JPH06200813A - 内燃機関の燃料噴射方法及びその装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射方法及びその装置

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JPH06200813A
JPH06200813A JP4348961A JP34896192A JPH06200813A JP H06200813 A JPH06200813 A JP H06200813A JP 4348961 A JP4348961 A JP 4348961A JP 34896192 A JP34896192 A JP 34896192A JP H06200813 A JPH06200813 A JP H06200813A
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JP
Japan
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fuel
pressure
fuel injection
flow rate
pulse width
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Pending
Application number
JP4348961A
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English (en)
Inventor
Michifumi Tsurushima
理史 鶴島
Yukio Yoshida
幸夫 吉田
Mitsuo Hattori
光雄 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06200813A publication Critical patent/JPH06200813A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 高流量域を含む広い領域に亘って高燃圧と
し、アイドル運転付近の燃料流量が少ない領域において
も所望する噴射量にする。 【構成】 駆動パルスにより適宜開閉して所定量の燃料
を噴射する燃料噴射弁2と、燃料噴射弁2に高圧燃料を
供給する燃料供給手段たるコモンレール3及び高圧ポン
プ4と、コモンレール3の圧力を調節するための燃圧調
節手段たるアクチュエータ5と、要求される燃料流量が
大であるときに高燃圧下で燃料噴射弁2へ駆動パルス幅
を増減させて出力すると共に要求燃料流量が小であると
きに駆動パルス幅を一定としてアクチュエータ5により
燃圧を調節するコントローラ6とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料を気筒内に直接噴
射するか又は吸気マニホールドに噴射する内燃機関の燃
料噴射方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】火花点火式内燃機関等の燃料噴射装置
は、燃料噴射弁にコモンレールを介して燃料を圧送する
フューエルポンプが連結され、燃料噴射弁を適宜開閉さ
せるためのコントローラ(ECU)が備えられて構成さ
れている。すなわちコントローラからの駆動パルスによ
り燃料噴射弁内のソレノイドが励磁されてニードル弁が
吸引されることで燃料通路が開き、駆動パルスのOFF に
よってニードル弁がスプリングにより押し戻されて燃料
通路が閉じることで、間欠的な燃料噴射が行われるよう
になっている。この燃料噴射量は、駆動パルスの幅によ
り開弁から閉弁までの時間を変えることで調節され、燃
料圧力はコモンレールに備えられたプッシャレギュレー
タにより調節される。また最小流量は、アイドルでの流
量消費量により決められ、燃料通路径等が決まることで
最大流量も決定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで低流量域(微
小噴射時間となる領域)では、開弁動作と閉弁動作とが
短時間に連続して行われる。そのため低流量域では、開
弁時のニードル弁の慣性、ニードル弁のバウンシング、
ソレノイドの残留磁気吸引力が閉弁時のニードル弁の作
動に影響を与え、図2に示すように非線形特性となる。
一方高流量域では噴射時間の制約により最大流量が抑え
られる。すなわち燃料供給に許される時間は、エンジン
の1 サイクルに要する時間以下であり、特に高回転にな
ると最大流量はが制限される。そして最大流量近傍で
は、閉弁動作と開弁動作とが短時間に連続して行われる
ために、閉弁時の作動が開弁時のニードル弁の作動に影
響を与え、図2に示したように非線形特性を示す。
【0004】以上のような理由により、高回転型のエン
ジンのように1 回の噴射に許される時間が短いと、要求
される最小流量・最大流量を満足させるダイナミックレ
ンジを確保することが困難になるという問題があった。
さらに、筒内に直接燃料を噴射するエンジンの場合、燃
料噴射は排気バルブが閉じてから火花点火までの間に行
う必要がある。特殊な場合では火花点火以降にも燃料噴
射が継続するような制御も考えられるが、それでもせい
ぜい点火後クランク角で2 〜30°程度である。このた
め、噴射に許される時間は筒外噴射の場合の1/3 以下に
なり、ダイナミックレンジの確保がより一層困難になっ
ていた。
【0005】一方近来にあっては、高圧の噴射によって
高回転時の流量の確保のほか、燃料噴霧の微粒化を行っ
て、未燃物及びHCの低減などを図ることが求められて
いる。特に、筒内へのレイトインジェクションで成層化
リーンバーンを行って低燃費を図る際には、高圧噴射は
必須の条件となる。
【0006】そこで本発明は、上記事情に鑑み、高流量
域を含む出来るだけ広い領域に亘って高燃圧とし、しか
もアイドル運転付近の燃料流量が少ない領域においても
所望する噴射量にできる内燃機関の燃料噴射方法及びそ
の装置を提供すべく創案されたものである。
【0007】なお本発明に関連する従来技術としては、
特開昭59−147859号公報及び特開昭61−12
3725号公報がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、要求される燃
料流量が大の領域においては高燃圧を維持して、燃料噴
射弁を開閉させる駆動パルス幅の増減により噴射量を制
御し、要求燃料流量が小の領域においては上記駆動パル
ス幅を一定にして、燃圧を調節することにより噴射量を
制御するものである。
【0009】また本発明は、上記方法を実施するための
装置であって、駆動パルスにより適宜開閉して所定量の
燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料噴射弁に高圧燃料を
供給する燃料供給手段と、燃料供給手段の圧力を調節す
るための燃圧調節手段と、要求される燃料流量が大であ
るときに高燃圧下で燃料噴射弁へ駆動パルス幅を増減さ
せて出力すると共に、要求燃料流量が小であるときに駆
動パルス幅を一定として燃圧調節手段により燃圧を調節
するコントローラとを備えたものである。
【0010】
【作用】上記方法によって、高圧の燃料噴射により微粒
化及び高回転域での燃料流量を確保すると共に、アイド
ル回転等の微小な燃料流量が要求される場合には、燃圧
を下げることで燃料噴射率を低くし、安定した燃料供給
を実現する。
【0011】また上記構成によって、機関運転から要求
される燃料流量が設定した値よりも大きい場合は、コン
トローラは燃料供給手段による高燃圧を維持しつつ、燃
料噴射弁への駆動パルス幅を増減させて、所望の燃料噴
射量を得る。要求燃料流量が設定値以下であれば、コン
トローラは駆動パルス幅を最小値等の一定にして、燃圧
調節手段を制御して燃圧を調節することで所望の燃料噴
射量とする。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
【0013】まず図1によって、本発明に係わる内燃機
関の燃料噴射装置の一実施例を説明する。この燃料噴射
装置は、燃焼室1に供給される吸気に所定流量Qの燃料
を噴射する燃料噴射弁2と、燃料噴射弁2に高圧燃料を
供給する燃料供給手段たるコモンレール3及び高圧ポン
プ4と、コモンレール3の燃料圧力Pを調節するための
燃圧調節手段たるアクチュエータ(電磁弁)5と、燃料
噴射弁2及びアクチュエータ5を適宜駆動させるための
コントローラ(ECU)6とにより主として構成されて
いる。
【0014】燃焼室1はシリンダ7及びピストン8によ
り区画され、その上部軸心位置には点火プラグ9が備え
られている。燃料噴射弁2は、吸気マニホールド10に
吸気ポートに臨まされて設けられ、コントローラ6から
出力される駆動パルス幅Tに応じて開閉することで、そ
の噴射量Qを増減し得るようになっている。
【0015】コモンレール3は燃料噴射弁2の燃料入口
に取り付けられ、高圧ポンプ4に供給用燃料パイプ11
で連結されている。またコモンレール3には、その圧力
を検出してコントローラ6に検出信号を送るための圧力
センサー12が設けられている。
【0016】アクチュエータ5は、コモンレール3に取
り付けられた戻り用燃料パイプ13の途中に設けられ
て、常時にあってはコモンレール3における燃圧Pを、
設定した最大圧力Pmax に維持させると共に、コントロ
ーラ6から圧力制御信号を受けたときはそのパルス信号
により開閉して燃圧Pを下げるようになっている。
【0017】コントローラ6には、適宜設けられたセン
サー(図示せず)により機関回転数r、負荷L、吸入空
気q等の機関運転情報が入力されるようになっており、
これら入力値(r,L,q…)に基づいて、要求される
燃料流量Qi を算出するようになっている。そして図2
に示すように、この要求燃料流量Qi が、設定した値Q
1 よりも大である領域では、高燃圧下において駆動パル
ス幅Tを最小値Tminから最大値Tmax まで変化させ
て、その値に比例する燃料噴射量Qを設定燃料噴射量Q
1 から最大燃料噴射量Qmax までの範囲で得るようにな
っている。また要求燃料流量Qi が設定した値Q1 より
も小である領域では、駆動パルス幅Tを最小値Tmin に
固定すると共に、アクチュエータ5に信号を出力して燃
圧Pを増減させることにより、設定値Q1 から最小値
(アイドル時燃料流量)Qmin までの噴射量調節を行う
ようになっている。
【0018】次に本発明に係わる内燃機関の燃料噴射方
法の一実施例を、上記構成の作用として説明する(図3
参照)。
【0019】良好な燃焼を達成すべく燃料噴射弁2を制
御するに際して、まずコントローラ6が、入力した回転
数r、負荷L、吸入空気q等の機関運転情報に基づい
て、要求燃料流量Qi を算出する。そしてこの要求燃料
流量Qi と予め設定した設定噴射量Q1 とを比較し、要
求燃料流量Qi が大であれば(Qi ≧Q1 )、高圧ポン
プ4による最大燃圧Pmax を維持させておくと共に、駆
動パルス幅Tを最適値Ti にして、燃料噴射弁2の燃料
通路を開閉駆動させる。これで燃料噴射弁2は、高燃圧
(Pmax )を以て最適な燃料噴射量(Qi )で噴射す
る。
【0020】また要求燃料流量Qi が設定噴射量Q1
りも小さければ(Qi <Q1 )、コントローラ6は燃料
噴射弁2に対して最小の駆動パルス幅Tmin を出力する
と共に、燃圧Pの制御を行う。すなわち最小パルス幅T
min における最適な燃圧Pi を算出した後、圧力センサ
ー12で検出したコモンレール3の燃圧Pと比較して、
供給側圧力Pが最適圧力Pi よりも小さかったならば
(P<Pi )、アクチュエータ5を閉側に動作させて高
圧ポンプ4による昇圧で最適燃圧Pi に到達させる。ま
た供給圧力Pが最適圧力Pi よりも大きかったならば
(P>Pi )、アクチュエータ5を開放側に動作させて
降圧を行い、最適燃圧Pi にする。これで燃料噴射弁2
は、最小パルス幅Tmin 及び、最大燃圧Pmax よりも低
く調節された燃圧Pi により所望の燃料噴射量(Qi
の噴射を行う。
【0021】このように、コントローラ6によって算出
された要求燃料流量Qi が大の領域においては、最大燃
圧Pmax を維持しつつ駆動パルス幅Tの増減により噴射
量Qを制御し、アイドル運転時など要求燃料流量小の領
域においては、駆動パルス幅を最小Tmin にすると共
に、アクチェータ5を駆動させて燃圧Pを調節すること
により噴射量Qを制御するようにしたので、高流量域を
含む広い領域に亘って高燃圧(Pmax )による燃料噴射
を行うことができ、しかもアイドル運転付近においても
所望する燃料噴射量Qi の噴射が実現されて、安定した
燃焼が得られる。すなわちダイナミックレンジの拡大が
達成される。
【0022】なお本実施例にあっては燃圧調節手段とし
て電磁弁等のアクチュエータ5を示したが、コントロー
ラの信号でコモンレールの圧力を調節できるものであれ
ばどの様な構成でも構わない。また燃料噴射弁2を吸気
マニホールド10に設けたものとして図示したが、筒内
に直接燃料を噴射させるものにも当然適用できる。
【0023】さらに、従来の技術としてメカニカルなダ
イヤフラム式のプレッシャーレギュレータを用い、吸気
管の負圧を利用して燃料噴射弁の燃圧を下げるようにし
た提案もなされている。しかしながらこの構成によって
燃料流量をコントロールできるのは、比較的燃圧が低い
場合のみである。例えば吸気管負圧は、全閉状態でせい
ぜい-500mmHg程度であるから、およそ0.68Kgf/cm2 であ
る。従って例えば100Kgf/cm2 の燃圧で燃料を噴射する
場合、吸気管負圧程度の圧力では意図する燃圧まで下げ
ることが出来ず、微小流量の確保は不可能である。仮に
真空倍力装置を用いれば可能となるが、エンジンルーム
にはスペース上の制限があるので現実的ではない。また
吸気管負圧を用いたメカニカルレギュレータでは、この
ほかに過渡応答性の問題がある。例えば山道等でのコー
ナー走行等、鋭い立ち上がり加速が必要な場合を考える
と、アクセルオフでコーナーに進入すればスロットル全
閉であるから吸気管負圧は大きく、当然燃圧は下がる。
このとき立ち上がりで加速しようとしてアクセルを開け
ても、燃圧が足りないため必要な燃料流量に達しないの
で加速が不充分となる。このようにアクセル全閉後の急
加速のような場合に過渡応答性が問題であると共に、ノ
ッキングの原因ともなりかねない。本発明によればこの
ような問題が生じることがなく、広い運転領域に亘って
高燃圧による安定した燃焼が得られるものである。
【0024】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高流量域
を含む広い領域に亘って高燃圧による燃料噴射を行うこ
とができ、アイドル運転付近の燃料流量が少ない領域に
おいては燃圧制御により所望する燃料噴射量が実現して
安定した燃焼が得られるという、優れた効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる内燃機関の燃料噴射装置の一実
施例を示した側断面図である。
【図2】図1のコントローラによる制御内容を説明する
ための駆動パルス幅と燃料噴射量との関係図である。
【図3】本発明に係わる内燃機関の燃料噴射方法の一実
施例を説明するためのフローチャートである。
【図4】従来技術の課題を説明するための駆動パルス幅
と燃料噴射量との関係図である。
【符号の説明】
2 燃料噴射弁 3 コモンレール(燃料供給手段) 4 高圧ポンプ(燃料供給手段) 5 アクチュエータ(燃圧調節手段) 6 コントローラ Qi 要求燃料流量 Q1 設定噴射量 T 駆動パルス幅 P 燃圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 要求される燃料流量が大の領域において
    は、高燃圧を維持して、燃料噴射弁を開閉させる駆動パ
    ルス幅の増減により噴射量を制御し、要求燃料流量が小
    の領域においては、上記駆動パルス幅を一定にして、燃
    圧を調節することにより噴射量を制御することを特徴と
    する内燃機関の燃料噴射方法。
  2. 【請求項2】 駆動パルスにより適宜開閉して所定量の
    燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に高圧燃料
    を供給する燃料供給手段と、該燃料供給手段の圧力を調
    節するための燃圧調節手段と、要求される燃料流量が大
    であるときに高燃圧下で上記燃料噴射弁へ駆動パルス幅
    を増減させて出力すると共に、要求燃料流量が小である
    ときに駆動パルス幅を一定として上記燃圧調節手段によ
    り燃圧を調節するコントローラとを備えたことを特徴と
    する内燃機関の燃料噴射装置。
JP4348961A 1992-12-28 1992-12-28 内燃機関の燃料噴射方法及びその装置 Pending JPH06200813A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017203417A (ja) * 2016-05-11 2017-11-16 三菱自動車工業株式会社 エンジンの燃料噴射装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017203417A (ja) * 2016-05-11 2017-11-16 三菱自動車工業株式会社 エンジンの燃料噴射装置

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