
段に相当するもので、制御処理、演算処理を行うＣＰ
Ｕ、各種プログラムおよびデータを保存するＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、入力回路、出力回路、電源および駆動回路等より
構成されている。

【００５０】そして、ＥＣＵ１０に入力する基本センサ
としては、第１実施例と同様に、エンジン回転速度セン
サ１１、アクセル開度センサ１３、冷却水温センサ１
４、および圧力センサ１５等がある。その他に、エンジ
ン負荷センサ、噴射時期センサ、吸気圧力センサ、吸気
温度センサを使用しても良い。

【００５１】〔第２実施例の制御方法〕次に、本実施例
のディーゼルエンジン用電子制御噴射装置の制御方法を
図４および図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図
５はＥＣＵによる噴射時期制御方法を示したフローチャ
ートである。

【００５２】ステップＳ１からステップＳ４までは第１
実施例と同様な処理のため説明を省略する。次に、エン
ジン回転速度（Ｎｅ）と冷却水温（Ｔｗ）と吸気圧とア
クセル開度（Ａｃ）等のエンジン負荷と通常噴射時期特
性および通常噴射量特性に基づいて、インジェクタ７か
らエンジン１の各気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射する通
常噴射時期および通常噴射量（基本噴射量）を演算する
（通常噴射時期噴射量決定手段：ステップＳ５）。ここ
までは通常行われる制御であるが、本発明の特徴である
制御方法は、ステップＳ６以降に示される。

【００５３】ここで、ステップＳ４で目標コモンレール
圧力となるよう燃料噴射ポンプ４を制御するが、図１２
のタイムチャートに示したように、特に高負荷運転状態
でコモンレール圧力が非常に高い状態（イ）から急減速
する場合には、燃料噴射ポンプ４からコモンレール５へ
の高圧燃料の圧送量が０であっても、実際のコモンレー
ル圧力を目標コモンレール圧力まで直ちに下げられない
場合がある。

【００５４】したがって、次のような判定を行う。すな
わち、現在のコモンレール圧力（Ｐｃ）が、目標コモン
レール圧力（ＳＰｃ）よりもある規定値（例えば３０Ｍ
Ｐａ〜６０ＭＰａ）以上に高い圧力であるか否かを判定
する（ステップＳ６）。この判定結果がＮＯの場合、つ
まり現在のコモンレール圧力（Ｐｃ）がエンジン１の通
常運転状態の時に設定された目標コモンレール圧力（Ｓ
Ｐｃ）とほぼ同じである場合には、１行程で行う噴射を
１回のみとする通常噴射を行う。

【００５５】具体的には、上記のステップＳ５で決定し
た通常噴射時期および通常噴射量で噴射するように、イ
ンジェクタ７の通電状態を制御することで、インジェク
タ７からエンジン１の各気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射
する噴射時期および噴射量を制御する（ステップＳ
７）。その後に、ステップＳ１の制御処理にリターンす
る。

【００５６】また、ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの
場合、つまり現在のコモンレール圧力（Ｐｃ）が、エン
ジン１の通常運転状態の時に設定された目標コモンレー
ル圧力（ＳＰｃ）よりもある規定値（例えば３０ＭＰａ
〜６０ＭＰａ）以上に高い圧力の場合には、１行程で行
う噴射を２回に分割した分割噴射を行う。

【００５７】具体的には、１行程中の１段目の噴射時期
および噴射量、１行程中の２段目以降の噴射時期および
噴射量を演算する。例えば１段目の噴射時期を上死点
（ＴＤＣ）よりも前に３０°ＣＡ程度進角するように、
分割噴射時期特性（特性マップ）に応じて演算し、その
値を記憶する。一方、１段目の噴射量を、ステップＳ５
において少なくともエンジン回転速度に対応して決定さ
れた１行程中の全噴射量（通常噴射量、基本噴射量）を
基準にして、その時の条件に応じてある程度の増減を加
味した噴射量に対して５０％の噴射量となるように演算
し、その値を記憶する。

【００５８】また、２段目の噴射時期をＴＤＣよりも後
に１０°ＣＡ程度遅角するように、分割噴射時期特性に
応じて演算し、その値を記憶する。一方、２段目の噴射
量を、上記の全噴射量に対して残りの５０％の噴射量と
なるように演算し、その値を記憶する（ステップＳ
８）。

【００５９】次に、上記のステップＳ８で決定した分割
噴射の噴射時期および噴射量で噴射するように、インジ
ェクタ７の通電状態を制御することで、インジェクタ７
からエンジン１の各気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射する
噴射時期および噴射量を制御する（ステップＳ９）。そ
の後に、ステップＳ１の制御処理にリターンする。

【００６０】〔第２実施例の作用〕次に、本実施例のデ
ィーゼルエンジン用電子制御噴射装置の作用を図４およ
び図６に基づいて簡単に説明する。

【００６１】本実施例のディーゼルエンジン用電子制御
噴射装置は、前述のように、例えば高負荷運転状態でエ
ンジン１を運転した後に、一旦高圧燃料の噴射を停止
し、その後に噴射を再開した時にコモンレール圧力（イ
ンジェクタ７から噴射される噴射圧力）が目標コモンレ
ール圧力よりも規定値以上高くなる。

【００６２】この場合には、インジェクタ７からエンジ
ン１の各気筒内燃焼室に高圧燃料を噴射するのに、各イ
ンジェクタ７の１行程での噴射を、２分割して、各段の
噴射時期および噴射量を予め定められた値で行うように
する。それによって、インジェクタ７を何回か開弁する
ことで、高圧燃料を何回か噴射してコモンレール圧力が
目標コモンレール圧力以下に下がるまでの間、エンジン
１の燃焼騒音、ＮＯｘ排出量およびＨＣ排出量の増加を
抑制するものである。

【００６３】ここで、本発明の制御がなされる例とし
て、高負荷運転後に燃料カットし、再び噴射を開始する
という、ともすると特殊な運転状態で行われるように見
受けられるかもしれないが、実際には、今後の動向とし
て高圧化が更に進むと共に、リーク量が低減される方向
にあるため、ごく通常の加減速でも本発明の制御が威力
を発揮するものである。

【００６４】〔第２実施例の効果〕以上のように、本実
施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射装置は、エン
ジン回転速度やエンジン負荷等のエンジン１の運転状態
で決まる目標コモンレール圧力（ＳＰｃ）よりも規定値
（例えば６０ＭＰａ）以上に高い場合に、１行程での噴
射を、２回分割し各段の噴射時期および噴射量を予め決
められた値で行うことで、部品点数の増加やコストアッ
プも伴わずに、エンジン１の燃焼騒音レベル、排気ガス
中のＮＯｘ排出量およびＨＣ排出量を低減することがで
きる。これにより、ドライバビリティの悪化やエミッシ
ョンの悪化を抑制することができる。

【００６５】〔第２実施例の実験結果〕次に、２分割噴
射の例で分割噴射の１段目の噴射開始時期Ｔｉ（１）を
種々変化させて、エンジン１の燃焼騒音レベル、排気ガ
ス中のＮＯｘ排出量およびＨＣ排出量がどのように変化
するかについて調査した複数の実験について説明する。

【００６６】第１の実験は、２分割噴射の１段目の噴射
開始時期Ｔｉ（１）を種々変化させて、エンジン１の燃
焼騒音レベルがどのように変化するかについて調査した
もので、その実験結果を図６（ａ）のグラフに示した。
また、第２の実験は、２分割噴射の１段目の噴射開始時
期Ｔｉ（１）を種々変化させて、排気ガス中のＮＯｘ排
出量がどのように変化するかについて調査したもので、
その実験結果を図６（ｂ）のグラフに示した。さらに、
第３の実験は、２分割噴射の１段目の噴射開始時期Ｔｉ
（１）を種々変化させて、排気ガス中のＨＣ排出量がど
のように変化するかについて調査したもので、その実験
結果を図６（ｃ）のグラフに示した。

【００６７】これらの図６（ａ）〜図６（ｃ）のグラフ
は、分割噴射の２段目の噴射開始時期Ｔｉ（２）を上死
点前（ＢＴＤＣ）５°ＣＡおよび上死点後（ＡＴＤＣ）
１０°ＣＡの２条件で、コモンレール圧力がエンジン回
転速度、アクセル開度で得られる通常噴射圧力（目標コ
モンレール圧力：ＳＰｃ）よりも規定値（例えば６０Ｍ
Ｐａ）以上高い場合、１段目の噴射開始時期Ｔｉ（１）
を変えた場合のエンジン１の燃焼騒音レベル、排気ガス
中のＮＯｘ排出量およびＨＣ排出量の変化を示してい
る。

【００６８】エンジン回転速度、アクセル開度から得ら
れる通常噴射時期で噴射した場合、エンジン１の燃焼騒
音レベルは通常噴射圧力で噴射した時より７ｄＢも多く
なり、排気ガス中のＮＯｘ排出量は１０ｇ／ｈも多く排
出される。これに対し、分割噴射をすると、２段目の噴
射開始時期Ｔｉ（２）がＢＴＤＣ５°ＣＡでは燃焼騒音
レベルは５ｄＢ〜６ｄＢ程度低減できるが、ＮＯｘ排出
量は低減されない。

【００６９】一方、２段目の噴射開始時期Ｔｉ（２）が
ＡＴＤＣ１０°ＣＡでは、エンジン１の燃焼騒音レベル
は５ｄＢ〜７ｄＢ程度低減でき、排気ガス中のＮＯｘ排
出量はほぼ通常噴射圧力での排出レベルまで低減させる
ことができる。この差は、２段目の噴射分の噴射時期遅
延効果によるもので、膨張工程での燃焼となるため、熱
発生が抑制され、ＮＯｘ排出量が低減される。但し、あ
まりに遅角すると燃焼が悪化し、エミッションが大幅に
悪化してしまうので、ある程度以内に抑える必要があ
る。このように、２段目の噴射（開始）時期としては、
上死点以降（ＡＴＤＣ）から２０°ＣＡまでの間が望ま
しく、また、ＡＴＤＣ５°ＣＡ〜１５°ＣＡが更に望ま
しく、ＡＴＤＣ１０°ＣＡ程度が極めて望ましい。

【００７０】また、１行程中の１段目の噴射開始時期と
２段目の噴射開始時期との噴射間隔としては、条件にも
よるが、３°ＣＡ〜４０°ＣＡ程度が望ましく、１０°
ＣＡ〜３０°ＣＡ程度にするのが良い。これは、４０°
ＣＡ〜５０°ＣＡあけると、エンジン１の燃焼騒音レベ
ルおよび排気ガス中のＮＯｘ排出量が悪化するからであ
る。

【００７１】以上述べたように、１行程での噴射を少な
くとも２回以上に分割することで、噴射圧力が目標コモ
ンレール圧力よりも高い場合にも、目標コモンレール圧
力並の燃焼騒音、ＮＯｘの排出量が得られた。したがっ
て、これを利用することにより前述の不具合を解消する
ことが可能である。

【００７２】〔第３実施例の構成〕図７ないし図１１は
本発明の第３実施例を示したもので、図７はディーゼル
エンジン用電子制御噴射装置の全体構成を概略的に示し
た系統図である。

【００７３】本実施例のディーゼルエンジン用電子制御
噴射装置の燃料配管系には、高圧パイプ６を介してコモ
ンレール５に接続される複数個（本例では６個）のセン
ターフィードタイプインジェクタ２０が配設されてい
る。これらのセンターフィードタイプインジェクタ２０
は、エンジン１の各気筒に取り付けられている。

【００７４】センターフィードタイプインジェクタ２０
は、本発明の燃料噴射弁に相当するもので、通常のイン
ジェクタでは、リーク圧とされるノズルニードル２２の
背圧室（スプリング室）３２を高圧経路として利用する
タイプのインジェクタであって、アクチュエータとして
の制御用電磁弁４０への通電および通電停止をＥＣＵ１
０で電子制御することにより、高圧燃料の噴射量および
噴射時期等が決定されるように構成されている。

【００７５】センターフィードタイプインジェクタ２０
は、図８に示したように、先端に噴孔が形成されたノズ
ルボデー２１と、このノズルボデー２１内に摺動自在に
収容されたノズルニードル２２と、リテーニングナット
２３の締め付け力によって、ノズルボデー２１の後端面
にチップパッキン２４やリング状部材２５を介して連結
されたノズルホルダ２６と、このノズルホルダ２６に形
成された軸方向穴内に摺動自在に収容されたピストン２
７と、ノズルニードル２２を閉弁方向に付勢するコイル
スプリング２８とから構成されている。

【００７６】なお、ノズルホルダ２６には、バーフィル
タ２９を内蔵した燃料導入通路３０と、ピストン２７の
周りに形成されて、コイルスプリング２８を収容するス
プリング室３２と、インオリフィス３３を介して燃料導
入通路３０に連通する制御室３４と、この制御室３４に
アウトオリフィス３５および制御用電磁弁４０を介して
連通する燃料排出通路３６とが形成されている。なお、
スプリング室３２は、燃料導入通路３０とノズルボデー
２１内の燃料溜まり３１とを連通するセンターフィード
用の燃料通路（高圧経路）である。

【００７７】制御用電磁弁４０は、制御室３４と燃料排
出通路３６とを連通する燃料通路を開閉するバルブ４１
と、内部にバルブ４１を収容保持するバルブホルダ４２
と、通電されると起磁力によりバルブ４１を吸着する電
磁コイル４３と、バルブ４１を閉弁方向に付勢するコイ
ルスプリング４４と、ノズルホルダ２６の後端面に制御
用電磁弁４０を固定するためのリテーニングナット４５
とから構成されている。

【００７８】なお、制御用電磁弁４０の電磁コイル４３
が通電（ＯＮ）されると、バルブ４１がコイルスプリン
グ４４のスプリング力に打ち勝って図示上方へ吸引され
る（開弁する）ことにより、制御室３４と燃料排出通路
３６とが連通状態となり、制御室３４内の高圧燃料がア
ウトオリフィス３５を経て燃料排出通路３６に流出す
る。そして、ピストン２７の大径部３７のスプリング室
３２側面に加わる油圧力が、大径部３７の制御室３４側
面に加わる油圧力とコイルスプリング２８の閉弁力との
和に打ち勝つことで、ノズルニードル２２およびピスト
ン２７が上昇（開弁）し、燃料溜まり３１内の高圧燃料
がエンジン１の気筒内燃焼室に噴射される。

【００７９】また、制御用電磁弁４０の電磁コイル４３
への通電が停止（ＯＦＦ）されると、バルブ４１がコイ
ルスプリング４４のスプリング力により閉弁することに
より、制御室３４と燃料排出通路３６との連通状態が遮
断され、制御室３４内に高圧燃料が充満する。そして、
ピストン２７の大径部３７のスプリング室３２側面に加
わる油圧力と大径部３７の制御室３４側面に加わる油圧
力とがバランスするため、コイルスプリング２８の閉弁
力により、ノズルニードル２２およびピストン２７が下
降して、ノズルニードル２２がノズルボデー２１に着座
することにより、噴射が終了する。

【００８０】〔第３実施例の制御方法〕次に、本実施例
のディーゼルエンジン用電子制御噴射装置の制御方法を
図９ないし図１１に基づいて簡単に説明する。ここで、
図９はＥＣＵによる噴射時期制御方法を示したフローチ
ャートである。

【００８１】ステップＳ１からステップＳ５までは第１
実施例と同様な処理のため説明を省略する。次に、エン
ジン回転速度センサ１１にて検出したエンジン回転速度
（Ｎｅ）が設定値（例えば２０００ｒｐｍ）以下である
か否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定結果が
ＮＯの場合には、１行程で行う噴射を１回のみとする通
常噴射を行う。すなわち、上死点ＴＤＣ付近での主噴射
と場合によってはその主噴射に先立って微小量の噴射
（パイロット噴射）を行う（ステップＳ１２）。その後
に、ステップＳ１の制御処理にリターンする。

【００８２】また、ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳ
の場合には、アクセル開度センサ１３にて検出したアク
セル開度（Ａｃ）が設定値（例えば１°）以下であるか
否かを判定する（ステップＳ１３）。この判定結果がＮ
Ｏの場合には、ステップＳ１２の制御処理を行う。ま
た、ステップＳ１３の判定結果がＹＥＳの場合、すなわ
ち、低噴射圧力が要求される運転条件の場合には、通常
の噴射時期よりもかなり早い時期に噴射するか、あるい
は１行程で行う噴射を複数回（例えば２回）に分割した
分割噴射を行う（ステップＳ１４）。その後に、ステッ
プＳ１の制御処理にリターンする。

【００８３】〔第３実施例の特徴〕次に、本実施例のデ
ィーゼルエンジン用電子制御噴射装置の特徴を図７ない
し図１１に基づいて簡単に説明する。

【００８４】ここで、コモンレール用インジェクタの構
造簡素化、リーク量の低減等を狙ったセンターフィード
タイプインジェクタ２０では、噴射終了時にノズルニー
ドル２２が閉弁しようとした場合に、圧力による上下方
向の力がバランスする。すなわち、ピストン２７の大径
部３７のスプリング室３２側面に加わる油圧力と大径部
３７の制御室３４側面に加わる油圧力とがバランスす
る。

【００８５】このため、ノズルニードル２２の閉弁力
は、コイルスプリング２８のスプリング力（閉弁方向へ
の付勢力）のみとなり、従来のような上下ノズル径の違
いによる、油圧力による閉弁力を期待することはできな
い。なお、ノズルニードル２２の閉弁力を向上するに
は、制御室３４内に流入する燃料流量を増加してやれば
良い。ところが、制御室３４の内部圧力は、制御室３４
への流入流量と流出流量とのバランス、すなわち、イン
オリフィス３３の内径とアウトオリフィス３５の内径と
のバランスで決まる。

【００８６】このため、コモンレール５からインオリフ
ィス３３を経て制御室３４内に流入する高圧燃料の流入
流量を多くすると、制御室３４のサチュレート圧が高く
なり、この結果、噴射可能な圧力が高まる等の問題が生
じてしまう。もう１つの手段として、制御室３４内から
アウトオリフィス３５を経て燃料排出通路３６への高圧
燃料の流出流量を増加すれば、上記の問題は解決する
が、燃料噴射時のリーク量が増加する等の問題が生じて
しまう。

【００８７】このように、センターフィードタイプイン
ジェクタ２０をコモンレール用インジェクタに適用した
場合に、低噴射圧力が要求される運転状態、特にアイド
ル等の低負荷運転時には、その構造的な問題により高い
噴射圧力でしか噴射できず、エンジン１の燃焼騒音等を
発生するという問題が生じてしまう。また、噴射圧力が
高いと燃焼が急激となってエミッションの悪化（ＮＯｘ
排出量の増加やＨＣ排出量の増加）が起きる。

【００８８】そこで、本実施例では、センターフィード
タイプインジェクタ２０を備えたディーゼルエンジン用
電子制御噴射装置においては、低噴射圧力を要求される
エンジン運転条件（エンジン回転速度、アクセル開度が
ある設定値以下、アイドル等の低負荷運転）では、第１
実施例に示したように、通常噴射時期より所定量だけ進
角側または遅角側にずらした時期にエンジン１の各気筒
内燃焼室に高圧燃料を噴射する。あるいは、低噴射圧力
を要求されるエンジン運転条件では、第２実施例に示し
たように、１行程での噴射を、２回分割し各段の噴射時
期および噴射量を予め決められた値で行うようにする。

【００８９】したがって、アイドル等の低負荷運転時に
要求される噴射圧力よりも高い噴射圧力であっても、最
低噴射圧力を低めることなく、エンジン１の燃焼騒音レ
ベルを通常設定するコモンレール圧力並とすることがで
き、且つエミッションの悪化を抑えることができる。

【００９０】〔第３実施例の実験結果〕次に、噴射時期
を種々変化させて、エンジン１の燃焼騒音レベル、排気
ガス中のＮＯｘの排出量がどのように変化するかについ
て調査した実験について説明する。

【００９１】第１の実験は、噴射時期を通常噴射時期か
ら進角または遅角させて、エンジン１の燃焼騒音レベル
がどのように変化するかについて調査したもので、その
実験結果を図１０（ａ）のグラフに示した。第２の実験
は、噴射時期を通常噴射時期から進角または遅角させ
て、ＮＯｘの排出量がどのように変化するかについて調
査したもので、その実験結果を図１０（ｂ）のグラフに
示した。

【００９２】これらの図１０（ａ）、（ｂ）からも確認
できるように、センターフィードタイプインジェクタ２
０を開弁してエンジン１に高圧燃料を噴射する噴射時期
を、エンジン１の運転状態により決まる通常噴射時期か
ら進角側または遅角側のうちのいずれか一方側に所定量
だけずらすと、燃焼騒音レベルを通常設定するコモンレ
ール圧力並とすることができ、且つＮＯｘ排出量を減少
できることが分かった。但し、遅角の場合は、燃焼の悪
化によりＨＣ排出量が急増してしまうため、商品性が悪
化する。

【００９３】図１０（ａ）、（ｂ）のグラフで、例えば
通常のコモンレール圧力（例えば３０ＭＰａ）よりも所
定値（例えば１０ＭＰａ）だけ大きい４０ＭＰａでの特
性では、エンジン１の燃焼騒音レベルは３ｄＢ程度、お
よび排気ガス中のＮＯｘの排出量は５ｇ／ｈ程度高くな
る。以上の場合に、噴射時期を、通常噴射時期よりも所
定量だけ遅角または進角することで、燃焼騒音レベルお
よびＮＯｘの排出量を目標コモンレール圧力でのレベル
にまで下げられることが分かった。

【００９４】次に、２分割噴射の１段目の噴射開始時期
Ｔｉ（１）を種々変化させて、エンジン１の燃焼騒音レ
ベル、排気ガス中のＮＯｘ排出量およびＨＣ排出量がど
のように変化するかについて調査した複数の実験につい
て説明する。

【００９５】第１の実験は、２分割噴射の１段目の噴射
開始時期Ｔｉ（１）を種々変化させて、エンジン１の燃
焼騒音レベルがどのように変化するかについて調査した
もので、その実験結果を図１１（ａ）のグラフに示し
た。また、第２の実験は、２分割噴射の１段目の噴射開
始時期Ｔｉ（１）を種々変化させて、排気ガス中のＮＯ
ｘ排出量がどのように変化するかについて調査したもの
で、その実験結果を図１１（ｂ）のグラフに示した。

【００９６】そして、第３の実験は、２分割噴射の１段
目の噴射開始時期Ｔｉ（１）を種々変化させて、排気ガ
ス中のＨＣ排出量がどのように変化するかについて調査
したもので、その実験結果を図１１（ｃ）のグラフに示
した。また、第４の実験は、２分割噴射の１段目の噴射
開始時期Ｔｉ（１）を種々変化させて、排気ガス中のＨ
Ｃ排出量がどのように変化するかについて調査したもの
で、その実験結果を図１１（ｄ）のグラフに示した。

【００９７】これらの図１１（ａ）〜図１１（ｄ）のグ
ラフは、分割噴射の２段目の噴射開始時期Ｔｉ（２）を
上死点前（ＢＴＤＣ）５°ＣＡおよび上死点後（ＡＴＤ
Ｃ）１０°ＣＡの２条件で、コモンレール圧力がエンジ
ン回転速度、アクセル開度で得られる通常噴射圧力（例
えば３０ＭＰａ）よりも規定値（例えば１０ＭＰａ）以
上高い場合、１段目の噴射開始時期Ｔｉ（１）を変えた
場合のエンジン１の燃焼騒音レベル、排気ガス中のＮＯ
ｘ排出量、ＨＣ排出量および燃費の変化を示している。

【００９８】エンジン回転速度、アクセル開度から得ら
れる通常噴射時期で噴射した場合、エンジン１の燃焼騒
音レベルは通常噴射圧力で噴射した時より３ｄＢも多く
なり、排気ガス中のＮＯｘ排出量は５ｇ／ｈも多く排出
される。これに対し、分割噴射をすると、２段目の噴射
開始時期Ｔｉ（２）がＢＴＤＣ５°ＣＡでは燃焼騒音レ
ベルはある程度低減できるが、ＮＯｘ排出量は低減され
ない。

【００９９】一方、２段目の噴射開始時期Ｔｉ（２）が
ＡＴＤＣ１０°ＣＡでは、エンジン１の燃焼騒音レベル
はある程度低減でき、排気ガス中のＮＯｘ排出量はほぼ
通常噴射圧力での排出レベルまで低減させることができ
る。但し、あまりに遅角すると燃焼が悪化し、エミッシ
ョンが大幅に悪化してしまうので、ある程度以内に抑え
る必要がある。

【０１００】〔変形例〕ここで、本実験では、１段目と
２段目との２分割噴射としているが、システム上の制約
条件がなければ、更に、分割数を増やしても良い。但
し、分割噴射の１段目の噴射開始時期を上死点以前に噴
射するように制御することが望ましく、特にＢＴＤＣ１
０°ＣＡ程度で噴射するように制御することが望まし
い。

【０１０１】また、本実験では、１段目と２段目とをほ
ぼ同等の噴射量としている。その比率は変えても良い
が、１段目があまり少ないと、燃料噴射ノズル（インジ
ェクタ）のリフトが小さいために絞りとなり、噴射時の
実噴射圧力が低下してスモークの排出等、エミッション
が悪化するので、ほぼ同等が良い。

【０１０２】但し、噴射をすると、コモンレール圧力は
下がるため、本発明の制御は長くても数秒で良く、騒音
低減のみを達成すればエミッションは気にしなくても良
い場合もあるので、その場合は、制御のし易さで１段目
の噴射量と２段目の噴射量とを変更しても良い。例えば
分割噴射の１段目の噴射量が１行程中の全噴射量の２５
％よりも多く、且つ５０％以下となるように制御しても
良く、更に、分割噴射の２段目以降の噴射量が１行程中
の全噴射量の５０％以上で、且つ７５％よりも少なくな
るように制御するようにしても良い。

【０１０３】また、分割噴射の１段目の噴射開始時期
は、上死点よりも前、例えばＢＴＤＣ１０°ＣＡ〜４０
°ＣＡとなるように制御しても良く、ＢＴＤＣ２５°Ｃ
Ａ〜３５°ＣＡとなるように制御しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジン用電子制御噴射装置の全体
構成を概略的に示した系統図である（第１実施例）。

【図２】ＥＣＵによる噴射時期制御方法を示したフロー
チャートである（第１実施例）。

【図３】（ａ）は噴射時期に対する燃焼騒音レベルを示
したグラフで、（ｂ）は噴射時期に対するＮＯｘ排出量
を示したグラフである（第１実施例）。

【図４】ディーゼルエンジン用電子制御噴射装置の全体
構成を概略的に示した系統図である（第２実施例）。

【図５】ＥＣＵによる噴射時期制御方法を示したフロー
チャートである（第２実施例）。

【図６】（ａ）は噴射時期に対する燃焼騒音レベルを示
したグラフで、（ｂ）は噴射時期に対するＮＯｘ排出量
を示したグラフで、（ｃ）は噴射時期に対するＨＣ排出
量を示したグラフである（第２実施例）。

【図７】ディーゼルエンジン用電子制御噴射装置の全体
構成を概略的に示した系統図である（第３実施例）。

【図８】センターフィードタイプインジェクタの全体構
成を示した断面図である（第３実施例）。

【図９】ＥＣＵによる噴射時期制御方法を示したフロー
チャートである（第３実施例）。

【図１０】（ａ）は噴射時期に対する燃焼騒音レベルを
示したグラフで、（ｂ）は噴射時期に対するＮＯｘ排出
量を示したグラフである（第３実施例）。

【図１１】（ａ）は噴射時期に対する燃焼騒音レベルを
示したグラフで、（ｂ）は噴射時期に対するＮＯｘ排出
量を示したグラフで、（ｃ）は噴射時期に対するＨＣ排
出量を示したグラフで、（ｄ）は噴射時期に対する燃費
を示したグラフである（第３実施例）。

【図１２】（ａ）はコモンレール圧力の変化、（ｂ）は
アクセル開度（燃料噴射量）の変化を示したタイムチャ
ートである（従来の技術）。

【図１３】（ａ）はコモンレール圧力に対する燃焼騒音
レベルを示したグラフで、（ｂ）はコモンレール圧力に
対するＮＯｘ排出量を示したグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ４ 燃料噴射ポンプ ５ コモンレール（蓄圧室） ６ 高圧パイプ ７ インジェクタ（燃料噴射弁） １０ ＥＣＵ（目標噴射圧力決定手段、通常噴射時期決
定手段、目標噴射時期決定手段、噴射時期制御手段、圧
送量制御手段、通常噴射時期噴射量決定手段、分割噴射
時期噴射量決定手段、噴射時期噴射量制御手段、分割噴
射量制御手段、分割噴射時期制御手段） １１ エンジン回転速度センサ（運転状態検出手段） １３ アクセル開度センサ（運転状態検出手段） １４ 冷却水温センサ（運転状態検出手段） １５ 圧力センサ（圧力検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 41/38 Ｆ０２Ｄ 41/38 Ｂ Ｆ０２Ｍ 37/00 Ｆ０２Ｍ 37/00 Ｃ 55/02 ３５０ 55/02 ３５０Ｅ Ｆターム(参考） 3G060 AC08 BA20 BA23 BC09 CA02 CA03 CB05 CC01 CC02 DA01 DA12 FA07 GA02 GA03 GA07 GA08 GA11 GA14 3G066 AA07 AC09 AD02 BA22 BA24 BA25 CB12 CC01 CC05U CC21 CD25 CD26 CE22 CE29 DA04 DA06 DA09 DB08 DB09 DB17 DC01 DC04 DC09 DC14 DC18 DC19 3G301 HA02 JA24 JA25 JA37 KA08 KA09 KA17 LB13 MA11 MA19 MA26 MA28 NA08 NE11 NE12 PA07Z PA10Z PA17Z PB05A PB05Z PB08A PB08Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）燃料を加圧する燃料噴射ポンプと、 （ｂ）この燃料噴射ポンプより圧送された高圧燃料を蓄
   圧する蓄圧室と、 （ｃ）この蓄圧室に接続されて、内燃機関に高圧燃料を
   噴射する燃料噴射弁と、 （ｄ）前記内燃機関の運転状態を検出した運転状態検出
   手段と、 （ｅ）前記燃料噴射弁から前記内燃機関に噴射される高
   圧燃料の噴射圧力を検出した噴射圧力検出手段と、 （ｆ）前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
   の運転状態に応じて、前記内燃機関に噴射する目標噴射
   圧力を決定する目標噴射圧力決定手段と、 （ｇ）前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
   の運転状態に応じて、前記内燃機関に噴射する通常噴射
   時期を決定する通常噴射時期決定手段と、 （ｈ）前記噴射圧力検出手段にて検出した噴射圧力が、
   前記目標噴射圧力決定手段にて決定した目標噴射圧力よ
   りも規定値以上高い際に、前記通常噴射時期よりも所定
   量だけ進角または遅角させるようにした目標噴射時期を
   決定する目標噴射時期決定手段と、 （ｉ）この目標噴射時期決定手段にて決定した目標噴射
   時期となるように、前記燃料噴射弁から前記内燃機関に
   噴射する噴射時期を制御する噴射時期制御手段とを備え
   た内燃機関用燃料噴射装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射装置
   において、 前記噴射圧力検出手段にて検出した噴射圧力と前記目標
   噴射圧力決定手段にて決定した目標噴射圧力とが略一致
   するように、前記燃料噴射ポンプから前記蓄圧室への高
   圧燃料の圧送量を制御する圧送量制御手段を備えたこと
   を特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の内燃機関
   用燃料噴射装置において、 前記目標噴射時期決定手段は、前記通常噴射時期より
   も、前記噴射圧力検出手段にて検出した噴射圧力と前記
   目標噴射圧力決定手段にて決定した目標噴射圧力との圧
   力差に応じた所定量だけ進角または遅角させるように前
   記目標噴射時期を決定することを特徴とする内燃機関用
   燃料噴射装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の内燃機関用燃料噴射装置において、 前記噴射圧力検出手段は、前記蓄圧室であるコモンレー
   ルの内部圧力を検出する圧力センサで、 前記目標噴射圧力決定手段は、前記内燃機関の運転状態
   に応じて、前記蓄圧室内の目標内部圧力を決定する目標
   内部圧力決定手段であることを特徴とする内燃機関用燃
   料噴射装置。
5. 【請求項５】（ａ）燃料を加圧する燃料噴射ポンプと、 （ｂ）この燃料噴射ポンプより圧送された高圧燃料を蓄
   圧する蓄圧室と、 （ｃ）この蓄圧室に接続されて、内燃機関に高圧燃料を
   噴射する燃料噴射弁と、 （ｄ）前記内燃機関の運転状態を検出した運転状態検出
   手段と、 （ｅ）前記燃料噴射弁から前記内燃機関に噴射される高
   圧燃料の噴射圧力を検出した噴射圧力検出手段と、 （ｆ）前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
   の運転状態に応じて、前記内燃機関に噴射する目標噴射
   圧力を決定する目標噴射圧力決定手段と、 （ｇ）前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
   の運転状態に応じて、前記内燃機関に噴射する通常噴射
   時期および通常噴射量を決定する通常噴射時期噴射量決
   定手段と、 （ｈ）前記噴射圧力検出手段にて検出した噴射圧力が、
   前記目標噴射圧力決定手段にて決定した目標噴射圧力よ
   りも規定値以上高い際に、 １行程で行う噴射を、少なくとも２段以上に分割した分
   割噴射とし、１行程中の各段の噴射時期および噴射量を
   決定する分割噴射時期噴射量決定手段と、 （ｉ）前記通常噴射時期噴射量決定手段にて決定した通
   常噴射時期および通常噴射量となるように前記燃料噴射
   弁を制御すると共に、 前記分割噴射時期噴射量決定手段にて決定した１行程中
   の各段の噴射時期および噴射量となるように前記燃料噴
   射弁を制御する噴射時期噴射量制御手段とを備えた内燃
   機関用燃料噴射装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の内燃機関用燃料噴射装置
   において、 前記噴射圧力検出手段にて検出した噴射圧力と前記目標
   噴射圧力決定手段にて決定した目標噴射圧力とが略一致
   するように、前記燃料噴射ポンプから前記蓄圧室への高
   圧燃料の圧送量を制御する圧送量制御手段を備えたこと
   を特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６に記載の内燃機関
   用燃料噴射装置において、 前記分割噴射時期噴射量決定手段は、前記分割噴射の各
   段の噴射量がほぼ同等量となるように前記燃料噴射弁を
   制御する分割噴射量制御手段を有することを特徴とする
   内燃機関用燃料噴射装置。
8. 【請求項８】請求項５または請求項６に記載の内燃機関
   用燃料噴射装置において、 前記分割噴射時期噴射量決定手段は、前記分割噴射の１
   段目の噴射量が１行程中の全噴射量の２５％よりも多
   く、且つ５０％以下となるように前記燃料噴射弁を制御
   すると共に、 前記分割噴射の２段目以降の噴射量が１行程中の全噴射
   量の５０％以上で、且つ７５％よりも少なくなるように
   前記燃料噴射弁を制御する分割噴射量制御手段を有する
   ことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
9. 【請求項９】請求項５または請求項６に記載の内燃機関
   用燃料噴射装置において、 前記分割噴射時期噴射量決定手段は、前記分割噴射の各
   段の噴射間隔を３°ＣＡ以上で、且つ４０°ＣＡ以下あ
   けるように前記燃料噴射弁を制御する分割噴射時期制御
   手段を有することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装
   置。
10. 【請求項１０】請求項５または請求項６に記載の内燃機
    関用燃料噴射装置において、 前記分割噴射時期噴射量決定手段は、前記分割噴射の１
    段目の噴射時期が上死点よりも前となるように前記燃料
    噴射弁を制御すると共に、 前記分割噴射の２段目以降の噴射時期が上死点以降とな
    るように前記燃料噴射弁を制御する分割噴射時期制御手
    段を有することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
11. 【請求項１１】請求項５または請求項６に記載の内燃機
    関用燃料噴射装置において、 前記分割噴射時期噴射量決定手段は、前記分割噴射の１
    段目の噴射時期が上死点よりも前となるように前記燃料
    噴射弁を制御すると共に、 前記分割噴射の２段目以降の噴射時期が上死点以降の５
    °ＣＡから２０°ＣＡまでの間となるように前記燃料噴
    射弁を制御する分割噴射時期制御手段を有することを特
    徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
12. 【請求項１２】（ａ）燃料を加圧する燃料噴射ポンプ
    と、 （ｂ）この燃料噴射ポンプより圧送された高圧燃料を蓄
    圧する蓄圧室と、 （ｃ）この蓄圧室に接続されて、内燃機関に高圧燃料を
    噴射する燃料噴射弁と、 （ｄ）前記内燃機関の運転状態を検出した運転状態検出
    手段と、 （ｅ）この運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
    の運転状態に応じて、前記内燃機関に噴射する通常噴射
    時期を決定する通常噴射時期決定手段と、 （ｆ）前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
    の運転状態が、低い噴射圧力が要求される運転条件であ
    る際に、前記通常噴射時期よりも所定量だけ進角または
    遅角させるようにした目標噴射時期を決定する目標噴射
    時期決定手段と、 （ｇ）この目標噴射時期決定手段にて決定した目標噴射
    時期となるように、前記燃料噴射弁から前記内燃機関に
    噴射する噴射時期を制御する噴射時期制御手段とを備え
    た内燃機関用燃料噴射装置。
13. 【請求項１３】（ａ）燃料を加圧する燃料噴射ポンプ
    と、 （ｂ）この燃料噴射ポンプより圧送された高圧燃料を蓄
    圧する蓄圧室と、 （ｃ）この蓄圧室に接続されて、内燃機関に高圧燃料を
    噴射する燃料噴射弁と、 （ｄ）前記内燃機関の運転状態を検出した運転状態検出
    手段と、 （ｅ）この運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
    の運転状態に応じて、前記内燃機関に噴射する通常噴射
    時期および通常噴射量を決定する通常噴射時期噴射量決
    定手段と、 （ｆ）前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関
    の運転状態が、低い噴射圧力が要求される運転条件であ
    る際に、 １行程で行う噴射を、少なくとも２段以上に分割した分
    割噴射とし、１行程中の各段の噴射時期および噴射量を
    決定する分割噴射時期噴射量決定手段と、 （ｇ）前記通常噴射時期噴射量決定手段にて決定した通
    常噴射時期および通常噴射量となるように前記燃料噴射
    弁を制御すると共に、 前記分割噴射時期噴射量決定手段にて決定した１行程中
    の各段の噴射時期および噴射量となるように前記燃料噴
    射弁を制御する噴射時期噴射量制御手段とを備えた内燃
    機関用燃料噴射装置。