JP4301982B2 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING INJECTION PATTERN SWITCHING FUEL INJECTION DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、多段噴射及び単段噴射の噴射回数並びに噴射パターンの組み合わせを、エンジン運転条件や燃料噴射状態によって自在に切り換え可能とした噴射パターン切換式燃料噴射装置を備えた内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine including an injection pattern switching type fuel injection device that can freely switch a combination of the number of injections and injection patterns of multi-stage injection and single-stage injection according to engine operating conditions and fuel injection states.
エンジン性能の向上及び最適な排ガス性能を得るための手段として、1サイクルに複数回の噴射を行う多段噴射が多く取り入れられるようになってきた。かかる多段噴射は、通常、噴射量の多いメイン噴射の前噴射にパイロット噴射として少量の噴射を行うもの、メイン噴射の後噴射に少量の噴射を行うもの、さらにはメイン噴射の前噴射及び後噴射に少量の噴射を行うものの、3通りの噴射方式がある。 As a means for improving engine performance and obtaining optimum exhaust gas performance, many multistage injections in which injection is performed a plurality of times in one cycle have been introduced. Such multi-stage injection is usually a small injection as a pilot injection before a main injection with a large injection amount, a small injection after a main injection, and a pre-injection and a post-injection of a main injection. However, there are three types of injection methods.
メイン噴射の前噴射及び後噴射に少量の噴射を行う噴射方式を備えた内燃機関燃料噴射装置の1例として、特許文献1(特開2002−213287号公報)の技術がある。
かかる技術においては、エンジンの1サイクルに、メイン噴射と該メイン噴射の前噴射及び後噴射に少量の噴射を行う多段噴射方式の燃料噴射装置を備え、該燃料噴射装置の噴射開始時期の制御精度を上げるため、メイン噴射終了遅れ時間、コモンレール圧力、後噴射開始遅れ時間、等の2次元マップを用いて、後噴射の噴射開始時間を高精度で算出可能として、後噴射の噴射開始時期の制御精度を上げるように構成している。
As an example of an internal combustion engine fuel injection device having an injection system that performs a small amount of injection for main injection before and after injection, there is a technique disclosed in JP-A-2002-213287.
In such a technique, a fuel injection device of a multi-stage injection system that performs a small amount of injection in main injection and pre-injection and post-injection of the main injection in one cycle of the engine, and control accuracy of the injection start timing of the fuel injection device The injection start time of the post injection can be calculated with high accuracy by using a two-dimensional map such as the main injection end delay time, the common rail pressure, the post injection start delay time, etc. It is configured to increase accuracy.
特許文献1に開示されているような、メイン噴射と該メイン噴射の前噴射及び後噴射に少量の噴射を行う多段噴射方式の燃料噴射装置にあっては、エンジンの1サイクルに、上死点の近傍で前噴射、メイン噴射、後噴射の3段の噴射を一定の時間間隔で行うため、良好な排ガス性能が得られる半面、上死点から離れた時期の噴射である前噴射時あるいは後噴射時に、燃料がピストンのキャビティー内に噴射されずに、シリンダライナの内面に直接接触するという事態が発生する。 In a multi-stage fuel injection device that performs a small amount of injection in main injection and pre-injection and post-injection of the main injection, as disclosed in Patent Document 1, top dead center in one cycle of the engine In the vicinity of, the three stages of pre-injection, main injection, and post-injection are performed at regular time intervals, so that good exhaust gas performance can be obtained. At the time of injection, a situation occurs in which the fuel is not injected into the cavity of the piston but directly contacts the inner surface of the cylinder liner.
このような事態になると、シリンダライナの内面に燃料が付着して該シリンダライナの内面とピストンリングとの間の潤滑性能が悪化して、ピストンリングと該シリンダライナの内面との間に焼き付きが発生しやすくなる。
かかる事態への到達を回避するため、特許文献2(特開2003−278549号公報)に開示されているように、燃料の噴射方向をピストンのキャビティーの中央部近傍に集中させることが考えられるが、かかる方法では、ピストンに多くの燃料が付着して排ガス性能が抑制されるとともに、エンジン性能面でも問題がある。これは、エンジンがある定常運転時に決められたただ一つの噴射パターンで運転されつづけることによって発生する。
In such a situation, fuel adheres to the inner surface of the cylinder liner, the lubrication performance between the inner surface of the cylinder liner and the piston ring deteriorates, and seizure occurs between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner. It tends to occur.
In order to avoid reaching such a situation, it is conceivable that the fuel injection direction is concentrated in the vicinity of the center of the cavity of the piston as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-278549). However, in this method, a lot of fuel adheres to the piston and the exhaust gas performance is suppressed, and there is a problem in terms of engine performance. This occurs when the engine is continuously operated with a single injection pattern determined during a certain steady operation.
従って、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、前噴射、メイン噴射、後噴射の3段の噴射を含む多段噴射を行うエンジンの燃料噴射装置において、全運転域において良好な排ガス性能及び高いエンジン性能を維持しつつ、噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触するという事態の発生を回避してピストンリングとシリンダライナの内面との間に焼き付きの発生を防止した燃料噴射装置を備えた内燃機関を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention is a fuel injection device for an engine that performs multi-stage injection including three stages of pre-injection, main injection, and post-injection. An internal combustion engine having a fuel injection device that prevents occurrence of seizure between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner while maintaining performance and avoiding the occurrence of a situation in which the injected fuel directly contacts the inner surface of the cylinder liner The purpose is to provide.
上記目的を達成するために本発明は、燃料供給ポンプにより供給された燃料をプランジャにより加圧して燃料噴射弁からシリンダ内に噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関(エンジン)において、1サイクルに複数回の噴射を行う多段噴射と、燃料噴射弁からの噴霧がシリンダライナと干渉しないタイミングで噴射される1サイクルに1回の噴射を行う単段噴射とが組み合わされて複数サイクルによって構成される1つの繰り返しの噴射パターンと、前噴射と該前噴射から所定の噴射間隔をおいて行うメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔を変えて複数回行わしめる複数サイクルによって構成される噴射パターンと、を含む複数の噴射パターンをエンジン回転数およびエンジン負荷のエンジン運転条件に対応して設定する噴射パターン設定手段を備え、前記エンジンから検出された前記エンジン運転条件により前記噴射パターン設定手段から所要の噴射パターンを選出し、該選出噴射パターンにより燃料を噴射するように前記燃料噴射装置を制御するコントローラを備えたことを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides an internal combustion engine (engine) having a fuel injection device that pressurizes fuel supplied from a fuel supply pump by a plunger and injects the fuel into a cylinder from a fuel injection valve. A multi-stage injection that performs a plurality of injections and a single-stage injection that performs a single injection in one cycle in which the spray from the fuel injection valve does not interfere with the cylinder liner are combined to constitute a plurality of cycles . Injection constituted by a plurality of cycles in which a multi-stage injection combining one repetitive injection pattern and a main injection performed at a predetermined injection interval from the previous injection is performed a plurality of times while changing the injection interval. to set corresponding multiple injection patterns to engine operating conditions of the engine speed and the engine load including a pattern, the A fuel injection pattern setting means, selecting a required injection pattern from the injection pattern setting means according to the engine operating condition detected from the engine, and controlling the fuel injection device to inject fuel according to the selected injection pattern A controller is provided.
かかる発明によれば、1サイクルに複数回の噴射を行う多段噴射と、燃料噴射弁からの噴霧がシリンダライナと干渉しないタイミングで噴射される1サイクルに1回の噴射を行う単段噴射とが組み合わされて複数サイクルによって構成される1つの繰り返しの噴射パターンと、前噴射と該前噴射から所定の噴射間隔をおいて行うメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔を変えて複数回行わしめる複数サイクルによって構成される噴射パターンと、を含む複数の噴射パターンがエンジン回転数およびエンジン負荷のエンジン運転条件に対応して噴射パターン設定手段に設定され、コントローラにおいて前記エンジン運転条件に適応した噴射パターンを選出して燃料噴射装置に出力し、燃料噴射装置において該選出噴射パターンによる燃料噴射運転を行うことが可能となる。すなわち、エンジン定常状態で運転している最中においても噴射パターンは複数サイクルによる1つの繰り返しの噴射パターンで構成されるためサイクル毎に常に一定ではなく、複数の噴射形態が組み合わされたパターンでもって運転される。 According to this invention, there are multi-stage injection in which injection is performed a plurality of times in one cycle, and single-stage injection in which injection is performed once in one cycle in which the spray from the fuel injection valve is injected at a timing that does not interfere with the cylinder liner. Multi-stage injection combining one repetitive injection pattern composed of a plurality of cycles in combination and a pre-injection and a main injection performed at a predetermined injection interval from the pre-injection is performed a plurality of times at different injection intervals. A plurality of injection patterns including a plurality of cycles to be performed are set in the injection pattern setting means corresponding to the engine operating conditions of the engine speed and the engine load, and adapted to the engine operating conditions in the controller An injection pattern is selected and output to the fuel injection device, and the selected injection pattern is selected in the fuel injection device. It is possible to perform the fuel injection operation that. That is, even during operation in the steady state of the engine, the injection pattern is composed of one repeated injection pattern of a plurality of cycles, so it is not always constant for each cycle, and has a pattern in which a plurality of injection modes are combined. Driven.
従ってかかる発明によれば、多くの多段噴射パターン及び多段噴射と単段噴射とを組み合わせた多くの噴射パターンの中から、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持し得る多段噴射の噴射パターンと、該多段噴射時に噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触しないような3つの条件を備えた噴射パターンを選定する自由度が増して、前記3つの条件を併せ備えた多段噴射の噴射パターンあるいは該多段噴射と単段噴射とを組み合わせた噴射パターンとをエンジン運転条件に対応して容易に設定することができる。
これによって、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持し、かつ噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触するのを回避した燃料噴射パターンによってエンジンを運転することができ、噴射燃料のシリンダライナの内面への直接接触による該シリンダライナの内面とピストンリングとの間の潤滑性能の悪化及びこれにより引き起こされるピストンリングと該シリンダライナの内面との間に焼き付きの発生を防止できる。
Therefore, according to such an invention, among the many multi-stage injection patterns and the many injection patterns in which the multi-stage injection and the single-stage injection are combined, the multi-stage injection that can exhibit high engine performance and maintain good exhaust gas performance. The degree of freedom in selecting an injection pattern having three conditions so that the injected fuel does not directly contact the inner surface of the cylinder liner at the time of the multi-stage injection is increased, and the injection pattern of the multi-stage injection having both of the three conditions Or the injection pattern which combined this multistage injection and single stage injection can be easily set corresponding to an engine operating condition.
As a result, the engine can be operated with a fuel injection pattern that exhibits high engine performance, maintains good exhaust gas performance, and avoids direct contact of the injected fuel with the inner surface of the cylinder liner. It is possible to prevent the deterioration of the lubrication performance between the inner surface of the cylinder liner and the piston ring due to the direct contact with the inner surface of the liner, and the occurrence of seizure between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner.
かかる発明において、前記噴射パターンを次のように構成する。
(1)多段噴射を1回または複数回行った後に単段噴射を1回または複数回行う。
このようにすれば、エンジンの上死点前の噴射を含む多段噴射時に噴射燃料がシリンダライナの内面に接触しても、次の単段噴射の期間中にシリンダライナの内面に潤滑油膜が復元して、良好な潤滑性能を保持してピストンリングと該シリンダライナの内面との間に焼き付きの発生を防止できる。
(2)前噴射と該前噴射から所定の噴射間隔をおいて行うメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔を変えて複数回行う。
このようにすれば、多段噴射内の前噴射とメイン噴射との間の噴射間隔を変えることにより、噴射パターンが時間とともに切り換わるので、エンジン振動、騒音の周波数が変化して、騒音フィーリングの良化及び低騒音化を図ることができる。また、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持するのに最適な前噴射とメイン噴射との噴射間隔を選出した燃料噴射運転を行うことができる。
(3)前噴射とメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を1回または複数回行った後、メイン噴射と後噴射とを組み合わせた多段噴射を1回または複数回行う。
このようにすれば、メイン噴射による後燃え期間中に少量の後噴射行い再燃焼させることにより、燃焼性能を向上できる。
In this invention, the injection pattern is configured as follows.
(1) After performing the multistage injection once or a plurality of times, the single stage injection is performed once or a plurality of times.
In this way, even if the injected fuel contacts the inner surface of the cylinder liner during multistage injection including injection before the top dead center of the engine, the lubricating oil film is restored on the inner surface of the cylinder liner during the next single-stage injection. Thus, it is possible to prevent seizure from occurring between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner while maintaining good lubrication performance.
(2) Multi-stage injection combining the pre-injection and the main injection performed at a predetermined injection interval from the pre-injection is performed a plurality of times while changing the injection interval.
In this way, by changing the injection interval between the pre-injection and the main injection in the multi-stage injection, the injection pattern changes with time, so the frequency of engine vibration and noise changes, and the noise feeling Improvement and noise reduction can be achieved. Further, it is possible to perform the fuel injection operation in which the optimal injection interval between the pre-injection and the main injection is selected to exhibit high engine performance and maintain good exhaust gas performance.
(3) After performing the multi-stage injection combining the pre-injection and the main injection once or a plurality of times, the multi-stage injection combining the main injection and the post-injection is performed once or a plurality of times.
In this way, the combustion performance can be improved by performing a small amount of post-injection and re-combustion during the post-burn period of main injection.
また、前記(1)、(2)、(3)の噴射パターンを次のように組み合わせることができる。
(4)前噴射と該前噴射から所定の噴射間隔をおいて行うメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を前記噴射間隔を変えて複数回行った後に単段噴射を1回または複数回行う。
(5)前噴射とメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を1回または複数回行った後、メイン噴射と後噴射とを組み合わせた多段噴射を1回または複数回行い、その後単段噴射を1回または複数回行う。
(6)前噴射と該前噴射から所定の噴射間隔をおいて行うメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を前記噴射間隔を変えて複数回行い、メイン噴射と該メイン噴射から所定の噴射間隔をおいて行う後噴射とを組み合わせた多段噴射を前記噴射間隔を変えて複数回行なう。
(7)前噴射と該前噴射から所定の噴射間隔をおいて行うメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を前記噴射間隔を変えて複数回行い、メイン噴射と該メイン噴射から所定の噴射間隔をおいて行う後噴射とを組み合わせた多段噴射を前記噴射間隔を変えて複数回行い、さらに単段噴射を1回または複数回行う。
Further, the injection patterns (1), (2), and (3) can be combined as follows.
(4) After performing the multi-stage injection combining the pre-injection and the main injection performed at a predetermined injection interval from the pre-injection a plurality of times while changing the injection interval, the single-stage injection is performed once or a plurality of times.
(5) After performing the multi-stage injection combining the pre-injection and the main injection once or a plurality of times, performing the multi-stage injection combining the main injection and the post-injection once or a plurality of times, and then performing the single-stage injection once Or do it multiple times.
(6) Multi-stage injection combining the pre-injection and the main injection performed at a predetermined injection interval from the pre-injection is performed a plurality of times while changing the injection interval, and the main injection and the main injection are separated by a predetermined injection interval. The multi-stage injection combined with the post-injection performed at the same time is performed a plurality of times at different injection intervals.
(7) Multi-stage injection combining the pre-injection and the main injection performed at a predetermined injection interval from the pre-injection is performed a plurality of times while changing the injection interval, and the predetermined interval between the main injection and the main injection is increased. Multi-stage injection combined with post-injection performed in this manner is performed a plurality of times at different injection intervals, and single-stage injection is performed once or a plurality of times.
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本発明によれば、多くの多段噴射パターン及び多段噴射と単段噴射とを組み合わせた多くの噴射パターンの中から、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持し得る多段噴射の噴射パターンと、該多段噴射時に噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触しないような3つの条件を備えた噴射パターンを選定する自由度が増して、前記3つの条件を併せ備えた多段噴射の噴射パターンあるいは該多段噴射と単段噴射とを組み合わせた噴射パターンとをエンジン運転条件に対応して容易に設定することができる。 According to the present invention, among many multi-stage injection patterns and many injection patterns in which multi-stage injection and single-stage injection are combined, an injection pattern of multi-stage injection capable of exhibiting high engine performance and maintaining good exhaust gas performance. And the degree of freedom in selecting an injection pattern having three conditions so that the injected fuel does not directly contact the inner surface of the cylinder liner during the multi-stage injection increases, and the injection pattern of the multi-stage injection having the three conditions or An injection pattern in which the multi-stage injection and the single-stage injection are combined can be easily set corresponding to the engine operating conditions.
これによって、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持し、かつ噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触するのを回避した燃料噴射パターンによってエンジンを運転することができるとともに、噴射燃料のシリンダライナの内面への直接接触による該シリンダライナの内面とピストンリングとの間の潤滑性能の悪化及びこれにより引き起こされるピストンリングと該シリンダライナの内面との間に焼き付きの発生を防止できる。 As a result, the engine can be operated with a fuel injection pattern that exhibits high engine performance, maintains good exhaust gas performance, and avoids direct contact of the injected fuel with the inner surface of the cylinder liner. It is possible to prevent the deterioration of the lubricating performance between the inner surface of the cylinder liner and the piston ring due to the direct contact with the inner surface of the cylinder liner, and the occurrence of seizure between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に説明する。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、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は本発明の実施例に係るディーゼル機関の電磁式燃料噴射装置の全体構成を示す一部断面を含む構成図である。図2は実施例における噴射パターンの制御ブロック図である。図3は噴射パターンの実施例を示すタイミング線図、図4(A)、(B)は作用を説明するための燃焼室周辺の断面図である。 FIG. 1 is a configuration diagram including a partial cross section showing the overall configuration of an electromagnetic fuel injection device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a control block diagram of an injection pattern in the embodiment. FIG. 3 is a timing diagram showing an embodiment of an injection pattern, and FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views around the combustion chamber for explaining the operation.
実施例を示す図1において、100は燃料噴射装置で、この実施例では電磁式ユニットインジェクタを用いている。このようなユニットインジェクタ100はよく知られているものであり、簡単に説明すると、該ユニットインジェクタ100は、ポンプケース102、噴孔104を有する噴射ノズル103、針弁105、プランジャ101、タペット110、プランジャバネ109を有し、さらに燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御するアーマテュア122及び固定鉄心121を備えた電磁弁装置120、並びに開閉弁装置123を有している。
前記プランジャ101は、燃料カム114、カムフォロワ115、プッシュロッド113、ロッカーアーム111、前記プランジャバネ109及びタペット110等からなる機構を介して上下に往復動される。108は高圧燃料通路でプランジャ室106に通じ、130は燃料入口通路で後述する燃料供給経路128に通じる。131はプランジャ摺動部の間隙から漏出した燃料が低圧燃料通路側に戻されるリーク通路である。
In FIG. 1 showing the embodiment,
The
125は燃料が収容されている燃料タンク、128は前記燃料タンク125と燃料噴射装置100の燃料入口通路130とを接続する燃料供給経路、126は燃料供給ポンプ、127はフィルタ、132は前記燃料噴射装置100へ向かう流れのみを許容する逆止弁であり、これらが燃料の燃料噴射装置100への燃料供給装置を構成する。
125 is a fuel tank in which fuel is stored, 128 is a fuel supply path connecting the
1は後述する演算、制御を行うコントローラ、3はエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、4はエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出器、5はエンジンのクランク角を検出するクランク角センサである。また7は前記燃料噴射装置100における燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を検出する噴射状態検出器である。
前記エンジン回転数検出器3からのエンジン回転数の検出値、負荷検出器4からのエンジン負荷の検出値、クランク角センサ5からのクランク角の検出値、及び前記噴射状態検出器からの燃料噴射タイミング及び燃料噴射量の検出値は、前記コントローラ1に入力される。
6は前記燃料噴射装置100における噴射パターンの切換信号を後述するコントローラ1に入力する噴射パターン切換手段である。
1 is a controller that performs calculation and control, which will be described later, 3 is an engine speed detector that detects the engine speed, 4 is an engine load detector that detects the engine load, and 5 is a crank angle sensor that detects the crank angle of the engine. is there.
The detected value of the engine speed from the
6 is an injection pattern switching means for inputting an injection pattern switching signal in the
次に、図2に基づきかかる実施例の動作を説明する。
前記エンジン回転数検出器3からのエンジン回転数の検出値、負荷検出器4からのエンジン負荷の検出値、クランク角センサ5からのクランク角の検出値、及び前記噴射状態検出器からの燃料噴射タイミング及び燃料噴射量の検出値は、前記コントローラ1の噴射パターン選出部12に入力される。
11は噴射パターン設定部である。該噴射パターン設定部には、1サイクルに複数回の噴射を行う多段噴射パターンと1サイクルに1回の噴射を行う単段噴射パターンとが前記エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件に対応して、次のように設定されている。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
The detected value of the engine speed from the
即ち、第1の噴射パターンは、図3(A)のように、1サイクル毎にメイン噴射Bよりも噴射量の少ない前噴射A及び噴射量の多いメイン噴射Bを行う多段噴射を2回(1回でも3回以上でもよい)行った後に単段噴射Cを2回(1回でも3回以上でもよい)行うことを繰り返す噴射パターンである。
かかる第1の噴射パターンでは、エンジンの上死点前の噴射を含む多段噴射A、B時に、噴射燃料がシリンダライナの内面に接触しても、次の単段噴射Cの期間中に該シリンダライナの内面に潤滑油膜が復元して、良好な潤滑性能を保持してピストンリングと該シリンダライナの内面との間における焼き付きの発生を防止できる。
That is, as shown in FIG. 3 (A), the first injection pattern is a multi-stage injection in which a pre-injection A having a smaller injection amount than the main injection B and a main injection B having a large injection amount are performed twice per cycle ( This is an injection pattern in which the single-stage injection C is performed twice (may be once or three times or more) after being performed once or three times or more.
In such a first injection pattern, during multistage injection A and B including injection before the top dead center of the engine, even if the injected fuel contacts the inner surface of the cylinder liner, The lubricating oil film is restored on the inner surface of the liner, and good lubrication performance is maintained, and the occurrence of seizure between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner can be prevented.
第2の噴射パターンは、図3(B)のように、前噴射Aと該前噴射Aから所定の噴射間隔tをおいて行うメイン噴射Bとを組み合わせた多段噴射を、前記前噴射Aとメイン噴射Bとの噴射間隔tを、第1回目がt1、第2回目がt2、第3回目がt1、第4回目がt2のように、周期的に変えて行う。
かかる第2の噴射パターンでは、多段噴射内の前噴射Aとメイン噴射Bとの間の噴射間隔tを変えることにより、噴射パターンが時間とともに切り換わるので、エンジン振動、騒音の周波数が変化して、騒音フィーリングの良化及び低騒音化を図ることができる。また、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持するのに最適な前噴射Aとメイン噴射Bとの噴射間隔t1あるいはt2を選出して燃料噴射運転を行うことができる。
As shown in FIG. 3 (B), the second injection pattern is a multi-stage injection in which the pre-injection A and the main injection B performed at a predetermined injection interval t from the pre-injection A are combined with the pre-injection A. The injection interval t with the main injection B is periodically changed such that the first time is t 1 , the second time is t 2 , the third time is t 1 , and the fourth time is t 2 .
In the second injection pattern, since the injection pattern changes with time by changing the injection interval t between the pre-injection A and the main injection B in the multistage injection, the frequency of engine vibration and noise changes. The noise feeling can be improved and the noise can be reduced. Further, it is possible to perform the fuel injection operation by selecting the injection interval t 1 or t 2 between the pre-injection A and the main injection B that is optimal for exhibiting high engine performance and maintaining good exhaust gas performance.
第3の噴射パターンは、図3(C)のように、前噴射Aとメイン噴射Bとを組み合わせた多段噴射と、メイン噴射Bと後噴射Dとを組み合わせた多段噴射とを交互に行う。前噴射Aとメイン噴射Bとを組み合わせた多段噴射を2回以上、メイン噴射Bと後噴射Dとを組み合わせた多段噴射を2回以上行うようにしてもよい。
かかる第3の噴射パターンでは、メイン噴射Bによる後燃え期間中に少量の後噴射Dを行い再燃焼させることにより、燃焼性能を向上できる。
As shown in FIG. 3C, the third injection pattern alternately performs multi-stage injection combining the front injection A and the main injection B and multi-stage injection combining the main injection B and the post-injection D. Multi-stage injection combining the front injection A and the main injection B may be performed twice or more, and multi-stage injection combining the main injection B and the post-injection D may be performed twice or more.
In the third injection pattern, the combustion performance can be improved by performing a small amount of post-injection D during the post-burn period of main injection B and performing re-combustion.
また、前記噴射パターン設定部11においては、次の(1)〜(4)に示すような、前記第1、第2、第3の噴射パターンを組み合わせた噴射パターンも設定されている。
(1)前噴射Aと該前噴射Aから所定の噴射間隔tをおいて行うメイン噴射Bとを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔tを変えて複数回行った後に、単段噴射Cを1回または複数回行う。
(2)前噴射Aとメイン噴射Bとを組み合わせた多段噴射を1回または複数回行った後、メイン噴射Bと後噴射Dとを組み合わせた多段噴射を1回または複数回行い、その後単段噴射Cを1回または複数回行う。
Moreover, in the said injection
(1) After performing the multi-stage injection combining the pre-injection A and the main injection B performed at a predetermined injection interval t from the pre-injection A a plurality of times with the injection interval t changed, the single-stage injection C is performed. Perform once or multiple times.
(2) After performing the multi-stage injection combining the pre-injection A and the main injection B once or a plurality of times, the multi-stage injection combining the main injection B and the post-injection D is performed once or a plurality of times, and then a single stage The injection C is performed once or a plurality of times.
(3)前噴射Aと該前噴射Aから所定の噴射間隔tをおいて行うメイン噴射Bとを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔tを変えて複数回行い、メイン噴射Bと該メイン噴射Bから所定の噴射間隔tをおいて行う後噴射Dとを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔tを変えて複数回行なう。
(4)前噴射Aと該前噴射Aから所定の噴射間隔tをおいて行うメイン噴射Bとを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔tを変えて複数回行い、メイン噴射Bと該メイン噴射Bから所定の噴射間隔tをおいて行う後噴射Dとを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔tを変えて複数回行い、さらに単段噴射Cを1回または複数回行う。
(3) The multi-stage injection combining the pre-injection A and the main injection B performed at a predetermined injection interval t from the pre-injection A is performed a plurality of times while changing the injection interval t, and the main injection B and the main injection Multi-stage injection combined with post-injection D performed at a predetermined injection interval t from B is performed a plurality of times while changing the injection interval t.
(4) The multi-stage injection combining the pre-injection A and the main injection B performed at a predetermined injection interval t from the pre-injection A is performed a plurality of times while changing the injection interval t, and the main injection B and the main injection Multi-stage injection combined with post-injection D performed at a predetermined injection interval t from B is performed a plurality of times while changing the injection interval t, and single-stage injection C is performed once or a plurality of times.
次に前記噴射パターン選出部12においては、前記噴射パターン切換手段から燃料噴射装置100における噴射パターンの切換信号が入力されると、前記エンジン回転数の検出値及びエンジン負荷の検出値に基づき、噴射パターン設定部11において前記のように設定された多段噴射A、B、D及び単段噴射Cを選出して、電磁弁開閉制御部13に入力する。
Next, when an injection pattern switching signal in the
また、前記噴射パターン選出部12においては、前記噴射状態検出器7から入力される燃料噴射タイミング及び燃料噴射量の検出値に基づいて、多段噴射A、B、D及び単段噴射Cを、前記エンジン回転数の検出値及びエンジン負荷の検出値に基づく選出噴射パターンを補完する。
このように、燃料噴射タイミング及び燃料噴射量等の燃料噴射状態の検出値に基づくフィードバック制御を加えることにより、燃料噴射の噴射パターンを目標とする噴射パターンに正確に一致させることができる。
Further, in the injection
Thus, by adding feedback control based on the detected values of the fuel injection state such as the fuel injection timing and the fuel injection amount, the fuel injection pattern can be made to exactly match the target injection pattern.
また、前記多段噴射の運転時間を検出して前記噴射パターン選出部12に入力し、該噴射パターン選出部12において、前記多段噴射A、B、Dの運転時間とエンジン回転数との関係の設定値から、エンジン回転数検出値に対応する多段噴射運転時間を選出し、該選出噴射パターンを補完する。
このように、エンジン回転数検出値に対応する多段噴射運転時間を、多段噴射A、B、Dの種々の噴射パターンから選出し、該選出噴射パターンにより燃料を噴射するフィードバック制御により、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持し、かつ噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触するのを回避可能な多段噴射の運転時間に設定できる。
Further, the operation time of the multi-stage injection is detected and input to the injection
In this way, the multistage injection operation time corresponding to the engine rotational speed detection value is selected from various injection patterns of the multistage injections A, B, and D, and the feedback control that injects the fuel by the selected injection pattern enables high engine performance. As well as maintaining good exhaust gas performance, it is possible to set the operation time of multistage injection that can avoid the direct contact of the injected fuel with the inner surface of the cylinder liner.
前記電磁弁開閉制御部13においては、前記噴射パターン選出部12で選出された噴射パターンになるような操作信号を電磁弁駆動回路2に入力し、該電磁弁駆動回路2は電磁弁120を、前記目標の噴射パターンで開閉し、これにより前記燃料噴射装置100は、前記選出された噴射パターンで燃料噴射を行う。
In the electromagnetic valve opening /
かかる実施例によれば、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件に対応して、コントローラ1においてメイン噴射Bと該メイン噴射Bよりも噴射量の少ない前噴射Aあるいは後噴射Bとを組み合わせた多段噴射、及び1サイクルに1回の噴射を行う単段噴射Cを、該多段噴射A、B、Dにおける噴射パターンを種々変えて設定し、あるいは前記多段噴射A、B、Dと単段噴射Cとの組み合わせ態様を種々変えて設定しておき、噴射パターン切換手段6によって該コントローラ1の噴射パターン選出部12に噴射パターンの切り換え指令信号を入力すると、該噴射パターン選出部12において前記エンジン運転条件に適応した噴射パターンを選出して燃料噴射装置100に出力し、該燃料噴射装置100において該選出噴射パターンによる燃料噴射運転を行うことが可能となる。
According to this embodiment, the controller 1 combines the main injection B and the pre-injection A or the post-injection B having a smaller injection amount than the main injection B in accordance with the engine operating conditions such as the engine speed and the engine load. Multi-stage injection and single-stage injection C that performs injection once in one cycle are set by changing the injection patterns in the multi-stage injections A, B, and D, or the multi-stage injections A, B, and D When the combination mode with the injection C is set in various ways and an injection pattern switching command signal is input to the injection
ここで、図4(A)に示されるように、エンジンの1サイクルに、上死点の近傍で前噴射A、メイン噴射B、後噴射Dの多段噴射による燃料噴霧134を一定の時間間隔で行うと、良好な排ガス性能が得られる半面、図4(B)に示されるように、上死点から離れた時期の噴射である前噴射A時あるいは後噴射D時に、燃料噴霧134がピストン130の燃焼室133内に噴射されずに、シリンダライナ131の内面に直接接触するという事態が発生する。尚、図4(A)における他の部材は図1の実施例と同様である。
Here, as shown in FIG. 4A, in one cycle of the engine, the
然るにかかる実施例によれば、多くの多段噴射パターン及び多段噴射A、B、Dと単段噴射Cとを組み合わせた多くの噴射パターンの中から、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持し得る多段噴射A、B、Dの噴射パターンと、前記のように多段噴射A、B、D時に燃料噴霧134がシリンダライナ131の内面に直接接触しないような3つの条件を備えた噴射パターンを選定する自由度が増して、前記3つの条件を併せ備えた多段噴射A、B、Dの噴射パターンあるいは該多段噴射A、B、Dと単段噴射Cとを組み合わせた噴射パターンとをエンジン運転条件に対応して容易に設定することができる。
これによって、高いエンジン性能を発揮するとともに良好な排ガス性能を維持し、かつ噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触するのを回避した燃料噴射パターンによってエンジンを運転することができ、噴射燃料のシリンダライナの内面への直接接触による該シリンダライナの内面とピストンリングとの間の潤滑性能の悪化及びこれにより引き起こされるピストンリングと該シリンダライナの内面との間に焼き付きの発生を防止できる。
However, according to the embodiment, among the many multistage injection patterns and the many injection patterns in which the multistage injections A, B, D and the single stage injection C are combined, high engine performance and good exhaust gas performance are achieved. The injection pattern of the multistage injections A, B, and D that can be maintained, and the injection pattern that has three conditions so that the
As a result, the engine can be operated with a fuel injection pattern that exhibits high engine performance, maintains good exhaust gas performance, and avoids direct contact of the injected fuel with the inner surface of the cylinder liner. It is possible to prevent the deterioration of the lubrication performance between the inner surface of the cylinder liner and the piston ring due to the direct contact with the inner surface of the liner, and the occurrence of seizure between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner.
本発明によれば、前噴射、メイン噴射、後噴射の3段の噴射を含む多段噴射を行うエンジンの燃料噴射装置において、全運転域において良好な排ガス性能及び高いエンジン性能を維持しつつ、噴射燃料がシリンダライナの内面に直接接触するという事態の発生を回避してピストンリングとシリンダライナの内面との間に焼き付きの発生を防止した燃料噴射装置を提供できる。 According to the present invention, in a fuel injection device for an engine that performs multi-stage injection including three-stage injection including pre-injection, main injection, and post-injection, the injection is performed while maintaining good exhaust gas performance and high engine performance in the entire operation range. It is possible to provide a fuel injection device that prevents occurrence of a situation in which fuel directly contacts the inner surface of the cylinder liner and prevents seizure between the piston ring and the inner surface of the cylinder liner.
100 燃料噴射装置(電磁式ユニットインジェクタ)
101 プランジャ
120 電磁弁装置
123 開閉弁装置
126 燃料供給ポンプ
128 燃料入口経路
38 可変絞り弁
1 コントローラ
2 電磁弁駆動回路
3 エンジン回転数検出器
4 負荷検出器
5 クランク角センサ
6 噴射パターン切換手段
7 噴射状態検出器
100 Fuel injector (Electromagnetic unit injector)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
1サイクルに複数回の噴射を行う多段噴射と、燃料噴射弁からの噴霧がシリンダライナと干渉しないタイミングで噴射される1サイクルに1回の噴射を行う単段噴射とが組み合わされて複数サイクルによって構成される1つの繰り返しの噴射パターンと、前噴射と該前噴射から所定の噴射間隔をおいて行うメイン噴射とを組み合わせた多段噴射を、前記噴射間隔を変えて複数回行わしめる複数サイクルによって構成される噴射パターンと、を含む複数の噴射パターンをエンジン回転数およびエンジン負荷のエンジン運転条件に対応して設定する噴射パターン設定手段を備え、前記エンジンから検出された前記エンジン運転条件により前記噴射パターン設定手段から所要の噴射パターンを選出し、該選出噴射パターンにより燃料を噴射するように前記燃料噴射装置を制御するコントローラを備えたことを特徴とする噴射パターン切換式燃料噴射装置を備えた内燃機関。 In an internal combustion engine (engine) including a fuel injection device that pressurizes fuel supplied by a fuel supply pump by a plunger and injects the fuel into a cylinder from a fuel injection valve.
A multistage injection for performing multiple injections in one cycle, by spraying are combined and a single-stage injection for performing one injection per cycle is injected at a timing that does not interfere with the cylinder liner plurality of cycles of the fuel injection valve Consists of a plurality of cycles in which a multi-stage injection combining a single repeated injection pattern configured and a main injection performed at a predetermined injection interval from the previous injection is performed a plurality of times at different injection intervals. the injection pattern includes a spray pattern setting means for setting in response to a plurality of injection patterns to engine operating conditions of the engine speed and engine load, by the engine operating condition detected from the engine comprising, an injection pattern A required injection pattern is selected from the setting means, and fuel is injected by the selected injection pattern. Engine with an injection pattern switching type fuel injection apparatus characterized by comprising a controller for controlling the fuel injection device.
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