JP4256771B2 - Fuel control method and apparatus for diesel engine - Google Patents

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本発明は、燃料ポンプ、蓄圧器を含む燃料加圧手段によって高圧に加圧された高圧燃料を燃料噴射弁に送り、該燃料噴射弁から前記高圧燃料をエンジンの燃焼室内に複数回に分けて噴射するようにしたディーゼル機関の燃料制御方法及びその装置に関する。   According to the present invention, high-pressure fuel pressurized to high pressure by a fuel pressurizing means including a fuel pump and an accumulator is sent to a fuel injection valve, and the high-pressure fuel is divided into a plurality of times into the combustion chamber of the engine from the fuel injection valve. The present invention relates to a fuel control method for diesel engines and an apparatus therefor.

ディーゼル機関においては、燃料消費率の低減に加えて、高回転、高出力時におけるNOx(窒素酸化物)の低減を実現するため、燃料ポンプにて高圧に加圧された燃料を各シリンダ共通に設けられたコモンレール(蓄圧器)に蓄圧し、該コモンレールと各シリンダの燃料噴射弁とを接続する高圧噴射管路及び燃料の戻り管路を開閉する複数の制御弁(電磁弁)を設け、コントローラにより該制御弁を開閉制御するようにした電子制御燃料噴射装置が、近年多く提供されている。   In a diesel engine, in addition to reducing the fuel consumption rate, in order to reduce NOx (nitrogen oxide) at high rotation and high output, fuel pressurized to a high pressure by a fuel pump is common to each cylinder. A controller is provided with a plurality of control valves (solenoid valves) for accumulating pressure in a common rail (accumulator) provided, connecting the common rail and a fuel injection valve of each cylinder, and opening and closing a fuel return pipe. In recent years, many electronically controlled fuel injection devices that control the opening and closing of the control valve have been provided.

かかる電子制御燃料噴射装置に、特許文献1(特開平11−294291号公報)、特許文献2(特開2003−214279号公報)等の技術がある。
特許文献1の技術においては、燃料ポンプにて高圧に加圧された燃料を各シリンダ共通に設けられたコモンレールに蓄圧し、高圧噴射管路を通して各シリンダの燃料噴射弁に高圧燃料を所定のタイミングで供給するように構成するとともに、該燃料噴射弁の針弁(ニードル弁)後端面に臨んで形成された制御室に前記コモンレールからの導入路を通して高圧燃料を導入し、該高圧燃料を針弁閉弁方向に作用させている。
そして、前記制御室と燃料タンクとを接続する燃料の戻り路を設け、燃料噴射開始時においては、コモンレールからの導入路に設けたノルマルオープンの導入側制御弁を閉じて制御室への高圧燃料を遮断するとともに、燃料の戻り路に設けたノルマルクローズの戻り側制御弁を開いて針弁背部からの押付力を開放する。これにより、燃料噴射弁の油溜め内に導入されている高圧燃料の圧力により針弁が押し上げられて開弁し、該高圧燃料がシリンダ内に噴射される。
また燃料噴射終了時においては、前記戻り側制御弁を閉じた後導入側制御弁を開放する。これにより、前記制御室に高圧燃料が導入されて針弁が押し下げられて閉弁し、噴射が終了する。
Examples of such an electronically controlled fuel injection device include Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-294291 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-214279.
In the technique of Patent Document 1, fuel pressurized to a high pressure by a fuel pump is accumulated in a common rail provided in each cylinder, and the high-pressure fuel is supplied to a fuel injection valve of each cylinder through a high-pressure injection pipe at a predetermined timing. The high pressure fuel is introduced into the control chamber formed facing the rear end surface of the needle valve (needle valve) of the fuel injection valve through the introduction path from the common rail, and the high pressure fuel is supplied to the needle valve. Acts in the valve closing direction.
A fuel return path connecting the control chamber and the fuel tank is provided, and at the start of fuel injection, the normally open introduction side control valve provided in the introduction path from the common rail is closed, and the high pressure fuel to the control chamber is closed. And the normally closed return side control valve provided on the fuel return path is opened to release the pressing force from the back of the needle valve. As a result, the needle valve is pushed up by the pressure of the high pressure fuel introduced into the oil sump of the fuel injection valve to open, and the high pressure fuel is injected into the cylinder.
At the end of fuel injection, the return side control valve is closed and then the introduction side control valve is opened. As a result, high-pressure fuel is introduced into the control chamber, the needle valve is pushed down to close the valve, and the injection ends.

また、特許文献2においては、燃料ポンプと燃料噴射弁とを接続する高圧燃料噴射管路に該高圧燃料噴射管路から燃料タンクに接続される2本の燃料戻り管路を設けるとともに、各燃料戻り管路に該燃料戻り管路を開閉する2つの電磁弁と通路面積の異なる2つの絞りをそれぞれ設け、前記2つの電磁弁の開閉タイミングを変化させることにより、噴射時期と噴射量を制御するように構成されている。   In Patent Document 2, two fuel return pipes connected from the high-pressure fuel injection pipe to the fuel tank are provided in the high-pressure fuel injection pipe connecting the fuel pump and the fuel injection valve. Two return valves are provided with two solenoid valves for opening and closing the fuel return line and two throttles with different passage areas, and the opening timing of the two solenoid valves is changed to control the injection timing and the injection amount. It is configured as follows.

前記特許文献1あるいは特許文献2に開示されているような電子制御燃料噴射装置は、燃料噴射時期や噴射量を自在に変化できることから、該電子制御燃料噴射装置を装備することにより、NOxを低減する目的で噴射時期を大幅に遅延した主噴射の着火を促進するために、該主噴射に先立って少量の燃料を任意の噴射タイミングでパイロット噴射を行い、また、複数回の燃料噴射を組み合わせた分割噴射を行うことが可能となる。
特開平11−62603号公報 特開2003−214279号公報
Since the electronically controlled fuel injection device as disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 can freely change the fuel injection timing and the injection amount, the electronically controlled fuel injection device is equipped to reduce NOx. In order to promote ignition of the main injection whose injection timing is significantly delayed for the purpose of performing the pilot injection, a small amount of fuel is pilot-injected at an arbitrary injection timing prior to the main injection, and a plurality of fuel injections are combined. Split injection can be performed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-62603 JP 2003-214279 A

図6は、前記特許文献1あるいは特許文献2に開示されているような電子制御燃料噴射装置を用いて、複数回の燃料噴射を組み合わせた分割噴射を行う場合における、第1回目〜第3回目の噴射の過程での、シリンダ内の酸素量、シリンダ内の空気の粘性係数、及び燃料と空気の混合に必要なエネルギーの変化を、クランク角に対応して示す。   FIG. 6 shows the first to third times in the case of performing split injection combining a plurality of fuel injections using the electronically controlled fuel injection device disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2. Changes in the amount of oxygen in the cylinder, the viscosity coefficient of air in the cylinder, and the energy required for mixing fuel and air in the course of the injection are shown in correspondence with the crank angle.

図6から明らかなように、初期の噴射(第1回目噴射)ではシリンダ内に十分な量の空気が存在して酸素量も十分であるが、第2回目噴射、第3回目噴射と、噴射の後期になるに従い、シリンダ内の空気量及び酸素量が減少して行き、また噴射燃料の燃焼に伴うシリンダ内温度の上昇によって空気の粘性係数が上昇することにより、燃料と空気との混合能力が低下する。
このため、かかる従来の燃料噴射方式では、第1回目噴射→第2回目噴射→第3回目噴射と、噴射の後期になるに従い燃料と空気との混合に多くのエネルギーを必要とするにも拘わらず、これに対処する手段は提供されてなく、このため、燃焼域、特に後期燃焼域での酸素量が不足し、黒煙が発生し易い。
As is clear from FIG. 6, in the initial injection (first injection), there is a sufficient amount of air in the cylinder and the oxygen amount is sufficient, but the second injection, the third injection, and the injection As the later stage of the air, the amount of air and oxygen in the cylinder decreases, and the viscosity coefficient of the air increases due to the increase in the temperature in the cylinder accompanying the combustion of the injected fuel. Decreases.
For this reason, in such a conventional fuel injection method, although the first injection → second injection → third injection and the later stage of the injection, more energy is required to mix the fuel and air. However, no means for dealing with this is provided, and therefore, the amount of oxygen in the combustion zone, particularly the late combustion zone, is insufficient, and black smoke is likely to be generated.

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、複数回の燃料噴射を組み合わせた分割噴射を行うようにした燃料噴射系において、全燃焼域で所要の燃焼エネルギーを保持することにより、黒煙の発生を回避するとともに、低NOx化を実現したディーゼル機関の燃料制御方法および燃料制御装置を提供することを目的とする。   In view of the problems of the prior art, the present invention reduces the generation of black smoke by maintaining the required combustion energy in the entire combustion region in a fuel injection system that performs split injection combining a plurality of fuel injections. An object of the present invention is to provide a fuel control method and a fuel control device for a diesel engine that can avoid and reduce NOx.

本発明はかかる目的を達成するもので、その第1の手段は、燃料ポンプを含む燃料加圧手段によって高圧に加圧された燃料を燃料噴射弁に送り、該燃料噴射弁から前記燃料をエンジンの燃焼室内に複数回に分けて噴射するようにしたディーゼル機関の燃料制御方法において、前記燃料加圧手段を構成する燃料噴射ポンプがシリンダ毎に設けられたユニットポンプからなり、該ポンプを用いて燃焼室内に燃料を略等間隔に断続的に3回以上に分けて噴射し、前記ユニットポンプから前記燃料噴射弁への燃料供給を制御する噴射側制御弁と前記燃料噴射弁からの戻り燃料を制御する戻り側制御弁を設け、前記噴射側制御弁を閉じてから前記戻り側制御弁を開くまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射圧力を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射圧力が順次増加するように制御し、さらに前記噴射側制御弁の閉止状態で前記戻り側制御弁を開いてから閉じるまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射時間を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射時間が順次長くなるように制御し、燃料噴射エネルギー(E)(E∝Qi×Pi、Qは燃料噴射量、Pは噴射圧力、iは噴射順序(i=1,2,3))が噴射後期になるに従って増大するように設定することを特徴とする。   The present invention achieves such an object, and the first means is that fuel pressurized to high pressure by a fuel pressurizing means including a fuel pump is sent to a fuel injection valve, and the fuel is sent from the fuel injection valve to the engine. In the fuel control method for a diesel engine, the fuel injection pump constituting the fuel pressurizing means is composed of a unit pump provided for each cylinder. The fuel is injected into the combustion chamber intermittently at approximately equal intervals and divided into three or more times, and an injection-side control valve for controlling fuel supply from the unit pump to the fuel injection valve and return fuel from the fuel injection valve A return-side control valve to be controlled is provided, and the time difference from when the injection-side control valve is closed to when the return-side control valve is opened is adjusted to control the injection pressure from the fuel injection valve and at the later stage of injection Therefore, the injection pressure is controlled so as to increase sequentially, and further, the time difference between the opening and closing of the return side control valve in the closed state of the injection side control valve is adjusted to control the injection time from the fuel injection valve. The fuel injection energy (E) (E∝Qi × Pi, Q is the fuel injection amount, P is the injection pressure, i is the injection sequence (i = 1, 2). , 3)) is set so as to increase in the later stage of injection.

そして、前記燃料噴射エネルギー(E1〜E3)は、燃料噴射量(Q)及び燃料噴射圧力(P)の関数であるのを勘案して、具体的には次のように構成するのがよい。
前記第1回目の噴射における燃料噴射量(Q1)、第2回目の噴射における燃料噴射量(Q2)、第3回目の噴射における燃料噴射量(Q3)の関係を、Q1<Q2<Q3のように設定する。
In consideration of the fact that the fuel injection energy (E1 to E3) is a function of the fuel injection amount (Q) and the fuel injection pressure (P), the fuel injection energy (E1 to E3) is preferably configured as follows.
The relationship between the fuel injection amount (Q1) in the first injection, the fuel injection amount (Q2) in the second injection, and the fuel injection amount (Q3) in the third injection is expressed as Q1 <Q2 <Q3. Set to.

また、第2の手段は、前記燃料制御方法を実施するための装置であり、燃料ポンプを含む燃料加圧手段によって高圧に加圧された燃料を燃料噴射弁に送り、該燃料噴射弁から前記燃料をエンジンの燃焼室内に複数回に分けて噴射するように構成されたディーゼル機関の燃料制御装置において、前記燃料加圧手段を構成する燃料噴射ポンプがシリンダ毎に設けられたユニットポンプからなり、該ポンプを用いて燃焼室内に燃料を略等間隔に断続的に3回以上に分けて噴射し、前記ユニットポンプから前記燃料噴射弁への燃料供給を制御する噴射側制御弁と前記燃料噴射弁からの戻り燃料を制御する戻り側制御弁を設け、前記噴射側制御弁を閉じてから前記戻り側制御弁を開くまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射圧力を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射圧力が順次増加するように制御し、さらに前記噴射側制御弁の閉止状態で前記戻り側制御弁を開いてから閉じるまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射時間を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射時間が順次長くなるように制御し、燃料噴射エネルギー(E)(E∝Qi×Pi、Qは燃料噴射量、Pは噴射圧力、iは噴射順序(i=1,2,3))が噴射後期になるに従って増大するように前記噴射側制御弁および前記戻り側制御弁を開閉制御するコントローラを備えたことを特徴とする。 The second means is an apparatus for carrying out the fuel control method, wherein fuel pressurized to high pressure by a fuel pressurizing means including a fuel pump is sent to the fuel injection valve, from which the fuel injection valve In a fuel control device for a diesel engine configured to inject fuel into a combustion chamber of an engine in a plurality of times, the fuel injection pump that constitutes the fuel pressurizing means is a unit pump provided for each cylinder, An injection-side control valve for controlling the fuel supply from the unit pump to the fuel injection valve by injecting fuel into the combustion chamber intermittently at three or more times at regular intervals using the pump, and the fuel injection valve A return-side control valve that controls the return fuel from the control valve, and controls the injection pressure from the fuel injection valve by adjusting the time difference from when the injection-side control valve is closed to when the return-side control valve is opened. Injection pressure is controlled to increase sequentially, further the injection time from adjusting the time difference between the closed state of the injection-side control valve to open and close the said return side control valve to the fuel injection valve according to become injection late And the fuel injection energy (E) (E∝Qi × Pi, Q is the fuel injection amount, P is the injection pressure, i is the injection sequence (i = 1, 2, 3)) is provided with a controller for controlling the opening and closing of the injection side control valve and the return side control valve so as to increase as the latter stage of the injection.

また、かかる第2の手段において、好ましくは次のように構成する。
前記コントローラは、前記第1回目の噴射における燃料噴射量(Q1)、第2回目の噴射における燃料噴射量(Q2)、第3回目の噴射における燃料噴射量(Q3)の関係が、Q1<Q2<Q3になるように前記制御弁を開閉制御するように構成される。
The second means is preferably configured as follows.
The controller determines that the relationship among the fuel injection amount (Q1) in the first injection, the fuel injection amount (Q2) in the second injection, and the fuel injection amount (Q3) in the third injection is Q1 <Q2. The control valve is controlled to open and close so that <Q3.

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然るに、かかる第1、第2の手段によれば、燃料噴射弁から高圧の燃料を3回以上に分けて噴射し、かつ第3回目の噴射における燃料噴射エネルギー(E3)が第1回目及び第2回目の噴射における燃料噴射エネルギー(E1及びE2)よりも大きくなるように、好ましくは、第1回目燃料噴射エネルギー(E1)、第2回目の燃料噴射エネルギー(E2)、第3回目の燃料噴射エネルギー(E3)の関係を、E1<E2<E3のように噴射後期になるに従って増大するように設定しているので、燃料と空気との混合エネルギーが低下する燃料噴射の後期になるに従い燃料噴射エネルギー(E)が増大されて、燃焼室内において燃料の拡散がエネルギー増大し、燃料と空気との混合を促進することができる。 However, according to the first and second means, high-pressure fuel is injected from the fuel injection valve in three or more times, and the fuel injection energy (E3) in the third injection is the first and second. Preferably, the first fuel injection energy (E1), the second fuel injection energy (E2), and the third fuel injection are set to be larger than the fuel injection energy (E1 and E2) in the second injection. Since the relationship of energy (E3) is set so as to increase in the later stage of injection such that E1 <E2 <E3, fuel injection is performed in the later stage of fuel injection in which the mixed energy of fuel and air decreases. The energy (E) is increased, and the diffusion of fuel in the combustion chamber increases the energy, and the mixing of fuel and air can be promoted.

そして、前記燃料噴射エネルギー(E)を制御する手段として、燃料噴射圧力(P)の関係がP1<P2<P3になるように、さらには燃料噴射期間(T)の関係がT1<T2<T3になるように設定するので、前記燃料噴射エネルギー(E)を容易に、かつ精度よく制御できる。
これにより、特に噴射の後期における燃料と空気との混合不良及びこれによる黒煙の発生を回避できるとともに、噴射後期において空気と燃料との適正混合がなされることによりNOxの発生量を低減できる。
As means for controlling the fuel injection energy (E), the relationship of the fuel injection pressure (P) is P1 <P2 <P3, and the relationship of the fuel injection period (T) is T1 <T2 <T3. Therefore, the fuel injection energy (E) can be easily and accurately controlled.
Thereby, it is possible to avoid poor mixing of fuel and air particularly in the later stage of injection and the generation of black smoke due to this, and to reduce the amount of NOx generated by properly mixing air and fuel in the later stage of injection.

また、かかる発明において好ましくは、前記燃料噴射弁から前記燃料を3回以上に分けて噴射するとともに、前記燃料噴射弁の噴口面積(A)を変化可能に構成し、
前記第1回目の噴射における燃料噴射量(Q1)、第2回目の噴射における燃料噴射量(Q2)、第3回目の噴射における燃料噴射量(Q3)の関係を、Q1<Q2<Q3のように設定し、かつ第3回目の噴射における噴口面積(A3)を、第1回目の噴射及び第2回目の噴射における噴口面積(A1)及び(A2)よりも大きくなるように設定するか、
あるいは、第3回目の噴射における燃料噴射圧力(P3)を第1回目の噴射における燃料噴射圧力(P1)及び第2回目の噴射における燃料噴射圧力(P2)よりも高く設定する。
このように構成すれば、噴射の後期に噴口面積(A3)を大きくし、あるいは噴射の後期に燃料噴射圧力(P3)を高くすることにより、燃料噴射の切れが向上し、噴射の後期における噴射期間が延びて燃焼が悪化するのを回避でき、燃料消費率の低減が可能となる。
以上の手段において、燃料噴射圧力は、噴射期間中における噴射圧力の平均値(即ち平均噴射圧力)を採る。
Preferably, in the invention, the fuel is injected from the fuel injection valve in three or more times, and the nozzle area (A) of the fuel injection valve is configured to be variable.
The relationship between the fuel injection amount (Q1) in the first injection, the fuel injection amount (Q2) in the second injection, and the fuel injection amount (Q3) in the third injection is expressed as Q1 <Q2 <Q3. And the nozzle area (A3) in the third injection is set to be larger than the nozzle areas (A1) and (A2) in the first injection and the second injection,
Alternatively, the fuel injection pressure (P3) in the third injection is set higher than the fuel injection pressure (P1) in the first injection and the fuel injection pressure (P2) in the second injection.
With this configuration, by increasing the nozzle area (A3) in the later stage of injection or increasing the fuel injection pressure (P3) in the later stage of injection, the fuel injection is improved and the injection in the later stage of the injection is improved. It is possible to avoid the deterioration of combustion due to the extended period, and the fuel consumption rate can be reduced.
In the above means, the fuel injection pressure takes an average value (that is, average injection pressure) of the injection pressure during the injection period.

以上のように本発明によれば、燃料噴射弁から高圧の燃料を3回以上に分けて噴射し、かつ噴射後期になるに従って増大するように第3回目の噴射における燃料噴射エネルギー(E3)が第1回目及び第2回目の噴射における燃料噴射エネルギー(E1及びE2)よりも大きくなるように設定しているので、燃料と空気との混合エネルギーが低下する燃料噴射の後期になるに従い燃料噴射エネルギー(E)が増大されて、燃焼室内において燃料の拡散エネルギーが増大し、燃料と空気との混合を促進することができる。
これにより、特に噴射の後期における燃料と空気との混合不良及びこれによる黒煙の発生を回避できるとともに、噴射後期において空気と燃料との適正混合がなされることによりNOxの発生量を低減できる。
As described above, according to the present invention, high-pressure fuel is injected from the fuel injection valve in three or more times, and the fuel injection energy (E3) in the third injection increases so as to increase in the later stage of injection. Since the fuel injection energy (E1 and E2) in the first and second injections is set to be larger than the fuel injection energy (E1 and E2), the fuel injection energy increases as the later stage of the fuel injection in which the mixed energy of fuel and air decreases. (E) is increased, the diffusion energy of the fuel is increased in the combustion chamber, and the mixing of fuel and air can be promoted.
Thereby, it is possible to avoid poor mixing of fuel and air particularly in the later stage of injection and the generation of black smoke due to this, and to reduce the amount of NOx generated by properly mixing air and fuel in the later stage of injection.

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.

図1は本発明の実施例に係るディーゼル機関の燃料噴射及び燃料制御装置の全体構成図である。図2は前記実施例における3回分割噴射での噴射期間を示すタイミング線図、図3は前記実施例における3回分割噴射での針弁リフトを示すタイミング線図、図4は前記実施例における3回分割噴射での噴射圧力を示すタイミング線図である。図5は前記実施例における噴射モード線図である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel injection and fuel control device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a timing diagram showing the injection period in the three-part divided injection in the embodiment, FIG. 3 is a timing diagram showing the needle valve lift in the three-part divided injection in the embodiment, and FIG. 4 is in the embodiment. It is a timing diagram which shows the injection pressure in 3 times division | segmentation injection. FIG. 5 is an injection mode diagram in the above embodiment.

全体構成を示す図1において、200は燃料噴射ポンプ、100は蓄圧インジェクタからなる燃料噴射弁であり、両者はシリンダ毎に対をなして設けられている。
前記燃料噴射ポンプ200において、30はユニットポンプで、機関のクランク軸に連動される燃料カム33、該燃料カム33の回転によりローラ34を介して往復動せしめられてプランジャ室32内の燃料を高圧に加圧するプランジャ31を備えている。該ユニットポンプ30の構造自体は公知であるので、詳細な構造説明は省略する。
In FIG. 1 showing the overall configuration, 200 is a fuel injection pump, 100 is a fuel injection valve made up of a pressure accumulating injector, and both are provided in pairs for each cylinder.
In the fuel injection pump 200, reference numeral 30 denotes a unit pump, which is reciprocated via a roller 34 by rotation of the fuel cam 33 interlocked with the crankshaft of the engine and the fuel in the plunger chamber 32 by high pressure. A plunger 31 for pressurizing is provided. Since the structure of the unit pump 30 is known, a detailed description of the structure is omitted.

前記燃料噴射弁100において、1は噴射ノズルで、本体001内に往復動可能に嵌合された針弁2、該針弁2を閉弁方向に加圧するように付勢された針弁ばね5、該針弁2の下面が臨む油溜め4、前記針弁2の開弁により該油溜め4内の高圧燃料を燃焼室内に噴射する複数の噴孔3、前記油溜め4に連通される燃料通路6、07、前記針弁2の背面に臨んで形成され前記針弁ばね5を収納する針弁背面室05を備えている。
また、図示を省略したが、該噴射ノズル1には、前記針弁2のリフトを調整して、燃料噴射時における噴口面積(燃料の通路面積)を調整する公知の針弁リフト調整装置が装着されている。
かかる噴射ノズル1の構造自体は公知であるので、詳細な構造説明は省略する。
8は前記針弁背面室05と後述する燃料戻り管9とを接続する燃料通路、12は該燃料通路8と前記燃料通路7との間に介装されたオリフィスである。
In the fuel injection valve 100, reference numeral 1 denotes an injection nozzle, which is a needle valve 2 fitted in the main body 001 so as to be able to reciprocate, and a needle valve spring 5 urged to pressurize the needle valve 2 in the valve closing direction. The oil reservoir 4 facing the lower surface of the needle valve 2, the plurality of injection holes 3 for injecting high-pressure fuel in the oil reservoir 4 into the combustion chamber by opening the needle valve 2, and the fuel communicated with the oil reservoir 4 The passages 6 and 07 are provided with a needle valve back chamber 05 which faces the back surface of the needle valve 2 and accommodates the needle valve spring 5.
Although not shown, the injection nozzle 1 is equipped with a known needle valve lift adjustment device that adjusts the lift of the needle valve 2 to adjust the area of the nozzle hole during fuel injection (fuel passage area). Has been.
Since the structure of the injection nozzle 1 is well known, detailed description of the structure is omitted.
Reference numeral 8 denotes a fuel passage for connecting the needle valve back chamber 05 and a fuel return pipe 9 to be described later, and reference numeral 12 denotes an orifice interposed between the fuel passage 8 and the fuel passage 7.

7はシリンダ毎に設けられた噴射管で、前記ユニットポンプ30のプランジャ室32出口と前記噴射ノズル1の燃料通路07とを接続している。
15は燃料タンク、14は該燃料タンク15に接続される燃料供給管で、該燃料供給管14には燃料供給ポンプ16、フィルタ17、逃し弁18等が設けられている。
9は前記燃料通路8と燃料タンク15とを接続する燃料戻り管で、該燃料戻り管9には後述する戻り側制御弁11から燃料タンク15に向かう流れを許容する逆止弁19が設けられている。13は該燃料供給管14及び燃料戻り管9と前記噴射管7とを接続する燃料油管である。
7 is an injection pipe provided for each cylinder, and connects the outlet of the plunger chamber 32 of the unit pump 30 and the fuel passage 07 of the injection nozzle 1.
A fuel tank 15 and a fuel supply pipe 14 connected to the fuel tank 15 are provided with a fuel supply pump 16, a filter 17, a relief valve 18 and the like.
A fuel return pipe 9 connects the fuel passage 8 and the fuel tank 15. The fuel return pipe 9 is provided with a check valve 19 that allows a flow from a return side control valve 11 to the fuel tank 15 to be described later. ing. A fuel oil pipe 13 connects the fuel supply pipe 14 and the fuel return pipe 9 to the injection pipe 7.

10は前記燃料油管13に設けられた電磁弁からなる噴射側制御弁で、後述するコントローラ20からの制御操作信号によって該燃料油管13の管路を開閉するものである。11は前記燃料戻り管9に設けられた電磁弁からなる戻り側制御弁で、後述するコントローラ20からの制御操作信号によって該燃料戻り管9の管路を開閉するものである。   An injection side control valve 10 is an electromagnetic valve provided on the fuel oil pipe 13 and opens and closes the pipe of the fuel oil pipe 13 in accordance with a control operation signal from a controller 20 described later. 11 is a return-side control valve comprising an electromagnetic valve provided in the fuel return pipe 9, and opens and closes the pipe of the fuel return pipe 9 in accordance with a control operation signal from the controller 20 described later.

20は演算制御部21、記憶部22等を備えたコントローラで、後述する機関運転状態の検出信号に基づき、制御回線090を介して前記噴射側制御弁10を開閉制御するとともに制御回線09を介して前記戻り側制御弁を開閉制御するものである。
23は機関回転数を検出する回転数検出器、24はエンジン負荷を検出する負荷検出器、25は機関の給気圧力、潤滑油圧力、水圧等を検出する圧力検出器、26は機関の給気温度、潤滑油温度、水温等を検出する温度検出器であり、これらの運転状態検出器からの検出信号は前記コントローラ20に入力される。
A controller 20 includes an arithmetic control unit 21, a storage unit 22, and the like. The controller 20 controls opening and closing of the injection side control valve 10 via a control line 090 and a control line 09 based on a detection signal of an engine operating state described later. The return-side control valve is controlled to open and close.
Reference numeral 23 denotes a rotational speed detector for detecting the engine rotational speed, reference numeral 24 denotes a load detector for detecting engine load, reference numeral 25 denotes a pressure detector for detecting engine air supply pressure, lubricating oil pressure, water pressure, etc., and reference numeral 26 denotes engine supply power. It is a temperature detector that detects an air temperature, a lubricating oil temperature, a water temperature, and the like, and detection signals from these operation state detectors are input to the controller 20.

かかる構成からなる燃料噴射装置を備えたディーゼル機関の運転時において、シリンダ毎に設けられた前記ユニットポンプ30におけるプランジャ31の往復動により加圧された高圧燃料は、噴射管7、燃料通路07及び燃料通路6を通って噴射ノズル1の針弁2下面が臨む油溜め4に供給されるとともに、オリフィス12にて絞られ燃料通路8を経て該噴射ノズル1の針弁背面室05に導入され針弁2の背面に作用して該針弁2を閉弁方向に押し付ける方向に作用する。
また前記コントローラ20には前記機関運転状態の検出器23、24、25、26から機関回転数の検出信号を含む機関運転状態の検出信号が入力されている。
During operation of a diesel engine equipped with a fuel injection device having such a configuration, the high-pressure fuel pressurized by the reciprocating motion of the plunger 31 in the unit pump 30 provided for each cylinder is injected into the injection pipe 7, the fuel passage 07, and The fuel is supplied to the oil sump 4 facing the lower surface of the needle valve 2 of the injection nozzle 1 through the fuel passage 6, and is throttled by the orifice 12 and introduced into the needle valve back surface chamber 05 of the injection nozzle 1 through the fuel passage 8. It acts on the back surface of the valve 2 to act in the direction of pressing the needle valve 2 in the valve closing direction.
The controller 20 receives engine operation state detection signals including engine rotation number detection signals from the engine operation state detectors 23, 24, 25, and 26.

図5はかかる燃料噴射装置における、噴射側制御弁10及び戻り側制御弁11の開度、ユニットポンプ30の噴射圧力、噴射ノズル1の噴射圧力、及び燃料噴射量の時間変化を示す。
図1及び図5において、かかる運転状態の許で前記コントローラ20からの制御操作信号により、前記戻り側制御弁11によって前記燃料通路8及び燃料戻り管9を閉じた状態で、前記噴射側制御弁10によって噴射管7に接続される供給側の燃料油管13を閉じると、該噴射管7から噴射ノズル1の油溜め4に至る燃料通路が密閉状態となり、図2に示されるように、該燃料通路の圧力が比例的に上昇する。
FIG. 5 shows temporal changes of the opening degree of the injection side control valve 10 and the return side control valve 11, the injection pressure of the unit pump 30, the injection pressure of the injection nozzle 1, and the fuel injection amount in such a fuel injection device.
In FIG. 1 and FIG. 5, the injection-side control valve is closed with the fuel passage 8 and the fuel return pipe 9 closed by the return-side control valve 11 in response to a control operation signal from the controller 20 under the permission of the operation state. When the supply-side fuel oil pipe 13 connected to the injection pipe 7 by 10 is closed, the fuel passage from the injection pipe 7 to the oil sump 4 of the injection nozzle 1 is sealed, and as shown in FIG. The pressure in the passage rises proportionally.

燃料噴射開始時においては、前記コントローラ20からの制御操作信号により前記噴射側制御弁10の閉止時期から所定の開閉時間差Cをおいて前記戻り側制御弁11を開くと、前記針弁2の背面に作用していた高圧燃料が該戻り側制御弁11を通って燃料戻り管9へと抜ける。
これにより、前記噴射ノズル1の針弁2が、該針弁2の下面が臨む油溜め4に導かれている高圧の燃料により針弁ばね5の弾力に抗して押し上げられて開弁し、燃料が該噴射ノズル1の噴孔3からシリンダ内に噴射され燃焼に供される。
At the start of fuel injection, when the return side control valve 11 is opened with a predetermined opening / closing time difference C from the closing timing of the injection side control valve 10 by a control operation signal from the controller 20, The high-pressure fuel that has acted on the fuel passes through the return-side control valve 11 and escapes to the fuel return pipe 9.
As a result, the needle valve 2 of the injection nozzle 1 is pushed up against the elasticity of the needle valve spring 5 by the high-pressure fuel guided to the oil sump 4 facing the lower surface of the needle valve 2, and opens. Fuel is injected into the cylinder from the injection hole 3 of the injection nozzle 1 and used for combustion.

この際、前記戻り側制御弁11の開弁によって前記噴射管7内の高圧燃料の一部が前記オリフィス12で流路を絞られた後、該戻り側制御弁11を経て燃料戻り管9へと戻される。従って前記噴射ノズル1からの燃料噴射量及び噴射圧力は、前記ユニットポンプ30の吐出量と前記戻り側制御弁11を通して燃料戻り管9へ戻される戻り量との差により決まることとなる。
また、燃料噴射終了時においては、前記コントローラ20からの制御操作信号により前記噴射側制御弁10を開弁すると前記噴射管7及び噴射ノズル1内の燃料圧力が開放されて針弁2が針弁ばね5の弾力によって押し下げられて閉弁する。
尚、図5において、噴射量(燃料噴射量)及びノズル噴射圧力は、同図にステップ状に立ち上がるように示されているが、実際には比例的に変化するものである。
At this time, a part of the high-pressure fuel in the injection pipe 7 is throttled by the orifice 12 by opening the return side control valve 11, and then to the fuel return pipe 9 through the return side control valve 11. Is returned. Therefore, the fuel injection amount and the injection pressure from the injection nozzle 1 are determined by the difference between the discharge amount of the unit pump 30 and the return amount returned to the fuel return pipe 9 through the return side control valve 11.
At the end of fuel injection, when the injection side control valve 10 is opened by a control operation signal from the controller 20, the fuel pressure in the injection pipe 7 and the injection nozzle 1 is released, and the needle valve 2 is turned on. The valve is pushed down by the elasticity of the spring 5 to close the valve.
In FIG. 5, the injection amount (fuel injection amount) and the nozzle injection pressure are shown to rise in a step shape in the same figure, but actually change proportionally.

本発明は、かかる構成からなるディーゼル機関の燃料噴射装置を用いて、燃料噴射ポンプ200で生成された高圧燃料を燃料噴射弁100からエンジンの燃焼室内に3回以上に分けて噴射するようにした燃料制御方法及びその装置に係るものである。   In the present invention, the high-pressure fuel generated by the fuel injection pump 200 is injected from the fuel injection valve 100 into the combustion chamber of the engine in three or more times using the fuel injection device of the diesel engine having such a configuration. The present invention relates to a fuel control method and an apparatus therefor.

本発明においては、前記コントローラ20によって、前記燃料噴射弁100から燃料を3回以上に分けて噴射し、第1回目の噴射ないし第3回目の噴射における燃料噴射エネルギーEを次のように設定している。
先ず、前記燃料噴射エネルギーEは次の(1)式で表わせる。
Ei∝Qi×Pi (1)
ここで、Qは燃料噴射量。
Pは噴射圧力。
iは噴射順序(i=1,2,3)で、第1回目の噴射がi=1、第2回目の
噴射がi=2、第3回目の噴射がi=3となる。
尚、前記噴射圧力Pは、噴射期間中における噴射圧力の平均値(即ち平均噴射圧力)を採る。
In the present invention, the controller 20 injects fuel from the fuel injection valve 100 in three or more times, and sets the fuel injection energy E in the first to third injections as follows. ing.
First, the fuel injection energy E can be expressed by the following equation (1).
Ei∝Qi × Pi (1)
Here, Q is the fuel injection amount.
P is the injection pressure.
i is the injection sequence (i = 1, 2, 3), the first injection is i = 1, the second injection
The injection is i = 2 and the third injection is i = 3.
In addition, the said injection pressure P takes the average value (namely, average injection pressure) of the injection pressure during an injection period.

本発明においては、第3回目の噴射(i=3)における燃料噴射エネルギーE3が第1回目の噴射における燃料噴射エネルギーE1及び第2回目の噴射における燃料噴射エネルギーE2よりも大きくなるように設定している。
即ち、E1<E3、かつE2<E3 (2)
そして、好ましくは、前記第1回目、第2回目、第3回目の噴射における燃料噴射エネルギーE1、E2、E3の関係を次の(3)式のように設定する。
E1<E2<E3 (3)
In the present invention, the fuel injection energy E3 in the third injection (i = 3) is set to be larger than the fuel injection energy E1 in the first injection and the fuel injection energy E2 in the second injection. ing.
That is, E1 <E3 and E2 <E3 (2)
Preferably, the relationship between the fuel injection energies E1, E2, and E3 in the first, second, and third injections is set as in the following equation (3).
E1 <E2 <E3 (3)

前記(3)式で表わされる燃料噴射エネルギーEの関係を実現するため、前記コントローラ20においては次のような設定を行う。
(1)式のように、燃料噴射エネルギーEは燃料噴射量Qに比例するから、次の(4)式により、前記(3)式の関係(E1<E2<E3)を実現する。
Q1<Q2<Q3 (4)
次に、前記燃料噴射量Qは、次の(5)式で表わせる。
Qi∝Ti×Ai×(Pi)0.5 (5)
ここで、Tは噴射期間
Aは噴孔面積で、針弁リフトをLとすると、
Ai∝Li (6)
In order to realize the relationship of the fuel injection energy E expressed by the equation (3), the controller 20 performs the following setting.
Since the fuel injection energy E is proportional to the fuel injection amount Q as shown in equation (1), the relationship of equation (3) (E1 <E2 <E3) is realized by the following equation (4).
Q1 <Q2 <Q3 (4)
Next, the fuel injection amount Q can be expressed by the following equation (5).
Qi∝Ti × Ai × (Pi) 0.5 (5)
Where T is the injection period
A is the nozzle hole area, and if the needle valve lift is L,
Ai∝Li (6)

さらに、前記(4)式で表わされる燃料噴射量Qの関係を実現するため、前記コントローラ20においては次のような設定を行う。
(5)式のように、燃料噴射量Qは噴射期間T及び噴孔面積Aに比例するから、次の(7)、(8)式により、前記(4)式の関係(Q1<Q2<Q3)を実現する。
燃料噴射期間Tについては、
T1<T2<T3 (7)
従って、図2に示すように、第1回目の噴射における燃料噴射期間T1、第2回目の噴射における燃料噴射期間T2、第3回目の噴射における燃料噴射期間T3を、前記(7)式のようにT1<T2<T3と設定することにより、前記(4)式の関係(Q1<Q2<Q3)さらには前記(3)式の関係(E1<E2<E3)を実現できる。
前記コントローラ20による燃料噴射期間Tの設定は、図5において、噴射側制御弁10の閉止状態で戻り側制御弁11を開く時期が噴射始めT01、該戻り側制御弁11を閉じる時期がT02とすることにより行う。
Further, in order to realize the relationship of the fuel injection amount Q expressed by the equation (4), the controller 20 performs the following setting.
Since the fuel injection amount Q is proportional to the injection period T and the nozzle hole area A as expressed by the equation (5), the relationship of the equation (4) (Q1 <Q2 <is given by the following equations (7) and (8)): Q3) is realized.
Regarding the fuel injection period T,
T1 <T2 <T3 (7)
Therefore, as shown in FIG. 2, the fuel injection period T1 in the first injection, the fuel injection period T2 in the second injection, and the fuel injection period T3 in the third injection are expressed by the equation (7). By setting T1 <T2 <T3, the relationship (4) (Q1 <Q2 <Q3) and the relationship (3) (E1 <E2 <E3) can be realized.
The fuel injection period T is set by the controller 20 in FIG. 5 when the injection side control valve 10 is closed and the return side control valve 11 is opened when the injection start T01 and the return side control valve 11 is closed when the return side control valve 11 is closed. To do.

また、噴孔面積Aについては、
A1<A2<A3 (8)
そして、(6)式に示すように、該噴孔面積Aは針弁リフトLの関数であるから、(8)式より、
L1<L2<L3 (9)
従って、図3に示すように、第1回目の噴射における針弁リフトL1、第2回目の噴射における針弁リフトL2、第3回目の噴射における針弁リフトL3を、前記(9)式のようにL1<L2<L3と設定することにより、前記(4)式の関係(Q1<Q2<Q3)さらには前記(3)式の関係(E1<E2<E3)を実現できる。
前記コントローラ20による針弁リフトLの設定は、図1における燃料噴射弁100に組み込まれている図示しない針弁リフト調整装置を、該コントローラ20によって制御操作して針弁2のリフトを調整することにより行う。
Moreover, about the nozzle hole area A,
A1 <A2 <A3 (8)
And as shown in the equation (6), the nozzle hole area A is a function of the needle valve lift L. From the equation (8),
L1 <L2 <L3 (9)
Therefore, as shown in FIG. 3, the needle valve lift L1 in the first injection, the needle valve lift L2 in the second injection, and the needle valve lift L3 in the third injection are expressed by the above equation (9). By setting L1 <L2 <L3, the relationship (4) (Q1 <Q2 <Q3) and the relationship (3) (E1 <E2 <E3) can be realized.
The needle valve lift L is set by the controller 20 by adjusting a needle valve lift adjusting device (not shown) incorporated in the fuel injection valve 100 in FIG. To do.

次に、前記(1)式 Ei∝Qi×Pi及び、
前記(5)式 Qi∝Ti×Ai×(Pi)0.5
の関係より、
Ei∝(Pi)1.5 (10)
従って、(10)式のように、燃料噴射エネルギーEは噴射圧力Pに比例するから、次の(11)式が成り立つ。
P1<P2<P3 (11)
従って、図4に示すように、第1回目の噴射における噴射圧力P1、第2回目の噴射における噴射圧力P2、第3回目の噴射における噴射圧力P3を、前記(11)式のようにP1<P2<P3と設定することにより、前記(4)式の関係(Q1<Q2<Q3)さらには前記(3)式の関係(E1<E2<E3)を実現できる。
前記コントローラ20による噴射圧力Pの設定は、図5において、噴射側制御弁10の閉止時期T01と戻り側制御弁11を開く噴射始めT01時期との時間差Cを調整することにより行う。即ち、前記時間差Cを大きくすると噴射圧力の上昇度が大きくなり、前記時間差Cを小さくすると、噴射圧力の上昇度が小さくなる。
Next, the equation (1) Ei∝Qi × Pi and
Formula (5) Qi∝Ti × Ai × (Pi) 0.5
From the relationship
Ei∝ (Pi) 1.5 (10)
Therefore, since the fuel injection energy E is proportional to the injection pressure P as shown in equation (10), the following equation (11) is established.
P1 <P2 <P3 (11)
Therefore, as shown in FIG. 4, the injection pressure P1 in the first injection, the injection pressure P2 in the second injection, and the injection pressure P3 in the third injection are expressed as P1 < By setting P2 <P3, it is possible to realize the relationship (Q1 <Q2 <Q3) of the equation (4) and the relationship (E1 <E2 <E3) of the equation (3).
The injection pressure P is set by the controller 20 by adjusting the time difference C between the closing timing T01 of the injection side control valve 10 and the injection start T01 timing at which the return side control valve 11 is opened in FIG. That is, when the time difference C is increased, the degree of increase in the injection pressure is increased, and when the time difference C is decreased, the degree of increase in the injection pressure is decreased.

かかる実施例によれば、燃料噴射弁100から高圧の燃料を3回以上に分けて噴射し、かつ第3回目の噴射における燃料噴射エネルギーE3が第1回目及び第2回目の噴射における燃料噴射エネルギーE1及びE2よりも大きくなるように、好ましくは、第1回目の燃料噴射エネルギーE1、第2回目の燃料噴射エネルギーE2、第3回目の燃料噴射エネルギーE3の関係を、E1<E2<E3のように設定しているので、燃料と空気との混合エネルギーが低下する燃料噴射の後期になるに従い燃料噴射エネルギーEが増大されて、燃焼室内において燃料の拡散エネルギーが増大し、燃料と空気との混合を促進することが可能となる。
これにより、従来技術のように、第1回噴射から、第2回噴射、第3回噴射と、噴射の後期になるに従い、シリンダ内の空気量及び酸素量が減少して行く現象によって、燃料と空気との混合エネルギーが低下するのを前記燃料噴射エネルギーEの増大によって防止でき、特に噴射の後期における燃料と空気との混合不良及びこれによる黒煙の発生を回避できるとともに、噴射後期において空気と燃料との適正混合がなされることにより、NOxの発生量を低減できる。
According to this embodiment, high-pressure fuel is injected from the fuel injection valve 100 in three or more times, and the fuel injection energy E3 in the third injection is the fuel injection energy in the first and second injections. Preferably, the relationship between the first fuel injection energy E1, the second fuel injection energy E2, and the third fuel injection energy E3 is such that E1 <E2 <E3 so as to be larger than E1 and E2. Therefore, the fuel injection energy E is increased as the later stage of the fuel injection in which the mixing energy of the fuel and air is reduced, and the diffusion energy of the fuel is increased in the combustion chamber, so that the mixing of the fuel and the air is performed. Can be promoted.
Accordingly, as in the prior art, the fuel amount is reduced by the phenomenon in which the air amount and oxygen amount in the cylinder decrease from the first injection to the second injection, the third injection, and the later stage of the injection. Decrease in the mixing energy of air and air can be prevented by increasing the fuel injection energy E. In particular, poor mixing of fuel and air in the later stage of injection and the generation of black smoke due to this can be avoided, and air in the later stage of injection can be avoided. By appropriately mixing the fuel and the fuel, the amount of NOx generated can be reduced.

そして、前記燃料噴射圧力(P)の関係がP1<P2<P3になるように、あるいは燃料噴射期間(T)の関係をT1<T2<T3になるように、あるいは針弁リフト(L)の関係をL1<L2<L3になるように設定することにより、前記燃料噴射エネルギー(E)を容易にかつ精度よく制御できる。   Then, the relationship of the fuel injection pressure (P) is P1 <P2 <P3, the relationship of the fuel injection period (T) is T1 <T2 <T3, or the needle valve lift (L) By setting the relationship such that L1 <L2 <L3, the fuel injection energy (E) can be controlled easily and accurately.

また、本発明の他の実施例として、前記燃料噴射弁100から高圧燃料を3回以上に分けて噴射するとともに、前記燃料噴射弁の噴口面積A、即ち前記針弁リフトLを変化可能に構成し、第1回目の噴射における燃料噴射量Q1、第2回目の噴射における燃料噴射量Q2、第3回目の噴射における燃料噴射量Q3の関係を、
Q1<Q2<Q3のように設定し、つまり燃料噴射期間T1<T2<T3のように設定した上で、
(1)第3回目の噴射における噴口面積A3を、第1回目の噴射及び第2回目の噴射における噴口面積A1及びA2よりも大きくなるように設定し、
つまり針弁リフトL1<L3、かつL2<L3のように設定する。
(2)第3回目の噴射における燃料噴射圧力P3を第1回目の噴射における燃料噴射圧力P1及び第2回目の噴射における燃料噴射圧力P2よりも高く設定する。
つまり噴射圧力P1<P3、かつP2<P3のように設定する。
As another embodiment of the present invention, high-pressure fuel is injected from the fuel injection valve 100 in three or more times, and the nozzle area A of the fuel injection valve, that is, the needle valve lift L can be changed. And the relationship between the fuel injection amount Q1 in the first injection, the fuel injection amount Q2 in the second injection, and the fuel injection amount Q3 in the third injection,
Q1 <Q2 <Q3 is set, that is, after setting the fuel injection period T1 <T2 <T3,
(1) The nozzle area A3 in the third injection is set to be larger than the nozzle areas A1 and A2 in the first injection and the second injection,
That is, the needle valve lifts L1 <L3 and L2 <L3 are set.
(2) The fuel injection pressure P3 in the third injection is set higher than the fuel injection pressure P1 in the first injection and the fuel injection pressure P2 in the second injection.
That is, the injection pressures P1 <P3 and P2 <P3 are set.

かかる実施例によれば、噴射の後期に針弁リフトL3を大きくすることにより噴口面積A3を大きくし、あるいは噴射の後期に燃料噴射圧力P3を高くするので、燃料噴射の切れが向上して、噴射の後期における噴射期間が延びて燃焼が悪化するのを回避でき、燃料消費率の低減が可能となる。   According to this embodiment, the injection valve area L3 is increased by increasing the needle valve lift L3 in the later stage of injection, or the fuel injection pressure P3 is increased in the later stage of injection, so that the fuel injection is improved. It is possible to avoid the deterioration of the combustion due to the extension of the injection period in the later stage of the injection, and the fuel consumption rate can be reduced.

本発明によれば、複数回の燃料噴射を組み合わせた分割噴射を行うようにした燃料噴射系において、全燃焼域で所要の燃焼エネルギーを保持することにより、黒煙の発生を回避することができるとともに、低NOx化を実現したディーゼル機関を提供できる。   According to the present invention, generation of black smoke can be avoided by maintaining required combustion energy in the entire combustion region in a fuel injection system that performs split injection combining a plurality of fuel injections. At the same time, a diesel engine that achieves low NOx can be provided.

本発明の実施例に係るディーゼル機関の燃料噴射及び燃料制御装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a fuel injection and fuel control device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. 前記実施例における3回分割噴射での噴射期間を示すタイミング線図である。It is a timing diagram which shows the injection period in the 3 times division injection in the said Example. 前記実施例における3回分割噴射での針弁リフトを示すタイミング線図である。It is a timing diagram which shows the needle valve lift in 3 times division | segmentation injection in the said Example. 前記実施例における3回分割噴射での噴射圧力を示すタイミング線図である。It is a timing diagram which shows the injection pressure in the 3 times division | segmentation injection in the said Example. 前記実施例における噴射モード線図である。It is an injection mode diagram in the example. 従来技術にかかる作用説明線図である。It is action | operation explanatory drawing concerning a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 噴射ノズル
2 針弁
10 噴射側制御弁
11 戻り側制御弁
20 コントローラ
30 ユニットポンプ
100 燃料噴射弁
200 燃料噴射ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection nozzle 2 Needle valve 10 Injection side control valve 11 Return side control valve 20 Controller 30 Unit pump 100 Fuel injection valve 200 Fuel injection pump

Claims (4)

燃料ポンプを含む燃料加圧手段によって高圧に加圧された燃料を燃料噴射弁に送り、該燃料噴射弁から前記燃料をエンジンの燃焼室内に複数回に分けて噴射するようにしたディーゼル機関の燃料制御方法において、
前記燃料加圧手段を構成する燃料噴射ポンプがシリンダ毎に設けられたユニットポンプからなり、該ポンプを用いて燃焼室内に燃料を略等間隔に断続的に3回以上に分けて噴射し、前記ユニットポンプから前記燃料噴射弁への燃料供給を制御する噴射側制御弁と前記燃料噴射弁からの戻り燃料を制御する戻り側制御弁を設け、前記噴射側制御弁を閉じてから前記戻り側制御弁を開くまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射圧力を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射圧力が順次増加するように制御し、さらに前記噴射側制御弁の閉止状態で前記戻り側制御弁を開いてから閉じるまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射時間を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射時間が順次長くなるように制御し、燃料噴射エネルギー(E)(E∝Qi×Pi、Qは燃料噴射量、Pは噴射圧力、iは噴射順序(i=1,2,3))が噴射後期になるに従って増大するように設定することを特徴とするディーゼル機関の燃料制御方法。
Fuel of a diesel engine in which fuel pressurized to high pressure by a fuel pressurizing means including a fuel pump is sent to a fuel injection valve, and the fuel is injected into the combustion chamber of the engine in a plurality of times from the fuel injection valve In the control method,
The fuel injection pump constituting the fuel pressurizing means comprises a unit pump provided for each cylinder, and the fuel is injected into the combustion chamber intermittently at three or more times at regular intervals using the pump, An injection side control valve for controlling fuel supply from the unit pump to the fuel injection valve and a return side control valve for controlling return fuel from the fuel injection valve are provided, and the return side control is performed after the injection side control valve is closed. The time difference until the valve is opened is adjusted to control the injection pressure from the fuel injection valve, and the injection pressure is controlled to increase sequentially as the injection late, and the return side in the closed state of the injection side control valve. The time difference between opening and closing the control valve is adjusted to control the injection time from the fuel injection valve, and control is performed so that the injection time becomes longer gradually as the latter stage of the injection. Gee (E) (E∝Qi × Pi, where Q is the fuel injection amount, P is the injection pressure, and i is the injection sequence (i = 1, 2, 3)) is set to increase as the latter stage of injection. A fuel control method for a diesel engine.
前記第1回目の噴射における燃料噴射量(Q1)、第2回目の噴射における燃料噴射量(Q2)、第3回目の噴射における燃料噴射量(Q3)の関係を、Q1<Q2<Q3のように設定することを特徴とする請求項1記載のディーゼル機関の燃料制御方法。   The relationship between the fuel injection amount (Q1) in the first injection, the fuel injection amount (Q2) in the second injection, and the fuel injection amount (Q3) in the third injection is expressed as Q1 <Q2 <Q3. The fuel control method for a diesel engine according to claim 1, wherein 燃料ポンプを含む燃料加圧手段によって高圧に加圧された燃料を燃料噴射弁に送り、該燃料噴射弁から前記燃料をエンジンの燃焼室内に複数回に分けて噴射するように構成されたディーゼル機関の燃料制御装置において、
前記燃料加圧手段を構成する燃料噴射ポンプがシリンダ毎に設けられたユニットポンプからなり、該ポンプを用いて燃焼室内に燃料を略等間隔に断続的に3回以上に分けて噴射し、前記ユニットポンプから前記燃料噴射弁への燃料供給を制御する噴射側制御弁と前記燃料噴射弁からの戻り燃料を制御する戻り側制御弁を設け、前記噴射側制御弁を閉じてから前記戻り側制御弁を開くまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射圧力を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射圧力が順次増加するように制御し、さらに前記噴射側制御弁の閉止状態で前記戻り側制御弁を開いてから閉じるまでの時間差を調整して燃料噴射弁からの噴射時間を制御するとともに噴射後期になるに従って噴射時間が順次長くなるように制御し、燃料噴射エネルギー(E)(E∝Qi×Pi、Qは燃料噴射量、Pは噴射圧力、iは噴射順序(i=1,2,3))が噴射後期になるに従って増大するように前記噴射側制御弁および前記戻り側制御弁を開閉制御するコントローラを備えたことを特徴とするディーゼル機関の燃料制御装置。
A diesel engine configured to send fuel pressurized to high pressure by a fuel pressurizing means including a fuel pump to a fuel injection valve, and inject the fuel into the combustion chamber of the engine in a plurality of times from the fuel injection valve In the fuel control device of
The fuel injection pump constituting the fuel pressurizing means comprises a unit pump provided for each cylinder, and the fuel is injected into the combustion chamber intermittently at three or more times at regular intervals using the pump, An injection side control valve for controlling fuel supply from the unit pump to the fuel injection valve and a return side control valve for controlling return fuel from the fuel injection valve are provided, and the return side control is performed after the injection side control valve is closed. The time difference until the valve is opened is adjusted to control the injection pressure from the fuel injection valve, and the injection pressure is controlled to increase sequentially as the injection late, and the return side in the closed state of the injection side control valve. The time difference between opening and closing the control valve is adjusted to control the injection time from the fuel injection valve, and control is performed so that the injection time becomes longer gradually as the latter stage of the injection. Ghee (E) (EαQi × Pi, Q is the amount of fuel injection, P is the injection pressure, i is ejection order (i = 1,2,3)) The injection-side control as to increase with increasing late injection A fuel control device for a diesel engine, comprising a controller that controls opening and closing of a valve and the return side control valve.
前記コントローラは、前記第1回目の噴射における燃料噴射量(Q1)、第2回目の噴射における燃料噴射量(Q2)、第3回目の噴射における燃料噴射量(Q3)の関係が、Q1<Q2<Q3になるように前記制御弁を開閉制御するように構成されたことを特徴とする請求項3記載のディーゼル機関の燃料制御装置。   The controller determines that the relationship among the fuel injection amount (Q1) in the first injection, the fuel injection amount (Q2) in the second injection, and the fuel injection amount (Q3) in the third injection is Q1 <Q2. 4. The fuel control device for a diesel engine according to claim 3, wherein the control valve is controlled to open and close so that <Q3.
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