JP2001280191A - Fuel controller for diesel engine - Google Patents

Fuel controller for diesel engine

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JP2001280191A
JP2001280191A JP2000098306A JP2000098306A JP2001280191A JP 2001280191 A JP2001280191 A JP 2001280191A JP 2000098306 A JP2000098306 A JP 2000098306A JP 2000098306 A JP2000098306 A JP 2000098306A JP 2001280191 A JP2001280191 A JP 2001280191A
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JP
Japan
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injection
fuel
engine
sub
load side
Prior art date
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Application number
JP2000098306A
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Japanese (ja)
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Kenichi Morisane
健一 森実
Keiji Araki
啓二 荒木
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce exhaust harmful components such as NOx, smoke, or the like by improving fuel consumption and output when a direct injection type diesel engine 1 is on the high load side in a high rotational range. SOLUTION: When the engine 1 is in a specified range A on the high load side in a high rotational range, an injector 5 is injection-operated so that a specified time interval (injection stop interval Tp) may be formed between the time when the sub injection operation is finished to make the full closed state to the time when the injector is opened for main injection. The sub injection amount Qp at the time when the engine 1 is on the low load side B in a middle rotational range is set so as to be larger than that in a specified range. When the engine 1 is fin the low load side C in a low rotational range, the sub injection amount is set so as to be further larger. When the engine is in a specified range A, the injection stop interval Tp is set so as to be longer than a case where the engine is in a middle rotational middle load range.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直噴式ディーゼル
エンジンの燃料制御装置に関し、特にエンジンが相対的
に高負荷側の運転領域にあるときの燃料噴射制御の技術
分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel control system for a direct injection diesel engine, and particularly to a technical field of fuel injection control when the engine is in an operation region on a relatively high load side.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、直噴式ディーゼルエンジンが
低回転かつ低負荷の運転状態にあるときに、主に燃焼騒
音を軽減するために、気筒の圧縮上死点近傍での燃料の
主噴射に先立っていわゆるパイロット噴射を行うことが
有効なことは知られている。すなわち、ディーゼルエン
ジンが低回転かつ低負荷状態になっているときには、燃
焼室の温度状態が相対的に低く、燃料の着火遅れ時間が
長くなることから、初期の予混合燃焼が激しくなって燃
焼騒音が大きくなるとともに、NOxの生成量が増加す
る傾向がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a direct-injection diesel engine is operating at a low speed and a low load, a main injection of fuel near a compression top dead center of a cylinder is mainly performed to reduce combustion noise. It is known that it is effective to perform so-called pilot injection in advance. That is, when the diesel engine is in a low-speed and low-load state, the temperature state of the combustion chamber is relatively low, and the ignition delay time of the fuel is long. Increases, the amount of generated NOx tends to increase.

【0003】そこで、前記燃料の主噴射に先立って少量
の燃料を噴射し、この燃料の燃焼によって形成される火
炎核(火種)に向かうように燃料を主噴射させることに
より、この主噴射燃料の着火遅れを大幅に短縮し、初期
の予混合燃焼を緩和して、燃焼騒音等を低減することが
できるものである。
Therefore, a small amount of fuel is injected prior to the main injection of the fuel, and the main fuel is injected toward a flame nucleus (fire type) formed by combustion of the fuel. The ignition delay can be greatly reduced, the initial premixed combustion can be reduced, and the combustion noise and the like can be reduced.

【0004】ところで、そのようなパイロット噴射をデ
ィーゼルエンジンのより広い運転領域に亘って実行しよ
うとする提案があり、例えば特開平10−259753
号公報に開示される燃料噴射制御装置では、直噴式ディ
ーゼルエンジンが高回転かつ高負荷の特定領域を除いた
略全ての運転領域にあるときに、前記のようなパイロッ
ト噴射を行う一方で、前記特定領域にあるときにも該パ
イロット噴射の技術を適用して、初期燃焼の緩和を図ろ
うとしている。
Meanwhile, there has been a proposal to execute such a pilot injection over a wider operating range of a diesel engine.
In the fuel injection control device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication, when the direct-injection diesel engine is in almost all operating regions except for a high-rotation and high-load specific region, while performing the pilot injection as described above, The pilot injection technique is applied even in a specific region to reduce the initial combustion.

【0005】すなわち、前記従来例のものでは、本来、
燃焼室の温度状態の高い特定領域において通常のパイロ
ット噴射を行っても、パイロット噴射した燃料が直ぐに
燃え尽きてしまい、火種にならないことに着目し、パイ
ロット噴射を主噴射に重ね合わせるようにして実質的に
一体として行うことで、初期燃焼を緩和させるようにし
たものである。
That is, in the above conventional example,
Even if a normal pilot injection is performed in a specific region where the temperature of the combustion chamber is high, the fuel injected by the pilot is immediately burned out, and attention is paid to the fact that it does not become a fire. By doing so, the initial combustion is alleviated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例の燃料噴射制御装置は、単に燃料噴射弁の噴射作動
を2段階のものとして、燃料の初期噴射率を低下させた
ものに過ぎず、実質的には、エンジンが高負荷かつ高回
転の状態のときにパイロット噴射を行っているものでは
ないから、前記したようなパイロット噴射による作用効
果を得ることはできない。すなわち、前記従来例のもの
では、いかにエンジンが高回転かつ高負荷の状態にあっ
て燃焼室の温度状態が高いとは言え、パイロット噴射に
より火種を形成したときに比べれば着火遅れ時間は長く
なり、高負荷状態では燃料噴射量が多いことも考慮すれ
ば、初期の激しい予混合燃焼を十分に抑制することはで
きないのが実状である。
However, the fuel injection control device of the prior art described above merely reduces the initial fuel injection rate by setting the injection operation of the fuel injection valve to a two-stage operation. Specifically, since the pilot injection is not performed when the engine is in a high load and high rotation state, it is not possible to obtain the effect of the pilot injection as described above. That is, in the conventional example, it can be said that the temperature of the combustion chamber is high because the engine is at a high rotation speed and a high load, but the ignition delay time is longer than when the ignition is formed by the pilot injection. However, in consideration of the fact that the fuel injection amount is large under a high load condition, it is actually impossible to sufficiently suppress the initial intense premixed combustion.

【0007】また、前記従来例のものでは、燃料の初期
噴射率を低下させて予混合燃焼を緩和するようにしてい
るだけなので、予混合燃焼の勢いが弱まる分だけ、エン
ジンの出力トルクが低下する傾向があり、そればかり
か、予混合燃焼に続く拡散燃焼の速度も低下してしま
い、スモークの生成が増加するという不具合もある。
Further, in the prior art, since the initial injection rate of the fuel is merely reduced to reduce the premixed combustion, the output torque of the engine is reduced by an amount corresponding to the weakening of the premixed combustion. In addition, there is a disadvantage that the speed of diffusion combustion following the premix combustion also decreases, and the generation of smoke increases.

【0008】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、直噴式ディーゼルエ
ンジンが特に高回転域における高負荷側にあるときの燃
料噴射制御の手順に工夫を凝らし、燃焼性の向上によっ
てエンジンの燃費改善や出力向上を図りつつ、NOxや
スモーク等の排気有害成分のさらなる低減を達成するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to devise a fuel injection control procedure when a direct-injection diesel engine is on the high load side, particularly in a high rotation speed range. An object of the present invention is to achieve further reduction of harmful exhaust components such as NOx and smoke while improving fuel efficiency and output of an engine by improving stiffness and flammability.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第1の解決手段では、エンジンが高回転か
つ高負荷の特定領域にあるときには、燃料噴射弁による
燃料の副噴射を、該副噴射の終了時点から主噴射の開始
時点までの間に時間間隔を空けて行わせるようにした。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, when the engine is in a specific region where the engine speed is high and the load is high, the auxiliary injection of fuel by the fuel injection valve is performed. The injection is performed at intervals between the end of the sub-injection and the start of the main injection.

【0010】具体的に、請求項1の発明は、図1に一例
を示すように、エンジン1の気筒2内燃焼室4に燃料を
直接、噴射する燃料噴射弁5を備え、エンジン1が少な
くとも低回転域の低負荷側にあるときに、前記燃料噴射
弁5により燃料を、気筒2の圧縮上死点近傍での主噴射
作動とこれにに先立つ副噴射作動とに分けて噴射させる
ようにしたディーゼルエンジンの燃料制御装置Aを前提
とする。そして、前記燃料噴射弁5による副噴射及び主
噴射作動の間隔を、該副噴射作動を終了して燃料噴射弁
5が全閉状態になった時点から主噴射作動のために開き
始める時点までの間に時間間隔が空くように設定する噴
射間隔設定手段40eと、エンジン1が高回転域におけ
る高負荷側の特定領域にあるときに、前記燃料噴射弁5
により燃料を、前記噴射間隔設定手段40eにより設定
された時間間隔が空くように副噴射及び主噴射作動に分
けて噴射させる燃料噴射制御手段40fとを備える構成
とする。
More specifically, the invention of claim 1 includes a fuel injection valve 5 for directly injecting fuel into a combustion chamber 4 in a cylinder 2 of the engine 1 as shown in FIG. The fuel injection valve 5 injects fuel into the main injection operation near the compression top dead center of the cylinder 2 and the sub-injection operation preceding it when the engine is on the low load side in the low rotation range. It is assumed that the diesel engine fuel control device A is used. The interval between the sub-injection and the main injection operation by the fuel injection valve 5 is defined as a period from the time when the sub-injection operation is completed and the fuel injection valve 5 is fully closed to the time when the fuel injection valve 5 starts to open for the main injection operation. An injection interval setting means 40e for setting a time interval between the fuel injection valve 5 and the fuel injection valve 5 when the engine 1 is in a specific area on the high load side in a high speed range.
And a fuel injection control means 40f for separately injecting the fuel into the sub-injection operation and the main injection operation such that the time interval set by the injection interval setting means 40e is provided.

【0011】前記の構成により、エンジン1が低回転域
の低負荷側にあるときには、従来までのパイロット噴射
と同様に気筒2の圧縮行程において燃料噴射弁5により
燃料の副噴射が行われ、この副噴射燃料の燃焼により燃
焼室4の温度及び圧力状態が高められるとともに、火種
となる火炎核が形成されることで、続いて主噴射された
燃料の着火性及び燃焼性が高められる。これにより、着
火遅れ時間が短縮されて初期の予混合燃焼が緩和され、
燃焼初期のNOxの生成が抑制されるとともに、燃焼性
の向上によってスモークの生成も低減する。
With the above configuration, when the engine 1 is on the low load side in the low rotation range, the fuel injection valve 5 performs the sub-injection of the fuel in the compression stroke of the cylinder 2 as in the conventional pilot injection. The combustion of the sub-injected fuel raises the temperature and pressure state of the combustion chamber 4 and the formation of a flame nucleus serving as a kind of fire enhances the ignitability and combustibility of the subsequently injected fuel. As a result, the ignition delay time is shortened and the initial premixed combustion is reduced,
The generation of NOx in the early stage of combustion is suppressed, and the generation of smoke is also reduced by improving the combustibility.

【0012】一方、エンジン1が高回転かつ高負荷の特
定領域にあるときには、燃料噴射制御手段40fの制御
により燃料噴射弁5が、副噴射及び主噴射作動の間に所
定の時間間隔が空くように作動される。この副噴射され
た燃料の少なくとも一部は燃焼室4において拡散して希
薄予混合気を形成し、気筒の圧縮行程後期に燃焼室の温
度上昇に伴い熱分解されかつ周囲の空気と反応すること
で、該燃焼室4の温度及び圧力状態をさらに上昇させ
る。そして、この状態で前記燃料噴射弁5により主噴射
が行われると、前記のように温度及び圧力状態の高めら
れた燃焼室4において該主噴射燃料は噴霧の外縁におい
て直ちに気化し、周囲の希薄予混合気とともに燃焼に適
した濃度状態の混合気を形成して、殆ど着火遅れのない
状態で燃焼を開始する。そして、このように形成された
火炎核に向かって周囲の混合気が連続的に供給され、極
めて良好な拡散燃焼が継続的に行われる。
On the other hand, when the engine 1 is in a specific region of high rotation and high load, the fuel injection valve 5 is controlled by the fuel injection control means 40f so that a predetermined time interval is provided between the sub-injection and the main injection operation. Is activated. At least a part of the sub-injected fuel is diffused in the combustion chamber 4 to form a lean premixed gas, and is thermally decomposed and reacts with the surrounding air in the latter half of the compression stroke of the cylinder as the temperature of the combustion chamber rises. Then, the temperature and pressure state of the combustion chamber 4 are further increased. When the main injection is performed by the fuel injection valve 5 in this state, the main injection fuel is immediately vaporized at the outer edge of the spray in the combustion chamber 4 in which the temperature and the pressure are increased as described above, and the surrounding lean fuel is diluted. An air-fuel mixture having a concentration suitable for combustion is formed together with the pre-mixed air, and combustion is started with almost no ignition delay. Then, the surrounding air-fuel mixture is continuously supplied toward the thus-formed flame kernel, and extremely excellent diffusion combustion is continuously performed.

【0013】従って、エンジン1が高回転かつ高負荷の
状態のときにも、副噴射により主噴射燃料の燃焼性を高
めて、燃費を改善或いは出力を向上することができると
ともに、主噴射燃料を殆ど最初から良好に拡散燃焼させ
て、燃焼初期のNOxの生成を抑制しながら、燃焼後期
のスモークの生成も低減することができる。
Therefore, even when the engine 1 is in a high-speed and high-load state, the sub-injection can enhance the flammability of the main injection fuel to improve the fuel efficiency or the output, and to reduce the main injection fuel. Diffusion combustion can be performed satisfactorily from the beginning to suppress generation of NOx in the early stage of combustion, and also reduce generation of smoke in the latter period of combustion.

【0014】請求項2の発明では、燃料噴射制御手段
を、エンジンが中回転域の低負荷側にあるときにも、燃
料噴射弁により燃料を副噴射及び主噴射作動に分けて噴
射させるものとし、前記燃料噴射弁の副噴射作動による
燃料噴射量の主噴射作動に対する割合である副噴射割合
を、エンジンが前記中回転域の低負荷側にあるときに特
定領域よりも多くなるように設定する噴射割合設定手段
を備える構成とする。
According to a second aspect of the present invention, the fuel injection control means causes the fuel to be injected into the sub-injection and the main injection by the fuel injection valve even when the engine is on the low load side in the middle rotation range. The sub-injection ratio, which is the ratio of the fuel injection amount by the sub-injection operation of the fuel injection valve to the main injection operation, is set to be larger than a specific region when the engine is on the low load side of the middle rotation range. The injection ratio setting means is provided.

【0015】このことで、エンジンが中回転域の低負荷
側にあるときに、気筒の圧縮行程において燃料噴射弁に
より燃料の副噴射が行われて、この副噴射燃料の燃焼に
より主噴射燃料の着火性及び燃焼性が向上することで、
NOx及びスモークが低減されるとともに、燃費の改善
或いは出力の向上が図られる。その際、特定領域に比べ
て温度及び圧力状態の低い状態であっても、その分、燃
料の副噴射割合が増やされることで該副噴射燃料の燃焼
により燃焼室の温度及び圧力状態を適度に高めることが
でき、また、副噴射燃料の燃焼により形成された火炎核
が消滅する前に副噴射が行われて、燃焼が適切に連続す
るようになるので、副噴射による燃焼性向上の作用効果
を十分に得ることができる。
Thus, when the engine is on the low load side in the middle rotation range, the fuel injection valve performs the sub-injection of the fuel during the compression stroke of the cylinder, and the combustion of the sub-injected fuel causes the injection of the main injected fuel. By improving ignitability and flammability,
NOx and smoke are reduced, and fuel efficiency or output is improved. At this time, even if the temperature and the pressure state are lower than the specific area, the sub-injection ratio of the fuel is increased correspondingly, so that the combustion of the sub-injection fuel makes the temperature and the pressure state of the combustion chamber moderate. The sub-injection is performed before the flame kernel formed by the combustion of the sub-injection fuel is extinguished, and the combustion is appropriately continued. Can be obtained sufficiently.

【0016】請求項3の発明では、請求項2における副
噴射割合設定手段は、燃料の副噴射割合をエンジンが低
回転域の低負荷側にあるときに特定領域よりも多くなる
ように設定するものとする。
According to a third aspect of the present invention, the sub-injection ratio setting means sets the sub-injection ratio of the fuel to be larger than the specific region when the engine is on the low load side in the low rotation range. Shall be.

【0017】このことで、相対的に温度及び圧力状態の
低い低回転域の低負荷側において十分な量の燃料を副噴
射して、該副噴射燃料の燃焼により燃焼室の温度及び圧
力状態を高めることができる。また、副噴射燃料の燃焼
を主噴射燃料の燃焼に適切に連続させて、副噴射による
燃焼性向上の作用効果を十分に得ることができる。さら
に、エンジンが低回転域から中回転域、さらに高回転域
へと徐々に移行していくときに、これに応じて副噴射割
合が減少することになり、燃焼状態の急変を防止して、
良好な運転フィールを得ることができる。
[0017] Thus, a sufficient amount of fuel is sub-injected on the low load side in the low rotation range where the temperature and pressure are relatively low, and the combustion and combustion of the sub-injected fuel reduce the temperature and pressure of the combustion chamber. Can be enhanced. Further, the combustion of the sub-injection fuel can be appropriately continued to the combustion of the main injection fuel, and the effect of improving the combustibility by the sub-injection can be sufficiently obtained. Furthermore, when the engine gradually shifts from the low rotation range to the middle rotation range, and further to the high rotation range, the sub-injection ratio decreases accordingly, preventing a sudden change in the combustion state,
A good driving feel can be obtained.

【0018】次に、請求項4の発明に係るディーゼルエ
ンジンの燃料制御装置は、エンジンの気筒内燃焼室に燃
料を直接、噴射する燃料噴射弁と、エンジンが高回転域
における高負荷側の特定領域及びこの領域の低回転ない
し低負荷側に隣接する中回転中負荷領域にあるときに、
前記燃料噴射弁により燃料を、気筒の圧縮上死点近傍で
の主噴射作動とこれにに先立つ副噴射作動とに分けて噴
射させる燃料噴射制御手段と、前記燃料噴射弁による副
噴射及び主噴射作動の間隔を、該副噴射作動を終了して
燃料噴射弁が全閉状態になった時点から主噴射作動のた
めに開き始める時点までの間に時間間隔が空くように設
定する噴射間隔設定手段とを備え、前記噴射間隔設定手
段は、前記時間間隔をエンジンが前記特定領域にあると
きには前記中回転中負荷領域にあるときよりも長くなる
ように設定するものとする。
A fuel control apparatus for a diesel engine according to a fourth aspect of the present invention provides a fuel injection valve for directly injecting fuel into an in-cylinder combustion chamber of an engine, and specifying a high load side in a high engine speed range of the engine. When in the region and the medium rotation medium load region adjacent to the low rotation or low load side of this region,
Fuel injection control means for injecting fuel by the fuel injection valve into a main injection operation near the compression top dead center of the cylinder and a sub-injection operation preceding the main injection operation, and sub-injection and main injection by the fuel injection valve Injection interval setting means for setting an operation interval such that a time interval is provided between the time when the sub-injection operation is completed and the fuel injection valve is fully closed and the time when the fuel injection valve is started to open for the main injection operation. Wherein the injection interval setting means sets the time interval to be longer when the engine is in the specific region than when the engine is in the medium rotation load region.

【0019】この構成では、エンジンが高回転高負荷の
特定領域及びこれに隣接する中回転中負荷領域にあると
きに、燃料の副噴射が行われることで、請求項1及び請
求項2の発明と同様に、主噴射燃料の燃焼性を向上させ
てエンジンの燃費改善や出力向上を図りつつ、NOxや
スモーク等の排気有害成分のさらなる低減を達成でき
る。この際、副噴射及び主噴射の間の時間間隔が、エン
ジンが前記特定領域にあるときに前記中回転中負荷領域
にあるときよりも長くされることで、主噴射燃料の燃焼
を主噴射燃料の燃焼に適切に連続させて、副噴射による
燃焼性向上の作用効果を十分に得ることができる。
In this configuration, the sub-injection of the fuel is performed when the engine is in the high-rotation high-load specific region and the medium rotation medium load region adjacent thereto. Similarly to the above, it is possible to further reduce the harmful exhaust components such as NOx and smoke while improving the fuel efficiency and output of the engine by improving the combustibility of the main injection fuel. At this time, the time interval between the sub-injection and the main injection is made longer when the engine is in the specific region than in the medium rotation load region, so that the combustion of the main injection fuel is performed. Therefore, the effect of improving the combustibility by the sub-injection can be sufficiently obtained by appropriately continuing the combustion.

【0020】請求項5の発明では、請求項4における燃
料噴射制御手段を、エンジンが、減速時の燃料カット領
域を除いた低回転ないし中回転域における低負荷側の第
1領域にあるか、又は少なくとも中回転ないし高回転域
における高負荷側の第2領域にあるときに、燃料噴射弁
により燃料を副噴射及び主噴射作動に分けて噴射させる
ものとし、噴射間隔設定手段は、燃料噴射弁による副噴
射及び主噴射作動の時間間隔を、エンジンが前記第2領
域にあるときには第1領域にあるときよりも長くなるよ
うに設定するものとする。
According to a fifth aspect of the present invention, the fuel injection control means according to the fourth aspect is arranged so as to determine whether the engine is in a first region on a low load side in a low rotation speed or a middle rotation speed region excluding a fuel cut region at the time of deceleration. Alternatively, when the fuel injection valve is at least in the second region on the high load side in the middle rotation speed region or the high rotation speed region, the fuel is injected into the sub-injection and the main injection operation separately by the fuel injection valve. Is set to be longer when the engine is in the second region than when it is in the first region.

【0021】このことで、エンジンが第1及び第2領域
を合わせた広い運転領域にあるときに、副噴射による燃
焼性向上の作用効果を得ることができ、エンジンの全運
転領域に亘って見たときに、燃費改善等の効果を大幅に
向上できる。この際、副噴射及び主噴射の間の時間間隔
が、エンジンが前記第2領域にあるときに前記第1領域
にあるときよりも長くされることで、主噴射燃料の燃焼
を主噴射燃料の燃焼に適切に連続させて、副噴射による
燃焼性向上の作用効果を十分に得ることができる。
Thus, when the engine is in a wide operating range including the first and second ranges, the effect of improving the combustion performance by the sub-injection can be obtained. In this case, the effect of improving fuel efficiency can be greatly improved. At this time, the time interval between the sub-injection and the main injection is made longer when the engine is in the second region than in the first region, so that the combustion of the main injection fuel is By appropriately continuing the combustion, it is possible to sufficiently obtain the effect of improving the combustibility by the sub-injection.

【0022】次に、請求項6の発明に係るディーゼルエ
ンジンの燃料制御装置は、エンジンの気筒内燃焼室に燃
料を直接、噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁により
燃料を、気筒の圧縮上死点近傍での主噴射作動とこれに
に先立つ副噴射作動とに分けて噴射させる燃料噴射制御
手段と、前記燃料噴射弁による副噴射及び主噴射作動の
間隔を、該副噴射作動を終了して燃料噴射弁が全閉状態
になった時点から主噴射作動のために開き始める時点ま
での間に時間間隔が空くように設定する噴射間隔設定手
段とを備えており、前記燃料噴射弁の副噴射作動による
燃料噴射量をQpとし、前記時間間隔をTpとしたとき、Qp
/Tpの値が、エンジンが低回転域の高負荷側にあるとき
には高回転域の高負荷側にあるときよりも大きくなるも
のとする。
Next, a fuel control system for a diesel engine according to a sixth aspect of the present invention provides a fuel injection valve for directly injecting fuel into an in-cylinder combustion chamber of an engine; A fuel injection control means for injecting separately into a main injection operation near the top dead center and a sub injection operation preceding the main injection operation, and an interval between the sub injection and the main injection operation by the fuel injection valve; Injection interval setting means for setting a time interval between the time when the fuel injection valve is fully closed and the time when the fuel injection valve starts to open for the main injection operation. When the fuel injection amount by the sub-injection operation is Qp and the time interval is Tp, Qp
It is assumed that the value of / Tp is larger when the engine is on the high load side in the low speed range than when it is on the high load side in the high speed range.

【0023】このことで、エンジンが低回転域の高負荷
側にあるときには、時間間隔Tpに対する副噴射量Qpの割
合が高回転域に比べて多くなる。すなわち、高回転域に
比べて燃焼室の温度状態が低いにもかかわらず、高負荷
に対応する多量の燃料が噴射される状態において、副噴
射量Qpを多くさせることで、該副噴射により主噴射燃料
の燃焼性を十分に向上させることができる。一方、燃焼
室4がむしろ過熱気味になる高回転域の高負荷側におい
ては副噴射量Qpを減らすことで、この副噴射燃料の予混
合燃焼に伴うNOxの生成を低減しかつ逆トルクを減ら
すことができる。或いは、高回転域の高負荷側において
時間間隔Tpを延ばすようにすれば、副噴射燃料のうちの
燃焼室に拡散して希薄予混合気となる割合を増やして、
エンジンの出力トルクを高めながら、前記と同様の作用
効果を得ることができる。
As a result, when the engine is on the high load side in the low rotation range, the ratio of the sub injection amount Qp to the time interval Tp is larger than that in the high rotation range. That is, in a state in which a large amount of fuel corresponding to a high load is injected, the sub-injection amount Qp is increased even though the temperature state of the combustion chamber is lower than that in the high rotation region, so that the main injection The flammability of the injected fuel can be sufficiently improved. On the other hand, by reducing the sub-injection amount Qp on the high load side in the high rotation region where the combustion chamber 4 is rather overheated, the generation of NOx accompanying the premixed combustion of the sub-injected fuel is reduced and the reverse torque is reduced. be able to. Alternatively, if the time interval Tp is extended on the high load side in the high rotation range, the proportion of the sub-injected fuel that is diffused into the combustion chamber and becomes a lean premix is increased,
The same operation and effect as described above can be obtained while increasing the output torque of the engine.

【0024】請求項7の発明では、請求項6において、
Qp/Tpの値は、エンジンが低回転域の高負荷側にあると
きには中回転域の高負荷側にあるときよりも大きく、か
つ該中回転域の高負荷側にあるときには高回転域の高負
荷側にあるときよりも大きくなるものとする。このこと
で、エンジンが相対的に高負荷の運転状態のままで低回
転域から中回転域、さらに高回転域へと徐々に移行して
いくときに、これに応じて燃焼状態も徐々に変化するこ
とになり、よって、良好な運転フィールが得られる。
According to the invention of claim 7, in claim 6,
The value of Qp / Tp is larger when the engine is on the high load side of the low speed range than when it is on the high load side of the middle speed range, and when the engine is on the high load side of the middle speed range, the value of the high speed range is high. It shall be larger than when it is on the load side. As a result, when the engine gradually shifts from the low rotation range to the middle rotation range to the high rotation range while the engine is operating at a relatively high load, the combustion state gradually changes accordingly. Therefore, a good driving feeling can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】(全体構成)図1は本発明の実施形態に係
るディーゼルエンジンの燃料制御装置Aの全体構成を示
し、1は図示しない車両に搭載されるディーゼルエンジ
ンである。このエンジン1は4つの気筒2,2,2,2
が直列に並ぶように設けられたもので、各気筒2内には
往復動可能なようにピストン(図示せず)が嵌装されて
いて、このピストンにより該各気筒2内に燃焼室4が区
画されている。また、各燃焼室4の天井部の略中央部
に、図には誇張して示すが、気筒2の中心線に沿って延
びるようにインジェクタ(燃料噴射弁)5が配設されて
いる。
(Overall Configuration) FIG. 1 shows an overall configuration of a diesel engine fuel control device A according to an embodiment of the present invention, and 1 is a diesel engine mounted on a vehicle (not shown). This engine 1 has four cylinders 2, 2, 2, 2
Are arranged in series, and a piston (not shown) is fitted in each cylinder 2 so as to be able to reciprocate, and the piston causes a combustion chamber 4 in each cylinder 2. It is partitioned. In addition, an injector (fuel injection valve) 5 is disposed substantially at the center of the ceiling of each combustion chamber 4 so as to extend along the center line of the cylinder 2, which is exaggerated in the figure.

【0027】前記各インジェクタ5の先端部には噴射ノ
ズルが一体的に設けられている一方、基端部は、燃料を
所定の高圧状態にて蓄えるコモンレール6に対し分岐管
6a,6a,…によりそれぞれ接続されていて、前記噴
射ノズルの針弁が図示しないアクチュエータにより開閉
作動されることによって、前記コモンレール6から供給
される高圧の燃料を燃焼室4に直接、噴射するようにな
っている。また、コモンレール6には内部の燃圧(コモ
ンレール圧力)を検出する燃料圧力センサ6bが配設さ
れている。
An injection nozzle is integrally provided at the distal end of each of the injectors 5, while the base end is connected to a common rail 6 for storing fuel in a predetermined high pressure state by branch pipes 6a, 6a,. The high-pressure fuel supplied from the common rail 6 is directly injected into the combustion chamber 4 by opening and closing the needle valve of the injection nozzle by an actuator (not shown). The common rail 6 is provided with a fuel pressure sensor 6b for detecting an internal fuel pressure (common rail pressure).

【0028】前記コモンレール6は、高圧燃料供給管7
により高圧供給ポンプ8に接続され、この高圧供給ポン
プ8が燃料供給管9により燃料タンク10に接続されて
いる。該高圧供給ポンプ8は、入力軸8aにエンジン1
のクランク軸からの回転入力を受け入れて駆動され、燃
料供給管9を介して燃料タンク10内の燃料を燃料フィ
ルタ11により濾過しながら吸い上げるとともに、この
燃料をジャーク式圧送系によりコモンレール6に圧送す
る。また、高圧供給ポンプ8にはその圧送系により送り
出される燃料の一部を燃料戻し管12に逃がして、ポン
プの吐出量を調節する電磁弁が設けられており、この電
磁弁の開度が前記燃料圧力センサ6bによる検出値に応
じて制御されることによって、コモンレール6内の燃料
の圧力状態がエンジン1の運転状態に対応する所定の状
態に保持されるようになっている。
The common rail 6 has a high-pressure fuel supply pipe 7
Is connected to a high-pressure supply pump 8, and this high-pressure supply pump 8 is connected to a fuel tank 10 by a fuel supply pipe 9. The high-pressure supply pump 8 includes an engine 1
Is driven by receiving the rotation input from the crankshaft of the fuel tank 10 and sucks up the fuel in the fuel tank 10 through the fuel supply pipe 9 while filtering the fuel with the fuel filter 11, and sends the fuel to the common rail 6 by the jerk type pumping system. . Further, the high-pressure supply pump 8 is provided with an electromagnetic valve for adjusting a discharge amount of the pump by releasing a part of the fuel sent out by the pumping system to the fuel return pipe 12. By controlling in accordance with the value detected by the fuel pressure sensor 6b, the pressure state of the fuel in the common rail 6 is maintained at a predetermined state corresponding to the operating state of the engine 1.

【0029】尚、同図の符号13は、コモンレール圧が
所定値以上になったときに、燃料をコモンレール6から
排出させるプレッシャリミッタを示し、このプレッシャ
リミッタから排出された燃料は燃料戻し管14を流通し
て、燃料タンク10に戻される。また、符号15は燃料
の一部をインジェクタ5から燃料タンク10に戻すため
の燃料戻し管を示している。
Reference numeral 13 in the figure denotes a pressure limiter for discharging fuel from the common rail 6 when the common rail pressure becomes equal to or higher than a predetermined value. The fuel discharged from the pressure limiter passes through a fuel return pipe 14. It circulates and is returned to the fuel tank 10. Reference numeral 15 denotes a fuel return pipe for returning a part of the fuel from the injector 5 to the fuel tank 10.

【0030】このエンジン1には、詳細は図示しない
が、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ
16と、動弁系カム軸の回転角度を検出するカム角セン
サ17と、冷却水温度(エンジン水温)を検出するエン
ジン水温センサ18とが設けられている。前記クランク
角センサ16は、クランク軸端に設けた被検出用プレー
トとその外周に相対向するように配置した電磁ピックア
ップとからなり、前記被検出用プレートの外周部全周に
亘って等間隔に形成された突起部の通過に対応して、パ
ルス信号を出力するものである。また、前記カム角セン
サ17は、同様にカム軸周面の所定箇所に設けた複数の
突起部と、その各突起部が通過するときにパルス信号を
出力する電磁ピックアップとからなる。尚、符号19は
前記カム軸により駆動されるバキュームポンプを示して
いる。
Although not shown in detail, the engine 1 includes a crank angle sensor 16 for detecting a rotation angle of a crankshaft, a cam angle sensor 17 for detecting a rotation angle of a valve system camshaft, and a coolant temperature ( An engine water temperature sensor 18 for detecting an engine water temperature is provided. The crank angle sensor 16 is composed of a plate to be detected provided at the end of the crankshaft and an electromagnetic pickup arranged so as to face the outer periphery thereof, at equal intervals around the entire outer periphery of the plate to be detected. A pulse signal is output in response to the passage of the formed protrusion. The cam angle sensor 17 also includes a plurality of protrusions similarly provided at predetermined positions on the peripheral surface of the cam shaft, and an electromagnetic pickup that outputs a pulse signal when each of the protrusions passes. Reference numeral 19 denotes a vacuum pump driven by the cam shaft.

【0031】また、エンジン1の一方の側面(図の上
側)には、図外のエアクリーナで濾過した空気を燃焼室
4に供給する吸気通路20が接続されている。この吸気
通路20の下流端部にはサージタンク21が設けられ、
このサージタンク21から分岐した各通路がそれぞれ図
示しない吸気ポートにより各気筒2の燃焼室4に連通し
ている。また、サージタンク21には、後述のターボ過
給機31により圧送される吸気の圧力状態を検出する過
給圧センサ22が配設されている。
An intake passage 20 for supplying air filtered by an air cleaner (not shown) to the combustion chamber 4 is connected to one side surface (upper side in the figure) of the engine 1. A surge tank 21 is provided at a downstream end of the intake passage 20,
Each passage branched from the surge tank 21 communicates with the combustion chamber 4 of each cylinder 2 through an intake port (not shown). Further, the surge tank 21 is provided with a supercharging pressure sensor 22 for detecting a pressure state of intake air pressure-fed by a turbocharger 31 described later.

【0032】さらに、前記吸気通路20には、上流側か
ら下流側に向かって順に、エンジン1に吸入される吸気
流量を検出するホットフィルム式エアフローセンサ23
と、後述のタービン29により駆動されて吸気を圧縮す
るブロワ24と、このブロワ24により圧縮した吸気を
冷却するインタークーラ25と、バタフライバルブから
なる吸気絞り弁26とが設けられている。この吸気絞り
弁26は、詳細は図示しないが、弁軸がステッピングモ
ータにより回動されて、全閉から全開までの任意の状態
に位置づけられるようになっており、また、全閉状態で
も空気が流入するように切り欠きが設けられたものであ
る。
Further, a hot film type air flow sensor 23 for detecting a flow rate of intake air taken into the engine 1 is arranged in the intake passage 20 in order from the upstream side to the downstream side.
And a blower 24 that is driven by a turbine 29 to be described later to compress the intake air, an intercooler 25 that cools the intake air compressed by the blower 24, and an intake throttle valve 26 that is a butterfly valve. Although not shown in detail, the intake throttle valve 26 is configured such that the valve shaft is rotated by a stepping motor to be positioned in an arbitrary state from a fully closed state to a fully opened state. A notch is provided so as to flow in.

【0033】一方、エンジン1の反対側(図の下側)の
側面には、各気筒2の燃焼室4からそれぞれ燃焼ガス
(排気)を排出する排気マニホルド27が接続され、こ
の排気マニホルド27の下流端集合部に排気通路28が
接続されている。この排気通路28には上流側から下流
側に向かって順に、排気流により回転されるタービン2
9と、排気中の有害成分(未燃HC、CO、NOx、ス
モーク等)を除去するための触媒コンバータ30とが配
設されている。
On the other hand, an exhaust manifold 27 for discharging combustion gas (exhaust gas) from the combustion chamber 4 of each cylinder 2 is connected to a side surface on the opposite side (lower side in the figure) of the engine 1. An exhaust passage 28 is connected to the downstream end gathering part. In the exhaust passage 28, the turbine 2 rotated by the exhaust gas flows in order from the upstream side to the downstream side.
9 and a catalytic converter 30 for removing harmful components (unburned HC, CO, NOx, smoke, etc.) in the exhaust gas.

【0034】前記タービン29と吸気通路20のブロワ
24とからなるターボ過給機31は、詳細は図示しない
が、可動式のフラップによりタービン29への排気流路
の断面積(ノズル断面積)を変化させるようにしたVG
T(バリアブルジオメトリーターボ)であり、前記フラ
ップは、バキュームポンプ19からの負圧を利用する負
圧駆動式のアクチュエータ35によって回動されるよう
になっている。
Although not shown in detail, the turbocharger 31 composed of the turbine 29 and the blower 24 in the intake passage 20 has a movable flap to reduce the sectional area (nozzle sectional area) of the exhaust flow path to the turbine 29. VG to change
T (variable geometry turbo), and the flap is rotated by a negative pressure driven actuator 35 using negative pressure from a vacuum pump 19.

【0035】また、前記触媒コンバータ30は、詳細は
図示しないが、排気の流れる方向に沿って互いに平行に
延びる多数の貫通孔を有するハニカム構造のコージェラ
イト製担体を有するものであり、その担体の各貫通孔壁
面にいわゆるリーンNOx触媒の触媒層が形成されてい
る。このリーンNOx触媒は、排気中の酸素濃度が高い
とき、即ち燃焼室4の平均的な空気過剰率λが1よりも
大きいリーン状態であっても、排気中のNOxを還元浄
化できるとともに、理論空燃比付近では三元触媒として
も働くものである。
Although not shown in detail, the catalytic converter 30 has a cordierite carrier having a honeycomb structure having a large number of through holes extending in parallel with each other in the exhaust gas flowing direction. A catalyst layer of a so-called lean NOx catalyst is formed on each through hole wall surface. This lean NOx catalyst can reduce and purify NOx in exhaust gas even when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, that is, in a lean state in which the average excess air ratio λ of the combustion chamber 4 is larger than 1. In the vicinity of the air-fuel ratio, it also functions as a three-way catalyst.

【0036】さらに、前記排気通路28は、タービン2
9よりも排気上流側の部位で、排気の一部を吸気側に還
流させる排気還流通路(以下EGR通路という)33の
上流端に分岐接続されており、このEGR通路33の下
流端が吸気絞り弁26及びサージタンク21の中間の吸
気通路20に接続されていて、排気通路28から取り出
した排気の一部を吸気通路20に還流させるようになっ
ている。また、該EGR通路33の途中の下流端寄りに
は、開度調節可能な排気還流量調節弁(以下EGR弁と
いう)34が配置され、このEGR弁34が前記ターボ
過給機31のフラップと同様に負圧駆動式アクチュエー
タ35により開閉作動されることで、EGR通路33の
通路断面積がリニアに変化されて、吸気通路20に還流
される排気の流量が調節されるようになっている。
Further, the exhaust passage 28 is provided in the turbine 2
9 and is branched upstream of an exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as an EGR passage) 33 that recirculates part of the exhaust gas to the intake side at a position upstream of the exhaust gas, and a downstream end of the EGR passage 33 is an intake throttle. It is connected to the intake passage 20 in the middle of the valve 26 and the surge tank 21 so that a part of the exhaust gas taken out from the exhaust passage 28 is returned to the intake passage 20. An exhaust gas recirculation amount control valve (hereinafter, referred to as an EGR valve) 34 whose opening can be adjusted is disposed near the downstream end of the EGR passage 33. The EGR valve 34 is connected to a flap of the turbocharger 31. Similarly, the opening / closing operation by the negative pressure drive type actuator 35 linearly changes the passage cross-sectional area of the EGR passage 33, and regulates the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage 20.

【0037】前記各インジェクタ5、高圧供給ポンプ
8、吸気絞り弁26、VGT31、EGR弁34等は、
いずれもコントロールユニット(Electronic Contorol
Unit:以下ECUという)40からの制御信号によって
作動する。一方、このECU40には、前記燃料圧力セ
ンサ6bからの出力信号と、クランク角センサ16及び
カム角センサ17からの出力信号と、エンジン水温セン
サ18からの出力信号と、過給圧センサ22からの出力
信号と、エアフローセンサ23からの出力信号と、車両
の運転者による図示しないアクセルペダルの操作量(ア
クセル開度)を検出するアクセル開度センサ36からの
出力信号とが少なくとも入力されるようになっている。
The injectors 5, the high-pressure supply pump 8, the intake throttle valve 26, the VGT 31, the EGR valve 34, etc.
All control units (Electronic Control
The unit is operated by a control signal from a unit (hereinafter referred to as an ECU) 40. On the other hand, the ECU 40 receives an output signal from the fuel pressure sensor 6b, an output signal from the crank angle sensor 16 and the cam angle sensor 17, an output signal from the engine coolant temperature sensor 18, and a signal from the supercharging pressure sensor 22. At least an output signal, an output signal from the air flow sensor 23, and an output signal from an accelerator opening sensor 36 that detects an operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown) by a driver of the vehicle are input. Has become.

【0038】そして、前記ECU40による基本的な制
御としては、主にアクセル開度に基づいて目標燃料噴射
量を決定し、インジェクタ5の作動制御によって燃料の
噴射量や噴射時期を制御するとともに、高圧供給ポンプ
8の作動によりコモンレール圧力、即ち燃量噴射圧力を
制御する。また、吸気絞り弁26及びEGR弁34の作
動制御によって吸入空気量を調節することで、燃焼室4
の平均的な空気過剰率を制御する。さらに、VGT31
のフラップの作動制御(VGT制御)によって吸気の過
給効率を高めるようにしている。
As the basic control by the ECU 40, the target fuel injection amount is determined mainly based on the accelerator opening, the fuel injection amount and the injection timing are controlled by controlling the operation of the injector 5, and the high pressure The operation of the supply pump 8 controls the common rail pressure, that is, the fuel injection pressure. Further, by adjusting the intake air amount by controlling the operation of the intake throttle valve 26 and the EGR valve 34, the combustion chamber 4
Control the average excess air ratio. In addition, VGT31
By controlling the flap operation (VGT control), the supercharging efficiency of the intake air is increased.

【0039】具体的に、例えば燃料噴射制御としては、
詳しくは後述するが、気筒の圧縮上死点(TDC)近傍
においてインジェクタ5を噴射作動させ(主噴射作
動)、当該気筒2の燃焼室4に1回の燃料噴射量の略6
0〜90%以上の燃料を噴射供給する一方(以下、単に
主噴射ともいう)、この主噴射に先立つ気筒2の圧縮行
程中にインジェクタ5を噴射作動させ(副噴射作動)、
前記目標燃料噴射量の略40〜10%以下の燃料を燃焼
室4に噴射供給するようにしている(以下、単に副噴射
ともいう)。その際、詳しくは後述するが、前記燃料の
副噴射量の主噴射量に対する割合(副噴射割合)や副噴
射及び主噴射の間の時間間隔をエンジン1の負荷状態や
回転数の変化に応じてきめ細かく変更することで、エン
ジン1の負荷状態や温度状態の変化に対して常に最適の
燃焼状態が得られるようになっている。
Specifically, for example, as fuel injection control,
As will be described in detail later, the injector 5 is operated to perform an injection operation near the compression top dead center (TDC) of the cylinder (main injection operation), and a fuel injection amount of about 6 times to the combustion chamber 4 of the cylinder 2.
While injecting and supplying 0 to 90% or more of the fuel (hereinafter, also simply referred to as main injection), the injector 5 is operated to inject during the compression stroke of the cylinder 2 prior to the main injection (sub-injection operation),
The fuel of about 40 to 10% or less of the target fuel injection amount is injected and supplied to the combustion chamber 4 (hereinafter, also simply referred to as sub-injection). At this time, as will be described in detail later, the ratio of the sub-injection amount of the fuel to the main injection amount (sub-injection ratio) and the time interval between the sub-injection and the main injection are changed according to the load condition of the engine 1 and the change in the rotation speed. By making detailed changes, an optimal combustion state can always be obtained with respect to changes in the load state and temperature state of the engine 1.

【0040】また、前記EGR弁34の作動制御(EG
R制御)としては、例えば、全気筒2に共通の目標空気
過剰率をエンジン1の運転状態に応じて定めるととも
に、エアフローセンサ出力に基づいて各気筒2の燃焼室
4への実際の吸入空気量を検出し、この検出値と各気筒
2毎の燃料噴射量とに基づいて、前記目標空気過剰率に
なるように排気還流量を制御する。つまり、気筒2毎の
排気還流量を調節することにより、燃焼室4への新気
(外気)の吸入量を変化させて、各気筒2内燃焼室4の
空気過剰率を目標空気過剰率になるように制御する。
The operation control of the EGR valve 34 (EG
As the R control, for example, a target excess air ratio common to all the cylinders 2 is determined according to the operating state of the engine 1, and the actual intake air amount into the combustion chamber 4 of each cylinder 2 based on the output of the airflow sensor. Is detected, and the exhaust gas recirculation amount is controlled based on the detected value and the fuel injection amount for each cylinder 2 so as to achieve the target excess air ratio. That is, by adjusting the exhaust gas recirculation amount for each cylinder 2, the intake amount of fresh air (outside air) into the combustion chamber 4 is changed, and the excess air ratio of the combustion chamber 4 in each cylinder 2 is changed to the target excess air ratio. Control so that

【0041】さらに、吸気絞り弁26の作動制御として
は、前記のようなEGR制御により所要量の排気を還流
させるために、主としてエンジン1のアイドル運転時に
吸気絞り弁26を全閉状態として、吸気通路20に負圧
を発生させる一方、それ以外の運転状態では吸気絞り弁
26は概ね全開状態とするようにしている。
Further, as for the operation control of the intake throttle valve 26, in order to recirculate a required amount of exhaust gas by the EGR control as described above, the intake throttle valve 26 is mainly closed at the time of idling operation of the engine 1, While a negative pressure is generated in the passage 20, the intake throttle valve 26 is set to be almost fully opened in other operation states.

【0042】(燃料噴射制御)次に、前記燃料噴射制御
の詳細について、図2〜7を参照しながら説明する。
(Fuel Injection Control) Next, details of the fuel injection control will be described with reference to FIGS.

【0043】図2は、ECU40における燃料噴射制御
部の構成を示す機能ブロック図であり、同図において符
号40aは、アクセル開度センサ36により検出された
アクセル開度Accとクランク角センサ16の出力信号か
ら求めたエンジン回転数neとに基づいて、エンジン1の
要求出力に対応する目標トルクTrqを演算する目標トル
ク演算部40aである。この目標トルク演算部40a
は、ECU40のメモリに記憶されている制御プログラ
ムが実行されることにより実現される。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the fuel injection control unit in the ECU 40. In FIG. 2, reference numeral 40a denotes the accelerator opening Acc detected by the accelerator opening sensor 36 and the output of the crank angle sensor 16. A target torque calculator 40a that calculates a target torque Trq corresponding to the required output of the engine 1 based on the engine speed ne obtained from the signal. This target torque calculation unit 40a
Is realized by executing a control program stored in the memory of the ECU 40.

【0044】前記目標トルク演算部40aにより検算さ
れた目標トルクTrqと、エアフローセンサ23によって
計測された新気量Airとエンジン回転数neとに基づい
て、目標噴射量演算部40bにおいてメモリ上の三次元
の制御マップ(燃料噴射量マップ)を参照して、基本的
な目標燃料噴射量Qbが演算される。この燃料噴射量マッ
プは、図示しないが、エンジン1の目標トルクTrq及び
エンジン回転数neの変化に応じて実験的に決定した最適
な燃料噴射量Qbを記録したものであり、該Qbの値は、目
標トルクTrqが大きいほど、またエンジン回転数neが高
いほど、多くなるように設定されて、記録されている。
この目標噴射量演算部40bにおいては前記のように求
めた基本的な目標燃料噴射量Qbがエンジン水温や吸気圧
力等に応じてさらに補正されて、目標燃料噴射量Qbとさ
れる。
Based on the target torque Trq calculated by the target torque calculating section 40a, the fresh air amount Air measured by the air flow sensor 23, and the engine speed ne, the target injection amount calculating section 40b stores a tertiary data stored in the memory. The basic target fuel injection amount Qb is calculated with reference to the original control map (fuel injection amount map). Although not shown, this fuel injection amount map records an optimum fuel injection amount Qb experimentally determined according to changes in the target torque Trq of the engine 1 and the engine speed ne, and the value of Qb is The higher the target torque Trq and the higher the engine speed ne, the higher the setting and the higher the recording.
In the target injection amount calculating section 40b, the basic target fuel injection amount Qb obtained as described above is further corrected according to the engine water temperature, the intake pressure, and the like, and is set as the target fuel injection amount Qb.

【0045】また、前記アクセル開度Acc及びエンジン
回転数neに基づいて、基本噴射時期設定部40cにおい
てメモリ上の制御マップ(基本噴射時期マップ)を参照
して、前記インジェクタ5の基本噴射時期ITbが演算さ
れる。この基本噴射時期ITbは、インジェクタ5の主噴
射作動が終了して針弁が閉じる時期(クランク角位置)
を設定したものである。また、前記噴射タイミングマッ
プは、図示しないが、エンジン水温、コモンレール圧力
及びエンジン回転数等に対応する基本的な噴射タイミン
グを実験的に求めて記録したものであり、例えば、基本
噴射時期ITbはエンジン水温が低いほど、またコモンレ
ール圧力が低いほど、さらにエンジン回転数neが高いほ
ど、進角されるように設定されて、記録されている。
Further, based on the accelerator opening Acc and the engine speed ne, the basic injection timing setting section 40c refers to the control map (basic injection timing map) on the memory and refers to the basic injection timing ITb of the injector 5. Is calculated. The basic injection timing ITb is a timing at which the main injection operation of the injector 5 ends and the needle valve closes (crank angle position).
Is set. Although not shown, the injection timing map is obtained by experimentally obtaining and recording basic injection timing corresponding to engine water temperature, common rail pressure, engine speed, and the like. The advance is set and recorded as the water temperature is lower, the common rail pressure is lower, and the engine speed ne is higher.

【0046】続いて、前記目標噴射量演算部40bにお
いて求められた目標燃料噴射量Qbとエンジン回転数neと
に基づいて、副噴射割合演算部40dにおいてメモリ上
の制御マップ(噴射割合マップ)を参照して、インジェ
クタ5による燃料の副噴射量の主噴射量に対する割合で
ある副噴射割合Rpが演算される。この噴射割合マップ
は、図3に示すように、目標燃料噴射量Qbとエンジン回
転数neとに対応付するように副噴射割合Rpを設定したも
ので、同図によれば、エンジン1の減速時に燃料の噴射
供給を中止する減速時燃料カット領域を除いて、燃料噴
射量の少ない低負荷側ほど、副噴射割合Rpが多くなる
(例えばRp=70%くらい)一方、燃料噴射量の多い高
負荷側や高回転側では、負荷状態や回転数が高まるに連
れて、副噴射割合Rpは徐々に少なくなり、図に斜線を入
れて示す高回転かつ高負荷の特定領域(イ)では、例え
ばRp=5%以下になる。
Subsequently, based on the target fuel injection amount Qb obtained by the target injection amount calculating section 40b and the engine speed ne, the sub-injection ratio calculating section 40d stores a control map (injection ratio map) on a memory. With reference to the above, a sub-injection ratio Rp, which is a ratio of the sub-injection amount of fuel by the injector 5 to the main injection amount, is calculated. In this injection ratio map, as shown in FIG. 3, the sub-injection ratio Rp is set so as to correspond to the target fuel injection amount Qb and the engine speed ne. Except for the deceleration fuel cut region where the fuel injection supply is sometimes stopped, the lower the fuel injection amount is on the low load side, the higher the sub injection ratio Rp (for example, Rp = about 70%), while the higher the fuel injection amount is On the load side and the high rotation side, as the load state and the rotation speed increase, the sub-injection ratio Rp gradually decreases, and in the high rotation and high load specific region (a) shown by hatching in the figure, for example, Rp = 5% or less.

【0047】言い換えると、前記副噴射割合Rpは、エン
ジン1が中回転域の低負荷側(図に仮想線で示す範囲
(ロ))にあるときに前記特定領域(イ)にあるときよ
りも多くなるように設定されており、また、副噴射割合
Rpは、エンジン1が低回転域の低負荷側(図に仮想線で
示す範囲(ハ))にあるときに前記特定領域(イ)にあ
るときよりも多くなるように設定されている。
In other words, the sub-injection ratio Rp is greater when the engine 1 is in the low load side (the range (b) shown by the phantom line in the figure) of the middle rotation range than when it is in the specific region (b). It is set to increase, and the sub-injection ratio
Rp is set to be larger when the engine 1 is on the low load side of the low rotation range (range (c) shown by a virtual line in the figure) than when it is in the specific region (a).

【0048】尚、副噴射と主噴射とを合わせた燃料の総
噴射量はエンジン1の負荷状態が高いほど多くなる。ま
た、この実施形態ではエンジン1が低回転域の高負荷側
にあるときには、ターボ過給機31への排気流量を速や
かに増加させるべく、副噴射量を増やすようにしている
ので、結果的に、燃料の副噴射量Qpは、図4に示すよう
に、エンジン1の負荷状態や回転数状態に応じてやや複
雑に変化することになる。すなわち、エンジン1が低回
転の高負荷側にあるときには、燃料の副噴射量Qpは相対
的に多くなり(多量)、例えば3〜4mm3となる。一
方、副噴射量Qpは、高回転域の高負荷側では例えば1.
5〜2mm3と相対的に少なくなり(少量)、また、低速
域ないし中速域の低負荷側ではそれらの中間の量(中
量:例えば2〜2.5mm3)となる。
The total fuel injection amount including the sub-injection and the main injection increases as the load state of the engine 1 increases. Further, in this embodiment, when the engine 1 is on the high load side in the low rotation range, the sub-injection amount is increased in order to promptly increase the exhaust flow rate to the turbocharger 31, so that as a result, As shown in FIG. 4, the sub injection amount Qp of the fuel varies slightly in accordance with the load state and the rotational speed state of the engine 1. That is, when the engine 1 is on the high load side at a low rotation speed, the sub injection amount Qp of the fuel is relatively large (large), for example, 3 to 4 mm 3 . On the other hand, the sub injection amount Qp is, for example, 1.
It is relatively small (small amount) of 5 to 2 mm 3, and on the low load side in the low speed range to the middle speed range, it is an intermediate amount (medium amount: for example, 2 to 2.5 mm 3 ).

【0049】ここで、前記エンジン1の低回転域、中回
転域及び高回転域というのは、エンジンの運転領域をエ
ンジン回転数について大まかに3等分したものを指し、
例えばこの実施形態においては、低回転域というのはエ
ンジン回転数neが約1500rpmよりも低い範囲であ
り、中回転域というのは、ne=約1500rpm〜約25
00rpmの範囲であり、また、高回転域というのはエン
ジン回転数neが約2500rpmよりも高い範囲とすれば
よい。
Here, the low, middle, and high rotation ranges of the engine 1 refer to those obtained by roughly dividing the operating range of the engine into three equal parts with respect to the engine speed.
For example, in this embodiment, the low rotation range is a range where the engine speed ne is lower than about 1500 rpm, and the middle rotation range is ne = about 1500 rpm to about 25 rpm.
The engine speed ne may be a range where the engine speed ne is higher than about 2500 rpm.

【0050】前記目標燃料噴射量Qbとエンジン回転数ne
とに基づき、噴射停止間隔演算部40e(図2参照)に
おいてメモリ上の制御マップ(噴射間隔マップ)を参照
して、噴射停止間隔Tpが演算される。この噴射停止間隔
Tpは、インジェクタ5の副噴射作動が終了して針弁が全
閉状態になった時点から該インジェクタ5が主噴射作動
のために開き始める時点までの間の時間間隔である。ま
た、前記副噴間隔マップは、図5に示すように、目標燃
料噴射量Qbとエンジン回転数neとに対応するように噴射
停止間隔Tpを設定したもので、同図によれば、減速時燃
料カット領域を除いて、エンジン1が低回転域の低負荷
側にあるときには、噴射停止間隔Tpが最も短くなる(例
えばTp=1.5ミリ秒くらい)一方、そこから高負荷側
ないし高回転側に移行するに連れて、噴射停止間隔Tpが
徐々に長くなり、図に斜線を入れて示すような高回転か
つ高負荷の領域(イ)(特定領域)では、例えばTp=約
2.5〜3ミリ秒以上になる。
The target fuel injection amount Qb and the engine speed ne
Based on the above, the injection stop interval calculation unit 40e (see FIG. 2) calculates the injection stop interval Tp with reference to the control map (injection interval map) in the memory. This injection stop interval
Tp is a time interval from the time when the sub-injection operation of the injector 5 ends and the needle valve is fully closed to the time when the injector 5 starts to open for the main injection operation. In the sub-injection interval map, as shown in FIG. 5, an injection stop interval Tp is set so as to correspond to the target fuel injection amount Qb and the engine speed ne. When the engine 1 is on the low-load side of the low-speed range except for the fuel cut-off region, the injection stop interval Tp is the shortest (for example, Tp = about 1.5 milliseconds). Side, the injection stop interval Tp gradually increases, and in a high-rotation and high-load area (a) (specific area) as shown by hatching in the figure, for example, Tp = about 2.5 ~ 3 ms or more.

【0051】言い換えると、前記噴射停止間隔Tpは、エ
ンジン1が前記領域(イ)にあるときには、該領域
(イ)の低回転かつ低負荷側に隣接する中回転中負荷領
域(図に仮想線で示す範囲(ニ))にあるときよりも長
くなるように設定されている。さらに、例えば図6に示
すように、減速時燃料カット領域を除いた低回転ないし
中回転域における低負荷側の領域を第1領域(ホ)と
し、中回転ないし高回転域における高負荷側の領域を第
2領域(ヘ)とすれば、前記噴射停止間隔Tpは、エンジ
ン1が前記第2領域(ヘ)にあるときに、第1領域
(ホ)にあるときよりも長くなるように設定されている
ということができる。
In other words, when the engine 1 is in the area (A), the injection stop interval Tp is set to the medium rotation medium load area adjacent to the low rotation and low load side of the area (A) (the virtual line in the figure). Is set to be longer than when it is in the range (d) shown by. Further, as shown in FIG. 6, for example, a region on the low load side in the low rotation speed to the middle rotation speed region excluding the deceleration fuel cut region is defined as a first region (e), and the region on the high load side in the middle rotation speed or the high rotation speed region. If the region is a second region (f), the injection stop interval Tp is set to be longer when the engine 1 is in the second region (f) than when it is in the first region (e). It can be said that.

【0052】尚、上述の如く、前記インジェクタ5によ
る燃料の基本噴射時期ITbがエンジン1の運転状態に応
じて変更されるので、結局、副噴射の開始時期は、図7
に示すようにエンジン1の負荷状態や回転数状態に応じ
て変化して、高回転側ないし高負荷側ほど進角されるよ
うになり、例えば圧縮上死点前(BTDC)90°CA〜5°CA
の範囲で変化することになる。
As described above, since the basic fuel injection timing ITb by the injector 5 is changed according to the operating state of the engine 1, the start timing of the sub-injection is eventually determined by the timing shown in FIG.
As shown in the figure, the angle changes in accordance with the load state and the rotational speed state of the engine 1, and the angle is advanced toward the high rotation side or the high load side. For example, before the compression top dead center (BTDC) 90 ° CA-5 ° CA
In the range.

【0053】そうして、前記目標燃料噴射量Qb、基本噴
射時期ITb、副噴射割合Rp、噴射停止間隔Tp、及び、前
記燃料圧力センサ6bにより検出されたコモンレール圧
力CRp等が噴射制御部40fに入力され、この噴射制御
部40fにおいてそれらの入力値に基づいて、インジェ
クタ5の副噴射及び主噴射作動の開始時期並びに該各噴
射作動における励磁時間が決定される。すなわち、ま
ず、目標燃料噴射量Qbが副噴射割合Rpに基づいて分配さ
れて、燃料の副噴射量Qp及び主噴射量Qmが求められる。
Then, the target fuel injection amount Qb, the basic injection timing ITb, the sub-injection ratio Rp, the injection stop interval Tp, the common rail pressure CRp detected by the fuel pressure sensor 6b, and the like are sent to the injection control unit 40f. The injection control unit 40f determines the start timing of the sub-injection and the main injection operation of the injector 5 and the excitation time in each injection operation based on these input values. That is, first, the target fuel injection amount Qb is distributed based on the sub injection ratio Rp, and the sub injection amount Qp and the main injection amount Qm of the fuel are obtained.

【0054】Qp ={Rp/(1+Rp)}×Qb, Qm ={(1
−Rp)/(1+Rp)}×Qb また、前記副噴射量Qp及び主噴射量Qmとコモンレール圧
力CRpとに基づいて、インジェクタ5の副噴射及び主噴
射作動における励磁時間がそれぞれ求められ、その主噴
射作動時の励磁時間と基本噴射時期ITbとに基づいて、
該主噴射作動の開始時期(主噴射時期ITm)が設定され
るとともに、該主噴射時期ITmと噴射停止間隔Tpと副噴
射作動の励磁時間とに基づいて、該副主噴射作動の開始
時期(副噴射時期ITp)が設定される。そして、クラン
ク角センサ16からの信号に基づいて、各気筒2毎に前
記副噴射時期ITp又は主噴射時期ITmになったことが判定
されると、前記噴射制御部40fから各気筒2毎のイン
ジェクタ5に制御信号(噴射パルス信号)が出力され、
これにより、インジェクタ5の作動制御が行われるよう
になっている。
Qp = {Rp / (1 + Rp)} × Qb, Qm = {(1
−Rp) / (1 + Rp)} × Qb Further, based on the sub-injection amount Qp, the main injection amount Qm, and the common rail pressure CRp, the excitation time in the sub-injection and the main injection operation of the injector 5 is obtained, respectively. Based on the excitation time during injection operation and the basic injection timing ITb,
The start timing of the main injection operation (main injection timing ITm) is set, and based on the main injection timing ITm, the injection stop interval Tp, and the excitation time of the sub injection operation, the start timing of the sub main injection operation ( The sub injection timing ITp) is set. When it is determined based on the signal from the crank angle sensor 16 that the sub-injection timing ITp or the main injection timing ITm has been reached for each cylinder 2, the injection control unit 40f determines the injector for each cylinder 2 5, a control signal (ejection pulse signal) is output,
Thereby, the operation control of the injector 5 is performed.

【0055】尚、前記目標トルク演算部40aにおいて
求められた目標トルクTrqは図外のEGR制御部へ出力
されて、目標空気過剰率の演算に供される。また、前記
目標噴射量演算部40bにおいて求められた目標燃料噴
射量QbもEGR制御部に出力され、前記目標空気過剰率
とともに、目標新気量の演算に供される。そして、この
目標新気量を制御目標値として、EGR弁34の開度が
制御される。
The target torque Trq obtained by the target torque calculation section 40a is output to an EGR control section (not shown) to be used for calculating a target excess air ratio. Further, the target fuel injection amount Qb obtained by the target injection amount calculation unit 40b is also output to the EGR control unit, and is used for calculating the target fresh air amount together with the target excess air ratio. Then, the opening of the EGR valve 34 is controlled using the target fresh air amount as a control target value.

【0056】前記図2に示すブロック図において、噴射
割合演算部40dは、インジェクタ5による燃料の副噴
射割合Rpを、エンジン1が中回転域の低負荷側(ロ)に
あるときに特定領域(イ)にあるときよりも多くなるよ
うに、また低回転域の低負荷側(ハ)にあるときにはさ
らに多くなるように設定する噴射割合設定手段に対応し
ている。
In the block diagram shown in FIG. 2, the injection ratio calculation unit 40d determines the sub injection ratio Rp of the fuel by the injector 5 when the engine 1 is on the low load side (b) of the middle rotation range. This corresponds to the injection ratio setting means for setting the number to be larger than that in the case (a), and to be larger when the load is on the low load side (c) in the low rotation range.

【0057】また、前記噴射停止間隔設定部40eは、
インジェクタ5による副噴射及び主噴射作動の間隔を、
該副噴射作動を終了してインジェクタ5が全閉状態にな
った時点から主噴射作動のために開き始める時点までの
間に、噴射停止間隔Tp(時間間隔)が空くように設定す
る噴射間隔設定手段に対応している。そして、この噴射
停止間隔設定部40eは、前記噴射停止間隔Tpを、エン
ジン1が特定領域(イ)にあるときには中回転中負荷領
域(ニ)にあるときよりも長くなるように設定するとと
もに、該噴射停止間隔Tpを、エンジン1が高負荷側の第
2領域(ヘ)にあるときに、低負荷側の第1領域(ホ)
にあるときよりも長くなるように設定するものである。
Further, the injection stop interval setting section 40e includes:
The interval between the sub-injection and the main injection operation by the injector 5 is
Injection interval setting for setting an injection stop interval Tp (time interval) between the time when the sub-injection operation is completed and the injector 5 is fully closed and the time when the injector 5 starts to open for the main injection operation. It corresponds to the means. The injection stop interval setting section 40e sets the injection stop interval Tp so that the injection stop interval Tp is longer when the engine 1 is in the specific region (a) than in the middle rotation load region (d). When the engine 1 is in the second region (f) on the high load side, the injection stop interval Tp is set to the first region (e) on the low load side.
Is set to be longer than that in

【0058】さらに、前記噴射制御部40fは、エンジ
ン1が特定領域(イ)にあるときに、インジェクタ5に
より燃料を、前記噴射停止間隔設定部40eにより設定
された噴射停止間隔Tpが空くように副噴射及び主噴射作
動に分けて噴射させる燃料噴射制御手段に対応してい
る。尚、前記噴射割合演算部40d、噴射停止間隔設定
部40e及び噴射制御部40fは、いずれも、ECU4
0のメモリに記憶されている制御プログラムが実行され
ることにより実現される。
Further, when the engine 1 is in the specific region (a), the injection control section 40f supplies fuel by the injector 5 so that the injection stop interval Tp set by the injection stop interval setting section 40e becomes vacant. It corresponds to the fuel injection control means for performing the injection separately for the sub-injection and the main injection operation. The injection ratio calculation unit 40d, the injection stop interval setting unit 40e, and the injection control unit 40f are all provided by the ECU 4
This is realized by executing a control program stored in the memory of the memory No. 0.

【0059】(副噴射による燃焼改善)ここで、前記の
ような副噴射を行うことによる燃焼状態の改善につい
て、エンジン1が低回転域における低負荷側にある場合
を例に取って、説明する。
(Improvement of Combustion by Sub-Injection) Here, the improvement of the combustion state by performing the above-described sub-injection will be described by taking as an example a case where the engine 1 is on the low load side in a low rotation range. .

【0060】図8は、エンジン1が低回転域における低
負荷側にあるときのインジェクタ5の針弁のリフト状
態、熱発生率及び気筒内圧の変化をそれぞれ示したもの
である。同図に破線で示すように燃料の副噴射を行わず
に、気筒2の圧縮上死点(TDC)近傍で燃料を一括して
噴射させる場合、このように一括して噴射された燃料が
微小な液滴に分裂して気化する間、その気化潜熱により
一旦、熱発生率はマイナス側となる。そして、燃料の気
化や熱分解が進みかつ燃料と空気とが部分的に混合され
て、主に燃料噴霧の外縁において可燃混合気が形成され
たとき、即ち着火遅れ期間が経過したときにその可燃混
合気が自己着火して、激しく燃焼する(予混合燃焼)。
FIG. 8 shows changes in the lift state of the needle valve of the injector 5, the heat release rate, and the cylinder pressure when the engine 1 is on the low load side in the low rotation range. In the case where the fuel is injected collectively near the compression top dead center (TDC) of the cylinder 2 without performing the sub-injection of the fuel as shown by the broken line in FIG. While the liquid droplets are broken up and vaporized, the heat generation rate temporarily becomes negative due to the latent heat of vaporization. Then, when the vaporization or thermal decomposition of the fuel proceeds and the fuel and the air are partially mixed to form a combustible mixture mainly at the outer edge of the fuel spray, that is, when the ignition delay period has elapsed, The air-fuel mixture self-ignites and burns violently (premixed combustion).

【0061】このとき、図に示すように熱発生率が急峻
なピークを示すとともに、やや遅れて燃焼室4の温度状
態も急上昇し、かつ該燃焼室4の圧力(気筒内圧)も急
激に立ち上がるため、燃焼騒音が大きくなるとともに、
NOxの生成量が増大する。そして、そのような激しい
予混合燃焼によって形成された火炎核に対し、周囲の燃
料蒸気及び空気が連続的に供給されていわゆる拡散燃焼
が継続的に行われ、その後、ピストン5の下降に伴い燃
焼室6の温度状態が低下することによって、燃焼が急速
に終了する。
At this time, as shown in the figure, the heat generation rate shows a steep peak, the temperature state of the combustion chamber 4 also rises a little later, and the pressure (in-cylinder pressure) of the combustion chamber 4 rises sharply. As a result, combustion noise increases,
The generation amount of NOx increases. The surrounding fuel vapor and air are continuously supplied to the flame kernel formed by such intense premixed combustion, so that so-called diffusion combustion is continuously performed. When the temperature state of the chamber 6 decreases, the combustion is rapidly terminated.

【0062】このような通常の燃焼状態に対し、同図に
実線で示すように燃料の副噴射を行う場合には、まず、
インジェクタ5の副噴射作動により気筒2の圧縮行程
(例えばBTDC50°CA)で全体の1割程度の燃料が噴射
される。この燃料は、前記と同様に気化し空気と部分的
に混合された後に、燃焼室4の温度状態が燃料の自己着
火温度を超えたとき(例えばBTDC30°CA)、着火して
燃焼する。この燃焼によって燃焼室4の温度及び圧力状
態が高められかつ火種となる火炎核が形成されたところ
へ、インジェクタ5の主噴射作動が行われると、コモン
レール式の高圧噴射によって燃料噴霧の微粒化特性が極
めて良いこととも相俟って、新たに噴射される燃料の着
火遅れは極めて短くなり、この燃料の殆どが最初から極
めて良好な拡散燃焼状態となる。
In the case where the sub-injection of fuel is performed in such a normal combustion state as shown by a solid line in FIG.
By the sub-injection operation of the injector 5, about 10% of the whole fuel is injected during the compression stroke of the cylinder 2 (for example, BTDC 50 ° CA). After the fuel is vaporized and partially mixed with the air as described above, when the temperature state of the combustion chamber 4 exceeds the self-ignition temperature of the fuel (for example, BTDC 30 ° CA), the fuel ignites and burns. When the main injection operation of the injector 5 is performed where the temperature and pressure state of the combustion chamber 4 is increased and a flame nucleus serving as a fire is formed by this combustion, atomization characteristics of fuel spray are performed by high pressure injection of a common rail type. Is extremely good, the ignition delay of newly injected fuel is extremely short, and most of this fuel is in a very good diffusion combustion state from the beginning.

【0063】このことで、図に実線で示すように、燃焼
初期の予混合燃焼による熱発生率のピークが前記した通
常の燃焼状態に比べて大幅に低くなる一方で、拡散燃焼
の速度が大幅に向上することから、燃焼後期の熱発生率
が前記のピークと同様の高い状態に維持される。そうし
て、全ての燃料が良好に燃焼し切って相対的に短い燃焼
期間で燃焼が完了すると、熱発生率も急速に減衰する。
As a result, as shown by the solid line in the figure, the peak of the heat generation rate due to the premixed combustion in the initial stage of combustion is significantly lower than that in the normal combustion state, while the speed of diffusion combustion is significantly higher. Therefore, the heat generation rate in the latter half of the combustion is maintained at a high state similar to the peak. Thus, when all the fuel has been burned well and the combustion is completed in a relatively short combustion period, the heat release rate also rapidly decreases.

【0064】また、気筒内圧の変化は、まずピストン5
の上昇に伴う圧力の上昇に副噴射の燃焼による圧力上昇
が重なって、気筒2の圧縮上死点(TDC)近傍で第1の
ピークが現れ、その後、前記した良好な拡散燃焼による
相対的に期間の長い第2のピークが現れる。このよう
に、気筒内圧がTDC近傍で速やかに高まり、しかも相対
的に長い間、ピークに近い高圧の状態に維持されること
により、気筒2の平均的な等容度が高められる。
The change in the cylinder internal pressure is determined by
The pressure rise due to the combustion of the sub-injection overlaps with the pressure rise due to the rise of the pressure, and a first peak appears near the compression top dead center (TDC) of the cylinder 2. A second peak with a longer duration appears. As described above, the average pressure in the cylinder 2 is increased by increasing the in-cylinder pressure quickly near the TDC and maintaining the high-pressure state near the peak for a relatively long time.

【0065】以上、説明したように、気筒2の圧縮行程
で主噴射に先立つ副噴射を行うことにより、副噴射を行
わない場合に比べて、該主噴射燃料の燃焼初期の立ち上
がりが段違いに穏やかなものになり、このことにより、
燃焼に伴うNOxの生成が抑制されるとともに、燃焼騒
音も低減される。また、拡散燃焼速度の向上によって、
燃焼期間が全体として短縮されることにより、燃焼期間
の終盤におけるスモークの生成を低減することができ
る。
As described above, by performing the sub-injection prior to the main injection in the compression stroke of the cylinder 2, the rise of the main injection fuel in the early stage of combustion is stepwise gentler than in the case where the sub-injection is not performed. This makes it possible to
The generation of NOx due to combustion is suppressed, and the combustion noise is also reduced. Also, by increasing the diffusion combustion rate,
Since the combustion period is shortened as a whole, generation of smoke at the end of the combustion period can be reduced.

【0066】ところで、前記の如く副噴射によって燃焼
状態を改善するためには、副噴射した燃料の燃焼から主
噴射燃料の燃焼開始までが適切に連続することが極めて
重要であり、そのためには、燃焼室4の温度状態等に応
じて、副噴射する燃料の分量や主噴射との間の時間間隔
を適切に設定しなくてはならない。すなわち、例えば副
噴射する燃焼が少な過ぎたり、或いは主噴射の開始時期
に対して早過ぎたりすると、副噴射した燃料の燃焼が終
了して火炎核が消滅した後に主噴射が行われることにな
り、主噴射燃料の着火性を十分に高めることができな
い。一方、副噴射の時期が遅すぎると、この燃料の燃焼
が不十分な状態で主噴射が行われることになり、この場
合も着火性はあまり向上し得ない。
In order to improve the combustion state by the sub-injection as described above, it is extremely important that the process from the combustion of the sub-injected fuel to the start of the main injection fuel is appropriately continued. The amount of fuel to be sub-injected and the time interval to the main injection must be appropriately set according to the temperature state of the combustion chamber 4 and the like. That is, for example, if the sub-injection combustion is too small or too early in relation to the start timing of the main injection, the main injection is performed after the combustion of the sub-injected fuel ends and the flame kernel disappears. However, the ignitability of the main injection fuel cannot be sufficiently increased. On the other hand, if the timing of the sub-injection is too late, the main injection will be performed in a state where the combustion of the fuel is insufficient, and the ignitability cannot be improved much in this case as well.

【0067】また、副噴射燃料が多すぎると、燃料が無
駄になるばかりか、その燃焼によっていわゆる逆トルク
が発生し、燃費の大幅な悪化を招く虞れがある。さら
に、エンジン1の運転状態によって、特に燃焼室4の温
度状態が高い高回転かつ高負荷状態においては、副噴射
燃料の燃焼時にNOxが多量に生成したり、或いはその
燃焼によっる既燃ガスが主噴射燃料の燃焼速度を著しく
低下させてしまい、スモークの生成を増加させることも
ある。
If the amount of the sub-injected fuel is too large, not only is the fuel wasted, but also the combustion produces a so-called reverse torque, which may cause a significant deterioration in fuel efficiency. Further, depending on the operating state of the engine 1, particularly in a high-speed and high-load state where the temperature state of the combustion chamber 4 is high, a large amount of NOx is generated during the combustion of the sub-injected fuel, or the burned gas resulting from the combustion is generated. May significantly reduce the combustion rate of the main injected fuel, increasing the generation of smoke.

【0068】そこで、この実施形態の燃料制御装置Aで
は、上述の如く、予め設定した制御マップに基づいて副
噴射割合Rpや噴射停止間隔Tpをきめ細かく変更すること
により、エンジン1の運転状態に拘わらず、燃費改善、
出力向上、信頼性向上、排気有害成分の低減、騒音抑制
等の相反する種々の要求をいずれも高次元で満足させる
ことができ、さらに、エンジン1が高回転かつ高負荷の
運転状態のときでも、副噴射によって燃焼改善を図るよ
うにしたものである。
Therefore, in the fuel control apparatus A of this embodiment, as described above, the sub-injection ratio Rp and the injection stop interval Tp are finely changed based on a preset control map, so that Fuel efficiency,
Various conflicting demands such as output improvement, reliability improvement, reduction of harmful exhaust components, noise suppression, etc. can be satisfied at a high level. Further, even when the engine 1 is in a high-speed and high-load operating state, The combustion is improved by sub-injection.

【0069】すなわち、図9のフローチャート図に示す
ように、まず、スタート後のステップS1において、エ
ンジン回転数neやアクセル開度Acc等のデータを入力
し、続くステップS2において、燃料噴射量マップから
読み込んだ値に基づいて目標燃料噴射量Qbを演算する。
続いて、ステップS3において、基本噴射時期マップか
ら基本噴射時期ITbを演算し、続くステップS4におい
て、噴射割合マップから副噴射割合Rpを読み込んで、設
定する。
That is, as shown in the flow chart of FIG. 9, first, in step S1 after the start, data such as the engine speed ne and the accelerator opening Acc are input. In the following step S2, the data from the fuel injection amount map is obtained. The target fuel injection amount Qb is calculated based on the read value.
Subsequently, in step S3, the basic injection timing ITb is calculated from the basic injection timing map, and in the following step S4, the sub-injection ratio Rp is read from the injection ratio map and set.

【0070】これにより、エンジン1が低回転域の低負
荷側にあって、燃焼室4の温度状態が低いときには副噴
射割合Rpが相対的に多く設定され、副噴射及び主噴射を
合わせた総燃料噴射量が少なくても、主噴射に適切に連
続するだけの十分な量の副噴射が行われる。そして、エ
ンジン1の負荷状態が高まるに連れて、副噴射割合Rpの
設定値は徐々に少なくなるものの、エンジン負荷の増大
に応じて総燃料噴射量が増大するので、このときは副噴
射量Qpはむしろ徐々に増大することになる(図4参
照)。一方、前記低回転低負荷領域からエンジン回転数
が高まるときには、燃料噴射総量はあまり変化しないの
で、副噴射割合Rpの設定値が小さくなるのに連れて、副
噴射量Qpも徐々に少なくなり、結局、高回転かつ高負荷
の領域では、副噴射割合Rpは最も少なくなる。
Thus, when the engine 1 is on the low load side in the low rotation range and the temperature state of the combustion chamber 4 is low, the sub-injection ratio Rp is set relatively high, and the total of the sub-injection and the main injection is combined. Even if the fuel injection amount is small, a sufficient amount of sub-injection is performed so as to be appropriately continued to the main injection. As the load state of the engine 1 increases, the set value of the sub-injection ratio Rp gradually decreases, but the total fuel injection amount increases in accordance with the increase in the engine load. Rather increase gradually (see FIG. 4). On the other hand, when the engine speed increases from the low-speed low-load region, the total fuel injection amount does not change much, so as the set value of the sub-injection ratio Rp decreases, the sub-injection amount Qp also gradually decreases, As a result, the sub-injection ratio Rp becomes the smallest in the high-rotation and high-load region.

【0071】続いて、ステップS5では、前記目標燃料
噴射量Qb及び副噴射割合Rpに基づいて、副噴射量Qp及び
主噴射量Qmを求め、続くステップS6において、噴射間
隔マップから噴射停止間隔Tpを読み込む。すなわち、エ
ンジン1が低回転域の低負荷側にあって燃焼室4の温度
状態が低いときには、噴射停止間隔Tpは相対的に短く設
定されるので、副噴射燃料の燃焼によって燃焼室4の温
度及び圧力状態が高められかつ火種の残っている間に主
噴射が行われるようになる。また、エンジン1の負荷状
態ないし回転数が高まるに連れて、噴射停止間隔Tpは徐
々に長くなる(図5参照)。そして、高回転かつ高負荷
の特定領域では、噴射停止間隔Tpは最も長くなるように
設定され、これにより、副噴射された燃料の大部分が自
己着火しない希薄な状態にまで拡散して、いわゆる希薄
予混合気を形成するようになる。
Subsequently, in step S5, the sub-injection amount Qp and the main injection amount Qm are obtained based on the target fuel injection amount Qb and the sub-injection ratio Rp. In the following step S6, the injection stop interval Tp is obtained from the injection interval map. Read. That is, when the temperature of the combustion chamber 4 is low when the engine 1 is on the low load side in the low rotation range, the injection stop interval Tp is set relatively short. And the main injection is performed while the pressure condition is increased and the fire remains. Further, the injection stop interval Tp gradually increases as the load state or the rotation speed of the engine 1 increases (see FIG. 5). In the high-rotation and high-load specific region, the injection stop interval Tp is set to be the longest, whereby most of the sub-injected fuel diffuses to a lean state in which self-ignition is not performed. A lean premix is formed.

【0072】前記図4及び図5にそれぞれ示される副噴
射量Qp及び噴射停止間隔Tpの関係を見ると、例えば図1
0に模式的に示すように、Qp/Tpとして表される値が、
エンジン1の高負荷側の領域全体において低回転域にあ
るときには中回転域にあるときよりも小さく、かつ該中
回転域にあるときには高回転域にあるときよりも小さい
ことが分かる。これは、エンジン1が高負荷状態にある
ときには、前記図5に示すようにエンジン回転数neが変
化しても噴射停止間隔Tpがあまり変化しないのに対し、
エンジン1が低回転でありながら高負荷の状態にあると
いうことは、高回転域に比べて低い温度状態においてで
きるだけ出力トルクを高めたいということであるから、
前記図4に示すように、副噴射量Qpを多くさせており、
一方、高回転かつ高負荷の状態では燃焼室4の温度状態
も十分に高いので、副噴射量Qpはどちらかといえば少し
でよいからである。
Referring to the relationship between the sub-injection amount Qp and the injection stop interval Tp shown in FIGS. 4 and 5, for example, FIG.
As schematically shown at 0, the value represented as Qp / Tp is
It can be seen that when the engine 1 is in the low speed range over the entire region on the high load side, the engine 1 is smaller than in the middle speed range, and when it is in the middle speed range, it is smaller than in the high speed range. This is because when the engine 1 is in a high load state, the injection stop interval Tp does not change much even if the engine speed ne changes as shown in FIG.
The fact that the engine 1 is in a high load state while having a low rotation speed means that the output torque should be increased as much as possible in a low temperature state as compared with a high rotation speed range.
As shown in FIG. 4, the sub-injection amount Qp is increased,
On the other hand, in the state of high rotation and high load, the temperature state of the combustion chamber 4 is sufficiently high, so that the auxiliary injection amount Qp may be rather small.

【0073】そうして、前記のようにきめ細かに設定し
た副噴射割合Rpや噴射停止間隔Tpに応じて、ステップS
7において、各気筒2毎にインジェクタ5による副噴射
及び主噴射の開始時期ITp,ITmをそれぞれ設定する。続
いて、ステップS8において、クランク角信号に基づい
て副噴射時期ITpになったかどうか判定し、該噴射時期
になるまで待って(判定がNO)、噴射時期になれば
(判定がYES)ステップS9に進んで、インジェクタ
5に副噴射量Qpに対応する噴射パルス信号を出力して、
副噴射作動を行わせる。続いて、ステップS10におい
て、クランク角信号に基づいて、主噴射時期ITmになっ
たかどうか判定し、該噴射時期になるまで待って(判定
がNO)、噴射時期になれば(判定がYES)ステップ
S11に進んで、インジェクタ5に主噴射量Qmに対応す
る噴射パルス信号を出力して、主噴射作動を行わせ、し
かる後にリターンする。
Then, according to the sub-injection ratio Rp and the injection stop interval Tp, which have been finely set as described above, step S
At 7, the start timings ITp and ITm of the sub-injection and the main injection by the injector 5 are set for each cylinder 2. Subsequently, in step S8, it is determined whether or not the sub-injection timing ITp has been reached based on the crank angle signal, and it is waited until the injection timing has come (determination is NO), and if it becomes the injection timing (determination is YES), step S9 is performed. To output an injection pulse signal corresponding to the sub-injection amount Qp to the injector 5,
The sub injection operation is performed. Subsequently, in step S10, it is determined whether or not the main injection timing ITm has been reached based on the crank angle signal, and it is waited until the injection timing has been reached (determination is NO). Proceeding to S11, an injection pulse signal corresponding to the main injection amount Qm is output to the injector 5 to perform the main injection operation, and thereafter, the routine returns.

【0074】(実施形態の作用効果)したがって、この
実施形態に係るエンジンの燃料制御装置Aによれば、ま
ず、エンジン1の略全ての運転領域において、各気筒2
毎のインジェクタ5により燃料が副噴射と主噴射とに分
けて噴射され、該副噴射された燃料の燃焼によって主噴
射の着火性や燃焼速度が高められる。このことで、燃焼
初期の温度及び圧力の急上昇を抑制しながら、拡散燃焼
期間を短縮することができ、エンジン1の出力を向上或
いは燃費を低減しながら、排気有害成分を低減しかつ騒
音も抑制することができる。
(Effects of Embodiment) Therefore, according to the fuel control system A for the engine according to this embodiment, first, the cylinder 2
Each injector 5 injects fuel separately into sub-injection and main injection, and the combustion of the sub-injected fuel enhances the ignitability and combustion speed of the main injection. As a result, it is possible to shorten the diffusion combustion period while suppressing the rapid rise in temperature and pressure in the initial stage of combustion, and to reduce harmful exhaust components and suppress noise while improving the output of the engine 1 or reducing fuel consumption. can do.

【0075】その際、上述の如く、副噴射割合Rpや噴射
停止間隔Tpがエンジン1の負荷状態や回転数等に応じて
きめ細かく変更されて、略全ての運転領域において副噴
射燃料の燃焼が主噴射燃料の燃焼に対し適切に連続する
ようになるので、前記の作用効果をエンジン1の全運転
領域に亘って十分に得ることができる。
At this time, as described above, the sub-injection ratio Rp and the injection stop interval Tp are finely changed in accordance with the load condition and the number of revolutions of the engine 1, and the combustion of the sub-injection fuel is substantially performed in almost all operation regions. Since the combustion of the injected fuel is appropriately continued, the above-mentioned effects can be sufficiently obtained over the entire operation range of the engine 1.

【0076】具体的に、図11はエンジン1のアイドル
領域、低回転低負荷領域、中回転中負荷領域及び高回転
高負荷領域について、インジェクタ5の針弁のリフト状
態、熱発生率及び気筒内圧の変化を互いに関連づけて示
したものである。同図に細めの実線で示すアイドル領域
では、副噴射は最も遅角側で行われ、かつその噴射量が
中負荷域よりも多く設定されている。このことで、焼室
4の温度及び圧力状態が最も低いアイドル領域におい
て、失火の発生を確実に防止しながら、主噴射の前に十
分な発熱量を確保し、かつ副噴射燃料の燃焼から主噴射
燃料の燃焼までをスムーズに連続させて、燃焼騒音を大
幅に低減することができる。
Specifically, FIG. 11 shows the lift state of the needle valve of the injector 5, the heat release rate, and the cylinder pressure in the idle range, low-speed low-load range, medium-speed medium-load range and high-speed high-load range of the engine 1. Are shown in relation to each other. In the idle region shown by a thin solid line in FIG. 3, the sub-injection is performed on the most retarded side, and the injection amount is set to be larger than that in the middle load region. In this way, in the idle region where the temperature and pressure state of the firing chamber 4 are the lowest, a sufficient amount of heat generation is secured before the main injection while the misfire is reliably prevented, and the main injection Combustion of the injected fuel can be smoothly continued, and the combustion noise can be significantly reduced.

【0077】また、同図に破線で示す低回転低負荷領域
では、副噴射は前記アイドル領域よりは早いものの中負
荷や高負荷の状態に比べて遅角側で行われることで、副
噴射燃料の燃焼が主噴射燃料の燃焼に適切に連続し、燃
焼性が大幅に改善される。また、副噴射燃料の燃焼によ
り生成された既燃ガスにより主噴射燃料の燃焼初期の予
混合燃焼速度が適度に低下させられることで、NOxの
生成量がさらに低減する。このような既燃ガスによる内
部EGR効果は、同図に仮想線で示す中回転中負荷領域
において副噴射が進角されかつその噴射量が増やされる
ことによってさらに高められる。加えて、中回転中負荷
領域においては副噴射の進角によりその噴射燃料の一部
が希薄な状態にまで拡散し、後述の如く主噴射が行われ
るまで着火しないようになるので、いわゆる逆トルクが
減少して、エンジン出力の向上或いは燃費の一層の改善
が図られる。
In the low-rotation, low-load region shown by the broken line in the same drawing, the sub-injection is performed on the retard side as compared with the medium-load or high-load state, which is earlier than the idle region. Is appropriately continued to the combustion of the main injected fuel, and the combustibility is greatly improved. Further, the premixed combustion speed of the main injection fuel in the initial stage of combustion is appropriately reduced by the burned gas generated by the combustion of the sub-injection fuel, so that the generation amount of NOx is further reduced. The internal EGR effect due to such burned gas is further enhanced by advancing the sub-injection and increasing the injection amount in a middle rotation and middle load region indicated by a virtual line in FIG. In addition, in the middle rotation and medium load region, a part of the injected fuel is diffused to a lean state due to the advance angle of the sub-injection, and the ignition does not occur until the main injection is performed as described later. , The engine output or the fuel efficiency is further improved.

【0078】前記したように、エンジン1の低回転及び
中回転域の常用される運転領域において、該エンジン1
の負荷状態や回転数neの変化に応じて、副噴射割合Rpや
噴射停止間隔Tpが徐々に変更されることで、該エンジン
1の燃焼状態も徐々に変化し、急変することがない。こ
のため、例えば、車両が平坦な道路において緩やかに走
行速度を高めていくような場合に、エンジン1の運転状
態が減速時燃料カット領域(図3参照)の高負荷側の境
界に沿うように低回転低負荷から中回転中負荷、さらに
高回転高負荷へと徐々に移行するとき、安定してショッ
クの少ない良好な運転フィーリングが得られる。
As described above, in the normal operating range of the engine 1 in the low-speed and middle-speed ranges, the engine 1
The sub-injection ratio Rp and the injection stop interval Tp are gradually changed in accordance with changes in the load state and the rotation speed ne, so that the combustion state of the engine 1 also changes gradually and does not change suddenly. For this reason, for example, when the vehicle gradually increases the traveling speed on a flat road, the operating state of the engine 1 is set so as to be along the boundary on the high load side of the deceleration fuel cut region (see FIG. 3). When gradually shifting from a low rotation low load to a medium rotation medium load, and further to a high rotation high load, a good driving feeling with less shock is obtained stably.

【0079】一方、前記図11に太めの実線で示すよう
に、エンジン1が高負荷域にあるときには、噴射停止間
隔Tpが十分に長く設定されることにより、副噴射された
燃料の殆どが気筒2の圧縮上死点前には着火せず、主噴
射燃料とともに燃焼するようになる。以下、このような
燃焼状態について詳細に説明する。
On the other hand, as shown by the thick solid line in FIG. 11, when the engine 1 is in the high load range, the injection stop interval Tp is set sufficiently long, so that most of the sub-injected fuel is supplied to the cylinder. The fuel is not ignited before the compression top dead center of No. 2 and burns together with the main injected fuel. Hereinafter, such a combustion state will be described in detail.

【0080】前記したように、エンジン1の運転領域が
高回転側ないし高負荷側に移行するほど、インジェクタ
5による燃料の副噴射時期は早められ、例えば特定領域
(イ)においては、副噴射は気筒2の圧縮行程中期頃に
行われる(例えばBTDC90°CA)。このように早期に副
噴射された燃料は、その大部分が燃焼室4の空気と十分
に混合されかつ十分に気化霧化して、相対的に広い領域
にまで拡散し、いわゆる自己着火温度になっても燃焼を
開始しない希薄な混合気となる。このように形成された
希薄予混合気は、気筒2の圧縮行程後期になっても自己
着火には至らず、クランク角の進行とともに周囲の酸素
と徐々に反応して(冷炎反応)、燃焼室4の温度状態及
び圧力状態を上昇させる。
As described above, as the operating range of the engine 1 shifts to the high rotation side or the high load side, the sub-injection timing of the fuel by the injector 5 is advanced. For example, in the specific region (a), the sub-injection This is performed in the middle of the compression stroke of the cylinder 2 (for example, BTDC 90 ° CA). Most of the fuel sub-injected early in this way is sufficiently mixed with the air in the combustion chamber 4 and sufficiently vaporized and atomized, and diffuses to a relatively wide area, and reaches a so-called auto-ignition temperature. However, the mixture becomes a lean mixture that does not start combustion. The lean premixture thus formed does not self-ignite even in the late stage of the compression stroke of the cylinder 2, and gradually reacts with the surrounding oxygen as the crank angle progresses (cool flame reaction), and the combustion proceeds. The temperature state and pressure state of the chamber 4 are increased.

【0081】そうして、この状態で、気筒2の圧縮上死
点近傍において主噴射が行われたとき、エンジン1が高
回転かつ高負荷領域にあって温度状態が高い上に、前記
のような副噴射燃料の冷炎反応によってさらに温度及び
圧力状態の高められている燃焼室4において、コモンレ
ール式の高圧噴射によって燃料噴霧の微粒化特性が極め
て良いこととも相俟って、主噴射された燃料噴霧はその
外縁において直ちに気化し、これが周囲の希薄予混合気
とともに燃焼に適した濃度状態の混合気を形成して、殆
ど着火遅れのない状態で燃焼を開始する。そして、この
ようにして噴霧の外縁に形成された火炎核に向かって周
囲の混合気が連続的に供給され、極めて良好な拡散燃焼
が継続的に行われる。
In this state, when the main injection is performed in the vicinity of the compression top dead center of the cylinder 2, the engine 1 is in the high-speed and high-load region, and the temperature state is high. In the combustion chamber 4 in which the temperature and the pressure are further increased by the cool flame reaction of the sub-injected fuel, the main injection is performed by the common rail type high pressure injection, together with the extremely good atomization characteristics of the fuel spray. The fuel spray evaporates immediately at its outer edge, which forms a mixture having a concentration suitable for combustion with the surrounding lean premix, and starts combustion with almost no ignition delay. Then, the surrounding air-fuel mixture is continuously supplied toward the flame kernel formed at the outer edge of the spray in this way, and extremely excellent diffusion combustion is continuously performed.

【0082】すなわち、エンジン1が高回転かつ高負荷
の状態にあるときにも、上述の如く低回転低負荷領域や
中回転中負荷領域において燃料の副噴射を行ったときと
同様に、副噴射を行わない場合に比べて初期燃焼の勢い
を抑えながら、拡散燃焼速度を大幅に高めることができ
る。しかも、燃焼室4に早期に副噴射された燃料は予め
周囲の空気と十分に混合された上で、主噴射燃料の燃焼
を契機に燃焼するようになるので、燃焼室4における空
気利用率も向上する。
That is, even when the engine 1 is in the high-speed and high-load state, the sub-injection is performed in the same manner as when the sub-injection of the fuel is performed in the low-speed low-load region or the medium-speed medium load region as described above. The diffusion combustion speed can be greatly increased while suppressing the momentum of the initial combustion as compared with the case where the combustion is not performed. In addition, the fuel sub-injected into the combustion chamber 4 at an early stage is sufficiently mixed in advance with the surrounding air, and then burns upon the combustion of the main injection fuel. improves.

【0083】これにより、前記図11に示すように、燃
焼初期の熱発生率のピークが低くなる一方で、そのピー
クに近い熱発生率を示す良好な拡散燃焼が行われて、燃
焼期間が相対的に短くなる。このことで、燃焼初期のN
Oxの生成を抑制しながら、燃焼後期のスモークの生成
も低減することができる。また、燃焼初期の気筒内圧の
急激な上昇が抑えられるとともに、ピークに近い高い圧
力状態が相対的に長く維持されることになるので、平均
的な等容度が極めて高くなり、特にエンジン1の全負荷
状態において耐熱信頼性を損なうことなく、高い出力を
得ることができ、或いは、その分、燃料噴射量を減少さ
せて、燃費のさらなる改善を図ることもできる。
As a result, as shown in FIG. 11, while the peak of the heat generation rate in the initial stage of combustion is lowered, favorable diffusion combustion showing a heat generation rate close to the peak is performed, and the combustion period is relatively short. Will be shorter. As a result, N
While suppressing the generation of Ox, the generation of smoke in the latter stage of combustion can also be reduced. Further, a sharp rise in the cylinder pressure in the initial stage of combustion is suppressed, and a high pressure state close to the peak is maintained for a relatively long time. A high output can be obtained without impairing the heat resistance under the full load condition, or the fuel injection amount can be reduced correspondingly to further improve the fuel efficiency.

【0084】尚、前記の如く、副噴射燃料の大部分を拡
散させて、燃焼室4に希薄予混合気を形成させるために
は、インジェクタ5の副噴射及び主噴射作動の間の噴射
停止間隔Tpを所定の時間間隔以上とする必要があるが、
この所定時間間隔は、燃焼室4の温度状態や圧力状態、
或いは燃料の副噴射量等によっても異なるものである
が、要するに、副噴射燃料のうちの例えば80%以上が
燃焼室4において拡散し、いわゆる自己着火温度に達し
ても燃焼を開始しない希薄な混合気を形成することにな
るような時間間隔ということができる。
As described above, in order to diffuse most of the sub-injected fuel and form the lean premix in the combustion chamber 4, the injection stop interval between the sub-injection and the main injection of the injector 5 is required. Tp needs to be longer than a predetermined time interval,
This predetermined time interval depends on the temperature state and pressure state of the combustion chamber 4,
Alternatively, although it depends on the amount of sub-injection of fuel, etc., in short, lean mixing in which, for example, 80% or more of the sub-injected fuel diffuses in the combustion chamber 4 and does not start combustion even when the so-called self-ignition temperature is reached. It can be said that the time interval is such as to form a mind.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1の発明
におけるディーゼルエンジンの燃料制御装置によると、
エンジンが高回転かつ高負荷の特定領域にあるときに
も、燃料噴射弁による燃料の副噴射を該副噴射の終了時
点から主噴射の開始時点までの間に時間間隔が空くよう
に行わせることで、該副噴射により主噴射燃料の燃焼性
を高めて、燃費を改善或いは出力を向上することができ
るとともに、主噴射燃料を殆ど最初から良好に拡散燃焼
させて、燃焼初期のNOxの生成を抑制しながら、燃焼
後期のスモークの生成も低減することができる。
As described above, according to the fuel control system for a diesel engine according to the first aspect of the present invention,
Even when the engine is in a specific region where the engine speed is high and the load is high, the sub injection of the fuel by the fuel injection valve is performed such that a time interval is provided between the end of the sub injection and the start of the main injection. Thus, the sub-injection enhances the flammability of the main injection fuel to improve fuel efficiency or output, and at the same time, diffuses the main injection fuel satisfactorily from almost the beginning to produce NOx in the early stage of combustion. While suppressing, the generation of smoke in the latter stage of combustion can also be reduced.

【0086】請求項2の発明によると、エンジンが中回
転域の低負荷側にあるときにも、燃料の副噴射により主
噴射燃料の着火性及び燃焼性を高めて、NOx及びスモ
ークを低減しかつ燃費の改善或いは出力の向上を達成で
きる。その際、燃料の副噴射割合を特定領域に比べて増
やすことで、副噴射燃料の燃焼から主噴射燃料の燃焼ま
でを適切に連続させて、前記の効果を十分に得ることが
できる。
According to the second aspect of the present invention, even when the engine is on the low load side in the middle rotation range, the ignitability and the combustibility of the main injection fuel are enhanced by the sub-injection of the fuel to reduce NOx and smoke. In addition, improvement in fuel efficiency or output can be achieved. At this time, by increasing the sub-injection ratio of the fuel as compared to the specific region, the process from combustion of the sub-injection fuel to combustion of the main injection fuel can be appropriately continued, and the above effect can be sufficiently obtained.

【0087】請求項3の発明によると、エンジンが低回
転域の低負荷側にあるときに、十分な量の燃料を副噴射
しかつその燃料の燃焼から主噴射燃料の燃焼までを適切
に連続させて、主噴射燃料の着火性及び燃焼性を高める
ことができる。しかも、エンジンが低回転域から高回転
域まで徐々に移行していくときに、良好な運転フィール
を得ることができる。
According to the third aspect of the invention, when the engine is on the low load side in the low rotation range, a sufficient amount of fuel is sub-injected, and the combustion from the fuel to the main injection fuel is appropriately continuously performed. Thus, the ignitability and combustibility of the main injection fuel can be improved. In addition, when the engine gradually shifts from a low rotation range to a high rotation range, a good driving feel can be obtained.

【0088】また、請求項4の発明におけるディーゼル
エンジンの燃料制御装置によると、エンジンが高回転高
負荷の特定領域及びこれに隣接する中回転中負荷領域に
あるときに、請求項1及び請求項2の発明と同様の効果
を得ることができる。
According to the fuel control system for a diesel engine according to the fourth aspect of the present invention, when the engine is located in a high-rotation high-load specific region and a medium-rotation medium load region adjacent thereto, The same effect as that of the second invention can be obtained.

【0089】請求項5の発明によると、エンジンの広い
運転領域において副噴射により燃焼性を向上させて、エ
ンジンの全運転領域に亘って見たときに、燃費改善等の
効果を大幅に向上できる。
According to the fifth aspect of the present invention, the combustibility is improved by sub-injection in a wide operating range of the engine, and the effect of improving fuel efficiency can be greatly improved when viewed over the entire operating range of the engine. .

【0090】次に、請求項6の発明におけるディーゼル
エンジンの燃料制御装置によると、エンジンが低回転域
の高負荷側にあるときには副噴射量を多くさせること
で、相対的に温度状態が低くかつ燃料噴射量が多い状態
でも、副噴射により主噴射燃料の燃焼性を十分に高める
ことができる。また、高回転域の高負荷側においては、
副噴射量を減らすか又は副噴射及び主噴射の間の時間間
隔を延ばすことで、NOxの生成や逆トルクを低減でき
る。
Next, according to the fuel control system for a diesel engine according to the sixth aspect of the present invention, when the engine is on the high load side in the low engine speed range, the sub-injection amount is increased so that the temperature condition is relatively low and Even in a state where the fuel injection amount is large, the sub-injection can sufficiently enhance the combustibility of the main injection fuel. On the high load side in the high rotation range,
By reducing the sub-injection amount or extending the time interval between the sub-injection and the main injection, the generation of NOx and the reverse torque can be reduced.

【0091】請求項7の発明によると、エンジンが高負
荷状態のまま低回転域から高回転域まで移行するとき
に、良好な運転フィールが得られる。
According to the seventh aspect of the invention, when the engine shifts from a low rotation range to a high rotation range while the engine is in a high load state, a good driving feeling is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る燃料制御装置の全体構
成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】ECUの燃料噴射制御部の構成を示す機能ブロ
ック図である。
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of a fuel injection control unit of an ECU.

【図3】目標燃料噴射量及びエンジン回転数に対応する
ように副噴射割合を設定した噴射割合マップの一例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an injection ratio map in which a sub-injection ratio is set so as to correspond to a target fuel injection amount and an engine speed.

【図4】エンジン負荷及びエンジン回転数の変化に対応
する副噴射量の変化の一例を示すマップ図である。
FIG. 4 is a map showing an example of a change in a sub-injection amount corresponding to a change in an engine load and an engine speed.

【図5】目標燃料噴射量及びエンジン回転数に対応する
ように噴射停止間隔を設定した噴射間隔マップの一例を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an injection interval map in which an injection stop interval is set so as to correspond to a target fuel injection amount and an engine speed.

【図6】低負荷側の第1領域及び高負荷側の第2領域の
一例を示す図5相当図である。
FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 5, showing an example of a first region on the low load side and a second region on the high load side.

【図7】燃料噴射制御の全体的な手順を示すフローチャ
ート図である。
FIG. 7 is a flowchart showing an overall procedure of fuel injection control.

【図8】副噴射を行う場合と行わない場合とについて対
比してそれぞれ示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a case where sub-injection is performed and a case where sub-injection is not performed;

【図9】燃料噴射制御の手順を示すフローチャート図で
ある。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure of fuel injection control.

【図10】エンジンの高負荷側の領域においてエンジン
回転数の変化に対応するQp/Tpの値の変化の傾向を示し
た説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a tendency of a change in the value of Qp / Tp corresponding to a change in the engine speed in a high-load region of the engine.

【図11】エンジンがアイドル領域、低回転低負荷領
域、中回転中負荷領域及び高回転高負荷領域にあるとき
について、燃焼に伴う熱発生率及び気筒内圧の変化を互
いに対比して示した説明図である。
FIG. 11 is a graph showing changes in the heat release rate and the in-cylinder pressure accompanying combustion when the engine is in an idle range, a low-speed low-load range, a medium-speed medium-load range, and a high-speed high-load range. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A エンジンの燃料制御装置 1 ディーゼルエンジン 2 気筒 4 燃焼室 5 インジェクタ(燃料噴射弁) 40 コントロールユニット 40d 副噴射割合演算部(噴射割合設定手段) 40e 噴射停止間隔演算部(噴射間隔設定手段) 40f 噴射制御部(燃料噴射制御手段) A Fuel control device for engine 1 Diesel engine 2 Cylinder 4 Combustion chamber 5 Injector (fuel injection valve) 40 Control unit 40d Sub-injection ratio calculation unit (injection ratio setting unit) 40e Injection stop interval calculation unit (injection interval setting unit) 40f Injection Control unit (fuel injection control means)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直接、
噴射する燃料噴射弁を備え、エンジンが少なくとも低回
転域の低負荷側にあるときに、前記燃料噴射弁により燃
料を、気筒の圧縮上死点近傍での主噴射作動とこれにに
先立つ副噴射作動とに分けて噴射させるようにしたディ
ーゼルエンジンの燃料制御装置において、 前記燃料噴射弁による副噴射及び主噴射作動の間隔を、
該副噴射作動を終了して燃料噴射弁が全閉状態になった
時点から主噴射作動のために開き始める時点までの間に
時間間隔が空くように設定する噴射間隔設定手段と、 エンジンが高回転域における高負荷側の特定領域にある
ときに、前記燃料噴射弁により燃料を、前記噴射間隔設
定手段により設定された時間間隔が空くように副噴射及
び主噴射作動に分けて噴射させる燃料噴射制御手段とを
備えていることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料
制御装置。
A fuel is directly injected into a combustion chamber in a cylinder of an engine.
A fuel injection valve for injecting, and when the engine is at least on a low load side in a low rotation range, a fuel is injected by the fuel injection valve into a main injection operation near a compression top dead center of a cylinder and a sub-injection preceding the main injection operation. In the fuel control device for a diesel engine, which is configured to perform the injection separately from the operation, the interval between the sub-injection and the main injection operation by the fuel injection valve,
Injection interval setting means for setting a time interval between the time when the sub-injection operation is completed and the fuel injection valve is fully closed and the time when the fuel injection valve is started to open for the main injection operation; Fuel injection in which fuel is injected by the fuel injection valve in a sub-injection mode and a main injection operation such that a time interval set by the injection interval setting means is left when the engine is in a specific region on the high load side in a rotation range. A fuel control device for a diesel engine, comprising: a control unit.
【請求項2】 請求項1において、 燃料噴射制御手段は、エンジンが中回転域の低負荷側に
あるときにも、燃料噴射弁により燃料を副噴射及び主噴
射作動に分けて噴射させるものであり、 前記燃料噴射弁の副噴射作動による燃料噴射量の主噴射
作動に対する割合である副噴射割合を、エンジンが前記
中回転域の低負荷側にあるときに特定領域よりも多くな
るように設定する噴射割合設定手段を備えていることを
特徴とするディーゼルエンジンの燃料制御装置。
2. The fuel injection control device according to claim 1, wherein the fuel injection valve separates the fuel into a sub-injection operation and a main injection operation even when the engine is on a low load side in a middle rotation range. The sub-injection ratio, which is a ratio of the fuel injection amount to the main injection operation by the sub-injection operation of the fuel injection valve, is set to be larger than a specific region when the engine is on the low load side of the middle rotation region. A fuel control device for a diesel engine, comprising:
【請求項3】 請求項2において、 副噴射割合設定手段は、燃料の副噴射割合を、エンジン
が低回転域の低負荷側にあるときに特定領域よりも多く
なるように設定するものであることを特徴とするディー
ゼルエンジンの燃料制御装置。
3. The sub-injection ratio setting means according to claim 2, wherein the sub-injection ratio setting means sets the sub-injection ratio of the fuel to be larger than a specific region when the engine is on a low load side in a low rotation range. A fuel control device for a diesel engine, comprising:
【請求項4】 エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直接、
噴射する燃料噴射弁と、 エンジンが高回転域における高負荷側の特定領域及びこ
の領域の低回転ないし低負荷側に隣接する中回転中負荷
領域にあるときに、前記燃料噴射弁により燃料を、気筒
の圧縮上死点近傍での主噴射作動とこれにに先立つ副噴
射作動とに分けて噴射させる燃料噴射制御手段と、 前記燃料噴射弁による副噴射及び主噴射作動の間隔を、
該副噴射作動を終了して燃料噴射弁が全閉状態になった
時点から主噴射作動のために開き始める時点までの間に
時間間隔が空くように設定する噴射間隔設定手段とを備
え、 前記噴射間隔設定手段は、前記時間間隔を、エンジンが
前記特定領域にあるときには前記中回転中負荷領域にあ
るときよりも長くなるように設定するものであることを
特徴とするディーゼルエンジンの燃料制御装置。
4. The fuel is directly supplied to an in-cylinder combustion chamber of an engine.
A fuel injection valve for injecting, when the engine is in a specific region on a high load side in a high rotation region and a medium rotation medium load region adjacent to a low rotation or low load side of this region, fuel is injected by the fuel injection valve; Fuel injection control means for injecting separately into a main injection operation near the compression top dead center of the cylinder and a sub-injection operation preceding the main injection operation, and an interval between the sub-injection and the main injection operation by the fuel injection valve,
Injection interval setting means for setting a time interval between the time when the sub-injection operation is completed and the fuel injection valve is fully closed and the time when the fuel injection valve is started to open for the main injection operation, and The fuel injection control device for a diesel engine, wherein the injection interval setting means sets the time interval to be longer when the engine is in the specific region than when the engine is in the middle rotation load region. .
【請求項5】 請求項4において、 燃料噴射制御手段は、エンジンが、減速時の燃料カット
領域を除いた低回転ないし中回転域における低負荷側の
第1領域にあるか、又は少なくとも中回転ないし高回転
域における高負荷側の第2領域にあるときに、燃料噴射
弁により燃料を副噴射及び主噴射作動に分けて噴射させ
るものであり、 噴射間隔設定手段は、燃料噴射弁による副噴射及び主噴
射作動の時間間隔を、エンジンが前記第2領域にあると
きには第1領域にあるときよりも長くなるように設定す
るものであることを特徴とするディーゼルエンジンの燃
料制御装置。
5. The fuel injection control means according to claim 4, wherein the engine is in a first region on a low load side in a low rotation to medium rotation region excluding a fuel cut region at the time of deceleration, or at least a medium rotation. The fuel injection valve separates the fuel into sub-injection and main injection operation when the fuel injection valve is in the second region on the high load side in the high rotation range. And a time interval of the main injection operation is set to be longer when the engine is in the second region than in the first region.
【請求項6】 エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直接、
噴射する燃料噴射弁と、 前記燃料噴射弁により燃料を、気筒の圧縮上死点近傍で
の主噴射作動とこれにに先立つ副噴射作動とに分けて噴
射させる燃料噴射制御手段と、 前記燃料噴射弁による副噴射及び主噴射作動の間隔を、
該副噴射作動を終了して燃料噴射弁が全閉状態になった
時点から主噴射作動のために開き始める時点までの間に
時間間隔が空くように設定する噴射間隔設定手段とを備
え、 前記燃料噴射弁の副噴射作動による燃料噴射量をQpと
し、前記時間間隔をTpとしたとき、Qp/Tpの値は、エン
ジンが低回転域の高負荷側にあるときには高回転域の高
負荷側にあるときよりも大きいことを特徴とするディー
ゼルエンジンの燃料制御装置。
6. The fuel is directly supplied to an in-cylinder combustion chamber of an engine.
A fuel injection valve for injecting, fuel injection control means for injecting fuel by the fuel injection valve into a main injection operation near a compression top dead center of a cylinder and a sub-injection operation preceding the main injection operation, and the fuel injection The interval between the sub-injection and main injection operation by the valve is
Injection interval setting means for setting a time interval between the time when the sub-injection operation is completed and the fuel injection valve is fully closed and the time when the fuel injection valve is started to open for the main injection operation, and When the fuel injection amount by the sub-injection operation of the fuel injection valve is Qp, and the time interval is Tp, the value of Qp / Tp is higher when the engine is on the higher load side in the low rotation range. A fuel control device for a diesel engine, the fuel control device being larger than in the first embodiment.
【請求項7】 請求項6において、 Qp/Tpの値は、エンジンが低回転域の高負荷側にあると
きには中回転域の高負荷側にあるときよりも大きく、か
つ該中回転域の高負荷側にあるときには高回転域の高負
荷側にあるときよりも大きいことを特徴とするディーゼ
ルエンジンの燃料制御装置。
7. The system according to claim 6, wherein the value of Qp / Tp is larger when the engine is on the high load side in the low rotation speed range than when the engine is on the high load side in the middle rotation speed range. A fuel control device for a diesel engine, which is larger at a load side than at a high load side in a high rotation range.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011118028A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 トヨタ自動車株式会社 Combustion controller for internal combustion engine
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