JP3694920B2 - Fuel injection control device for diesel engine - Google Patents

Fuel injection control device for diesel engine Download PDF

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JP3694920B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ディーゼルエンジンの燃料の噴射時期、噴射率の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃焼騒音を下げるために、燃料の噴射時期を遅角する方法がある。
【０００３】
これは、エンジンの各気筒に筒内圧センサを装着して、筒内圧センサの出力から燃焼圧力の変化率（単位時間当たりの変化量）を求め、その変化率が所定値を越えたとき、噴射時期を所定量遅角側に制御する（特開昭５９ー３７２３５号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来例にあっては、噴射時期の遅角によって最高燃焼圧力は抑制されるものの、燃焼騒音（エンジンからの放射音）は期待したようには下げにくい。
【０００５】
燃焼騒音を下げるために噴射時期を遅角しても、燃焼圧力の変化率はそれほど小さくならず、即ち騒音をもたらす燃焼の急激な立ち上がりは抑えにくい。
【０００６】
噴射時期を遅角しすぎた場合等、燃焼効率が大幅に悪化してしまい、燃費、排気性能、動力性能に悪影響を与える恐れがある。
【０００７】
この発明は、エンジンの燃焼騒音、振動を的確に低減することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図１９に示すように燃料の噴射時期と噴射率を電気的に制御可能な燃料噴射装置１０１を有するディーゼルエンジンにおいて、エンジンの運転条件を検出する手段１０２と、筒内圧を検出する手段１０３と、エンジン運転条件検出手段１０２からの信号と筒内圧検出手段１０３からの異なる周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射時期と噴射率を制御する噴射制御手段１０４とを設ける。そして噴射制御手段は、エンジン運転条件検出手段からの信号と筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射時期を制御するようになっている。
【００１０】
第２の発明は、図１９に示すように燃料の噴射時期と噴射率を電気的に制御可能な燃料噴射装置１０１を有するディーゼルエンジンにおいて、エンジンの運転条件を検出する手段１０２と、筒内圧を検出する手段１０３と、エンジン運転条件検出手段１０２からの信号と筒内圧検出手段１０３からの異なる周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射時期と噴射率を制御する噴射制御手段１０４とを設ける。そして噴射制御手段は、エンジン運転条件検出手段からの信号と筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射率を制御するようになっている。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、低周波数帯域は、略０〜１ｋＨｚの範囲である。
【００１２】
第４の発明は、第２の発明において、高周波数帯域は、略０．５〜２．５ｋＨｚの範囲である。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明において、筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号の取り込みを所定のクランク角範囲で行うようになっている。
【００１４】
第６の発明は、第２の発明において、筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号の取り込みを所定のクランク角範囲で行うようになっている。
【００１５】
第７の発明は、第１の発明において、噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、燃料の噴射時期を所定量遅角側に制御するようになっている。
【００１６】
第８の発明は、第１の発明において、噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値が所定量以上になったとき、燃料の噴射時期を所定量遅角側に制御するようになっている。
【００１７】
第９の発明は、第２の発明において、噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、燃料の噴射率を所定量低噴射率側に制御するようになっている。
【００１８】
第１０の発明は、第２の発明において、噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値が所定量以上になったとき、燃料の噴射率を所定量低噴射率側に制御するようになっている。
【００１９】
第１１の発明は、第７または第８の発明において、噴射制御手段は、燃料の噴射時期を所定量遅角側に制御した後、当該遅角補正量を所定期間毎に減少するようになっている。
【００２０】
第１２の発明は、第９または第１０の発明において、噴射制御手段は、燃料の噴射率を所定量低噴射率側に制御した後、当該噴射率補正量を所定期間毎に減少するようになっている。
【００２１】
第１３の発明は、第７または第８の発明において、燃料の噴射時期の遅角側制御量に制限を設ける。
【００２２】
第１４の発明は、第９または第１０の発明において、燃料の噴射率の低噴射率側制御量に制限を設ける。
【００２３】
第１５の発明は、第１４の発明において、エンジンの所定の負荷範囲以上では、燃料の噴射率の低噴射率側制御量に制限を加えるようになっている。
【００２４】
第１６の発明は、第１５の発明において、エンジンの所定の負荷範囲以上では、その負荷範囲以上になってからの経過時間に応じて燃料の噴射率の低噴射率側制御量を減少するようになっている。
【００２５】
【作用】
エンジンの燃焼が急激に立ち上がると、燃焼騒音が大きくなり、これと相関の高い筒内圧信号の高周波数成分が大きくなる。また、最高燃焼圧力が大きく、燃焼振動が大きいときは、筒内圧信号の低周波数成分から分かる。
【００２６】
第１の発明では、エンジン運転条件と筒内圧信号の異なる周波数成分に基づいて、最高燃焼圧力が大きく、燃焼振動が大きいときに、燃料の噴射時期を遅角制御する、また燃焼が急激に立ち上がり、燃焼騒音が大きいときに、燃料の噴射率を下げるように制御する。したがって、最高燃焼圧力が抑制され、燃焼の急激な立ち上がりが抑制される。そしてエンジン運転条件と筒内圧信号の低周波数成分に基づいて、最高燃焼圧力が大きく、燃焼振動が大きいときに、燃料の噴射時期が遅角制御される。
【００２８】
第２の発明では、エンジン運転条件と筒内圧信号の異なる周波数成分に基づいて、最高燃焼圧力が大きく、燃焼振動が大きいときに、燃料の噴射時期を遅角制御する、また燃焼が急激に立ち上がり、燃焼騒音が大きいときに、燃料の噴射率を下げるように制御する。したがって、最高燃焼圧力が抑制され、燃焼の急激な立ち上がりが抑制される。そしてエンジン運転条件と筒内圧信号の高周波数成分に基づいて、燃焼が急激に立ち上がり、燃焼騒音が大きいときに、燃料の噴射率を下げるように制御される。
【００２９】
第３の発明では、筒内圧信号の略０〜１ｋＨｚの成分に基づいて最高燃焼圧力が判定される。
【００３０】
第４の発明では、筒内圧信号の略０．５〜２．５ｋＨｚの成分に基づいて燃焼の急激な立ち上がりが判定される。
【００３１】
第５の発明では、筒内圧信号の低周波数成分が所定のクランク角範囲（燃焼行程）で取り込まれる。
【００３２】
第６の発明では、筒内圧信号の高周波数成分が所定のクランク角範囲（燃焼行程）で取り込まれる。
【００３３】
第７の発明では、筒内圧信号の低周波数成分の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、即ち最高燃焼圧力の積算値を基に燃料の噴射時期が所定量遅角制御される。
【００３４】
第８の発明では、筒内圧信号の低周波数成分の所定のクランク角範囲における最大値または積分値が所定量以上になったとき、即ち最高燃焼圧力が大きいときに燃料の噴射時期が所定量遅角制御される。
【００３５】
第９の発明では、筒内圧信号の高周波数成分の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、即ち燃焼の立ち上がり度合の積算値を基に燃料の噴射率が所定量低噴射率側に制御される。
【００３６】
第１０の発明では、筒内圧信号の高周波数成分の所定のクランク角範囲における最大値または積分値が所定量以上になったとき、即ち燃焼の立ち上がりが急激なときに燃料の噴射率が所定量低噴射率側に制御される。
【００３７】
第１１の発明では、燃料の噴射時期のスムーズな制御を維持するために、最高燃焼圧力の抑制後、噴射時期の遅角補正量が漸減される。
【００３８】
第１２の発明では、燃料の噴射率のスムーズな制御を維持するために、燃焼の急激な立ち上がりの抑制後、噴射率の補正量が漸減される。
【００３９】
第１３の発明では、出力性能、排気性能に悪影響を与えないように、燃料の噴射時期の遅角側制御量が制限される。
【００４０】
第１４の発明では、出力性能、排気性能に悪影響を与えないように、燃料の噴射率の低噴射率側制御量が制限される。
【００４１】
第１５の発明では、高負荷域に燃料の噴射率の低噴射率側制御量が制限され、スモークが抑えられる。
【００４２】
第１６の発明では、加速時に、燃焼の急激な立ち上がりに対して、燃料の噴射率が低噴射率側に制御され、その後徐々に低噴射率側への制御量が減少される。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００４４】
図１は、エンジン６０の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射ノズル６１、燃料の噴射時期、噴射率を制御可能な燃料噴射ポンプ６２およびその制御系を示す。
【００４５】
燃料噴射ポンプ６２は、公知のもの（特開昭５９ー１６５８５６号等）で、図２のようにドライブシャフト１はエンジン回転速度の１／２の速度で回転駆動され、スプライン結合を介してロータリシャフト２を回転駆動させる。
【００４６】
ロータリシャフト２には、図３のように半径方向に往復摺動自由な複数のプランジャ３を放射方向に収納する。これらプランジャ３間には、高圧室４が形成される。そして、高圧室４に連通してロータリシャフト２外周に開口する吸入ポート５および分配ポート６が形成される。
【００４７】
図示しない燃料タンク内の燃料は、フィードポンプを介して汲み上げられ、トランスファポンプ１１に吸引されてポンプ室１０内に圧送される。圧送された燃料は、燃料通路１２を介して電磁開閉式の燃料カット弁１３に導かれ、吸入通路１４を介して該吸入通路１４がロータリシャフト２の吸入ポート５に一致したときに圧送通路１５を介して前記高圧室４内に導かれる。
【００４８】
プランジャ３の外方には、ローラ７を介して内面カムリング（以下カムリングという）８が配設されている。カムリング８は、その内周面にカムフェイス８ａが形成されていて、ロータリシャフト２の回転駆動に伴うプランジャ３の公転により、ローラ７がカム山の乗り上げたときにローラ７を介してプランジャ３を求心方向に相互に接近させ、高圧室４内の高圧燃料を圧送通路１５を介して吐出する。
【００４９】
分配ポート６は、それぞれの噴射ノズルに連通する分配通路２１に一致したときに、デリバリバルブ２２を介して、対応する噴射ノズルに燃料を圧送する。分配通路２１はエンジン各気筒の噴射ノズルに対応して複数設けられており、その内端開口２１ａは、ロータリシャフト２がその内部を回転するシリンダ２３の内周面に周方向に配列されて開設されている。
【００５０】
一方、上記構成と略同様な構成からなるもう１組のプランジャ３３、ローラ３７、内面カムリング（以下カムリングという）３８、高圧室３４が図４のように設けられており、これら２組のプランジャ等の構成によって燃料噴射率特性は２組のプランジャポンプの作用に基づく燃料噴射率の合成として得ることができる。ここにおいて、前者の組のプランジャ３等からなるポンプを第１組のポンプＡ、後者の組のプランジャ３３等からなるポンプを第２組のポンプＢと称する。
【００５１】
そして、図５、図６のように第１組のカムリング８のカムフェイス１山のカムリフト期間ｔ1は、第２組のカムリング３８のカムフェイス１山のカムリフト期間ｔ2よりも小さく形成すると共に、それぞれの組のカムリング８，３８のカムリフトとプランジャ３，３３の径とによって決められるカム角度当たりの噴射量（送油量）即ち噴射率を第１組の方が第２組よりも小さく設計しておく。
【００５２】
燃料噴射時期の調整に関しては、前記カムリング８，３８の中心軸回りの回動位置即ち位相を、それぞれ内面カムリング位置調整装置４０Ａ，４０Ｂにより調整して行う。
【００５３】
内面カムリング位置調整装置４０Ａ，４０Ｂは、図７のようにカムリング８，３８に連結されたロッド４１，４２の外端にタイマピストン４３，４４を連結し、該タイマピストンに例えばポンプ室１０内の燃料圧力を圧油通路４７を通じそれぞれ電磁開閉式のタイマ制御弁４５，４６を介して導き、該圧力をタイマピストン４３，４４に作用させる。
【００５４】
タイマ制御弁４５，４６は、それぞれ対応する対応ピストン４３，４４に導かれる圧油通路４７をそれぞれ低圧のポンプ室１０に連通する低圧通路５０にオン・オフ的に開閉するもので、そのオン・オフ時間比率（デューティ）を制御して、所定の燃料圧力をタイマピストン４３または４４に作用させ、カムリング８，３８の位置を調整してプランジャ３，３３の圧縮行程時期、即ち燃料噴射時期が制御される。
【００５５】
前記各高圧室４，３４と分配ポート６とを連通接続する圧送通路１５は、ロータリシャフト２内に形成されたリリーフ通路５１を介して、シャフト外周面に開口したリリーフポート５２に接続されている。ロータリシャフト２の外周に配設されてその軸心Ｏ方向に摺動自由なコントロールスリーブ５３はカットオフポート５４を有しており、該カットオフポート５４が前記リリーフポート５２に一致したときに、前記圧送通路１５内の高圧燃料を低圧のポンプ室１０内にリリーフし、他はリリーフポンプ５２を閉鎖する構成となっている。コントロールスリーブ５３はステップモータ５５等のアクチュエータによりシャフトの軸心方向に変位される。
【００５６】
プランジャ３および３３によって高圧室４，３４内の燃料が加圧圧送されると、コントロールスリーブ５３がリリーフポート５２を変位している限り、分配ポート６と１つの分配通路２１とが一致した段階で対応する気筒の噴射ノズルに燃料が圧送され、これにより燃焼室内に噴射供給されるか、ロータリシャフト２の回転が進むとコントロールスリーブ５３のカットオフポート５４とリリーフポート５２とが一致するようになり、この段階において圧送通路１５内の高圧燃料がリリーフポート５２およびカットオフポート５４を介して低圧のポンプ室１０内にリリーフされるから、噴射燃料圧力が急激に低下して噴射ノズルが閉弁し、燃料噴射を終了する。
【００５７】
燃料の噴射時期は、第１組のポンプＡ、第２組のポンプＢのカムリング８，３８の位相の制御によって制御されると共に、燃料の噴射率は、これらの位相差の制御によって制御される。即ち、この燃料噴射ポンプ６２では、タイマ制御弁４３，４４を制御することによって、燃料の噴射時期、噴射率が制御される。なお、燃料噴射量はステップモータ５５の制御による噴射終了によって制御される。
【００５８】
コントロールユニット６３には、チャージアンプ６４、低周波数帯域（例えば、０〜１ｋＨｚ）および高周波数帯域（例えば、０．５〜２．５ｋＨｚ）のバンドパスフィルタ６５，６６、スイッチ回路６７，６８、ピークホールド回路（または積分回路）６９，７０、噴射時期制御回路７１、噴射率制御回路７２等が設けられる。
【００５９】
コントロールユニット６３には、エンジンの回転数およびクランク角を検出するクランク角センサ７３と、アクセルの開度（エンジンの負荷）を検出するアクセル開度センサ７４と、筒内圧を検出する筒内圧センサ７５等からの信号が送られる。筒内圧センサ７５は、圧電式のセンサが噴射ノズル６１のシリンダヘッド７６との取付座に装着される。
【００６０】
筒内圧センサ７５からの信号は、チャージアンプ６４によって処理された後、低周波数帯域および高周波数帯域のバンドパスフィルタ６５，６６に入力され、それぞれ所定の周波数帯域の信号のみが切り出される。これらの信号は、クランク角センサ７３からの信号によって所定時期に所定期間通電が許可されるスイッチ回路６７，６８を介して、ピークホールド回路（または積分回路）６９，７０に入力され、ピークホールド回路（または積分回路）６９の出力が噴射時期制御回路７１に、ピークホールド回路（または積分回路）７０の出力が噴射率制御回路７２に入力される。
【００６１】
噴射時期制御回路７１、噴射率制御回路７２にはクランク角センサ７３、アクセル開度センサ７４からの信号が入力され、各信号に基づき、燃料噴射ポンプ６２のタイマ制御弁４３，４４が、即ち燃料の噴射時期、噴射率が制御される。
【００６２】
次に、コントロールユニット６３による噴射時期、噴射率の制御を図８〜図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００６３】
図８のステップ１では、所定のクランク角範囲（燃焼行程）かどうかを見る。Ｙｅｓのときはステップ２以降に進み、Ｎｏのときはリターンする。
【００６４】
ステップ２では、筒内圧センサ信号の低周波数帯域のバンドパスフィルタ信号を読み込む。これは、所定クランク角範囲内での信号電圧値の最大値（または積分値）ＬＰＬを読み込む。
【００６５】
ステップ３では、筒内圧センサ信号の高周波数帯域のバンドパスフィルタ信号を読み込む。これは、所定クランク角範囲内での信号電圧値の最大値（または積分値）ＨＰＬを読み込む。
【００６６】
ステップ４では、今回のＬＰＬ値と前回（前サイクル）までの積算値の和を、今回の積算値Ｓ_ＬＰＬとする。
【００６７】
ステップ５では、今回のＨＰＬ値と前回（前サイクル）までの積算値の和を、今回の積算値Ｓ_ＨＰＬとする。
【００６８】
なお、ステップ４，５は省略しても良い。
【００６９】
図９のステップ１１，１２では、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃを読み込む。
【００７０】
ステップ１３では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃに基づき、燃料噴射量Ｇｆを演算する。これは、図１１のように設定した噴射量マップから読み込む。
【００７１】
ステップ１４では、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｇｆを基に基本燃料噴射時期Ｂ_ＩＴを、ステップ１５では、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｇｆを基に基本燃料噴射率Ｂ_ｄＱを演算する。これらは、図１２、図１３のように設定した基本燃料噴射時期マップ、基本燃料噴射率マップから読み込む。
【００７２】
エンジンの良好な出力性能、排気性能を維持するように、基本燃料噴射時期はエンジン回転数が高くなるにしたがい進角する値に、基本燃料噴射率はエンジンの高速高負荷側ならびに低速低負荷側に大きな値に設定している。
【００７３】
ステップ１６では、前記積算値Ｓ_ＬＰＬを所定値Ａと比較する。
【００７４】
積算値Ｓ_ＬＰＬが所定値Ａ以上になると、ステップ１７にて積算値Ｓ_ＬＰＬをリセットし、ステップ１８にて前回の噴射時期補正量ΔＩＴ-1に，予め設定した遅角側補正量Ｒ_ＩＴとサイクル毎の補正量Ｋ１（一定値）を加えて、今回の噴射時期補正量ΔＩＴを求める。
【００７５】
遅角側補正量Ｒ_ＩＴは一定値、またはエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｇｆとにより図１４のように（燃焼性の良い中速中負荷側にていくらか大きな値）設定して良い。
【００７６】
この演算によって、筒内圧センサ信号の低周波数成分（最高燃焼圧力と相関が高い）が大きい場合の噴射時期の遅角側補正量の初期値を求める。
【００７７】
ステップ１９では、前記積算値Ｓ_ＨＰＬを所定値Ｂと比較する。
【００７８】
積算値Ｓ_ＨＰＬが所定値Ｂ以上になると、ステップ２０にて積算値Ｓ_ＨＰＬをリセットし、ステップ２１にて前回の噴射率補正量ΔｄＱ-1に，予め設定した噴射率補正量Ｌ_ｄＱとサイクル毎の補正量Ｋ２（一定値）を加えて、今回の噴射率補正量ΔｄＱを求める。噴射率補正量Ｌ_ｄＱは後述する。
【００７９】
この演算によって、筒内圧センサ信号の高周波数成分（燃焼騒音と相関が高い）が大きい場合の噴射率補正量（低噴射率化）の初期値を求める。
【００８０】
なお、図８のステップ４，５は省略した場合、Ｓ_ＬＰＬをＬＰＬに、Ｓ_ＨＰＬをＨＰＬに、また所定値Ａ，Ｂを変更する。
【００８１】
ステップ２２では、噴射時期補正量ΔＩＴが≠０のとき、ステップ２３にてΔＩＴからサイクル毎の補正量Ｋ１を減算する。
【００８２】
即ち、噴射時期を所定の演算周期毎（例えば、１燃焼毎）に基本噴射時期Ｂ_ＩＴに近付けるように戻す。
【００８３】
ステップ２４では、噴射率補正量ΔｄＱが≠０のとき、ステップ２５にてΔｄＱからサイクル毎の補正量Ｋ２を減算する。
【００８４】
即ち、噴射率を所定の演算周期毎（例えば、１燃焼毎）に基本噴射率Ｂ_ｄＱに近付けるように戻す。
【００８５】
ステップ２６では、基本噴射時期Ｂ_ＩＴから噴射時期補正量ΔＩＴを減算して、噴射時期の出力ＩＴを求める。
【００８６】
ステップ２７では、基本噴射率Ｂ_ｄＱから噴射率補正量ΔｄＱを減算して、噴射率の出力ｄＱを求める。
【００８７】
ステップ２８，２９は、噴射時期を過遅角しないように制限を加えるもので、出力ＩＴが限界値Ｌｍ_ＩＴより小さい場合、限界値Ｌｍ_ＩＴを噴射時期の出力ＩＴとする。
【００８８】
限界値Ｌｍ_ＩＴは、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｇｆとにより、図１５のように中速中負荷側にて大きな値に設定している。なお、一定値でも良い。
【００８９】
ステップ３０，３１は、噴射率を下げすぎないように制限を加えるもので、出力ｄＱが限界値Ｌｍ_ｄＱより小さい場合、限界値Ｌｍ_ｄＱを噴射率の出力ｄＱとする。
【００９０】
限界値Ｌｍ_ｄＱは、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｇｆとにより、図１６のように中速中負荷側にて大きな値に設定している。なお、一定値でも良い。
【００９１】
噴射時期の出力ＩＴ、噴射率の出力ｄＱを基に燃料噴射ポンプ６２のタイマ制御弁４４，４５を制御して、ＩＴの噴射時期、ｄＱの噴射率を得る。
【００９２】
前記噴射率補正量Ｌ_ｄＱは、図１０にしたがって設定する。ステップ４１では、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｇｆとを基に、基本補正量Ｌ_ｄＱを演算する。これは、図１７のように中速中負荷側にて大きな値に設定した基本補正量マップから読み込む。
【００９３】
ステップ４２では、このときの燃料噴射量Ｇｆを所定値Ｌｍ_Ｇｆ（エンジン回転数に対して図１８のように設定してある）と比較する、つまりエンジン負荷が所定高負荷域にあるかどうかを判定する。
【００９４】
エンジン負荷が所定高負荷域にないときは、基本補正量Ｌ_ｄＱを噴射率補正量Ｌ_ｄＱとする。
【００９５】
エンジン負荷が所定高負荷域にあるときは、ステップ４３にて所定高負荷域に入った時点から所定期間が経過する前は、ステップ４４にて基本補正量Ｌ_ｄＱに所定係数Ｋ３（１以下）を掛け、噴射率補正量Ｌ_ｄＱを小さくすると共に、所定の演算周期毎に所定量Ｋ４を減算する。所定期間が経過すると、ステップ４５にて噴射率補正量Ｌ_ｄＱを強制的に０にする。
【００９６】
このような構成により、エンジンの燃焼騒音が大きい場合、これと相関の高い筒内圧センサ信号の高周波数成分を基に、燃料の噴射率が低噴射率側に補正され、このため燃焼の急激な立ち上がりが抑制され、燃焼騒音が低減される。
【００９７】
この場合、騒音をもたらす燃焼の急激な立ち上がりは、筒内圧センサ信号の０．５〜２．５ｋＨｚの高周波数成分より、的確に判別される。
【００９８】
また、筒内圧センサ信号の高周波数成分の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、もしくはその最大値または積分値が所定量以上になったとき、燃料の噴射率が低噴射率側に補正されるので、燃焼騒音が低レベルに的確に維持される。
【００９９】
エンジンの燃焼振動に対しては、燃焼振動が大きい場合、これと相関の高い筒内圧センサ信号の低周波数成分を基に、燃料の噴射時期が遅角側に補正され、このため最高燃焼圧力が抑制され、燃焼振動が低減される。
【０１００】
この場合、最高燃焼圧力は、筒内圧センサ信号の０〜１ｋＨｚの低周波数成分より、的確に判別される。
【０１０１】
また、筒内圧センサ信号の低周波数成分の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、もしくはその最大値または積分値が所定量以上になったとき、燃料の噴射時期が遅角側に補正されるので、燃焼振動が低レベルに的確に維持される。
【０１０２】
一方、低噴射率側への補正によって、燃焼の急激な立ち上がりが抑制され、燃焼騒音が低減されると、その噴射率の補正が漸減され、基本噴射率側に戻される。このため、騒音の低減と共に、初期噴射率へのスムーズな復帰が得られ、出力性能、排気性能が良好に保たれる。
【０１０３】
また、噴射率の低噴射率側制御量に制限を設けてあるので、噴射率の下げすぎによって出力性能、排気性能に悪影響を及ぼすことが避けられる。
【０１０４】
また、所定の高負荷域には、高負荷域に入ってからの経過時間に応じて噴射率の低噴射率側制御量に制限が加えられる。即ち、加速時（加速初期）には、燃焼室壁温等が低いため、着火遅れが比較的大きく、燃焼騒音が大きくなる可能性があるが、低噴射率側への制御によって加速時の燃焼騒音が低減されると共に、その低噴射率側への制御が徐々に制限されて、高負荷域のスモークの発生が抑えられる。
【０１０５】
噴射時期の遅角側への補正によって、最高燃焼圧力が抑制され、燃焼振動が低減されると、その噴射時期の遅角側への補正が漸減され、基本噴射時期に戻される。このため、振動の低減と共に、初期噴射時期へのスムーズな復帰が得られ、出力性能、排気性能が良好に保たれる。
【０１０６】
また、噴射時期の遅角側制御量に制限を設けてあるので、噴射時期の過遅角によって出力性能、排気性能に悪影響を及ぼすことが避けられる。
【０１０７】
なお、加速時等、燃焼状態が吸気温、燃焼室壁温、充填効率等の差異によって、定常運転状態とは異なる過渡運転条件においても、噴射率、噴射時期が適切に制御できるばかりでなく、例えば噴射率、噴射時期を予めＲＯＭ上に記憶された値に基づいて制御するものでは、バラツキ、経時変化等を考慮して余裕代を設けた設定としなければならないが、本制御では、このような余裕代を設ける必要がないため、出力性能、排気性能へ影響を与えることなく、燃焼騒音、振動を有効に低減できる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上のように第１の発明によれば、最高燃焼圧力、燃焼の急激な立ち上がりを抑制して、燃焼振動、燃焼騒音を低減できる。そして燃料の噴射時期の遅角により、最高燃焼圧力を抑制して燃焼振動を低減できる。
【０１１０】
第２の発明によれば、最高燃焼圧力、燃焼の急激な立ち上がりを抑制して、燃焼振動、燃焼騒音を低減できる。そして燃料の低噴射率により、燃焼の急激な立ち上がりを抑制して燃焼騒音を低減できる。
【０１１１】
第３の発明によれば、筒内圧信号の略０〜１ｋＨｚの成分から最高燃焼圧力を判定できる。
【０１１２】
第４の発明によれば、筒内圧信号の略０．５〜２．５ｋＨｚの成分から燃焼の急激な立ち上がりを判定できる。
【０１１３】
第５の発明によれば、最高燃焼圧力と相関の高い筒内圧信号の低周波数成分を適正に取り込める。
【０１１４】
第６の発明によれば、燃焼騒音と相関の高い筒内圧信号の高周波数成分を適正に取り込める。
【０１１５】
第７の発明によれば、燃焼振動が的確に低減される。
【０１１６】
第８の発明によれば、燃焼振動が的確に低減される。
【０１１７】
第９の発明によれば、燃焼騒音が的確に低減される。
【０１１８】
第１０の発明によれば、燃焼騒音が的確に低減される。
【０１１９】
第１１の発明によれば、燃料の噴射時期のスムーズな制御が得られ、出力性能、排気性能が良好に維持される。
【０１２０】
第１２の発明によれば、燃料の噴射率のスムーズな制御が得られ、出力性能、排気性能が良好に維持される。
【０１２１】
第１３の発明によれば、燃料の噴射時期の過遅角が防止される。
【０１２２】
第１４の発明によれば、燃料の噴射率の下げすぎが防止される。
【０１２３】
第１５の発明によれば、高負荷域にスモークが抑えられる。
【０１２４】
第１６の発明によれば、加速時の燃焼騒音が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の構成図である。
【図２】燃料噴射ポンプの断面図である。
【図３】そのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】そのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】そのＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図６】カムリフト特性図である。
【図７】カムリフト特性図である。
【図８】制御内容を示すフローチャートである。
【図９】制御内容を示すフローチャートである。
【図１０】制御内容を示すフローチャートである。
【図１１】噴射量のデータ特性図である。
【図１２】基本噴射時期のデータ特性図である。
【図１３】基本噴射率のデータ特性図である。
【図１４】噴射時期の遅角側補正量のデータ特性図である。
【図１５】限界値のデータ特性図である。
【図１６】限界値のデータ特性図である。
【図１７】噴射率の基本補正量のデータ特性図である。
【図１８】負荷判定のデータ特性図である。
【図１９】発明の構成図である。
【符号の説明】
４０Ａ，４０Ｂ 内面カムリング位置調整装置
４５，４６ タイマ制御弁
６１ 燃料噴射ノズル
６２ 燃料噴射ポンプ
６３ コントロールユニット
６５，６６ バンドパスフィルタ
６７，６８ スイッチ回路
６９，７０ ピークホールド回路（または積分回路）
７１ 噴射時期制御回路
７２ 噴射率制御回路
７３ クランク角センサ
７４ アクセル開度センサ
７５ 筒内圧センサ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a fuel injection timing and injection rate control device for a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In order to reduce the combustion noise of diesel engines, there is a method of retarding the fuel injection timing.
[0003]
This is because each cylinder of the engine is equipped with an in-cylinder pressure sensor, the rate of change in combustion pressure (the amount of change per unit time) is obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor, and when the rate of change exceeds a predetermined value, The timing is controlled to be retarded by a predetermined amount (see JP 59-37235 A).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional example, although the maximum combustion pressure is suppressed by the delay of the injection timing, the combustion noise (radiated sound from the engine) is difficult to lower as expected.
[0005]
Even if the injection timing is retarded in order to reduce the combustion noise, the rate of change of the combustion pressure is not so small, that is, it is difficult to suppress the sudden rise of combustion that causes noise.
[0006]
If the injection timing is retarded too much, the combustion efficiency is greatly deteriorated, which may adversely affect fuel consumption, exhaust performance, and power performance.
[0007]
An object of the present invention is to accurately reduce combustion noise and vibration of an engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  As shown in FIG. 19, the first invention is a diesel engine having a fuel injection device 101 capable of electrically controlling the fuel injection timing and injection rate, and means 102 for detecting engine operating conditions, and in-cylinder pressure. The detecting means 103 and the injection control means 104 for controlling the fuel injection timing and the injection rate based on the signal from the engine operating condition detecting means 102 and the signal in the different frequency band from the in-cylinder pressure detecting means 103 are provided.The injection control means controls the fuel injection timing based on the signal from the engine operating condition detection means and the low frequency band signal from the in-cylinder pressure detection means.
[0010]
  First2The invention ofIn a diesel engine having a fuel injection device 101 that can electrically control the fuel injection timing and injection rate as shown in FIG. 19, means 102 for detecting engine operating conditions, means 103 for detecting in-cylinder pressure, An injection control means 104 is provided for controlling the fuel injection timing and the injection rate based on signals from the engine operating condition detection means 102 and signals in different frequency bands from the in-cylinder pressure detection means 103. AndThe injection control means controls the fuel injection rate based on the signal from the engine operating condition detection means and the high frequency band signal from the in-cylinder pressure detection means.
[0011]
  First3The invention of the1In the present invention, the low frequency band is in a range of approximately 0 to 1 kHz.
[0012]
  First4The invention of the2In the invention, the high frequency band is in a range of approximately 0.5 to 2.5 kHz.
[0013]
  First5According to the first aspect of the present invention, in the first aspect, the low frequency band signal is taken in from the in-cylinder pressure detecting means within a predetermined crank angle range.
[0014]
  First6The invention of the2In this invention, a high frequency band signal is taken in from the in-cylinder pressure detecting means within a predetermined crank angle range.
[0015]
  First7In the first aspect of the invention, in the first invention, the injection control means is configured such that the integrated value for each cycle of the maximum value or the integrated value in the predetermined crank angle range of the low frequency band signal from the in-cylinder pressure detecting means exceeds a predetermined amount. When this happens, the fuel injection timing is controlled to be retarded by a predetermined amount.
[0016]
  First8In the first aspect of the invention, in the first aspect, the injection control means is configured to inject fuel when a maximum value or an integral value in a predetermined crank angle range of a signal in a low frequency band from the in-cylinder pressure detection means exceeds a predetermined amount. The timing is controlled to a predetermined amount retarded side.
[0017]
  First9The invention of the2In this invention, the injection control means is configured such that when the integrated value for each cycle of the maximum value or the integrated value in the predetermined crank angle range of the high frequency band signal from the in-cylinder pressure detecting means exceeds a predetermined amount, The injection rate is controlled by a predetermined amount to the low injection rate side.
[0018]
  First0The invention of the2In this invention, the injection control means reduces the fuel injection rate by a predetermined amount when the maximum value or integral value in a predetermined crank angle range of the signal in the high frequency band from the in-cylinder pressure detecting means exceeds a predetermined amount. Control to the rate side.
[0019]
  First1The invention of the7Or second8In this invention, the injection control means controls the fuel injection timing to the predetermined amount retarded side, and then decreases the retard correction amount every predetermined period.
[0020]
  First2The invention of the9Or first0In this invention, the injection control means is configured to decrease the injection rate correction amount every predetermined period after controlling the fuel injection rate to the low injection rate side by a predetermined amount.
[0021]
  First3The invention of the7Or second8In this invention, a restriction is provided on the retard side control amount of the fuel injection timing.
[0022]
  First4The invention of the9Or first0In this invention, a restriction is provided on the low injection rate side control amount of the fuel injection rate.
[0023]
  First5The invention of the first4In the invention of the above, a restriction is imposed on the low injection rate side control amount of the fuel injection rate above the predetermined load range of the engine.
[0024]
  First6The invention of the first5In this invention, when the engine load exceeds the predetermined load range, the low injection rate side control amount of the fuel injection rate is reduced in accordance with the elapsed time after the load range is exceeded.
[0025]
[Action]
When the combustion of the engine suddenly rises, the combustion noise increases, and the high frequency component of the in-cylinder pressure signal having a high correlation with this increases. Further, when the maximum combustion pressure is large and the combustion vibration is large, it can be understood from the low frequency component of the in-cylinder pressure signal.
[0026]
  In the first aspect of the invention, when the maximum combustion pressure is large and the combustion vibration is large, the fuel injection timing is controlled to be retarded based on different frequency components of the engine operating condition and the in-cylinder pressure signal. When the combustion noise is large, the fuel injection rate is controlled to be lowered. Therefore, the maximum combustion pressure is suppressed, and a sudden rise in combustion is suppressed.Based on the engine operating conditions and the low frequency component of the in-cylinder pressure signal, the fuel injection timing is retarded when the maximum combustion pressure is large and the combustion vibration is large.
[0028]
  First2In the invention ofWhen the maximum combustion pressure is large and the combustion vibration is large based on the different frequency components of the engine operating conditions and the in-cylinder pressure signal, the fuel injection timing is retarded, or when combustion suddenly rises and the combustion noise is large In addition, the fuel injection rate is controlled to be lowered. Therefore, the maximum combustion pressure is suppressed, and a sudden rise in combustion is suppressed. AndBased on the engine operating conditions and the high frequency component of the in-cylinder pressure signal, control is performed to lower the fuel injection rate when combustion suddenly rises and combustion noise is large.
[0029]
  First3In this invention, the maximum combustion pressure is determined based on a component of approximately 0 to 1 kHz of the in-cylinder pressure signal.
[0030]
  First4In this invention, a sudden rise in combustion is determined based on a component of approximately 0.5 to 2.5 kHz of the in-cylinder pressure signal.
[0031]
  First5In this invention, the low frequency component of the in-cylinder pressure signal is captured in a predetermined crank angle range (combustion stroke).
[0032]
  First6In this invention, the high frequency component of the in-cylinder pressure signal is captured in a predetermined crank angle range (combustion stroke).
[0033]
  First7In this invention, when the integrated value for each cycle of the maximum value or integrated value in the predetermined crank angle range of the low frequency component of the in-cylinder pressure signal exceeds a predetermined amount, that is, based on the integrated value of the maximum combustion pressure. The injection timing is delayed by a predetermined amount.
[0034]
  First8In this invention, when the maximum value or integral value of the low frequency component of the in-cylinder pressure signal in the predetermined crank angle range becomes equal to or greater than the predetermined amount, that is, when the maximum combustion pressure is large, the fuel injection timing is controlled by the predetermined amount of delay control. Is done.
[0035]
  First9In the present invention, when the integrated value for each cycle of the maximum value or integrated value of the high frequency component of the in-cylinder pressure signal in the predetermined crank angle range exceeds a predetermined amount, that is, based on the integrated value of the degree of rise of combustion. The fuel injection rate is controlled by a predetermined amount to the low injection rate side.
[0036]
  First0In this invention, when the maximum value or integral value of the high-frequency component of the in-cylinder pressure signal in a predetermined crank angle range exceeds a predetermined amount, that is, when the rise of combustion is abrupt, the fuel injection rate is decreased by a predetermined amount. Controlled on the rate side.
[0037]
  First1In this invention, in order to maintain smooth control of the fuel injection timing, the retard correction amount of the injection timing is gradually reduced after the maximum combustion pressure is suppressed.
[0038]
  First2In this invention, in order to maintain smooth control of the fuel injection rate, the correction amount of the injection rate is gradually reduced after the rapid rise of combustion is suppressed.
[0039]
  First3In this invention, the retard side control amount of the fuel injection timing is limited so as not to adversely affect the output performance and the exhaust performance.
[0040]
  First4In this invention, the low injection rate side control amount of the fuel injection rate is limited so as not to adversely affect the output performance and the exhaust performance.
[0041]
  First5In this invention, the low injection rate side control amount of the fuel injection rate is limited to a high load range, and smoke is suppressed.
[0042]
  First6In this invention, at the time of acceleration, the fuel injection rate is controlled to the low injection rate side with respect to the sudden rise of combustion, and thereafter the control amount to the low injection rate side is gradually reduced.
[0043]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0044]
FIG. 1 shows a fuel injection nozzle 61 for injecting fuel into a combustion chamber of an engine 60, a fuel injection pump 62 capable of controlling the fuel injection timing and injection rate, and a control system therefor.
[0045]
The fuel injection pump 62 is a known one (Japanese Patent Laid-Open No. 59-165856, etc.). As shown in FIG. 2, the drive shaft 1 is rotationally driven at a speed that is half the engine rotational speed. The shaft 2 is driven to rotate.
[0046]
As shown in FIG. 3, the rotary shaft 2 accommodates a plurality of plungers 3 that can freely slide back and forth in the radial direction in the radial direction. A high pressure chamber 4 is formed between the plungers 3. Then, a suction port 5 and a distribution port 6 that are communicated with the high-pressure chamber 4 and open to the outer periphery of the rotary shaft 2 are formed.
[0047]
Fuel in a fuel tank (not shown) is pumped up through a feed pump, sucked into the transfer pump 11 and pumped into the pump chamber 10. The pumped fuel is guided to the electromagnetic open / close fuel cut valve 13 through the fuel passage 12, and when the suction passage 14 matches the suction port 5 of the rotary shaft 2 through the suction passage 14, the pressure feed passage 15. Through the high pressure chamber 4.
[0048]
An inner surface cam ring (hereinafter referred to as a cam ring) 8 is disposed outside the plunger 3 via a roller 7. The cam ring 8 has a cam face 8 a formed on the inner peripheral surface thereof, and when the roller 7 rides on the cam crest due to the revolution of the plunger 3 accompanying the rotational drive of the rotary shaft 2, the plunger 3 is moved through the roller 7. The fuel is brought close to each other in the centripetal direction, and the high-pressure fuel in the high-pressure chamber 4 is discharged through the pumping passage 15.
[0049]
When the distribution port 6 coincides with the distribution passage 21 communicating with each injection nozzle, the distribution port 6 pumps fuel to the corresponding injection nozzle via the delivery valve 22. A plurality of distribution passages 21 are provided corresponding to the injection nozzles of each cylinder of the engine, and the inner end opening 21a is opened by being arranged in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the cylinder 23 in which the rotary shaft 2 rotates. Has been.
[0050]
On the other hand, another set of plungers 33, rollers 37, inner surface cam rings (hereinafter referred to as cam rings) 38, and high pressure chambers 34 having substantially the same configuration as those described above are provided as shown in FIG. With this configuration, the fuel injection rate characteristic can be obtained as a combination of fuel injection rates based on the action of two sets of plunger pumps. Here, the pump composed of the former set of plungers 3 and the like is referred to as a first set of pumps A, and the pump composed of the latter set of plungers 33 and the like is referred to as a second set of pumps B.
[0051]
Then, as shown in FIGS. 5 and 6, the cam lift period t of one cam face of the first set of cam rings 8 is tapped.1Is the cam lift period t of one cam face of the second cam ring 382In the first set, the injection amount (oil feed amount), that is, the injection rate per cam angle determined by the cam lifts of the respective cam rings 8 and 38 and the diameters of the plungers 3 and 33, ie, the injection rate, is smaller. Design smaller than 2 sets.
[0052]
The fuel injection timing is adjusted by adjusting the rotation positions, that is, the phases of the cam rings 8 and 38 around the central axis by the inner cam ring position adjusting devices 40A and 40B, respectively.
[0053]
The inner surface cam ring position adjusting devices 40A and 40B connect timer pistons 43 and 44 to the outer ends of rods 41 and 42 connected to cam rings 8 and 38 as shown in FIG. The fuel pressure is guided through the pressure oil passage 47 through the electromagnetic open / close timer control valves 45 and 46, respectively, and the pressure is applied to the timer pistons 43 and 44.
[0054]
The timer control valves 45 and 46 open and close the pressure oil passages 47 led to the corresponding pistons 43 and 44 respectively on and off to the low pressure passages 50 communicating with the low pressure pump chamber 10. By controlling the off-time ratio (duty), a predetermined fuel pressure is applied to the timer piston 43 or 44, and the positions of the cam rings 8, 38 are adjusted to control the compression stroke timing of the plungers 3, 33, that is, the fuel injection timing. Is done.
[0055]
The pressure-feed passage 15 that connects the high-pressure chambers 4 and 34 and the distribution port 6 is connected to a relief port 52 that opens to the outer peripheral surface of the shaft via a relief passage 51 formed in the rotary shaft 2. . A control sleeve 53 disposed on the outer periphery of the rotary shaft 2 and freely slidable in the direction of the axis O has a cut-off port 54. When the cut-off port 54 coincides with the relief port 52, The high pressure fuel in the pressure feeding passage 15 is relieved in the low pressure pump chamber 10, and the rest is closed in the relief pump 52. The control sleeve 53 is displaced in the axial direction of the shaft by an actuator such as a step motor 55.
[0056]
When the fuel in the high pressure chambers 4 and 34 is pressurized and fed by the plungers 3 and 33, as long as the control sleeve 53 displaces the relief port 52, the distribution port 6 and one distribution passage 21 coincide with each other. When the fuel is pumped to the injection nozzle of the corresponding cylinder and is thereby injected into the combustion chamber or the rotation of the rotary shaft 2 proceeds, the cut-off port 54 and the relief port 52 of the control sleeve 53 coincide. At this stage, the high-pressure fuel in the pressure feed passage 15 is relieved into the low-pressure pump chamber 10 via the relief port 52 and the cut-off port 54, so that the injected fuel pressure rapidly decreases and the injection nozzle closes. The fuel injection is finished.
[0057]
The fuel injection timing is controlled by controlling the phases of the cam rings 8 and 38 of the first set of pumps A and B, and the fuel injection rate is controlled by controlling these phase differences. . That is, the fuel injection pump 62 controls the fuel injection timing and the injection rate by controlling the timer control valves 43 and 44. The fuel injection amount is controlled by the end of injection under the control of the step motor 55.
[0058]
The control unit 63 includes a charge amplifier 64, band-pass filters 65 and 66 in a low frequency band (for example, 0 to 1 kHz) and a high frequency band (for example, 0.5 to 2.5 kHz), switch circuits 67 and 68, and a peak. Hold circuits (or integration circuits) 69 and 70, an injection timing control circuit 71, an injection rate control circuit 72, and the like are provided.
[0059]
The control unit 63 includes a crank angle sensor 73 that detects the engine speed and crank angle, an accelerator opening sensor 74 that detects the accelerator opening (engine load), and an in-cylinder pressure sensor 75 that detects in-cylinder pressure. And so on. As the in-cylinder pressure sensor 75, a piezoelectric sensor is mounted on a mounting seat of the injection nozzle 61 with the cylinder head 76.
[0060]
The signal from the in-cylinder pressure sensor 75 is processed by the charge amplifier 64 and then input to the low-frequency band and high-frequency band-pass filters 65 and 66, and only the signals of predetermined frequency bands are cut out. These signals are input to peak hold circuits (or integration circuits) 69 and 70 via switch circuits 67 and 68 that are allowed to be energized for a predetermined period at a predetermined time by a signal from the crank angle sensor 73, and are then supplied to the peak hold circuit. The output of the (or integrating circuit) 69 is input to the injection timing control circuit 71, and the output of the peak hold circuit (or integrating circuit) 70 is input to the injection rate control circuit 72.
[0061]
Signals from the crank angle sensor 73 and the accelerator opening sensor 74 are input to the injection timing control circuit 71 and the injection rate control circuit 72, and based on the signals, the timer control valves 43 and 44 of the fuel injection pump 62, that is, the fuel. The injection timing and injection rate are controlled.
[0062]
Next, control of injection timing and injection rate by the control unit 63 will be described based on the flowcharts of FIGS.
[0063]
In step 1 of FIG. 8, it is checked whether or not the crank angle range (combustion stroke) is within a predetermined range. If yes, go to step 2 and thereafter, if no, return.
[0064]
In step 2, the low-frequency band-pass filter signal of the in-cylinder pressure sensor signal is read. This reads the maximum value (or integral value) LPL of the signal voltage value within a predetermined crank angle range.
[0065]
In step 3, the high-frequency band-pass filter signal of the in-cylinder pressure sensor signal is read. This reads the maximum value (or integral value) HPL of the signal voltage value within a predetermined crank angle range.
[0066]
In step 4, the sum of the current LPL value and the previous integrated value (previous cycle) is set as the current integrated value S_LPL.
[0067]
In step 5, the sum of the current HPL value and the previous integrated value (previous cycle) is set as the current integrated value S_HPL.
[0068]
Steps 4 and 5 may be omitted.
[0069]
In steps 11 and 12 of FIG. 9, the engine speed Ne and the accelerator opening Acc are read.
[0070]
In step 13, the fuel injection amount Gf is calculated based on the engine speed Ne and the accelerator opening Acc. This is read from the injection amount map set as shown in FIG.
[0071]
In step 14, the basic fuel injection timing B_IT is calculated based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf, and in step 15, the basic fuel injection rate B_dQ is calculated based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf. These are read from the basic fuel injection timing map and the basic fuel injection rate map set as shown in FIGS.
[0072]
In order to maintain good engine output performance and exhaust performance, the basic fuel injection timing will advance as the engine speed increases, and the basic fuel injection rate will be the high speed high load side and low speed low load side of the engine. Is set to a large value.
[0073]
In step 16, the integrated value S_LPL is compared with a predetermined value A.
[0074]
When the integrated value S_LPL becomes equal to or greater than the predetermined value A, the integrated value S_LPL is reset in step 17 and the previous injection timing correction amount ΔIT is determined in step 18.-1Is added to the retard side correction amount R_IT set in advance and the correction amount K1 (constant value) for each cycle to obtain the current injection timing correction amount ΔIT.
[0075]
The retard side correction amount R_IT may be set to a constant value, or as shown in FIG. 14 (a somewhat larger value on the medium speed / medium load side with good combustibility), depending on the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf.
[0076]
By this calculation, the initial value of the retard side correction amount of the injection timing when the low frequency component (high correlation with the maximum combustion pressure) of the in-cylinder pressure sensor signal is large is obtained.
[0077]
In step 19, the integrated value S_HPL is compared with a predetermined value B.
[0078]
When the integrated value S_HPL is equal to or greater than the predetermined value B, the integrated value S_HPL is reset at step 20 and the previous injection rate correction amount ΔdQ is reset at step 21.-1The injection rate correction amount L_dQ set in advance and the correction amount K2 (constant value) for each cycle are added to obtain the current injection rate correction amount ΔdQ. The injection rate correction amount L_dQ will be described later.
[0079]
By this calculation, an initial value of the injection rate correction amount (lower injection rate) when the high frequency component (high correlation with combustion noise) of the in-cylinder pressure sensor signal is large is obtained.
[0080]
If steps 4 and 5 in FIG. 8 are omitted, S_LPL is changed to LPL, S_HPL is changed to HPL, and predetermined values A and B are changed.
[0081]
In step 22, when the injection timing correction amount ΔIT is not ≠ 0, in step 23, the correction amount K1 for each cycle is subtracted from ΔIT.
[0082]
That is, the injection timing is returned so as to approach the basic injection timing B_IT at every predetermined calculation cycle (for example, every combustion).
[0083]
In step 24, when the injection rate correction amount ΔdQ is not 0, the correction amount K2 for each cycle is subtracted from ΔdQ in step 25.
[0084]
That is, the injection rate is returned so as to approach the basic injection rate B_dQ at every predetermined calculation cycle (for example, every combustion).
[0085]
In step 26, an injection timing output IT is obtained by subtracting the injection timing correction amount ΔIT from the basic injection timing B_IT.
[0086]
In step 27, an injection rate output dQ is obtained by subtracting the injection rate correction amount ΔdQ from the basic injection rate B_dQ.
[0087]
Steps 28 and 29 limit the injection timing so as not to over-delay, and when the output IT is smaller than the limit value Lm_IT, the limit value Lm_IT is set as the output IT of the injection timing.
[0088]
The limit value Lm_IT is set to a large value on the medium speed / medium load side as shown in FIG. 15 according to the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf. A constant value may be used.
[0089]
Steps 30 and 31 limit the injection rate so as not to decrease too much. When the output dQ is smaller than the limit value Lm_dQ, the limit value Lm_dQ is set as the output dQ of the injection rate.
[0090]
The limit value Lm_dQ is set to a large value on the medium speed / medium load side as shown in FIG. 16 according to the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf. A constant value may be used.
[0091]
Based on the output IT of the injection timing and the output dQ of the injection rate, the timer control valves 44 and 45 of the fuel injection pump 62 are controlled to obtain the IT injection timing and the injection rate of dQ.
[0092]
The injection rate correction amount L_dQ is set according to FIG. In step 41, a basic correction amount L_dQ is calculated based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Gf. This is read from the basic correction amount map set to a large value on the medium speed / medium load side as shown in FIG.
[0093]
In step 42, the fuel injection amount Gf at this time is compared with a predetermined value Lm_Gf (set as shown in FIG. 18 with respect to the engine speed), that is, it is determined whether or not the engine load is in a predetermined high load range. To do.
[0094]
When the engine load is not in the predetermined high load range, the basic correction amount L_dQ is set as the injection rate correction amount L_dQ.
[0095]
When the engine load is in the predetermined high load range, a predetermined coefficient K3 (1 or less) is added to the basic correction amount L_dQ in step 44 before the predetermined period has elapsed since the time when the engine load entered the predetermined high load range in step 43. The injection rate correction amount L_dQ is decreased and the predetermined amount K4 is subtracted every predetermined calculation cycle. When the predetermined period has elapsed, in step 45, the injection rate correction amount L_dQ is forcibly set to zero.
[0096]
With such a configuration, when the combustion noise of the engine is large, the fuel injection rate is corrected to the low injection rate side on the basis of the high frequency component of the in-cylinder pressure sensor signal having a high correlation with this, so that the combustion suddenly increases. Start-up is suppressed and combustion noise is reduced.
[0097]
In this case, the sudden rise of combustion that causes noise is accurately determined from the high frequency component of 0.5 to 2.5 kHz of the in-cylinder pressure sensor signal.
[0098]
In addition, when the integrated value for each cycle of the maximum value or integrated value of the high frequency component of the in-cylinder pressure sensor signal in the predetermined crank angle range exceeds a predetermined amount, or the maximum value or integrated value exceeds the predetermined amount. When this happens, the fuel injection rate is corrected to the low injection rate side, so that the combustion noise is accurately maintained at a low level.
[0099]
For combustion vibration of the engine, if the combustion vibration is large, the fuel injection timing is corrected to the retard side based on the low-frequency component of the in-cylinder pressure sensor signal, which has a high correlation with the combustion vibration. It is suppressed and combustion vibration is reduced.
[0100]
In this case, the maximum combustion pressure is accurately determined from the low frequency component of 0 to 1 kHz of the in-cylinder pressure sensor signal.
[0101]
Also, when the integrated value for each cycle of the maximum value or integrated value of the low-frequency component of the in-cylinder pressure sensor signal in the predetermined crank angle range exceeds a predetermined amount, or the maximum value or integrated value exceeds the predetermined amount. When this happens, the fuel injection timing is corrected to the retard side, so that the combustion vibration is accurately maintained at a low level.
[0102]
On the other hand, when the sudden rise of combustion is suppressed by the correction to the low injection rate side and the combustion noise is reduced, the correction of the injection rate is gradually reduced and returned to the basic injection rate side. For this reason, the noise can be reduced and a smooth return to the initial injection rate can be obtained, and the output performance and the exhaust performance can be kept good.
[0103]
In addition, since the low injection rate side control amount of the injection rate is limited, it is possible to avoid adversely affecting the output performance and the exhaust performance due to the injection rate being lowered too much.
[0104]
Further, in the predetermined high load region, a restriction is imposed on the low injection rate side control amount of the injection rate in accordance with the elapsed time after entering the high load region. In other words, during acceleration (initial acceleration), the combustion chamber wall temperature is low, so the ignition delay is relatively large and combustion noise may increase. The noise is reduced and the control toward the low injection rate side is gradually limited, and the occurrence of smoke in the high load region is suppressed.
[0105]
When the maximum combustion pressure is suppressed and the combustion vibration is reduced by correcting the injection timing to the retard side, the correction to the retard side of the injection timing is gradually reduced and returned to the basic injection timing. For this reason, a smooth return to the initial injection timing can be obtained along with a reduction in vibration, and the output performance and exhaust performance can be kept good.
[0106]
Further, since the retard angle side control amount of the injection timing is limited, it is possible to avoid adversely affecting the output performance and the exhaust performance due to the excessive retard angle of the injection timing.
[0107]
It should be noted that, during acceleration, the injection rate and the injection timing can be appropriately controlled even under transient operation conditions different from the steady operation state due to differences in the combustion state such as intake air temperature, combustion chamber wall temperature, and charging efficiency. For example, in the case of controlling the injection rate and the injection timing based on the values stored in advance in the ROM, it is necessary to set a margin with allowance in consideration of variation, change with time, etc. Since there is no need to provide a large margin, combustion noise and vibration can be effectively reduced without affecting output performance and exhaust performance.
[0108]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the invention, the combustion pressure and the combustion noise can be reduced by suppressing the maximum combustion pressure and the sudden rise of combustion.The maximum combustion pressure can be suppressed and combustion vibration can be reduced by retarding the fuel injection timing.
[0110]
  First2According to the invention ofThe combustion vibration and combustion noise can be reduced by suppressing the maximum combustion pressure and sudden rise of combustion. AndDue to the low fuel injection rate, the sudden rise of combustion can be suppressed and combustion noise can be reduced.
[0111]
  First3According to the invention, the maximum combustion pressure can be determined from the components of approximately 0 to 1 kHz of the in-cylinder pressure signal.
[0112]
  First4According to this invention, it is possible to determine the sudden rise of combustion from the component of approximately 0.5 to 2.5 kHz of the in-cylinder pressure signal.
[0113]
  First5According to this invention, the low frequency component of the in-cylinder pressure signal having a high correlation with the maximum combustion pressure can be properly taken in.
[0114]
  First6According to this invention, the high frequency component of the in-cylinder pressure signal having a high correlation with the combustion noise can be properly taken in.
[0115]
  First7According to this invention, combustion vibration is reduced accurately.
[0116]
  First8According to this invention, combustion vibration is reduced accurately.
[0117]
  First9According to the invention, combustion noise is accurately reduced.
[0118]
  First0According to this invention, combustion noise is accurately reduced.
[0119]
  First1According to the invention, smooth control of the fuel injection timing is obtained, and the output performance and the exhaust performance are maintained well.
[0120]
  First2According to the invention, smooth control of the fuel injection rate is obtained, and the output performance and the exhaust performance are maintained well.
[0121]
  First3According to this invention, the excessive delay of the fuel injection timing is prevented.
[0122]
  First4According to the invention, it is possible to prevent the fuel injection rate from being excessively lowered.
[0123]
  First5According to the invention, smoke is suppressed in a high load range.
[0124]
  First6According to the invention, combustion noise during acceleration is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a fuel injection pump.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB.
FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 6 is a cam lift characteristic diagram.
FIG. 7 is a cam lift characteristic diagram.
FIG. 8 is a flowchart showing control contents.
FIG. 9 is a flowchart showing control contents.
FIG. 10 is a flowchart showing control contents.
FIG. 11 is a data characteristic diagram of an injection amount.
FIG. 12 is a data characteristic diagram of basic injection timing.
FIG. 13 is a data characteristic diagram of a basic injection rate.
FIG. 14 is a data characteristic diagram of a retard side correction amount of injection timing.
FIG. 15 is a data characteristic diagram of limit values.
FIG. 16 is a data characteristic diagram of limit values.
FIG. 17 is a data characteristic diagram of a basic correction amount of an injection rate.
FIG. 18 is a data characteristic diagram of load determination.
FIG. 19 is a block diagram of the invention.
[Explanation of symbols]
40A, 40B Internal cam ring position adjustment device
45,46 Timer control valve
61 Fuel injection nozzle
62 Fuel injection pump
63 Control unit
65, 66 Band pass filter
67, 68 switch circuit
69,70 Peak hold circuit (or integration circuit)
71 Injection timing control circuit
72 Injection rate control circuit
73 Crank angle sensor
74 Accelerator position sensor
75 In-cylinder pressure sensor

Claims (16)

燃料の噴射時期と噴射率を電気的に制御可能な燃料噴射装置を有するディーゼルエンジンにおいて、
エンジンの運転条件を検出する手段と、
筒内圧を検出する手段と、
エンジン運転条件検出手段からの信号と筒内圧検出手段からの異なる周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射時期と噴射率を制御する噴射制御手段と、を設け、
前記噴射制御手段は、
エンジン運転条件検出手段からの信号と筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射時期を制御するようになっている
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。In a diesel engine having a fuel injection device capable of electrically controlling the fuel injection timing and injection rate,
Means for detecting engine operating conditions;
Means for detecting in-cylinder pressure;
And injection control means for controlling the injection timing and the injection rate of the fuel on the basis of the different frequency bands of the signals from the signal and the in-cylinder pressure detecting means from the engine operating condition detecting means, provided,
The injection control means includes
Fuel injection control for a diesel engine, wherein the fuel injection timing is controlled based on a signal from the engine operating condition detection means and a low frequency band signal from the in-cylinder pressure detection means apparatus. 燃料の噴射時期と噴射率を電気的に制御可能な燃料噴射装置を有するディーゼルエンジンにおいて、
エンジンの運転条件を検出する手段と、
筒内圧を検出する手段と、
エンジン運転条件検出手段からの信号と筒内圧検出手段からの異なる周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射時期と噴射率を制御する噴射制御手段と、を設け、
前記噴射制御手段は、
エンジン運転条件検出手段からの信号と筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号に基づいて燃料の噴射率を制御するようになっている
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。 In a diesel engine having a fuel injection device capable of electrically controlling the fuel injection timing and injection rate,
Means for detecting engine operating conditions;
Means for detecting in-cylinder pressure;
An injection control means for controlling the fuel injection timing and the injection rate based on a signal from the engine operating condition detection means and a signal in a different frequency band from the in-cylinder pressure detection means,
The injection control means includes
The fuel injection rate is controlled based on the signal from the engine operating condition detection means and the high frequency band signal from the in-cylinder pressure detection means.
A fuel injection control device for a diesel engine. 低周波数帯域は、略０〜１ｋＨｚの範囲である
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。The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 1 , wherein the low frequency band is in a range of approximately 0 to 1 kHz. 高周波数帯域は、略０．５〜２．５ｋＨｚの範囲である
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。The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 2 , wherein the high frequency band is in a range of approximately 0.5 to 2.5 kHz. 筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号の取り込みを所定のクランク角範囲で行うようになっている
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 a low frequency band signal is taken in from the in-cylinder pressure detecting means within a predetermined crank angle range. 筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号の取り込みを所定のクランク角範囲で行うようになっている
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。The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 2 , wherein a high frequency band signal from the in-cylinder pressure detecting means is taken in a predetermined crank angle range. 前記噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、燃料の噴射時期を所定量遅角側に制御するようになっている
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。The injection control means determines the fuel injection timing when the integrated value for each cycle of the maximum value or integral value in the predetermined crank angle range of the low frequency band signal from the in-cylinder pressure detecting means exceeds a predetermined amount. The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the fuel injection control device is controlled to a predetermined amount retarded side. 前記噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの低周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値が所定量以上になったとき、燃料の噴射時期を所定量遅角側に制御するようになっている
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。The injection control means controls the fuel injection timing to the predetermined amount retarded side when the maximum value or the integral value in the predetermined crank angle range of the signal in the low frequency band from the in-cylinder pressure detecting means exceeds a predetermined amount. The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the fuel injection control device is used. 前記噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値の、サイクル毎の積算値が所定量以上になったとき、燃料の噴射率を所定量低噴射率側に制御するようになっている
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。The injection control means determines the fuel injection rate when the integrated value for each cycle of the maximum value or integral value in a predetermined crank angle range of the signal in the high frequency band from the in-cylinder pressure detecting means exceeds a predetermined amount. The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 2 , wherein the fuel injection control device is controlled to a low injection rate side by a predetermined amount. 前記噴射制御手段は、筒内圧検出手段からの高周波数帯域の信号の所定のクランク角範囲における最大値または積分値が所定量以上になったとき、燃料の噴射率を所定量低噴射率側に制御するようになっている
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。When the maximum value or integral value in a predetermined crank angle range of the signal in the high frequency band from the in-cylinder pressure detecting unit becomes equal to or greater than a predetermined amount, the injection control unit sets the fuel injection rate to a predetermined amount lower injection rate side The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 2 , which is controlled. 前記噴射制御手段は、燃料の噴射時期を所定量遅角側に制御した後、当該遅角補正量を所定期間毎に減少するようになっている
請求項７または８に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。The fuel for a diesel engine according to claim 7 or 8 , wherein the injection control means controls the fuel injection timing to a predetermined amount retarded side, and then decreases the retard correction amount every predetermined period. Injection control device. 前記噴射制御手段は、燃料の噴射率を所定量低噴射率側に制御した後、当該噴射率補正量を所定期間毎に減少するようになっている
請求項９または１０に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。The injection control means, after controlling the injection rate of the fuel to a predetermined amount lower injection rate side, the diesel engine according to it has claim 9 or 1 0 so as to reduce the injection rate correction amount for each predetermined time period Fuel injection control device. 燃料の噴射時期の遅角側制御量に制限を設けた
請求項７または８に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。The fuel injection control device for a diesel engine according to claim 7 or 8 , wherein a restriction is provided on a retard side control amount of fuel injection timing. 燃料の噴射率の低噴射率側制御量に制限を設けた
請求項９または１０に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。The fuel injection control apparatus for a diesel engine according to claim 9 or 1 0 a limit to the low injection rate side control amount of the injection rate of the fuel. エンジンの所定の負荷範囲以上では、燃料の噴射率の低噴射率側制御量に制限を加えるようになっている
請求項１４に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。In more than a predetermined load range of the engine, fuel injection control apparatus for a diesel engine according to claims 1 to 4, the low injection rate side control of the injection rate of the fuel is adapted to apply a limit. エンジンの所定の負荷範囲以上では、その負荷範囲以上になってからの経過時間に応じて燃料の噴射率の低噴射率側制御量を減少するようになっている
請求項１５に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。16. The diesel according to claim 15, wherein when the engine is over a predetermined load range, the low injection rate side control amount of the fuel injection rate is reduced in accordance with an elapsed time after the load range is exceeded. Engine fuel injection control device.
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