JPH0771339A

JPH0771339A - ディーゼルエンジンの燃料噴射装置及び方法

Info

Publication number: JPH0771339A
Application number: JP21561493A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Matsuyoshi; 悦正松良; Yasushi Kamitaki; 裕史上瀧
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】メイン噴射及びサブ噴射をそれぞれ最適な燃
料噴射時期及び燃料噴射率で行うことによって燃料の微
粒化を促進し、着火性の改善を図る、更に、燃料消費率
及びＮＯ_Xの低減を図ることにある。【構成】ピストン１５に形成されたキャビティー１１
の燃焼室１２の略中心上に配設されメイン噴射を行う多
噴孔を有する第１燃料噴射弁５、同第１燃料噴射弁に高
圧燃料を供給する第１噴射ポンプ１９、燃焼室１２の周
辺上に配設されメイン噴射前にサブ噴射を行う第２燃料
噴射弁６、同第２燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第２
燃料噴射ポンプ１０を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直噴式のディーゼルエン
ジンの燃料噴射装置及びその方法、特に、１噴射行程に
おいて、メイン噴射とサブ噴射とを行うようにした燃料
噴射装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、直噴式のディーゼルエンジンでは
各燃焼室に燃料噴射弁のノズルをそれぞれ対向配備し、
各燃料噴射弁にはエンジン回転力を受けて駆動する高圧
燃料噴射ポンプによって加圧された高圧燃料を供給す
る。この高圧燃料噴射ポンプはそのハウジング内にエン
ジン回転力を受けて駆動するカム軸を備えると共に各気
筒数分のプランジャポンプ部を備える。各プランジャポ
ンプ部はカム軸上の対向するカムによってポンプ作動さ
れる。このようなディーゼルポンプではプランジャポン
プ部のプランジャバレルに内嵌するプランジャバレルを
コントロールラックを介してガバナによって操作し、カ
ム軸の回転角をタイマによって進角遅角操作し、これに
よって各プランジャポンプ部に連通する燃料噴射弁の燃
料噴射量や噴射時期を調整するようにしている。

【０００３】ところで、このような直噴式のディーゼル
エンジンではノズルによって燃焼室に噴霧された燃料粒
がエアと混合して自己着火する際に着火遅れがある。こ
の着火遅れによる騒音発生が問題と成っており、その対
策として燃料の微粒化の促進や、メイン噴射に先立つパ
イロット噴射を行って着火性を改善し、燃焼圧の過度の
上昇を防止して騒音を低減することを可能としている。
更に、直噴式のディーゼルエンジンでは着火遅れによる
燃焼圧の過度の上昇により、特に、中高負荷時には燃焼
室温度が上昇し、ＮＯ_Xが急増することが問題と成って
おり、その対策としてメイン噴射に先立つパイロット噴
射や、メイン噴射中のサブ噴射による燃焼室温度の冷却
処理や排ガス再循環処理（ＥＧＲ処理）が有効と見做さ
れている。このように、直噴式のディーゼルエンジンは
各運転状態に応じて燃料噴射率を十分に増減調整でき、
燃料噴射時期を最適な進角値に保つと共に、燃料粒の微
粒化をより促進させて着火性を改善する必要があり、し
かも、パイロット噴射や排ガス再循環処理（ＥＧＲ処
理）によってＮＯ_X等を低減させることも必要とされて
いた。

【０００４】処が、直噴式で単一燃料噴射弁を備えたデ
ィーゼルエンジンでは燃料噴射弁のノズルの噴孔径及び
噴孔数が一定であり、この状態の弁に対して所定の噴射
圧の燃料を供給できる燃料噴射ポンプが使用されてい
た。このため、メイン噴射のみの噴射パターンを採る場
合には問題は少ないが、少量燃料噴射率のパイロット噴
射をメイン噴射を行うノズルで行おうとすると、全噴孔
面積が大きすぎることより噴射圧が比較的低くなり、こ
のパイロット噴射時の噴霧の粒径が大きくなり易く、十
分な燃料粒の微粒化を図ることができず、燃料消費率や
排ガス悪化等の問題が生じていた。そこで、例えば、特
開平２−５７１０号広報に開示されるように、ディーゼ
ルエンジンの各燃焼室に一対のノズルを設け、メイン噴
射とパイロット噴射を各噴射行程毎に行うようにした燃
料噴射装置が知られている。ここでは各燃焼室に多孔形
のメインノズルと単孔形のパイロットノズルが対向配備
される。そして列型燃料噴射ポンプがエンジン本体に装
着され、この燃料噴射ポンプには各ノズルにそれぞれ連
結されるプランジャポンプ部が気筒数分設けられ、それ
らは列状に順次配備されている。この装置によれば所定
の燃料噴射率のメイン噴射と小燃料噴射率のパイロット
噴射を行うことができ、特に、パイロット噴射を行うこ
とによって、着火性を改善し、燃焼圧及び燃焼温度の過
度の上昇を防止して騒音を低減し、ＮＯ_Xを低減でき
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置で
は、各燃焼室に対向配備されるメインノズルとパイロッ
トノズルに高圧燃料を供給する列型燃料噴射ポンプの各
プランジャポンプ部が単一のポンプ駆動用のカム軸によ
って全て駆動されている。そしてカム軸は噴射時期調整
用のタイマを介してエンジンのクランク軸の回転力を受
けるように構成される。このため、この装置では噴射時
期調整においてはメインノズル及びサブノズルが同一量
づつ進角あるいは遅角処理されることとなり、メインノ
ズルとサブノズルとを独立して噴射時期制御することは
できない。結果として、最適な噴射時期に最適な噴射量
で微細化された燃料噴霧を行えず、着火性の良い燃焼や
燃料消費率の低減やＮＯ_X等の排出ガスの低減を図るこ
とが難しかった。

【０００６】本発明装置の目的は、メイン噴射及びサブ
噴射をそれぞれ最適な燃料噴射時期及び燃料噴射率で行
うことによって燃料の微粒化を促進し、着火性の改善を
図ることにある。本発明方法の目的は、メイン噴射及び
サブ噴射をそれぞれ最適な燃料噴射時期及び噴射量比で
行うことによって燃料の微粒化を促進し、燃料消費率及
びＮＯ_X等の排出ガスの低減を図ることにある。他の発
明方法の目的は、メイン噴射及びサブ噴射をそれぞれ最
適な燃料噴射時期及び噴射量で行うことによって燃料の
微粒化を促進し、燃料消費率及びＮＯ_X等の排出ガスの
低減を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明装置は、ピストン
頂面に形成された皿型キャビティー燃焼室の略中心上に
位置するようにシリンダヘッドに配設されメイン噴射を
行う多噴孔を有する第１燃料噴射弁、同第１燃料噴射弁
に高圧燃料を供給する第１噴射ポンプ、上記燃焼室の周
辺上に位置するようにシリンダヘッドに配設されメイン
噴射前にサブ噴射を行う第２燃料噴射弁、同第２燃料噴
射弁に高圧燃料を供給する第２燃料噴射ポンプを備えた
ことを特徴とする。特許請求の範囲第１項に記載のディ
ーゼルエンジンの燃料噴射装置は、第２燃料噴射弁の噴
孔の面積を第１燃料噴射弁の噴孔の総面積の略１／４〜
１／５に形成したことを特徴とする。本発明方法は、ピ
ストン頂面に形成された皿型キャビティー燃焼室の略中
心上に位置するようにシリンダヘッドに配設されメイン
噴射を行う多噴孔を有する第１燃料噴射弁、同第１燃料
噴射弁に高圧燃料を供給する第１噴射ポンプ、上記燃焼
室の周辺上に位置するようにシリンダヘッドに配設され
メイン噴射前にサブ噴射を行う第２燃料噴射弁、同第２
燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第２燃料噴射ポンプを
備え、上記第２燃料噴射弁のサブ噴射時期を上記第１燃
料噴射弁のメイン噴射前の８〜２０ｄｅｇに行うと共
に、上記第２燃料噴射弁のサブ噴射の上記第１燃料噴射
弁のメイン噴射に対する噴射量比を１０％以下としたこ
とを特徴とする。

【０００８】他の発明方法は、ピストン頂面に形成され
た皿型キャビティー燃焼室の略中心上に位置するように
シリンダヘッドに配設されメイン噴射を行う多噴孔を有
する第１燃料噴射弁、同第１燃料噴射弁に高圧燃料を供
給する第１噴射ポンプ、上記燃焼室の周辺上に位置する
ようにシリンダヘッドに配設されメイン噴射前にサブ噴
射を行う第２燃料噴射弁、同第２燃料噴射弁に高圧燃料
を供給する第２燃料噴射ポンプを備え、上記第２燃料噴
射弁のサブ噴射時期を上記第１燃料噴射弁のメイン噴射
前の８〜２０ｄｅｇに行うと共に、上記第２燃料噴射弁
のサブ噴射量を約４〜５ｍｍ³としたことを特徴とす
る。特許請求の範囲第３項乃至第４項に記載のディーゼ
ルエンジンの燃料噴射方法は、第２燃料噴射弁の噴孔の
面積を第１燃料噴射弁の噴孔の総面積の略１／４〜１／
５に形成したことを特徴とする。特許請求の範囲第３項
乃至第５項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射方法
は、少なくとも第２燃料噴射ポンプの噴射圧を１０００
ｋｇ／ｃｍ²以上の高噴射圧としたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明装置は、第１燃料噴射ポンプが高圧燃料
を第１燃料噴射弁に供給してメイン噴射を行い、第２燃
料噴射ポンプが高圧燃料を第２燃料噴射弁に供給してサ
ブ噴射を行うので、メイン噴射とサブ噴射を独立制御で
き、最適な燃料噴射時期及び燃料噴射率を確保し、燃料
の微粒化を促進し、着火性の改善を図ることができる。
特に、第２燃料噴射弁の噴孔の面積を第１燃料噴射弁の
噴孔の総面積の略１／４〜１／５に形成すると、燃料の
微粒化をより確実に促進できる。本発明方法は、第１燃
料噴射ポンプが高圧燃料を第１燃料噴射弁に供給してメ
イン噴射を行い、第２燃料噴射弁のサブ噴射時期を第１
燃料噴射弁のメイン噴射前の８〜２０ｄｅｇに行い、そ
のサブ噴射のメイン噴射に対する噴射量比を１０％以下
としたので、メイン噴射とサブ噴射がそれぞれ最適な燃
料噴射時期及び噴射量比で行われ、燃料の微粒化を促進
し、着火性の改善を図ることができる。

【００１０】他の発明方法は、第１燃料噴射ポンプが高
圧燃料を第１燃料噴射弁に供給してメイン噴射を行い、
第２燃料噴射弁のサブ噴射時期を第１燃料噴射弁のメイ
ン噴射前の８〜２０ｄｅｇに行い、そのサブ噴射量を約
４〜５ｍｍ³としたので、メイン噴射とサブ噴射がそれ
ぞれ最適な燃料噴射時期及び噴射量で行われ、燃料の微
粒化を促進し、着火性の改善を図ることができる。特
に、第２燃料噴射弁の噴孔の面積を第１燃料噴射弁の噴
孔の総面積の略１／４〜１／５に形成すると、燃料の微
粒化をより確実に促進できる。更に、少なくとも第２燃
料噴射ポンプの噴射圧を１０００ｋｇ／ｃｍ²以上の高
噴射圧とすると、燃料の微粒化をより確実に促進でき
る。

【００１１】

【実施例】図１及び図２には本発明の一実施例としての
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置を示した。ここで、
ディーゼルエンジン（以後端にエンジンと記す）１はシ
リンダブロック２とシリンダヘッド３を備え、これらに
よって６つのシリンダ４が形成されている。各シリンダ
４にはそれぞれ第１燃料噴射弁５と第２燃料噴射弁６が
対向配備され、両燃料噴射弁は噴射管７，８を介して一
対の列型の第１第２の噴射ポンプ９，１０に連結されて
いる。各シリンダ４にはそれぞれキャビティー１１の形
成されたピストン１５が嵌挿され、これによりシリンダ
４内には燃焼室１２が形成される。燃焼室１２には図示
しない吸気路及び排気路が接続され、吸気行程時に吸気
路からの新気が燃焼室１２に流入して新気のスワールが
生じる。ここで各燃焼室１２には圧縮上死点近傍で第１
燃料噴射弁５の第１ノズル１３と第２燃料噴射弁６の第
２ノズル１４より燃料粒が所定の噴射方向（図３参照）
に噴霧され、スワールＳによって空気と混合した燃粒が
圧縮着火され、燃焼が行われている。

【００１２】第１燃料噴射弁５と第２燃料噴射弁６は互
いに所定量離れてシリンダヘッド３に支持され、各弁の
第１、第２ノズル１３，１４は圧縮上死点近傍に達した
ピストンのキャビティー１１に対向するように設けられ
る。第１燃料噴射弁５は本体内部に図示しない針弁を備
え、同針弁は閉弁付勢されると共に噴射圧波形ピーク値
が１０００ｋｇ／ｃｍ²以上の噴射圧の高圧燃料を図示
しない噴孔より噴霧する。他方、第２燃料噴射弁６も本
体内部に図示しない針弁を備え、同針弁が閉弁付勢され
ると共に噴射圧波形ピーク値が１０００ｋｇ／ｃｍ²以
上の噴射圧の高圧燃料を図示しない噴孔より噴霧する。

【００１３】図３に示すように、第１燃料噴射弁５のノ
ズル１３はキャビティー１１の中央よりその全周方向に
５つの噴霧流ｆ１を分散して噴霧し、第２燃料噴射弁６
のノズル１４はキャビティー１１の周縁より中央部に向
けて単一の噴霧流ｆ２を噴霧する。このため、第２燃料
噴射弁６の噴霧流ｆ２は５つの噴霧流ｆ１の達しないキ
ャビティー１１の中央部に達し易く、空気利用率を改善
できる。特にここでは、第２燃料噴射弁６の噴孔の総面
積が第１燃料噴射弁５の噴孔の総面積の略１／５に設定
され、それぞれの燃料粒の微細化を可能としている。な
お、これに代えて、第２燃料噴射弁６の噴孔の総面積を
第１燃料噴射弁５の噴孔の総面積の略１／４程度、即
ち、第１燃料噴射弁５に４つの噴孔を第２燃料噴射弁６
に単一噴孔を設けた構成を採っても良い。或いは、第１
燃料噴射弁５の５つの各噴孔の各開口面積を第２燃料噴
射弁６の単一噴孔の開口面積より若干大きく設定し、第
２燃料噴射弁６の噴孔の総面積を第１燃料噴射弁５の噴
孔の総面積の略１／４に設定してもよい。これらの場合
も、それぞれの燃料粒の微細化が可能となる。図２にお
いて、符号７，８は第１，第２の各燃料噴射弁５，６の
戻り燃料を図示しない燃料タンクに戻す流路形成部材を
それぞれ示している。

【００１４】一対の列型の第１第２の噴射ポンプ９，１
０はほぼ互いに同様の構成を採り、比較的大容量の第１
噴射ポンプ９が各気筒の第１燃料噴射弁５に燃料供給
し、比較的小容量の第２噴射ポンプ１０が各気筒の第２
燃料噴射弁６に燃料供給する。第１噴射ポンプ９はその
ハウジング内にエンジン回転力をタイマ２０を介して受
けて駆動するカム軸１８を備えると共に気筒数に相当す
る６つの図示しないプランジャポンプ部を備える。ここ
でタイマ２０は回転速度に応じてカム軸１８の回転角を
進角或いは遅角調整できる。カム軸１８上の各カムによ
って対向位置の図示しない各プランジャポンプ部はその
ポンプ作動時に１０００ｋｇ／ｃｍ²以上の噴射圧の高
圧燃料を吐出でき、これら各プランジャポンプ部が電子
ガバナ１９によって燃料噴射量を増減調整されるように
構成される。

【００１５】同様に、第２噴射ポンプ１０はそのハウジ
ング内にエンジン回転力をタイマ２１を介して受けて駆
動するカム軸２２を備えると共に気筒数に相当する６つ
の図示しないプランジャポンプ部（第１噴射ポンプ９の
プランジャポンプ部よりその容量は小さく設定される）
を備える。ここでタイマ２１は回転速度に応じてカム軸
２２の回転角を進角或いは遅角調整できる。カム軸２２
上の各カムによって対向位置の図示しない各プランジャ
ポンプ部はそのポンプ作動時に１０００ｋｇ／ｃｍ²以
上の噴射圧の高圧燃料を吐出でき、これら各プランジャ
ポンプ部が電子ガバナ２３によって燃料噴射量を増減調
整されるように構成される。ここで、第１噴射ポンプ９
のタイマ２０は各気筒の第１燃料噴射弁５の噴射時期が
エンジン回転数Ｎｅの上昇に応じて上死点後（ＡＴＤ
Ｃ）７°〜上死点前（ＢＴＤＣ）０°（図４（ｃ）中に
符号θｔ１で示した）となるように調整作動する構成を
採り、第２噴射ポンプ１０のタイマ２１は各気筒の第２
燃料噴射弁６の噴射時期がエンジン回転数Ｎｅの上昇に
応じて上死点前（ＢＴＤＣ）８°〜上死点前（ＡＴＤ
Ｃ）２０°（図４（ｃ）中に符号θｔ２で示した）とな
るように作動する構成を採る。

【００１６】ここで、各タイマの噴射時期の設定に当た
って発明者の行った実験結果を図４（ａ），（ｂ），
（ｃ）のデータと共に説明する。ここでは、まず図１の
エンジン１と同様の直列６気筒で７．６リッターの直噴
エンジンが用いられた。そして、エンジンが負荷４０％
でエンジン回転数６０％に保たれ駆動され、その際に、
メイン噴射時期θｔ１及びサブ噴射時期θｔ２が順次変
更され、その際の燃料消費率（ｇ／ｋｗｈ）、窒素酸化
物ＮＯ_X（ｇ／ｋｗｈ）の排出量、ＨＣ（ｇ／ｋｗｈ）
の排出量が順次計測された。ここでは、特に、図４
（ｃ）に示すように、メイン噴射時期の最適値θｔ１’
が前以て実験的に設定され、ここでは上死点後（ＡＴＤ
Ｃ）２°が設定された。このメイン噴射の基において、
サブ噴射時期θｔ２が上死点前（ＢＴＤＣ）２２°〜上
死点後（ＡＴＤＣ）３４°の範囲内でずらされ、各値で
の燃料消費率（ｇ／ｋｗｈ）、ＮＯ_X（ｇ／ｋｗｈ）、
ＨＣ（ｇ／ｋｗｈ）が順次計測されデータが採取され
た。

【００１７】この結果より明らかなように、燃料消費率
（ｇ／ｋｗｈ）はメイン噴射とサブ噴射が重なる領域で
メイン噴射のみ（横向き２点鎖線の位置参照）の場合と
比較して増加している。サブ噴射時期が上死点前（ＢＴ
ＤＣ）２２°〜８°、上死点後（ＡＴＤＣ）１０°〜１
８°の各範囲で低い値が得られている。ＮＯ_X（ｇ／ｋ
ｗｈ）の排出量は、上死点前（ＢＴＤＣ）２０°よりメ
イン噴射のみ（２点鎖線のライン参照）の場合と比較し
て低下している。ＨＣ（ｇ／ｋｗｈ）の排出量は、上死
点前（ＢＴＤＣ）４°の前域でメイン噴射のみ（２点鎖
線のライン参照）の場合と比較して低下している。ここ
でのデータは負荷４０％でエンジン回転数６０％に保た
れた際のものであるが、その他の負荷及びエンジン回転
数の運転域でもメイン噴射時期及びサブ噴射時期が順次
変更され、その際の燃料消費率（ｇ／ｋｗｈ）、窒素酸
化物ＮＯ_X（ｇ／ｋｗｈ）の排出量、ＨＣ（ｇ／ｋｗ
ｈ）の排出量が順次計測された。これらの結果より、図
１の第１噴射ポンプ９のタイマ２０は各気筒の第１燃料
噴射弁５の噴射時期、即ちメイン噴射時期がエンジン回
転数Ｎｅの上昇に応じて上死点後（ＡＴＤＣ）７°〜上
死点前（ＢＴＤＣ）０°に調整できるよう設定され、第
２噴射ポンプ１０のタイマ２１は各気筒の第２燃料噴射
弁６の噴射時期、即ちサブ噴射時期がエンジン回転数Ｎ
ｅの上昇に応じて上死点前（ＢＴＤＣ）８°〜上死点前
（ＡＴＤＣ）２０°に調整できるよう設定された。この
ように、ここでは、メイン噴射に先立つサブ噴射がクラ
ンク角で８〜２０ｄｅｇ前に行われるように設定されて
いる。

【００１８】次に、第１噴射ポンプ９及び第２噴射ポン
プ１０の各電子ガバナ１９，２３はエンジンコントロー
ルユニット２４に駆動される。このエンジンコントロー
ルユニット２４は周知のマイクロコンピュータで要部が
成り、電子制御回路から成る制御手段２4１、装置内の
各機構部を制御するための各種制御プログラムを記憶し
た記憶手段２4２、装置内の各機構部及びセンサ部と連
結される入出力回路２４３等で構成される。入出力回路
２４３には単位クランク角ｄθ信号をエンジン回転数Ｎ
ｅ情報として検出するエンジン回転センサ２５、第１気
筒の基準クランク角θ０信号を検出する基準クランク角
センサ２６、エンジン負荷Ｌを検出する負荷センサ２
７、水温Ｗｔを検出する水温センサ２８等が接続され、
しかも、第１及び第２噴射ポンプ９，１０の各タイマ１
９，２３に噴射量信号Ｔｍ，Ｔｓを出力するように構成
される。

【００１９】記憶手段２４２には、図６及び図７に示す
ような噴射制御処理のプログラムが記憶され、同プログ
ラムに沿って順次処理される。ここで、コントロールユ
ニット２４の制御処理を図６及び図７の噴射量演算ルー
チン、燃料噴射弁駆動ルーチンに沿って説明する。図示
しないメインスイッチのオン処理によってコントロール
ユニット２４は噴射量演算処理をスタートさせる。ま
ず、各センサよりエンジン回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、水温Ｔ
ｗ等の運転状態を取り込み、所定のエリアにストアす
る。ステップｓ２ではエンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｌに
応じた運転域がエンジンブレーキ時等のあらかじめ設定
されている燃料カット域か否か判断し、燃料カット域で
はＦＣＦＬＧをオンし、ステップｓ１に戻る。

【００２０】非燃料カット域ではＦＣＦＬＧをオフし、
ステップｓ５に達し、ここで最新のＮｅ，Ｌを取り込
み、所定の記憶エリアにストアし、ステップｓ６に進
む。ここでは、パイロット噴射モードを達成すべく、第
２燃料噴射弁６（第２ノズル１４）の噴射処理における
噴射量（クランク角θｓ相当の時間）Ｔｓと、第１燃料
噴射弁５（第１ノズル１３）の噴射処理における噴射量
（クランク角θｍ相当の時間）Ｔｍとを所定の図示しな
い噴射量算出マップを用いて現在のＬ、Ｎｅに沿って算
出し、メイン及びサブ噴射量Ｔｍ，Ｔｓを設定し、所定
の記憶エリアにストアしステップｓ７に進む。そこでは
第２燃料噴射弁６のサブ噴射量Ｔｓが設定範囲（前以て
設定する）である４〜５ｍｍ³の範囲に有るか否か判断
し、あればそのままステップｓ８に進み、無いと４〜５
ｍｍ³の近い値に修正し、ステップｓ８に進む。なお、
この設定範囲である４〜５ｍｍ³はこのエンジン１での
パイロット噴射量として確実に燃料粒を微細化して着火
性を確保できる量であり、燃料消費率を過度に増加させ
ない程度の量として実験的に設定される。

【００２１】ステップｓ８では冷却水温Ｔｗが設定値で
ある暖機完了判定値Ｔｗｏを上回るか否か判断し、暖機
完了時にはそのままステップｓ１に戻り、冷態時にはス
テップｓ９，ｓ１０に進む。ここでは第２燃料噴射弁６
の噴射量Ｔｓと第１燃料噴射弁５の噴射量Ｔｍとが呼び
出され、各値が所定の閾値Ｔｓ_MIN，Ｔｍ_MINと比較さ
れ、これらＴｓ，Ｔｍが閾値Ｔｓ_MIN，Ｔｍ_MIN未満で
は、閾値に修正され、以上ではそのままステップｓ１に
リターンする。なお、閾値Ｔｓ_MIN，Ｔｍ_MINはエンジン
の冷態時に使用され、暖機促進のための必要燃料量とし
て適宜設定されている。このような噴射量演算ルーチン
の途中で、単位クランク角信号ｄθの入力により図７の
燃料噴射弁駆動ルーチンが割込みによって実行される。
この場合、ステップａ１では単位クランク角信号ｄθの
周期を算出し、最新のエンジン回転数Ｎｅを算出する。

【００２２】ステップａ２ではＦＣＦＬＧ＝１か否か判
断し、Ｙｅｓではステップａ３に達し、無噴射となるよ
うに電子ガバナ１９，２３に無噴射状態を達成する無噴
射信号を出力する。他方、Ｎｏではステップａ４，ａ５
に進む。ここでは噴射量演算ルーチンで算出済の現在の
噴射量、即ち、θｓ，θｍ（図５参照）相当の第１、第
２燃料噴射弁５の噴射時間Ｔｍ，Ｔｓを取り込み、これ
ら値に相当する出力を電子ガバナ１９，２３に出力し、
噴射量演算ルーチンにリターンする。

【００２３】この噴射量演算ルーチンと燃料噴射弁駆動
ルーチンが実行されることによって、第１噴射ポンプ９
及び第２噴射ポンプ１０の図示しない燃料量調整用のラ
ックが図示しない各プランジャポンプ部の噴射量を調整
し、各気筒毎に図５に示すようなパイロット噴射パター
ンに沿っての噴射を実行させる。特に、ここではサブ噴
射量Ｔｓ（θｓ相当の時間）がメイン噴射時間Ｔｍ（θ
ｍ相当の時間）のほぼ１０％以下となるように設定さ
れ、しかも、直列６気筒、７．６リッターの直噴エンジ
ンにおいてはサブ噴射量が４〜５ｍｍ³の範囲に収まる
ように設定され、メイン噴射及びサブ噴射をそれぞれ最
適な燃料噴射量となるように調整でき、更に両タイマ２
０，２１によってサブ噴射時期θｔ２がメイン噴射時期
θｔ１前の８〜２０ｄｅｇに実行され、最適な燃料噴射
時期を設定でき、しかも各第１燃料噴射弁５と第２燃料
噴射弁６の噴射圧が１０００ｋｇ／ｃｍ³以上で噴射作
動でき、燃料の微粒化による着火性の改善がなされ、メ
イン噴射のみの場合と比較して、燃料消費率（ｇ／ｋｗ
ｈ）が改善され、窒素酸化物ＮＯ_X（ｇ／ｋｗｈ）の排
出量、ＨＣ（ｇ／ｋｗｈ）の排出量も低減される。更
に、ここでは、第１、第２燃料噴射弁５，６による噴射
処理が図３に示す分布パターンで、図５に示す噴射タイ
ミングで実行されることにより、比較的小さい噴孔より
比較的小噴射量の燃料が確実に微細化されて噴霧される
こととなり、アイドル時であれば、冷態時であっても着
火性が改善されるので騒音発生が抑えられ、しかも未撚
ガスの発生が抑えられ、発進時の白煙の発生も低減され
る。また図８に示すように、キャビティー内のスワール
流Ｓ下流側キャビティ下向きに、第２燃料噴射弁の第２
のズル１４の噴射方向を設定しても、噴霧はスワール流
Ｓで空気と良く混合されるので、同様の効果を持つこと
が出来る。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明装置は、メイン噴
射とサブ噴射を独立制御でき、最適な燃料噴射時期及び
燃料噴射量で燃料噴射を行い、燃料の微粒化を促進し、
着火性を改善することができる。特に、第２燃料噴射弁
の噴孔の面積を第１燃料噴射弁の噴孔の総面積の略１／
４〜１／５に形成すると、燃料の微粒化をより確実に促
進でき、着火性を改善することができる。本発明方法
は、メイン噴射とサブ噴射を独立制御し、サブ噴射時期
をメイン噴射前の８〜２０ｄｅｇに行い、そのサブ噴射
のメイン噴射に対する噴射量比を１０％以下としたの
で、メイン噴射とサブ噴射がそれぞれ最適な燃料噴射時
期及び噴射量比で行われ、燃料の微粒化を促進し、着火
性を改善でき、このため、燃料消費率が改善され、ＮＯ
_Xの排出量、ＨＣの排出量も低減される。

【００２５】他の発明方法は、メイン噴射とサブ噴射を
独立制御し、サブ噴射時期をメイン噴射前の８〜２０ｄ
ｅｇに行い、そのサブ噴射量を約４〜５ｍｍ³としたの
で、メイン噴射とサブ噴射がそれぞれ最適な燃料噴射時
期及び噴射量で行われ、燃料の微粒化を促進し、着火性
を改善でき、このため、燃料消費率が改善され、ＮＯ_X
の排出量、ＨＣの排出量も低減される。特に、第２燃料
噴射弁の噴孔の面積を第１燃料噴射弁の噴孔の総面積の
略１／４〜１／５に形成すると、燃料の微粒化をより確
実に促進し、着火性を改善できる。更に、少なくとも第
２燃料噴射ポンプの噴射圧を１０００ｋｇ／ｃｍ²以上
の高噴射圧とすると、燃料の微粒化をより確実に促進
し、着火性を改善でき、このため、燃料消費率が改善さ
れ、ＮＯ_Xの排出量、ＨＣの排出量も低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのディーゼルエンジン
の燃料噴射装置である。

【図２】図１のディーゼルエンジンの要部断面図であ
る。

【図３】図１のディーゼルエンジン中のキャビティーの
平面図である。

【図４】図１のディーゼルエンジンの所定の運転域での
データの特製線図であり、（ａ）はＨＣ排出量を、
（ｂ）はＮＯ_X排出量を、（ｃ）は燃料消費率をそれぞ
れ示す。

【図５】図１のディーゼルエンジンの燃料噴射パターン
説明図である。

【図６】噴射量演算ルーチンのフローチャートである。

【図７】燃料噴射弁駆動ルーチンのフローチャートであ
る。

【図８】本発明の他の実施例で用いられるキャビティー
の平面図である。

【符号の説明】

１エンジン３接合面４シリンダ５第１燃料噴射弁６第２燃料噴射弁９第１噴射ポンプ１０第２噴射ポンプ１１キャビティー１２燃焼室１３第１ノズル１４第２ノズル１５ピストン１８カム軸１９電子ガバナ２０タイマ２１タイマ２２カム軸２３電子ガバナ２４エンジンコントロールユニット２４１制御回路２５エンジン回転センサ２７負荷センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストン頂面に形成された皿型キャビティ
ー燃焼室の略中心上に位置するようにシリンダヘッドに
配設されメイン噴射を行う多噴孔を有する第１燃料噴射
弁、同第１燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第１噴射ポ
ンプ、上記燃焼室の周辺上に位置するようにシリンダヘ
ッドに配設されメイン噴射前にサブ噴射を行う第２燃料
噴射弁、同第２燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第２燃
料噴射ポンプを備えたことを特徴とするディーゼルエン
ジンの燃料噴射装置。
【請求項２】第２燃料噴射弁の噴孔の面積を第１燃料噴
射弁の噴孔の総面積の略１／４〜１／５に形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のディーゼル
エンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】ピストン頂面に形成された皿型キャビティ
ー燃焼室の略中心上に位置するようにシリンダヘッドに
配設されメイン噴射を行う多噴孔を有する第１燃料噴射
弁、同第１燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第１噴射ポ
ンプ、上記燃焼室の周辺上に位置するようにシリンダヘ
ッドに配設されメイン噴射前にサブ噴射を行う第２燃料
噴射弁、同第２燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第２燃
料噴射ポンプを備え、上記第２燃料噴射弁のサブ噴射時
期を上記第１燃料噴射弁のメイン噴射前の８〜２０ｄｅ
ｇに行うと共に、上記第２燃料噴射弁のサブ噴射の上記
第１燃料噴射弁のメイン噴射に対する噴射量比を１０％
以下としたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料
噴射方法。
【請求項４】ピストン頂面に形成された皿型キャビティ
ー燃焼室の略中心上に位置するようにシリンダヘッドに
配設されメイン噴射を行う多噴孔を有する第１燃料噴射
弁、同第１燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第１噴射ポ
ンプ、上記燃焼室の周辺上に位置するようにシリンダヘ
ッドに配設されメイン噴射前にサブ噴射を行う第２燃料
噴射弁、同第２燃料噴射弁に高圧燃料を供給する第２燃
料噴射ポンプを備え、上記第２燃料噴射弁のサブ噴射時
期を上記第１燃料噴射弁のメイン噴射前の８〜２０ｄｅ
ｇに行うと共に、上記第２燃料噴射弁のサブ噴射量を約
４〜５ｍｍ³としたことを特徴とするディーゼルエンジ
ンの燃料噴射方法。
【請求項５】第２燃料噴射弁の噴孔の面積を第１燃料噴
射弁の噴孔の総面積の略１／４〜１／５に形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第３項乃至第４項に記載の
ディーゼルエンジンの燃料噴射方法。
【請求項６】少なくとも第２燃料噴射ポンプの噴射圧を
１０００ｋｇ／ｃｍ²以上の高噴射圧としたことを特徴
とする特許請求の範囲第３項乃至第５項に記載のディー
ゼルエンジンの燃料噴射方法。