JP2002357154A - Fuel injection device for diesel engine - Google Patents

Fuel injection device for diesel engine

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JP2002357154A
JP2002357154A JP2001162518A JP2001162518A JP2002357154A JP 2002357154 A JP2002357154 A JP 2002357154A JP 2001162518 A JP2001162518 A JP 2001162518A JP 2001162518 A JP2001162518 A JP 2001162518A JP 2002357154 A JP2002357154 A JP 2002357154A
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fuel injection
injection
fuel
cylinder pressure
rate
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崇 新城
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a combustion noise by improving combustibility of a diesel engine. SOLUTION: In this device, when a change rate of pressure in a cylinder is high by dividing main injection (a) and making a valve lift amount variably controllable of a fuel injection valve (c), and by decreasing a lift amount in the beginning and so on, an injection rate in the beginning is decreased, and by concurrently using delay angle control in addition to these factors [(b), (c)], the change rate of pressure in a cylinder is reduced, and a combustion noise is reduced.

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、ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射制御装置に関し、特に、筒内圧力変化に応
じた噴射率の制御によって燃焼性を改善する技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection control device for a diesel engine, and more particularly to a technique for improving combustion characteristics by controlling an injection rate in accordance with a change in cylinder pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
としては、例えば、特開平11−173201号公報に
開示される技術が知られている。この従来技術では、筒
内圧力よりパイロット噴射の熱発生率を求め、パイロッ
ト噴射時期および噴射量を制御している。
2. Description of the Related Art As a fuel injection control device for a diesel engine, for example, a technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-173201 is known. In this conventional technique, the heat generation rate of pilot injection is obtained from the in-cylinder pressure, and the pilot injection timing and injection amount are controlled.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
のようにパイロット噴射の制御では、急激な燃焼を抑制
するには限界があった。本発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、パイロット噴射とは異な
り、燃料噴射を開始してから終了するまでの間で噴射率
を可変に制御することにより、急激な燃焼を抑制して緩
やかな燃焼圧力変化を実現できるようにし、以って燃焼
騒音を効果的に低減できるようにしたディーゼルエンジ
ンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
However, in the control of the pilot injection as in the above-mentioned prior art, there is a limit in suppressing rapid combustion. The present invention has been made in view of such a conventional problem, and unlike pilot injection, the injection rate is controlled variably from the start of fuel injection to the end thereof, so that rapid injection is achieved. It is an object of the present invention to provide a fuel injection control device for a diesel engine capable of suppressing combustion and realizing a gradual change in combustion pressure, thereby effectively reducing combustion noise.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する燃
料噴射手段と、エンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力
検出手段と、前記筒内圧力検出値に基づいて、筒内圧力
変化率を演算する筒内圧力変化率演算手段と、前記筒内
圧力変化率が大きいときほど前記燃料噴射手段の噴射率
を燃料噴射期間中の後期に比較して初期を小さくする噴
射率制御手段と、を備えることを特徴とする。
For this purpose, the invention according to claim 1 comprises a fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber of an engine, an in-cylinder pressure detection means for detecting an in-cylinder pressure of the engine, An in-cylinder pressure change rate calculating means for calculating an in-cylinder pressure change rate based on the in-cylinder pressure detection value; and Injection rate control means for making the initial stage smaller than the latter period.

【0005】請求項1に係る発明によると、筒内圧力変
化率に応じて燃料噴射率を制御することで、燃焼開始時
に筒内圧力が急増することを抑制できるため、燃焼変動
の少ない運転を行うことができ、燃焼騒音を低減でき
る。また、請求項2に係る発明は、前記噴射率制御手段
は、前記筒内圧力変化率が大きいほど、燃料の噴射時期
を遅角させることを特徴とする。
According to the first aspect of the invention, by controlling the fuel injection rate in accordance with the in-cylinder pressure change rate, it is possible to suppress a sudden increase in the in-cylinder pressure at the start of combustion. And combustion noise can be reduced. The invention according to claim 2 is characterized in that the injection rate control means delays the fuel injection timing as the in-cylinder pressure change rate increases.

【0006】請求項2に係る発明によると、燃料噴射期
間中の初期の噴射率を小さくすることに加えて燃料噴射
時期を遅角することで、燃焼騒音を更に低減できる。す
なわち、燃料噴射期間中の中期に噴射率が増加すること
に伴って燃焼開始後の筒内圧力も増加するが、筒内圧力
変化率に応じて燃料噴射期間を遅角することで、燃料噴
射期間中期の噴射率が増加する時期を圧縮上死点から遠
い時期に設定することになり、これによって燃焼開始後
に筒内圧力が急増することを抑制できるため、燃焼騒音
を更に低減できる。
According to the second aspect of the invention, the combustion noise can be further reduced by delaying the fuel injection timing in addition to reducing the initial injection rate during the fuel injection period. That is, although the in-cylinder pressure after the start of combustion also increases with an increase in the injection rate in the middle period during the fuel injection period, the fuel injection period is retarded according to the in-cylinder pressure change rate, so that the fuel injection The timing at which the injection rate in the middle of the period increases is set to a timing far from the compression top dead center, whereby it is possible to suppress a sudden increase in the in-cylinder pressure after the start of combustion, so that combustion noise can be further reduced.

【0007】また、請求項3に係る発明は、前記噴射率
制御手段は、前記筒内圧力変化率が大きいほど、前記燃
料噴射期間中に大きな分割回数で分割して燃料を噴射
し、各噴射毎の噴射時間のうち、後の噴射の噴射量を大
きくすることを特徴とする。請求項3に係る発明による
と、筒内圧力変化率が大きいほど、分割噴射における分
割回数を大きくすることで平均的に噴射率が低減され、
また、後の噴射における噴射量を大きくすることで、初
期の噴射率がより低減された噴射率特性となり、燃焼変
動の小さい運転を行うことができる。
According to a third aspect of the present invention, the injection rate control means injects fuel by dividing the fuel at a larger number of times during the fuel injection period as the in-cylinder pressure change rate increases. In each of the injection times, the injection amount of the subsequent injection is increased. According to the invention according to claim 3, as the in-cylinder pressure change rate is larger, the injection rate is averagely reduced by increasing the number of divisions in the divided injection,
In addition, by increasing the injection amount in the later injection, the injection rate characteristics in which the initial injection rate is further reduced are obtained, and an operation with small combustion fluctuation can be performed.

【0008】また、請求項4に係る発明は、前記燃料噴
射手段は、リフトによって燃料を噴射する針弁と、指令
電圧が印加される間前記針弁をリフトさせるソレノイド
とを備えた燃料噴射弁で構成され、前記噴射率制御手段
は、燃料噴射期間中に指令電圧を印加する回数で前記噴
射回数を制御し、複数回に分割して印加される指令電圧
の各印加毎の印加時間で噴射時間を制御することを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the fuel injection means includes a needle valve for injecting fuel by a lift, and a solenoid for lifting the needle valve while a command voltage is applied. Wherein the injection rate control means controls the number of injections by the number of times the command voltage is applied during the fuel injection period, and injects the command voltage divided into a plurality of times at each application time of the command voltage. It is characterized by controlling time.

【0009】請求項4に係る発明によると、ソレノイド
で針弁をオン、オフ的にリフト制御する燃料噴射弁を用
いたときに、指令電圧を印加する回数で分割回数と各回
の噴射時間を制御することによって、擬似的に初期の噴
射率を低減することができる。また、請求項5に係る発
明は、前記燃料噴射手段は、リフト量が大きくなるほど
大きな噴射率で燃料を噴射する針弁と、印加される指令
電圧が大きいほど前記針弁のリフト量を大きくする圧電
素子を備えた燃料噴射弁で構成されることを特徴とす
る。
According to the fourth aspect of the present invention, when a fuel injection valve that lifts the needle valve on and off with a solenoid is used, the number of divisions and the injection time for each injection are controlled by the number of times the command voltage is applied. By doing so, the initial injection rate can be reduced in a pseudo manner. In the invention according to claim 5, the fuel injection means increases a lift amount of the needle valve by injecting fuel at a higher injection rate as the lift amount increases, and increases the lift amount of the needle valve as the applied command voltage increases. It is characterized by comprising a fuel injection valve having a piezoelectric element.

【0010】請求項5に係る発明によると、圧電素子に
より針弁のリフト量を制御する燃料噴射弁を用いること
で、噴射率をリフト量に応じて任意に制御できる。ま
た、請求項6に係る発明は、前記噴射率制御手段は、前
記筒内圧力変化率が所定値を超えると、前記噴射率を燃
料噴射期間中の後期に比較して初期を小さくすることを
特徴とする。
According to the fifth aspect of the present invention, the injection rate can be arbitrarily controlled according to the lift amount by using the fuel injection valve that controls the lift amount of the needle valve by the piezoelectric element. The invention according to claim 6 is characterized in that the injection rate control means reduces the initial value of the injection rate when the rate of change of the in-cylinder pressure exceeds a predetermined value, as compared with the latter rate during the fuel injection period. Features.

【0011】請求項6に係る発明によると、筒内圧力変
化率が大きいときに初期の噴射率を小さくした噴射率特
性とすることで、筒内圧力変化率が減少し、燃焼変動の
小さい運転を行うことができる。また、請求項7に係る
発明は、燃料噴射圧力がコモンレール内の燃料圧力の調
整によって調整可能であり、前記噴射率制御手段は、噴
射率の制御を燃料噴射圧力の調整も併用して行うことを
特徴とする。
According to the sixth aspect of the invention, when the in-cylinder pressure change rate is large, the initial injection rate is made small so that the injection rate characteristic is reduced, so that the in-cylinder pressure change rate is reduced and the combustion fluctuation is small. It can be performed. In the invention according to claim 7, the fuel injection pressure can be adjusted by adjusting the fuel pressure in the common rail, and the injection rate control means performs the control of the injection rate together with the adjustment of the fuel injection pressure. It is characterized by.

【0012】請求項7に係る発明によると、噴射率制御
を、燃料噴射圧力の調整を併用して行うことにより、よ
り好ましい噴射率に制御することができる。
According to the present invention, the injection rate can be controlled to a more preferable injection rate by performing the injection rate control together with the adjustment of the fuel injection pressure.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態の全体
図を示す。燃料は、燃料タンクから吸入通路を介して燃
料供給ポンプに導入され、吐出通路を経てコモンレール
51に昇圧された状態で蓄えられる。コモンレール51
内の高圧燃料は、供給通路52を経由して各気筒の燃料
噴射弁1(1’)に供給され、該燃料噴射弁1(1’)
先端に設けられた複数の噴孔からエンジン50の燃焼室
内に噴射される。また、各気筒に、点火プラグと一体に
組み付けるなどして、筒内圧力を検出する筒内圧センサ
53が配設されている。
FIG. 1 is an overall view of an embodiment of the present invention. The fuel is introduced from the fuel tank to the fuel supply pump via the suction passage, and is stored in a state where the pressure is increased on the common rail 51 via the discharge passage. Common rail 51
The high-pressure fuel inside is supplied to the fuel injection valve 1 (1 ′) of each cylinder via the supply passage 52, and the fuel injection valve 1 (1 ′)
The fuel is injected into the combustion chamber of the engine 50 from a plurality of injection holes provided at the tip. Further, an in-cylinder pressure sensor 53 for detecting an in-cylinder pressure is provided in each cylinder, for example, by being assembled integrally with a spark plug.

【0014】コントロールユニット54には、筒内圧
力、エンジン回転速度、クランク角、アクセル開度、水
温、EGR率及び過給圧をそれぞれ検出するセンサか
ら、各検出信号が入力される。そして、コントロールユ
ニット54には、アクセル開度、エンジン回転速度等に
基づいて、コモンレール内燃料圧力、燃料噴射量、燃料
噴射率、燃料噴射回数、燃料噴射時期の目標値を検索
し、これらの燃料噴射量、燃料噴射時期の目標値となる
ように、燃料噴射弁の制御開閉時期を設定すると共に、
コモンレール51内の燃料圧力が目標値となるように制
御する。
The control unit 54 receives various detection signals from sensors for detecting in-cylinder pressure, engine rotation speed, crank angle, accelerator opening, water temperature, EGR rate, and supercharging pressure. The control unit 54 searches the common rail fuel pressure, the fuel injection amount, the fuel injection rate, the number of fuel injections, and the target value of the fuel injection timing based on the accelerator opening, the engine rotation speed, and the like. In addition to setting the control opening / closing timing of the fuel injection valve so as to be the target value of the injection amount and the fuel injection timing,
Control is performed so that the fuel pressure in the common rail 51 becomes a target value.

【0015】次に、燃料噴射弁の具体的な構成を図2、
図3に基づいて説明する。図2において、燃料噴射弁1
は、ノズルホルダ2、ノズルボディ3及び噴射弁駆動部
4から構成されており、リテーニングナット5により、
ノズルホルダ2とノズルボディ3が一体化されている。
ノズルボディ3内には、針弁摺動孔6及び燃料溜まり室
7が形成され、先端には、燃料溜まり室7に連通するノ
ズル孔8が形成されている。針弁摺動孔6には、針弁9
の大径部10が摺動自由に嵌合される。この針弁9の大
径部10には、連結部11が形成されると共に、下方先
端部には、小径部12及び弁体部13が一体形成されて
いる。
Next, the specific structure of the fuel injection valve is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the fuel injection valve 1
Is composed of a nozzle holder 2, a nozzle body 3, and an injection valve driving unit 4.
The nozzle holder 2 and the nozzle body 3 are integrated.
A needle valve slide hole 6 and a fuel reservoir 7 are formed in the nozzle body 3, and a nozzle hole 8 communicating with the fuel reservoir 7 is formed at the tip. Needle valve 9 is provided in needle valve sliding hole 6.
Large diameter portion 10 is slidably fitted. The large-diameter portion 10 of the needle valve 9 has a connecting portion 11 formed thereon, and a small-diameter portion 12 and a valve body portion 13 are integrally formed at a lower end portion.

【0016】そして、この弁体部13によって、シート
部Xが開閉され、ノズル孔8からの燃料噴射がオン・オ
フされる。針弁9の連結部11の先端にはプッシュロッ
ド14が当接し、さらにバネ16により、閉弁方向に付勢
される。また、ピン17は、ノズルボディ3とノズルホ
ルダ2の位置決めを行う。前記プッシュロッド14は、
ノズルホルダ2に形成されたシリンダ15内に摺動自由
に嵌合されている。ノズルホルダ2の上部には、針弁9
及びプッシュロッド14を駆動する噴射弁駆動部4が配
設され、噴射弁駆動部4内には、電磁弁(ソレノイド)
22が配設され、コネクタ部23を介して制御電流が供
給される。電磁弁22は、通電状態に応じて弁体22a
が変位し、プッシュロッド14の背圧室38を燃料出口
24側の低圧室20と連通する連通路39を開閉する。
これにより、プッシュロッド14の背圧室38の圧力が
解放される。ノズルホルダ2には高圧燃料の燃料供給通
路19が形成され、その一端がノズルホルダ2のインレッ
ト18に接続し、他端が前記燃料溜まり室7に連通する
と共に、前記背圧室38にも連通する。前記コモンレー
ル26の高圧燃料は、前記インレット19、燃料供給通
路19を介して燃料溜まり室7、背圧室38に供給され
る。なお、燃料噴射弁18内のリーク燃料は、燃料出口
24より、燃料タンク内に戻される。通常、針弁9は、
背圧室38の圧力を受けるプッシュロッド14により閉
方向に付勢されているが、電磁弁22への通電を開始す
ると、連通路39が開かれて背圧室38の圧力が低下
し、プッシュロッド14は背部からの押圧力が減るた
め、燃料溜まり室7に付加されている燃料圧力により、
針弁9がリフトして開弁し、燃料が噴射される。電磁弁
22への通電を停止すると、弁体22aが連通路39を
閉じ、背圧室38の圧力が上昇し、このときプッシュロ
ッド14を押し下げる方向の受圧面積が大きいために、
バネ16に抗して針弁9が押し下げられて閉弁し、燃料
の噴射が停止する。したがって、電磁弁22への通電間
隔、時期を制御することにより、燃料噴射量、噴射時期
を自由に制御でき、1サイクルの通電回数を制御するこ
とにより、複数回の噴射が可能である。そして、電磁弁
22のオン・オフを短い周期で繰り返して噴射回数を増
やしつつ各回の噴射量を減少することにより、擬似的に
噴射率を低くすることができ、逆に電磁弁22のオン・
オフ周期を長くして噴射回数を減らしつつ各回の噴射量
を増大することにより、擬似的に噴射率を高くすること
ができる。
The valve portion 13 opens and closes the seat portion X, and turns on / off the fuel injection from the nozzle hole 8. A push rod 14 is in contact with the distal end of the connecting portion 11 of the needle valve 9 and is urged by a spring 16 in a valve closing direction. The pins 17 position the nozzle body 3 and the nozzle holder 2. The push rod 14 is
It is slidably fitted in a cylinder 15 formed in the nozzle holder 2. A needle valve 9 is provided above the nozzle holder 2.
And an injection valve driving unit 4 for driving the push rod 14, and an electromagnetic valve (solenoid) is provided in the injection valve driving unit 4.
A control current is supplied through a connector section. The solenoid valve 22 is provided with a valve body 22a according to the energized state.
And opens and closes a communication passage 39 that communicates the back pressure chamber 38 of the push rod 14 with the low pressure chamber 20 on the fuel outlet 24 side.
As a result, the pressure in the back pressure chamber 38 of the push rod 14 is released. A fuel supply passage 19 for high-pressure fuel is formed in the nozzle holder 2, one end of which is connected to the inlet 18 of the nozzle holder 2, the other end of which communicates with the fuel storage chamber 7 and also communicates with the back pressure chamber 38. I do. The high-pressure fuel of the common rail 26 is supplied to the fuel storage chamber 7 and the back pressure chamber 38 via the inlet 19 and the fuel supply passage 19. The leaked fuel in the fuel injection valve 18 is returned from the fuel outlet 24 into the fuel tank. Usually, the needle valve 9 is
Although it is urged in the closing direction by the push rod 14 receiving the pressure of the back pressure chamber 38, when the energization of the solenoid valve 22 is started, the communication path 39 is opened, the pressure of the back pressure chamber 38 decreases, and the push Since the pressing force from the back of the rod 14 is reduced, the fuel pressure applied to the fuel storage chamber 7
The needle valve 9 lifts and opens, and fuel is injected. When the energization of the solenoid valve 22 is stopped, the valve body 22a closes the communication passage 39, and the pressure in the back pressure chamber 38 increases. At this time, since the pressure receiving area in the direction of pushing down the push rod 14 is large,
The needle valve 9 is pushed down against the spring 16 to close the valve, and the fuel injection stops. Therefore, the fuel injection amount and the injection timing can be freely controlled by controlling the energization interval and timing to the solenoid valve 22, and a plurality of injections can be performed by controlling the number of energizations in one cycle. The injection rate can be reduced in a pseudo manner by increasing the number of injections and decreasing the injection amount of each injection by repeating the ON / OFF of the electromagnetic valve 22 in a short cycle, and conversely, the ON / OFF of the electromagnetic valve 22 can be reduced.
By increasing the off-cycle and increasing the amount of each injection while reducing the number of injections, it is possible to artificially increase the injection rate.

【0017】次に、図3において、他の燃料噴射弁1’
の構成を示す。図2の燃料噴射弁1では、噴射弁駆動部
4内には、電磁弁22が配設されているが、図3では、
噴射弁駆動部4内には、圧電素子26が積層して配設さ
れており、コネクタ部23を介して電力が供給される。
圧電素子26は通電電圧値に応じて伸縮し、この圧電素
子26にはプッシャー27が当接し、プッシャー27は
プッシュロッド14を押圧し、通電電圧の減少により圧
電素子26が収縮するときにリターンスプリング21に
より引き上げられる。なお、噴射弁駆動部4はロックナ
ット25により、ノズルホルダ2に結合される。なお、
燃料噴射弁1内のリーク燃料は燃料出口24より、燃料
タンク内に戻される。通常、針弁9はプッシュロッド1
4及びプッシャー27により閉方向に付勢されている
が、この状態から圧電素子26への通電を制御すること
により、そのリフト量が制御される。つまり、圧電素子
26への通電電圧を減少すると圧電素子26が収縮し、
プッシャー27がリターンスプリング21により戻さ
れ、プッシュロッド14は背部からの押力が減るため、
燃料溜まり室7に付加されている燃料圧力により針弁9
がリフトして開弁し、燃料が噴射される。このときの針
弁9の最大リフト量は、圧電素子26に対する印加電圧
値により変化し、電圧値を減少させるほどリフト量は大
きくなる。圧電素子26に印加する電圧を大きくすると
圧電素子26の伸び量が大きくなり、プッシャー27、
プッシュロッド14を介して押圧される針弁9が閉弁
し、燃料の噴射が停止する。したがって、圧電素子26
への印加電圧値、時期を制御することにより、燃料噴射
量、噴射時期を自由に制御でき、1サイクルの通電回数
を複数にすることができる。
Next, in FIG. 3, another fuel injection valve 1 '
Is shown. In the fuel injection valve 1 of FIG. 2, the solenoid valve 22 is disposed in the injection valve driving unit 4, but in FIG.
Piezoelectric elements 26 are arranged in a stack in the injection valve driving section 4, and power is supplied through the connector section 23.
The piezoelectric element 26 expands and contracts in accordance with the energized voltage value. A pusher 27 abuts on the piezoelectric element 26, and the pusher 27 presses the push rod 14. It is raised by 21. The injection valve driving section 4 is connected to the nozzle holder 2 by a lock nut 25. In addition,
Leaked fuel in the fuel injection valve 1 is returned to the fuel tank from the fuel outlet 24. Usually, the needle valve 9 is the push rod 1
The lift amount is controlled by controlling the energization of the piezoelectric element 26 from this state. That is, when the voltage applied to the piezoelectric element 26 is reduced, the piezoelectric element 26 contracts,
The pusher 27 is returned by the return spring 21, and the push rod 14 has a reduced pressing force from the back, so that
The needle valve 9 is controlled by the fuel pressure applied to the fuel reservoir 7.
Lifts and opens, and fuel is injected. The maximum lift amount of the needle valve 9 at this time changes according to the voltage value applied to the piezoelectric element 26, and the lift amount increases as the voltage value decreases. When the voltage applied to the piezoelectric element 26 is increased, the amount of expansion of the piezoelectric element 26 is increased, and the pusher 27,
The needle valve 9 pressed via the push rod 14 closes, and fuel injection stops. Therefore, the piezoelectric element 26
By controlling the voltage value and timing applied to the fuel cell, the fuel injection amount and injection timing can be freely controlled, and the number of times of energization in one cycle can be increased.

【0018】このように、印加電圧値により針弁リフト
量を制御することができるが、繰り返し電圧をかけるこ
とで図2の燃料噴射弁と同様乃至より高い噴射率の自由
度で制御を行うことができる。図4に示すフローチャー
トは、図2に示した燃料噴射弁1を用いた場合の、コン
トロールユニット54で実行する噴射制御を示す。この
フローは、エンジン回転に同期して繰り返される。
As described above, the needle valve lift amount can be controlled by the applied voltage value. However, by repeatedly applying the voltage, the control can be performed with the same or higher degree of freedom of the injection rate as in the fuel injector of FIG. Can be. The flowchart shown in FIG. 4 shows the injection control executed by the control unit 54 when the fuel injection valve 1 shown in FIG. 2 is used. This flow is repeated in synchronization with the engine rotation.

【0019】ステップ1では、各種エンジン運転条件と
して、エンジン回転速度Ne、エンジン負荷Q、冷却水
温Twを読み込む。ステップ2では、これらに基づいて
判断した運転状態に応じた燃料の基本噴射量、基本噴射
時期、基本コモンレール圧を算出する。ステップ3で
は、筒内圧力センサにより検出された筒内圧力p及びク
ランク角センサからのクランク角θを読み込む。
In step 1, the engine speed Ne, engine load Q, and cooling water temperature Tw are read as various engine operating conditions. In step 2, a basic fuel injection amount, a basic fuel injection timing, and a basic common rail pressure according to the operation state determined based on these are calculated. In step 3, the in-cylinder pressure p detected by the in-cylinder pressure sensor and the crank angle θ from the crank angle sensor are read.

【0020】ステップ4では、前記筒内圧力p及びクラ
ンク角θから、筒内圧力変化率dp/dθを算出する。
ステップ5では、筒内圧力変化率dp/dθと所定の最
大筒内圧力変化率dpmaxとの大小を比較し、筒内圧
力変化率dp/dθがdpmaxより小さいときはその
ままこの制御を終了し、dpmax以上のときは、ステ
ップ6へ進んで、メイン噴射を分割する分割噴射を行
う。
In step 4, the in-cylinder pressure change rate dp / dθ is calculated from the in-cylinder pressure p and the crank angle θ.
In step 5, the magnitude of the in-cylinder pressure change rate dp / dθ is compared with a predetermined maximum in-cylinder pressure change rate dpmax, and if the in-cylinder pressure change rate dp / dθ is smaller than dpmax, this control is terminated as it is, If it is equal to or greater than dpmax, the routine proceeds to step 6, where split injection for splitting main injection is performed.

【0021】ステップ7では、再度筒内圧力変化率dp
/dθと所定の最大筒内圧力変化率dpmaxとの大小
を比較し、筒内圧力変化率dp/dθがdpmaxより
小さいときはそのままこの制御を終了し、dpmax以
上のときは、ステップ8へ進んで、噴射開始時期を所定
量遅角補正して設定する。ステップ9では、前記遅角補
正された噴射開始時期が遅角限界か否かを判定し、遅角
限界と判断したときは、そのまま制御を終了する。
In step 7, the in-cylinder pressure change rate dp is
/ Dθ is compared with a predetermined maximum in-cylinder pressure change rate dpmax. If the in-cylinder pressure change rate dp / dθ is smaller than dpmax, the control is terminated as it is. Then, the injection start timing is set by delay correction of a predetermined amount. In step 9, it is determined whether or not the injection start timing after the retard correction is at the retard limit. When it is determined that the retard is at the retard limit, the control is terminated as it is.

【0022】これに対して、噴射開始時期が遅角限界未
満のときは、ステップ8に戻って再度噴射開始時期を遅
角補正する。遅角補正回数については、遅角限界に応じ
た回数を設定しておき、噴射開始時期が遅角限界に達し
た場合は、筒内圧力変化率dp/dθに関わらず、制御
を終了する。図5に示すフローチャートは、図3に示し
た燃料噴射弁を用いた場合に、コントロールユニットで
実行される噴射制御内容について示しており、図4の第
1実施形態と相違するのは、ステップ25で筒内圧力変
化率dp/dθが最大筒内圧力変化率dpmax以上と
判定されたときに、ステップ26で初期噴射率を減少す
る点だけである。すなわち、第1実施形態では分割噴射
によって擬似的に噴射率を減少させたのに対し、第2実
施形態では圧電素子26への印加電圧の制御によって所
望の初期噴射率に減少して設定する。
On the other hand, if the injection start timing is less than the retard limit, the routine returns to step 8 and the injection start timing is again retarded. Regarding the number of times of retard correction, a number corresponding to the retard limit is set, and when the injection start timing reaches the retard limit, the control is ended regardless of the in-cylinder pressure change rate dp / dθ. The flowchart shown in FIG. 5 shows the details of the injection control executed by the control unit when the fuel injection valve shown in FIG. 3 is used.
The only difference from the first embodiment is that the initial injection rate is reduced in step 26 when the in-cylinder pressure change rate dp / dθ is determined to be equal to or greater than the maximum in-cylinder pressure change rate dpmax in step 25. That is, in the first embodiment, the injection rate is reduced artificially by the split injection, whereas in the second embodiment, the initial injection rate is set to be reduced to a desired initial injection rate by controlling the voltage applied to the piezoelectric element 26.

【0023】以上第1、第2実施形態で示したように、
筒内圧力変化率dp/dθに応じて燃料噴射パターンを
制御することで、急激な圧力変化を抑制し、燃焼騒音を
低減できる。従来のパイロット噴射制御でも燃焼騒音低
減効果は得られるが、本発明とパイロット噴射制御とを
併用することで、さらに効果を高めることができる。該
パイロット噴射制御を併用する場合は、パイロット噴射
に続いて、本発明に係る制御を行う。
As described above in the first and second embodiments,
By controlling the fuel injection pattern in accordance with the in-cylinder pressure change rate dp / dθ, a sudden pressure change can be suppressed, and combustion noise can be reduced. Although the combustion noise reduction effect can be obtained by the conventional pilot injection control, the effect can be further enhanced by using the present invention and the pilot injection control together. When the pilot injection control is used together, the control according to the present invention is performed subsequent to the pilot injection.

【0024】また、筒内圧力変化率算出手段として、振
動計やイオンセンサなどを用い、筒内の燃焼状態の検出
値を圧力変化に換算してdp/dθとすることも可能で
ある。次に、前記第1、第2実施形態の具体的な噴射パ
ターンと、その効果について説明する。
As a means for calculating the in-cylinder pressure change rate, it is also possible to use a vibrometer or an ion sensor or the like and convert the detected value of the combustion state in the cylinder into a pressure change to obtain dp / dθ. Next, specific injection patterns of the first and second embodiments and their effects will be described.

【0025】図6に、通常の運転で得られる筒内圧力波
形及び圧力変化率の例を示す。通常の燃料噴射(本例で
はメイン噴射のみ)を行うと、図中矢印で示した時期か
ら燃焼が開始し、着火遅れ期間中に予混合状態となった
混合気が急速に燃焼する。その結果、急激に筒内圧力が
上昇し、圧力変化率dp/dθが大きくなる。そこで、
本発明では、圧力変化率dp/dθが、図中に示した最
大筒内圧力変化率dpmax以下となるように噴射制御
を行う。最大筒内圧力変化率dpmaxは、運転条件に
より異なり、過給圧、要求圧力に応じて設定する。
FIG. 6 shows an example of an in-cylinder pressure waveform and a pressure change rate obtained in a normal operation. When normal fuel injection (in this example, only main injection) is performed, combustion starts at the timing indicated by the arrow in the figure, and the air-fuel mixture in the premixed state during the ignition delay period burns rapidly. As a result, the in-cylinder pressure rapidly increases, and the pressure change rate dp / dθ increases. Therefore,
In the present invention, injection control is performed such that the pressure change rate dp / dθ is equal to or less than the maximum in-cylinder pressure change rate dpmax shown in the figure. The maximum in-cylinder pressure change rate dpmax varies depending on operating conditions and is set according to the supercharging pressure and the required pressure.

【0026】図7に具体的な制御例を示す。(a)で
は、メイン噴射を分割化したものを示し、複数回噴射に
より擬似的に燃料噴射初期の噴射率を低減するものであ
る。(b)では、(a)の例に対して、噴射開始時期を
遅角させた場合の例であり、(a)より急激な燃焼に対
する抑制効果が高い。(c)では、図3に示した燃料噴
射弁のように、噴射率を可変に制御可能な場合の制御例
を示しており、燃料噴射初期の噴射率を示しているお
り、燃料噴射初期の噴射率を低減している。(d)は、
(c)の例に対して噴射開始時期を遅角させた場合の例
である。また、図2に示した燃料噴射弁を用いた場合で
も、レール圧を可変的に制御可能な場合は、(e)に示
したように、いわゆるブーツ型噴射が可能となり、初期
噴射率を下げることが可能になる。レール圧の制御を行
い、図中矢印で示した期間を制御することで、初期噴射
率の制御が可能となる。
FIG. 7 shows a specific control example. (A) shows a divided main injection, in which the injection rate at the initial stage of fuel injection is reduced by multiple injections. (B) is an example in which the injection start timing is retarded from the example of (a), and the effect of suppressing rapid combustion is higher than (a). (C) shows a control example in which the injection rate can be variably controlled as in the fuel injection valve shown in FIG. 3, and shows the injection rate at the beginning of fuel injection. The injection rate has been reduced. (D)
This is an example in which the injection start timing is retarded with respect to the example of (c). Even when the fuel injection valve shown in FIG. 2 is used, when the rail pressure can be variably controlled, so-called boot-type injection becomes possible as shown in FIG. It becomes possible. By controlling the rail pressure and controlling the period indicated by the arrow in the drawing, the initial injection rate can be controlled.

【0027】図8では、実際に本発明の噴射制御を行っ
た際の筒内圧力経過、圧力変化率の例を示す。点線が制
御を行わないとき、実線が制御を行ったときの波形であ
り、噴射パターンは、図7(a)の噴射回数を増加した
場合に相当する。グラフから明らかなとおり、本発明の
制御を行ったことで急激な燃焼を抑制することが可能で
ある。
FIG. 8 shows an example of the in-cylinder pressure progress and the pressure change rate when the injection control of the present invention is actually performed. The dotted line indicates the waveform when the control is not performed, and the solid line indicates the waveform when the control is performed. The injection pattern corresponds to the case where the number of injections in FIG. 7A is increased. As is clear from the graph, it is possible to suppress rapid combustion by performing the control of the present invention.

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

【図1】本発明の実施形態の全体構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態に用いる燃料噴射弁の内部構造を
示す断面図
FIG. 2 is a sectional view showing the internal structure of a fuel injection valve used in the first embodiment.

【図3】第2実施形態に用いる燃料噴射弁の内部構造を
示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing an internal structure of a fuel injection valve used in a second embodiment.

【図4】第1実施形態の燃料噴射制御ルーチンのフロー
チャート
FIG. 4 is a flowchart of a fuel injection control routine according to the first embodiment;

【図5】第2実施形態の燃料噴射制御ルーチンのフロー
チャート
FIG. 5 is a flowchart of a fuel injection control routine according to a second embodiment.

【図6】通常運転時の筒内圧力と筒内圧力変化率の特性
を示す図
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of in-cylinder pressure and in-cylinder pressure change rate during normal operation.

【図7】本発明の第1、第2実施形態の各種状態の変化
を示す図
FIG. 7 is a diagram showing changes in various states according to the first and second embodiments of the present invention.

【図8】第1実施形態の筒内圧力と筒内圧力変化率の特
性を非制御時と比較して示した図
FIG. 8 is a diagram showing the characteristics of the in-cylinder pressure and the in-cylinder pressure change rate according to the first embodiment in comparison with the non-controlled state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1’ 燃料噴射弁 9 針弁 22 電磁弁 26 圧電素子 50 エンジン 51 コモンレール 53 スワールコントロールバルブ 54 コントロールユニット 1, 1 'Fuel injection valve 9 Needle valve 22 Solenoid valve 26 Piezoelectric element 50 Engine 51 Common rail 53 Swirl control valve 54 Control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 45/04 F02M 45/04 47/00 47/00 C E F 47/02 47/02 51/06 51/06 N 55/02 350 55/02 350E 61/20 61/20 M Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD02 BA13 BA22 CB12 CC06T CC08T CC08U CC14 CC64T CC64U CC66 CC67 CC68U CD25 CD26 CE13 CE22 CE27 DA01 DA04 DA06 DA09 DC04 DC05 DC06 DC09 DC14 DC17 DC18 3G084 AA01 BA11 BA13 BA14 BA15 DA39 EA11 EC01 EC03 FA00 FA10 FA12 FA20 FA21 FA33 FA37 3G301 HA02 HA04 HA11 HA13 JA37 LB06 LB16 MA11 MA18 MA26 MA27 PA16Z PB06Z PC01Z PD15Z PE01Z PE08Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02M 45/04 F02M 45/04 47/00 47/00 CE 47/02 47/02 51/06 51 / 06 N 55/02 350 55/02 350E 61/20 61/20 MF term (reference) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD02 BA13 BA22 CB12 CC06T CC08T CC08U CC14 CC64T CC64U CC66 CC67 CC68U CD25 CD26 CE13 CE22 CE27 DA01 DA04 DA06 DA09 DC04 DC05 DC06 DC09 DC14 DC17 DC18 3G084 AA01 BA11 BA13 BA14 BA15 DA39 EA11 EC01 EC03 FA00 FA10 FA12 FA20 FA21 FA33 FA37 3G301 HA02 HA04 HA11 HA13 JA37 LB06 LB16 MA11 MA18 MA26 MA27 PA16Z PB06Z PC01Z PD15Z PE01Z PE08Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する
燃料噴射手段と、 エンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、 前記筒内圧力検出値に基づいて、筒内圧力変化率を演算
する筒内圧力変化率演算手段と、 前記筒内圧力変化率が大きいときほど前記燃料噴射手段
の噴射率を燃料噴射期間中の後期に比較して初期を小さ
くする噴射率制御手段と、 を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。
A fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber of the engine; an in-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure of the engine; and a cylinder pressure change rate based on the cylinder pressure detection value. An in-cylinder pressure change rate calculating means for calculating the in-cylinder pressure change rate, an injection rate control means for reducing the initial as compared to the latter half of the fuel injection period as the in-cylinder pressure change rate increases, A fuel injection control device for a diesel engine, comprising:
【請求項2】前記噴射率制御手段は、前記筒内圧力変化
率が大きいほど、燃料の噴射時期を遅角させることを特
徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。
2. The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the injection rate control means delays the fuel injection timing as the in-cylinder pressure change rate increases.
【請求項3】前記噴射率制御手段は、前記筒内圧力変化
率が大きいほど、前記燃料噴射期間中に大きな分割回数
で分割して燃料を噴射し、各噴射毎の噴射時間のうち、
後の噴射の噴射量を大きくすることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。
3. The injection rate control means injects fuel in a greater number of divisions during the fuel injection period as the in-cylinder pressure change rate increases, and includes:
The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein the injection amount of the subsequent injection is increased.
【請求項4】前記燃料噴射手段は、リフトによって燃料
を噴射する針弁と、指令電圧が印加される間前記針弁を
リフトさせるソレノイドとを備えた燃料噴射弁で構成さ
れ、 前記噴射率制御手段は、燃料噴射期間中に指令電圧を印
加する回数で前記噴射回数を制御し、複数回に分割して
印加される指令電圧の各印加毎の印加時間で前記噴射時
間を制御することを特徴とする請求項3に記載のディー
ゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
4. The fuel injection means includes a needle valve for injecting fuel by a lift, and a fuel injection valve having a solenoid for lifting the needle valve while a command voltage is applied. The means controls the number of injections by the number of times the command voltage is applied during the fuel injection period, and controls the injection time by the application time for each application of the command voltage divided into a plurality of times. The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 3, wherein
【請求項5】前記燃料噴射手段は、リフト量が大きくな
るほど大きな噴射率で燃料を噴射する針弁と、印加され
る指令電圧が大きいほど前記針弁のリフト量を大きくす
る圧電素子を備えた燃料噴射弁で構成されることを特徴
とする請求項1または請求項2に記載のディーゼルエン
ジンの燃料噴射制御装置。
5. The fuel injection means includes a needle valve for injecting fuel at a higher injection rate as the lift amount increases, and a piezoelectric element for increasing the lift amount of the needle valve as the applied command voltage increases. 3. The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the fuel injection control device comprises a fuel injection valve.
【請求項6】前記噴射率制御手段は、前記筒内圧力変化
率が所定値を超えると、前記噴射率を燃料噴射期間中の
後期に比較して初期を小さくすることを特徴とする請求
項1〜請求項5のいずれか1つに記載のディーゼルエン
ジンの燃料噴射制御装置。
6. The fuel injection control device according to claim 1, wherein, when the in-cylinder pressure change rate exceeds a predetermined value, the injection rate control means decreases the injection rate in the initial period as compared to the latter period in the fuel injection period. The fuel injection control device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】燃料噴射圧力がコモンレール内の燃料圧力
の調整によって調整可能であり、前記噴射率制御手段
は、噴射率の制御を燃料噴射圧力の調整も併用して行う
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに
記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
7. The fuel injection pressure can be adjusted by adjusting the fuel pressure in a common rail, and the injection rate control means controls the injection rate while adjusting the fuel injection pressure. The fuel injection control device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 6.
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