JP2000008883A - Fuel injection device and control device for diesel engine - Google Patents
Fuel injection device and control device for diesel engineInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置の小型化を図る。
【解決手段】 燃料を供給するポンプ1からの供給燃料
を蓄圧室7が高圧状態で蓄え、この蓄圧室7からの燃料供
給をインジェクタ11のノズル室12に受けている。インジ
ェクタ11では針弁16がリフトしてノズルシート部16aが
開いたときノズル先端の噴孔20から燃料を噴射する。こ
の場合に、針弁16のリフト速度を制御可能に構成する
(ピエゾアクチュエータ32、コントロールユニット2
2)。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reduce the size of an apparatus. A pressure accumulator chamber (7) stores fuel supplied from a pump (1) for supplying fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the accumulator chamber (7) is received by a nozzle chamber (12) of an injector (11). In the injector 11, when the needle valve 16 is lifted and the nozzle seat portion 16a is opened, fuel is injected from the injection hole 20 at the nozzle tip. In this case, the lift speed of the needle valve 16 is configured to be controllable (piezo actuator 32, control unit 2
2).
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ディーゼルエン
ジンの燃料噴射装置および制御装置に関する。The present invention relates to a fuel injection device and a control device for a diesel engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】蓄圧室式燃料噴射装置のインジェクタと
して、特開平9-158811号公報に示されるものがある。こ
のインジェクタの基本的な構成を図16を用いて説明す
る。2. Description of the Related Art As an injector of an accumulator type fuel injection device, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-58811. The basic configuration of this injector will be described with reference to FIG.
【0003】図16において、蓄圧室7の高圧燃料は供
給通路151からノズル室12に導かれるとともに、充填オ
リフィス18を経てノズルピストン13の上部の圧力室14に
も導かれる。In FIG. 16, high-pressure fuel in a pressure accumulating chamber 7 is guided from a supply passage 151 to a nozzle chamber 12, and also to a pressure chamber 14 above a nozzle piston 13 via a charging orifice 18.
【0004】圧力室14をドレン側と接続する電磁弁152
が閉状態にあるとき、針弁16は着座している。この状態
から電磁弁152が開弁すると、放出オリフィス17を介し
て圧力室14の圧力が低下し、このためノズル室12に作用
する燃料圧力で針弁16が上方にリフトし、燃料が噴射さ
れる。電磁弁152が閉弁すると、圧力室14に充填オリフ
ィス18を介して高圧燃料が充填され、針弁12の受圧面積
よりもその受圧面積を大きく設定したノズルピストン13
により、針弁16が押し下げられて着座し、燃料の噴射が
停止する。An electromagnetic valve 152 for connecting the pressure chamber 14 to the drain side
When is closed, needle valve 16 is seated. When the solenoid valve 152 is opened from this state, the pressure in the pressure chamber 14 decreases through the discharge orifice 17, so that the needle valve 16 is lifted upward by the fuel pressure acting on the nozzle chamber 12, and fuel is injected. You. When the solenoid valve 152 closes, the pressure chamber 14 is filled with high-pressure fuel through the filling orifice 18, and the nozzle piston 13 whose pressure receiving area is set to be larger than the pressure receiving area of the needle valve 12.
As a result, the needle valve 16 is pushed down and seated, and fuel injection stops.
【0005】リターンスプリング19はエンジン停止時等
にノズル室12の燃料が燃焼室内に漏れ出すことのないよ
うにするためのものであり、エンジン運転時には、針弁
16、ノズルピストン13にかかる油圧力により縮められ、
針弁16とノズルピストン13とが常に一体となって動く。A return spring 19 is provided to prevent the fuel in the nozzle chamber 12 from leaking into the combustion chamber when the engine is stopped or the like.
16, contracted by the hydraulic pressure applied to the nozzle piston 13,
The needle valve 16 and the nozzle piston 13 always move integrally.
【0006】このようなインジェクタでは、圧力室14の
圧力とノズルピストン13の摺動部断面積の積である閉弁
方向の力と、ノズル室12の圧力と針弁16の受圧面積の積
である開弁方向の力のバランスにより、針弁16の動きが
決まる。この場合、ノズル室12は常に供給通路151を介
して蓄圧室と連通しているため、その圧力がほぼ一定で
あるのに対して、圧力室14の圧力は電磁弁152の開閉に
より大きく変化する。ノズルピストン13の受ける油圧力
は、電磁弁152の開弁時に充填オリフィス18と放出オリ
フィス17の各有効流路面積およびノズルピストン13の受
圧面積に、また電磁弁152の閉弁時に充填オリフィス18
の有効流路面積とノズルピストン13の受圧面積に影響さ
れる。これより、充填オリフィス18と放出オリフィス17
の各有効流路面積およびノズルピストン13径の3つのパ
ラメータを変えることにより、針弁16の上昇、下降の各
速度、つまり噴射率を変えることができる。In such an injector, the force in the valve closing direction, which is the product of the pressure in the pressure chamber 14 and the cross-sectional area of the sliding portion of the nozzle piston 13, is the product of the pressure in the nozzle chamber 12 and the pressure receiving area of the needle valve 16. The movement of the needle valve 16 is determined by the balance of the forces in a certain valve opening direction. In this case, since the nozzle chamber 12 is always in communication with the pressure accumulating chamber via the supply passage 151, the pressure is substantially constant, whereas the pressure in the pressure chamber 14 is greatly changed by opening and closing the solenoid valve 152. . The hydraulic pressure received by the nozzle piston 13 depends on the effective flow path area of the filling orifice 18 and the discharge orifice 17 and the pressure receiving area of the nozzle piston 13 when the solenoid valve 152 is opened, and on the filling orifice 18 when the solenoid valve 152 is closed.
And the pressure receiving area of the nozzle piston 13. Thus, the filling orifice 18 and the discharge orifice 17
By changing the three parameters of each effective flow path area and the diameter of the nozzle piston 13, it is possible to change the respective rising and falling speeds of the needle valve 16, that is, the injection rate.
【0007】噴射率は、噴射初期に着火遅れ期間中の噴
射量を減らすことに伴う燃焼騒音の低減とNOxの排出
抑制のため立ち上がりの勾配を緩く、また、噴射終期に
スモーク排出の抑制のため下降側の勾配を大きくするこ
とが一般的であることから(『内燃機関』 Vol.31 N
o.393 1992.7 p.21〜p.29参照)、上記3つのパラメータ
のマッチングにより、針弁16の上昇速度を遅く、下降速
度を速くしている。[0007] The injection rate is reduced to reduce the combustion noise due to the reduction of the injection amount during the ignition delay period at the beginning of injection and to suppress the emission of NOx, to make the rising slope gentle, and to suppress the smoke emission at the end of injection. Because it is common to increase the slope on the descending side (“Internal combustion engine” Vol. 31 N
o.393 1992.7 p.21 to p.29), the ascending speed of the needle valve 16 is decreased and the descending speed is increased by matching the above three parameters.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、噴霧の質が
燃焼状態に大きく影響することから、蓄圧室式燃料噴射
装置のインジェクタから噴射される噴霧が実際にどうな
るかを調べたところ、次のような知見を初めて得た。こ
れを説明すると、上記のインジェクタでは、針弁16の上
昇速度を遅くしているため、噴射初期は、針弁リフトが
低く、燃料がノズルシート部の非常に狭いクリアランス
を高速で通過したあとにノズル噴孔に流入する。By the way, since the quality of the spray greatly affects the combustion state, it was examined what actually happens to the spray injected from the injector of the accumulator type fuel injection system. For the first time. Explaining this, in the above-described injector, the rising speed of the needle valve 16 is slowed, so at the beginning of the injection, the needle valve lift is low, and after the fuel has passed through the very narrow clearance of the nozzle seat at high speed. It flows into the nozzle orifice.
【0009】図3にノズル先端部の断面図を示すと、こ
のタイプは針弁16の着座時に針弁16のノズルシート部16
aにより噴孔がふさがれる形状であることから、VCO
(Valve Covered Orifice)タイプといわれている。FIG. 3 shows a cross-sectional view of the nozzle tip portion. This type shows the nozzle seat portion 16 of the needle valve 16 when the needle valve 16 is seated.
Since the injection hole is closed by a, the VCO
(Valve Covered Orifice) type.
【0010】ここで、噴孔20の軸に垂直な断面内での燃
料流速分布をみてみると、理想的なノズルでは図4に示
すように、針弁16の中心軸に対し、左右対称な弱い流れ
が生じる。これは、ノズルシート部からまず噴孔20上部
に燃料が流入することに関連するためである。Here, looking at the fuel flow velocity distribution in a cross section perpendicular to the axis of the injection hole 20, an ideal nozzle is symmetrical with respect to the central axis of the needle valve 16 as shown in FIG. A weak flow occurs. This is because the fuel firstly flows into the upper portion of the injection hole 20 from the nozzle sheet portion.
【0011】しかしながら、実際のノズルにおいては、
針弁16に針弁摺動部のガタや製造精度の問題から若干の
偏心が生じてしまう。たとえば、図5(図3のA−A線
矢視図)に示したように左側への偏心が生じている場合
は、ノズルシート部に上下対称な右に向かう周方向流れ
(矢印で示す)が発生する。このような場合、流れの速
い部位に位置する噴孔である20aと20bの内部に図6(a)
(図5のB−B線矢視図)や図6(b)(図5のC−C線矢
視図)に示したように強力な旋回流が発生する。However, in an actual nozzle,
The needle valve 16 is slightly eccentric due to the play of the needle valve sliding portion and the problem of manufacturing accuracy. For example, when the eccentricity to the left is generated as shown in FIG. 5 (a view taken along the line AA in FIG. 3), the circumferential flow toward the right is vertically symmetrical in the nozzle sheet portion (indicated by an arrow). Occurs. In such a case, the inside of the injection holes 20a and 20b located at the site where the flow is fast is shown in FIG.
A strong swirling flow is generated as shown in FIG. 5 (viewed along the line BB) and FIG. 6B (viewed along the line CC in FIG. 5).
【0012】こうした噴孔の軸に垂直な面での旋回流
は、針弁リフトが低いほうが、また、ノズル室圧が高い
ほうが強くなる。これはノズルシート部が狭く、ノズル
シート部の周方向の燃料流速が速くなるため、また、ノ
ズル室が高圧であるほうがノズルシート部の燃料流速が
速くなるためである。このように噴孔の軸に垂直な面で
の旋回流が大きいと、噴霧は、その噴射率の割には噴霧
円錐角が広く、ペネトレーションが弱く、また微粒化が
促進された噴霧(つまり着火性のよい噴霧)となる。こ
のような現象はVCOタイプのノズルで特に顕著であ
る。The swirling flow in the plane perpendicular to the axis of the injection hole becomes stronger when the needle valve lift is lower and when the nozzle chamber pressure is higher. This is because the nozzle sheet portion is narrow and the fuel flow rate in the circumferential direction of the nozzle sheet portion increases, and the higher the pressure in the nozzle chamber, the higher the fuel flow rate in the nozzle sheet portion. When the swirling flow in the plane perpendicular to the axis of the injection hole is large, the spray has a wide spray cone angle for its injection rate, a weak penetration, and an atomized spray (ie, ignition Good spray). Such a phenomenon is particularly remarkable in a VCO type nozzle.
【0013】こうした着火性のよい噴霧では、蒸発およ
び周囲空気との混合が促進されるため、従来からあるジ
ャーク式燃料噴射装置の噴霧に比べ着火遅れ期間が短く
なる。したがって、燃焼初期の予混合燃焼量が減り、燃
焼騒音やNOxの排出が抑制されるというメリットがあ
る。しかしながらその反面、高負荷域等の空気過剰率が
小さい運転域では、予混合燃焼割合が減ることに加えて
流動の弱い燃焼室中央付近に、初期に噴射されたペネト
レーションの弱い噴霧が残留してしまうため、スモーク
の発生が多くなるというデメリットがある。[0013] In such a spray having good ignitability, evaporation and mixing with the ambient air are promoted, so that the ignition delay period is shorter than that in the conventional spray of a jerk type fuel injection device. Therefore, there is an advantage that the amount of premixed combustion at the beginning of combustion is reduced, and combustion noise and NOx emission are suppressed. However, on the other hand, in the operating range where the excess air ratio is small, such as in the high load range, the premixed combustion ratio is reduced, and in addition, near the center of the combustion chamber where the flow is weak, the spray that is initially injected and the weak spray of the penetration remains. Therefore, there is a demerit that the generation of smoke increases.
【0014】これで、発明者の初めて得た知見の説明を
終える。This concludes the description of the inventor's first knowledge.
【0015】一方、ジャーク式燃料噴射装置は、プラン
ジャで燃料を急激に加圧し、発生させた圧力波を燃料噴
射管を通してノズル室に導き、ノズル室の燃料圧力を略
山型に推移させ、その圧力により、リターンスプリング
による針弁着座方向の力に逆らって針弁をリフトさせ、
燃料を噴射させるように構成される。このようなジャー
ク式燃料噴射装置では、噴射初期のノズル室圧が低いこ
と、また針弁が急激にリフトするため、低針弁リフトで
燃料を噴射している期間が短いことから、高負荷域のス
モーク排出が少ない反面、燃焼騒音やNOx排出が多い
というデメリットがある。また、蓄圧室式燃料噴射装置
で得られる噴霧に比べ、着火性が悪いため、特に冷機時
の失火を抑制するために冷機時の噴射時期をよりアドバ
ンスする必要があり、冷機時のNOx排出が多いという
デメリットもある。On the other hand, in the jerk type fuel injection device, the fuel is rapidly pressurized by a plunger, the generated pressure wave is guided to a nozzle chamber through a fuel injection pipe, and the fuel pressure in the nozzle chamber is changed to a substantially mountain shape. The pressure lifts the needle valve against the force of the return spring in the needle valve seating direction,
It is configured to inject fuel. In such a jerk type fuel injection device, since the nozzle chamber pressure in the initial stage of injection is low and the needle valve is rapidly lifted, the period during which fuel is injected with the low needle valve lift is short, so that the high load Has low smoke emission, but has the disadvantage of high combustion noise and NOx emission. In addition, since the ignitability is lower than the spray obtained by the accumulator type fuel injection device, it is necessary to further advance the injection timing at the time of cooling in order to suppress misfire particularly at the time of cooling, and NOx emission at the time of cooling is reduced. There is also a disadvantage that there are many.
【0016】このように、蓄圧室式とジャーク式の各燃
料噴射装置にはそれぞれ一長一短があるので、要求の異
なる噴霧を得るためには、2つの燃料噴射装置を備えさ
せ、要求に応じて2つの燃料噴射装置のいずれかを選択
して用いることであるが、2つの燃料噴射装置を独立に
備えさせるのでは、コストアップとなるばかりか、装置
が大型化してしまう。As described above, the fuel injection devices of the accumulator type and the jerk type each have advantages and disadvantages. Therefore, in order to obtain sprays having different requirements, two fuel injection devices are provided, and two fuel injection devices are provided according to the requirements. One of the two fuel injection devices is selected and used, but providing two fuel injection devices independently increases not only the cost but also the size of the device.
【0017】そこで本発明は、蓄圧室式燃料噴射装置に
用いるインジェクタの針弁上昇速度(針弁リフト速度)
または針弁最大リフトを制御可能に構成することによ
り、装置の小型化を図ることを第1の目的とする。Accordingly, the present invention provides a needle valve ascending speed (needle valve lifting speed) of an injector used in an accumulator type fuel injection device.
Alternatively, it is a first object to reduce the size of the device by configuring the maximum lift of the needle valve to be controllable.
【0018】また、針弁を低速でリフト(上昇)させる
(または針弁最大リフトを小さくする)ことにより得ら
れる着火性の良い噴霧と、針弁を高速でリフトさせる
(または針弁最大リフトを大きくする)ことにより得ら
れる着火性の悪い噴霧とのいずれが要求されるかは、運
転条件により異なってくる。Further, a spray having good ignitability obtained by lifting (raising) the needle valve at a low speed (or reducing the maximum lift of the needle valve), and a spray at a high speed of the needle valve (or the maximum lift of the needle valve). Which one of the sprays having poor ignitability obtained by increasing the size is required depends on the operating conditions.
【0019】たとえば、高負荷域等の空気過剰率が小さ
い運転域においても、針弁を低速でリフトさせることに
より得られる着火性の良い噴霧を用いるときは、スモー
クの発生が多くなる。For example, even in an operation range where the excess air ratio is small, such as a high load range, when the spray having good ignitability obtained by lifting the needle valve at a low speed is used, the generation of smoke increases.
【0020】また、大量のEGRを行って酸素濃度を減
少させるとともに、着火遅れ期間中に燃料の噴射を終了
させることにより予混合燃焼を主体として低温で燃焼さ
せるようにした、低温予混合燃焼を行わせるものがある
(特開平7−4287号公報参照)。この低温予混合燃
焼を実現するためには、着火遅れ期間が適度に長いほう
が都合が良く、蓄圧室式燃料噴射により得られる着火性
の良い噴霧では、着火遅れ期間が短くなって着火遅れ期
間中に全ての燃料を噴射し終わることが困難となるた
め、低温予混合燃焼による排気微粒子とNOxの同時低
減が可能な運転域が狭くなってしまう。したがって、こ
のものでは低温予混合燃焼域になると、針弁を高速でリ
フトさせることにより得られる着火性の悪い噴霧のほう
が好ましい。In addition, low-temperature premixed combustion, in which a large amount of EGR is performed to reduce the oxygen concentration and fuel injection is terminated during the ignition delay period so that the combustion is performed at a low temperature mainly by premixed combustion, is performed. There is a method for performing this operation (see JP-A-7-4287). In order to realize this low-temperature premixed combustion, it is convenient for the ignition delay period to be appropriately long, and for the spray having good ignitability obtained by the accumulator type fuel injection, the ignition delay period becomes short and the ignition delay period becomes short. Since it is difficult to inject all the fuel into the exhaust gas, the operating range in which exhaust particulates and NOx can be simultaneously reduced by low-temperature premixed combustion is narrowed. Therefore, in this case, in the low temperature premixed combustion region, a spray having poor ignitability obtained by lifting the needle valve at high speed is more preferable.
【0021】そこで本発明は、噴霧の質に対する具体的
な要求に合わせて、針弁リフト速度(または針弁最大リ
フト)を可変制御することにより、〔1〕空気過剰率の
小さい領域ではスモークや排気微粒子の排出を抑制し、
〔2〕エンジン冷機時の失火を防止し、〔3〕低温予混
合燃焼を行うものについては、低温予混合燃焼を行う領
域を広げつつその効果が最大限に発揮できるようにし、
〔4〕蓄圧室圧力が目標値から外れた場合の弊害を防止
し、〔5〕パイロット噴射時、ポスト噴射時に噴射量の
高精度な制御を行うことなどを第2の目的とする。Accordingly, the present invention variably controls the needle valve lift speed (or the maximum needle valve lift) in accordance with the specific requirements for the quality of the spray, so that [1] smoke and the like are reduced in the region where the excess air ratio is small. Suppress the emission of exhaust particulates,
[2] Prevent misfire when the engine is cold; [3] For low temperature premixed combustion, expand the range of low temperature premixed combustion so as to maximize its effect,
[4] A second object is to prevent adverse effects when the pressure of the accumulator deviates from the target value, and [5] to perform highly accurate control of the injection amount during pilot injection and post injection.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、燃料を供
給するポンプ1と、この供給燃料を高圧状態で蓄える蓄
圧室7と、この蓄圧室7からの燃料供給をノズル室12に受
け、針弁16がリフトしてノズルシート部16aが開いたと
きノズル先端の噴孔20から燃料を噴射するインジェクタ
11とを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射装置におい
て、前記針弁16のリフト速度または前記針弁16の最大リ
フトを制御可能に構成する。According to a first aspect of the present invention, a pump 1 for supplying fuel, a pressure accumulation chamber 7 for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulation chamber 7 are received by a nozzle chamber 12. An injector that injects fuel from the injection hole 20 at the nozzle tip when the needle valve 16 lifts and the nozzle seat portion 16a opens.
In the diesel engine fuel injection device provided with 11, the lift speed of the needle valve 16 or the maximum lift of the needle valve 16 can be controlled.
【0023】第2の発明では、第1の発明において前記
ノズルが、針弁着座時に針弁16が噴孔入口を覆う形状で
ある。According to a second aspect, in the first aspect, the nozzle has a shape in which the needle valve 16 covers the injection hole inlet when the needle valve is seated.
【0024】第3の発明は、図17に示すように、燃料
を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄え
る蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、針
弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先端
の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速度
または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、高負荷域かつ高回転域であるかどうかを判定する手
段141と、この判定された高負荷域かつ高回転域で前記
針弁が高速でリフトするかまたは前記針弁の最大リフト
が大きくなるように、また高負荷域かつ高回転域以外の
領域で前記針弁が低速でリフトするかまたは前記針弁の
最大リフトが小さくなるように前記インジェクタ73を制
御する手段142とを設けた。As shown in FIG. 17, a third aspect of the present invention provides a pump 71 for supplying fuel, a pressure accumulation chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulation chamber 72, and a needle valve. The injector 73 injects fuel from the injection hole at the tip of the nozzle when the nozzle seat is opened by lift, and also controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
Means 141 for determining whether or not the high load region and the high rotation region, the needle valve lifts at high speed in the determined high load region and the high rotation region or the maximum lift of the needle valve is large And a means 142 for controlling the injector 73 so that the needle valve lifts at a low speed in a region other than the high load region and the high rotation region or the maximum lift of the needle valve is reduced.
【0025】第4の発明は、図18に示すように、燃料
を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄え
る蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、針
弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先端
の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速度
または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、エンジンの空気過剰率を直接的または間接的に検出
する手段74と、この検出された空気過剰率が所定値以上
の場合に前記針弁が低速でリフトするかまたは前記針弁
の最大リフトが小さくなるように、また、空気過剰率が
所定値未満の場合に前記針弁が高速でリフトするかまた
は前記針弁の最大リフトが大きくなるように前記インジ
ェクタ73を制御する手段75とを設けた。As shown in FIG. 18, a fourth aspect of the present invention provides a pump 71 for supplying fuel, a pressure accumulation chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulation chamber 72, and a needle valve. The injector 73 injects fuel from the injection hole at the tip of the nozzle when the nozzle seat is opened by lift, and also controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
Means 74 for directly or indirectly detecting the excess air ratio of the engine, and when the detected excess air ratio is equal to or more than a predetermined value, the needle valve lifts at a low speed or the maximum lift of the needle valve And means 75 for controlling the injector 73 so that the needle valve lifts at a high speed or the maximum lift of the needle valve increases when the excess air ratio is less than a predetermined value. Was.
【0026】第5の発明は、図19に示すように、燃料
を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄え
る蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、針
弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先端
の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速度
または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、エンジンの冷却水温を検出する手段81と、この検出
された冷却水温が所定値以下の場合に前記針弁が低速で
リフトするかまたは前記針弁の最大リフトが小さくなる
ように前記インジェクタ73を制御する手段82とを設け
た。As shown in FIG. 19, a fifth aspect of the present invention provides a pump 71 for supplying fuel, a pressure accumulating chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulating chamber 72, and a needle valve. The injector 73 injects fuel from the injection hole at the tip of the nozzle when the nozzle seat is opened by lift, and also controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
Means 81 for detecting the cooling water temperature of the engine, and the injector 73 so that the needle valve lifts at a low speed or the maximum lift of the needle valve decreases when the detected cooling water temperature is a predetermined value or less. And means 82 for controlling
【0027】第6の発明は、図20に示すように、燃料
を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄え
る蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、針
弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先端
の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速度
または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、燃焼速度を制御する手段91と、一部の運転条件にお
いてこの制御手段91を用い燃焼速度を遅くするととも
に、着火遅れ期間内に燃料の噴射を終了させることによ
り低温予混合燃焼を行わせる手段92と、低温予混合燃焼
域かどうかを判定する手段93と、この判定された低温予
混合燃焼域で前記針弁が高速でリフトするかまたは前記
針弁の最大リフトが大きくなるように前記インジェクタ
73を制御する手段94とを設けた。As shown in FIG. 20, a sixth aspect of the present invention provides a pump 71 for supplying fuel, a pressure storage chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure storage chamber 72, and a needle valve. The injector 73 injects fuel from the injection hole at the tip of the nozzle when the nozzle seat is opened by lift, and also controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
Means 91 for controlling the combustion rate, and in some operating conditions, the control means 91 is used to reduce the combustion rate, and to terminate the fuel injection within the ignition delay period to perform low-temperature premix combustion. Means 92, means 93 for determining whether or not the temperature is in the low-temperature premixed combustion zone, and the needle valve is lifted at high speed or the maximum lift of the needle valve is increased in the determined low-temperature premixed combustion zone. Injector
A means 94 for controlling 73 is provided.
【0028】第7の発明では、第6の発明において燃焼
速度を制御する手段が、EGR量を制御する手段であ
る。In the seventh invention, the means for controlling the combustion speed in the sixth invention is means for controlling the EGR amount.
【0029】第8の発明は、図21に示すように、燃料
を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄え
る蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、針
弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先端
の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速度
または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、前記針弁リフト速度または前記針弁最大リフトに対
する要求に合わせて前記インジェクタ73を制御する手段
101と、同一のエンジン回転数と燃料噴射量の条件で前
記針弁リフト速度または前記針弁最大リフトに対して異
なる要求が生じた場合に、前記針弁が低速でリフトする
かまたは前記針弁の最大リフトが小さくなるように制御
するときのほうが、前記針弁が高速でリフトするかまた
は前記針弁の最大リフトが大きくなるように制御すると
きより目標蓄圧室圧力を高く設定する手段102と、この
高く設定された目標蓄圧室圧力となるように蓄圧室圧力
を制御する手段103とを設けた。As shown in FIG. 21, the eighth aspect of the present invention provides a pump 71 for supplying fuel, a pressure accumulation chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulation chamber 72, and a needle valve. The injector 73 injects fuel from the injection hole at the tip of the nozzle when the nozzle seat is opened by lift, and also controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
Means for controlling the injector 73 in accordance with the demand for the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift
101, the needle valve lifts at a low speed, or the needle valve lifts at a low speed when different requests occur for the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift under the same engine speed and fuel injection amount conditions. Means 102 for setting the target accumulator chamber pressure higher when controlling to reduce the maximum lift of the needle valve than when controlling the needle valve to lift at a high speed or to increase the maximum lift of the needle valve. And means 103 for controlling the pressure of the accumulator so that the target pressure of the accumulator is set higher.
【0030】第9の発明は、図22に示すように、燃料
を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄え
る蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、針
弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先端
の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速度
または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、高負荷域または高回転域であるかどうかを判定する
手段111と、この判定された高負荷域または高回転域で
前記針弁が高速でリフトするかまたは前記針弁の最大リ
フトが大きくなるように前記インジェクタ73を制御する
手段112とを設けた。As shown in FIG. 22, the ninth aspect of the present invention provides a pump 71 for supplying fuel, a pressure accumulation chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulation chamber 72, and a needle valve. The injector 73 injects fuel from the injection hole at the tip of the nozzle when the nozzle seat is opened by lift, and also controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
Means 111 for determining whether or not the load is in a high load range or a high rotation range, and the needle valve lifts at a high speed in the determined high load range or the high rotation range or the maximum lift of the needle valve is large. Means 112 for controlling the injector 73 is provided.
【0031】第10の発明では、第3から第9までのい
ずれか一つの発明において前記ノズルが、針弁着座時に
針弁が噴孔入口を覆う形状である。According to a tenth aspect, in any one of the third to ninth aspects, the nozzle has a shape in which the needle valve covers the injection hole inlet when the needle valve is seated.
【0032】第11の発明は、図23に示すように、燃
料を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄
える蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、
針弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先
端の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速
度または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、前記針弁リフト速度または前記針弁最大リフトを運
転条件に応じて設定する手段121と、前記蓄圧室72の燃
料圧力を検出する手段122と、この検出された蓄圧室圧
力が目標値よりも所定値以上大きい場合に、そのときの
運転条件での前記針弁リフト速度を遅くする側にまたは
そのときの運転条件での前記針弁最大リフトを小さくす
る側に補正する手段123と、この補正された針弁リフト
速度または針弁最大リフトとなるように前記インジェク
タ73を制御する手段124とを設けた。In the eleventh invention, as shown in FIG. 23, a pump 71 for supplying fuel, a pressure accumulation chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulation chamber 72,
When the needle valve is lifted and the nozzle seat is opened, fuel is injected from the injection hole at the tip of the nozzle, and an injector 73 that can control the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
A means 121 for setting the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift in accordance with operating conditions; a means 122 for detecting the fuel pressure of the accumulator 72; and the detected accumulator pressure being higher than a target value. Is also larger than a predetermined value, the means 123 for correcting the needle valve lift speed under the current operating condition to a side that decreases the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift under the operating condition at that time to a side that reduces the needle valve lift speed. Means 124 for controlling the injector 73 so that the corrected needle valve lift speed or needle valve maximum lift is provided.
【0033】第12の発明は、図24に示すように、燃
料を供給するポンプ71と、この供給燃料を高圧状態で蓄
える蓄圧室72と、この蓄圧室72からの燃料供給を受け、
針弁がリフトしてノズルシート部が開いたときノズル先
端の噴孔から燃料を噴射するとともに、針弁のリフト速
度または針弁の最大リフトを制御可能なインジェクタ73
と、前記針弁リフト速度または前記針弁最大リフトを運
転条件に応じて設定する手段121と、前記蓄圧室72の燃
料圧力を検出する手段122と、この検出された蓄圧室圧
力が目標値よりも所定値以上小さい場合に、その運転条
件での前記針弁リフト速度を速くする側にまたはその運
転条件での前記針弁最大リフトを大きくする側に補正す
る手段131と、この補正された針弁リフト速度または針
弁最大リフトとなるように前記インジェクタ73を制御す
る手段114とを設けた。According to a twelfth aspect, as shown in FIG. 24, a pump 71 for supplying fuel, a pressure storage chamber 72 for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure storage chamber 72,
When the needle valve is lifted and the nozzle seat is opened, fuel is injected from the injection hole at the tip of the nozzle, and an injector 73 that can control the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve.
A means 121 for setting the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift in accordance with operating conditions; a means 122 for detecting the fuel pressure of the accumulator 72; and the detected accumulator pressure being higher than a target value. Is also smaller than a predetermined value, a means 131 for correcting the needle valve lift speed under the operating condition to a higher side or increasing the needle valve maximum lift under the operating condition, and a corrected needle Means 114 for controlling the injector 73 so that the valve lift speed or the needle valve maximum lift is provided.
【0034】第13の発明では、第3から第12までの
いずれか一つの発明において燃料の主噴射に先立ち小量
の燃料を噴射(パイロット噴射)させる場合に、前記針
弁を低速でリフトさせるかまたは前記針弁の最大リフト
を小さくする。In a thirteenth aspect, in any one of the third to twelfth aspects, when a small amount of fuel is injected (pilot injection) prior to the main fuel injection, the needle valve is lifted at a low speed. Alternatively, the maximum lift of the needle valve is reduced.
【0035】第14の発明では、第3から第13までの
いずれか一つの発明において排気通路に設けたNOx還
元用の触媒に対してNOx還元に必要なHCを供給する
ため燃焼行程後期または排気行程で小量の燃料を噴射
(ポスト噴射)させる場合に、前記針弁を低速でリフト
させるかまたは前記針弁の最大リフトを小さくする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in any one of the third to thirteenth aspects, in order to supply HC required for NOx reduction to the NOx reduction catalyst provided in the exhaust passage, the latter stage of the combustion stroke or the exhaust stroke is performed. When a small amount of fuel is injected (post-injection) in the stroke, the needle valve is lifted at a low speed or the maximum lift of the needle valve is reduced.
【0036】[0036]
【発明の効果】第1、第2の各発明では、蓄圧室式とジ
ャーク式の2つの燃料噴射装置を独立に備えさせなくと
も、針弁のリフト速度または針弁の最大リフトを制御可
能に構成することにより噴霧の質が制御可能となる(針
弁を低速でリフトさせるかまたは針弁の最大リフトを小
さくすれば着火性の良い噴霧が得られるし、針弁を高速
でリフトさせるかまたは針弁の最大リフトを大きくすれ
ば着火性の悪い噴霧が得られる)ことから、針弁リフト
速度が一定である蓄圧室式燃料噴射装置とジャーク式燃
料噴射装置を独立に備える場合よりも、装置を小型化す
ることができる。According to the first and second aspects of the present invention, the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve can be controlled without separately providing two fuel injection devices of the accumulator type and the jerk type. The configuration makes it possible to control the quality of the spray. (If the needle valve is lifted at a low speed or the maximum lift of the needle valve is reduced, a spray having good ignitability can be obtained. If the maximum lift of the needle valve is increased, a spray with poor ignitability can be obtained.) Therefore, compared with the case where the accumulator type fuel injection device and the jerk type fuel injection device having the constant needle valve lift speed are independently provided, Can be reduced in size.
【0037】第3の発明では、スモークの発生と負荷と
回転から定まる運転条件の間に相関があり、高負荷域か
つ高回転域ではスモーク排出が多くなることに対応し、
高負荷域かつ高回転域であるかそれとも高負荷域かつ高
回転域以外の領域であるかに応じて針弁リフト速度また
は針弁最大リフトを切換制御するようにしたので、噴霧
の着火性を最適に制御することができる。According to the third aspect of the invention, there is a correlation between the generation of smoke and the operating conditions determined from the load and the rotation.
The needle valve lift speed or needle valve maximum lift is switched and controlled according to whether it is in the high-load region and high-rotation region or in the high-load region and the high-rotation region. It can be controlled optimally.
【0038】第4の発明では、スモークの発生と空気過
剰率との相関が非常に高く、空気過剰率が小さいほどス
モーク排出が多くなることに対応し、検出した空気過剰
率に応じて針弁リフト速度または針弁最大リフトを切換
制御するようにしたので、気圧や気温等の気象条件の変
化、あるいはエンジンの過渡状態での過給圧等の変化に
追従して、正確に空気過剰率を求めることができ、これ
によって気圧や気温等の気象条件が異なっても、また過
渡で過給圧が立ち上がる前であっても噴霧の着火性を最
適に制御することができる。According to the fourth aspect of the invention, the correlation between the generation of smoke and the excess air ratio is very high, and the smaller the excess air ratio is, the more the smoke discharge increases. Since the lift speed or the maximum lift of the needle valve is switched, the excess air ratio can be accurately determined by following changes in weather conditions such as air pressure and temperature, or changes in supercharging pressure in transient engine conditions. This makes it possible to optimally control the ignitability of the spray even when the weather conditions such as the atmospheric pressure and the temperature are different, and even before the supercharging pressure rises transiently.
【0039】第5の発明によれば、エンジンの冷機時で
あっても、噴射時期を大幅にアドバンスする等の対策を
適用せずに失火を抑制することができ、かつ着火性のよ
い噴霧の供給により燃焼騒音やNOx排出も抑制でき
る。According to the fifth aspect of the present invention, even when the engine is cold, misfire can be suppressed without applying measures such as advancing the injection timing greatly, and a spray having good ignitability can be obtained. The supply can also suppress combustion noise and NOx emissions.
【0040】第6、第7の各発明では、低温予混合燃焼
域で針弁を高速でリフトさせるかまたは針弁最大リフト
を大きくすることにより着火性の悪い噴霧が得られるよ
うにしたので、低温予混合燃焼による排気微粒子、NO
x、燃焼騒音の同時低減効果を高めることができるとと
もに、低温予混合燃焼が可能な運転域を広げることがで
きる。In each of the sixth and seventh aspects of the present invention, the needle valve is lifted at a high speed in the low-temperature premixed combustion region or the maximum lift of the needle valve is increased to obtain a spray having poor ignitability. Exhaust particulates and NO from low-temperature premix combustion
x, the effect of simultaneously reducing combustion noise can be enhanced, and the operating range in which low-temperature premix combustion can be performed can be expanded.
【0041】第8の発明によれば、エンジン回転数と燃
料噴射量が同一の条件で、針弁を低速でリフトさせる
(または針弁の最大リフトを小さくする)状態のとき
と、針弁を高速でリフトさせる(または針弁の最大リフ
トを大きくする)状態のときの両方が発生する場合に、
針弁低速リフト時(または最大リフトが小さいとき)の
ほうが、針弁高速リフト時(または最大リフトが大きい
とき)より蓄圧室圧力を上げて噴射期間が伸びないよう
にしたため、噴射率の立ち上がりの勾配が急になってそ
のぶん噴射期間が短くなり、これによって針弁の低速リ
フト(または最大リフトを小さくする作動)に伴って噴
射期間が伸びることによるスモークや排気微粒子の悪化
を抑制できる。According to the eighth aspect, the needle valve is lifted at a low speed (or the maximum lift of the needle valve is reduced) under the same conditions of the engine speed and the fuel injection amount, and If both high-speed lift (or increase the maximum lift of the needle valve) occurs,
During the low-speed needle valve lift (or when the maximum lift is small), the injection period is not extended by increasing the pressure in the accumulator chamber than during the high-speed needle valve lift (or when the maximum lift is large). The gradient becomes steeper, and the injection period is shortened accordingly, whereby it is possible to suppress the smoke and the deterioration of exhaust particulates due to the injection period being extended with the low-speed lift of the needle valve (or the operation of reducing the maximum lift).
【0042】第9の発明によれば、高負荷域や高回転域
において針弁を低速でリフトさせたり針弁の最大リフト
を小さくする場合に蓄圧室圧力の増大等で対応できない
運転域におけるスモークや排気微粒子の排出増加を防止
できる。According to the ninth aspect of the invention, when the needle valve is lifted at a low speed or the maximum lift of the needle valve is reduced in a high load range or a high rotation range, smoke in an operating range which cannot be dealt with by an increase in the pressure of the accumulator or the like. And increase in emission of exhaust particulates can be prevented.
【0043】第10の発明によれば、サック付きのノズ
ルを用いる場合よりも着火性の良い噴霧が得られる。According to the tenth aspect, a spray having better ignitability can be obtained as compared with the case where a nozzle with a suck is used.
【0044】第11、第12の各発明では、実蓄圧室圧
力が目標値からずれた場合にも噴射期間が変わらないよ
うに針弁リフト速度や針弁最大リフトを補正するので、
実蓄圧室圧力の低下で噴射期間が伸びることによるスモ
ークや排気微粒子の排出増加、あるいは実蓄圧室圧力の
上昇で噴射期間が短くなることによるNOxや燃焼騒音
の悪化をいずれも防止できる。In the eleventh and twelfth inventions, the needle valve lift speed and the needle valve maximum lift are corrected so that the injection period does not change even when the actual accumulator pressure deviates from the target value.
It is possible to prevent any increase in smoke and emission of exhaust particles due to an increase in the injection period due to a decrease in the actual pressure of the accumulator, and to prevent deterioration of NOx and combustion noise due to a decrease in the injection period due to an increase in the pressure of the actual pressure.
【0045】針弁リフト速度または最大リフトを制御可
能なインジェクタを用いて、いわゆるパイロット噴射を
行ったり、排気通路に設けたNOx還元用の触媒に対し
てNOx還元に必要なHCを供給するためいわゆるポス
ト噴射を行う場合に、こうしたパイロット噴射やポスト
噴射の行われる微小噴射量領域において針弁を高速でリ
フトさせたり、針弁の最大リフトを大きくすると、針弁
のリフト時間に対する噴射量の感度が高くなり、噴射量
の高精度な制御が困難になるのであるが、第13、第1
4の発明によれば、このような問題を防止できる。A so-called pilot injection is performed by using an injector capable of controlling a needle valve lift speed or a maximum lift, and a so-called pilot injection is performed to supply HC required for NOx reduction to a NOx reduction catalyst provided in an exhaust passage. When performing post-injection, if the needle valve is lifted at a high speed or the maximum lift of the needle valve is increased in the minute injection amount region where the pilot injection or post-injection is performed, the sensitivity of the injection amount with respect to the needle valve lift time is increased. And it becomes difficult to control the injection amount with high accuracy.
According to the fourth aspect, such a problem can be prevented.
【0046】[0046]
【発明の実施の形態】図1は燃料供給系統の構成を示
す。燃料供給ポンプ1はエンジン回転に同期して回転駆
動されるカム2により往復運動するプランジャ3を備え、
プランジャ3の往復運動に伴い、燃料は吸入通路4から吸
入され、逆止弁5、吐出通路6を経由して蓄圧室7に高圧
状態で蓄えられる。FIG. 1 shows the configuration of a fuel supply system. The fuel supply pump 1 includes a plunger 3 that reciprocates by a cam 2 that is driven to rotate in synchronization with engine rotation.
As the plunger 3 reciprocates, fuel is sucked from the suction passage 4 and stored in the pressure accumulating chamber 7 via the check valve 5 and the discharge passage 6 in a high pressure state.
【0047】吸入通路4にはプランジャ3の有効ストロー
ク制御弁8が設けられ、プランジャ3の圧縮行程で有効ス
トローク制御弁8が閉弁したときから燃料の圧送が開始
され、これに応じてポンプ吐出量が決まる。なお、蓄圧
室7には燃料圧力を検出する圧力センサ9が設けられる。
蓄圧室7の高圧燃料は供給通路10を経てインジェクタ11
に導かれ、ノズルよりエンジンのシリンダ内に噴射され
る。The suction passage 4 is provided with an effective stroke control valve 8 for the plunger 3, and when the effective stroke control valve 8 is closed during the compression stroke of the plunger 3, fuel pumping is started, and the pump discharge is accordingly performed. The amount is determined. The pressure accumulating chamber 7 is provided with a pressure sensor 9 for detecting a fuel pressure.
The high-pressure fuel in the accumulator 7 passes through the supply passage 10 and the injector 11
And injected from the nozzle into the cylinder of the engine.
【0048】蓄圧室7の燃料圧力を調整するためにコン
トロールユニット22が備えられ、圧力センサ9により検
出された圧力に応じてコントロールユニット22からの信
号により有効ストローク制御弁8の開閉時期が制御さ
れ、燃料供給ポンプ1の吐出量を変化させる。A control unit 22 is provided for adjusting the fuel pressure of the accumulator 7, and the opening / closing timing of the effective stroke control valve 8 is controlled by a signal from the control unit 22 in accordance with the pressure detected by the pressure sensor 9. Then, the discharge amount of the fuel supply pump 1 is changed.
【0049】有効ストローク制御弁8は、燃料吸入時、
つまりプランジャ3が下降しているときは開き、燃料を
吐出する上昇時(圧縮行程)に必要なストロークだけ閉
じることにより、燃料の吐出量を制御する。蓄圧室7の
燃料圧力が目標値よりも下がれば、有効ストローク量を
大きくすることで圧力は回復し、逆に高いときは、有効
ストローク量を小さくすることで、圧力を低下させられ
る。When the fuel is sucked, the effective stroke control valve 8
That is, when the plunger 3 is descending, it is opened, and when the plunger 3 is ascended to discharge fuel (compression stroke), it is closed by a necessary stroke, thereby controlling the fuel discharge amount. If the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 7 drops below the target value, the pressure is recovered by increasing the effective stroke amount. Conversely, if the fuel pressure is high, the pressure can be reduced by decreasing the effective stroke amount.
【0050】コントロールユニット22には、エンジン気
筒判別のためのセンサ23、エンジン回転数、クランク角
度を検出するためのセンサ24、アクセル開度を検出する
センサ25などからの信号が入力し、これらアクセル開度
とエンジン回転数に基づいて目標蓄圧室圧力、目標燃料
噴射量、目標噴射時期を検索し、これら目標とする燃料
噴射量、噴射時期となるように、制御弁15の開閉時期を
決定するとともに、蓄圧室7の燃料圧力が目標圧力とな
るように有効ストローク制御弁8の開閉時期を制御す
る。The control unit 22 receives signals from a sensor 23 for discriminating the engine cylinder, a sensor 24 for detecting the engine speed, a crank angle, a sensor 25 for detecting the accelerator opening, and the like. A target pressure accumulation chamber pressure, a target fuel injection amount, and a target injection timing are searched based on the opening degree and the engine speed, and the opening / closing timing of the control valve 15 is determined so that the target fuel injection amount and the injection timing are obtained. At the same time, the opening / closing timing of the effective stroke control valve 8 is controlled so that the fuel pressure in the accumulator 7 becomes the target pressure.
【0051】図2は燃料噴射インジェクタの概略断面図
を示す。蓄圧室7の高圧燃料は、供給通路10、インジェ
クタ11の供給通路151を経て、ノズル室12に導かれると
ともに、充填オリフィス18を経て、ノズルピストン13の
上部の圧力室14に導かれる。FIG. 2 is a schematic sectional view of the fuel injection injector. The high-pressure fuel in the accumulator 7 is guided to the nozzle chamber 12 via the supply passage 10 and the supply passage 151 of the injector 11, and is guided to the pressure chamber 14 above the nozzle piston 13 via the charging orifice 18.
【0052】15はバルブ31と、圧電素子を針弁リフト方
向に積層したアクチュエータ(ピエゾアクチュエータ)
32とからなる制御弁で、ノズルピストン13の受圧面積を
針弁16の受圧面積よりも大きく設定する。ピエゾアクチ
ュエータ32に通電し、バルブ31を着座状態にすると、ノ
ズルピストン13にかかる閉弁方向の力が、針弁16の開弁
方向の力より大きくなり、針弁16は着座し、燃料は噴射
されない。ピエゾアクチュエータ32への通電を停止する
か(通電電圧値を0とする)あるいは通電電圧を低くす
ると、ピエゾアクチュエータ32が縮んでバルブ31がリフ
トする。Reference numeral 15 denotes an actuator (piezo actuator) in which a valve 31 and a piezoelectric element are stacked in the needle valve lift direction.
The pressure receiving area of the nozzle piston 13 is set to be larger than the pressure receiving area of the needle valve 16. When the piezo actuator 32 is energized and the valve 31 is seated, the force in the valve closing direction applied to the nozzle piston 13 becomes larger than the force in the valve opening direction of the needle valve 16, the needle valve 16 is seated, and fuel is injected. Not done. When the energization to the piezo actuator 32 is stopped (the energization voltage value is set to 0) or the energization voltage is reduced, the piezo actuator 32 contracts and the valve 31 lifts.
【0053】この場合、通電を停止せずに通電電圧を低
くしたときは、バルブ31のリフトが小さくなり、バルブ
31シート部が絞りとして作用するため、放出オリフィス
17の径を小さくしたのと同様な効果が生じる。すなわ
ち、圧力室14の圧力低下速度が低くなるとともに、充填
オリフィス18と放出オリフィス17の径で決まる安定後の
圧力室14圧力も高くなるため、通電停止の場合(図7下
段の太実線参照)と比較して針弁16の上昇速度が遅くな
る(図7下段の細実線参照)。なお、このとき同一噴射
量で比較すると、通電停止の場合より噴射期間が長くな
る。In this case, when the energization voltage is lowered without stopping the energization, the lift of the valve 31 becomes small,
31 The discharge orifice
The same effect as when the diameter of 17 is reduced is produced. That is, since the pressure drop rate of the pressure chamber 14 decreases and the pressure of the pressure chamber 14 after the stabilization determined by the diameters of the filling orifice 18 and the discharge orifice 17 increases, the power supply is stopped (see the thick solid line in the lower part of FIG. 7). 7, the rising speed of the needle valve 16 becomes slower (see the thin solid line in the lower part of FIG. 7). At this time, when the comparison is made with the same injection amount, the injection period is longer than in the case where the energization is stopped.
【0054】このように、バルブ31着座状態からのピエ
ゾアクチュエータ32への通電電圧を選択的に切換えるこ
とで、針弁16の上昇速度(リフト速度)を二段階に制御
することが可能となり、これによって図7上段に示す燃
料噴射率の特性が得られる。つまり、針弁高速リフト時
は噴射率の立ち上がりの勾配が急激となり、これに対し
て針弁低速リフト時は針弁高速リフト時よりも噴射率の
立ち上がりの勾配が緩やかとなっている。なお、本発明
の蓄圧室式燃料噴射装置によれば、針弁低速リフト時に
蓄圧室圧力を上げることで、針弁高速リフト時と同等の
噴射期間で噴射することが可能である(図7破線参
照)。As described above, by selectively switching the energizing voltage to the piezo actuator 32 from the seated state of the valve 31, the rising speed (lift speed) of the needle valve 16 can be controlled in two stages. Thus, the characteristic of the fuel injection rate shown in the upper part of FIG. 7 is obtained. That is, at the time of the needle valve high-speed lift, the gradient of the rise of the injection rate becomes steep, whereas at the time of the needle valve low-speed lift, the gradient of the rise of the injection rate becomes gentler than at the time of the needle valve high-speed lift. According to the accumulator-type fuel injection device of the present invention, by increasing the pressure of the accumulator at the time of the low-speed needle valve lift, it is possible to perform injection in the same injection period as at the time of the high-speed needle valve lift (broken line in FIG. 7). reference).
【0055】なお、本発明は、針弁リフト速度の二段階
制御に限定するものでない。ピエゾアクチュエータ32へ
の通電電圧を無段階に制御可能とすることにより(ピエ
ゾアクチュエータ32への通電電圧を低くするほど、針弁
リフト速度が速くなる)、針弁リフト速度を無段階に制
御できる。The present invention is not limited to the two-step control of the needle valve lift speed. By making it possible to control the energizing voltage to the piezo actuator 32 steplessly (the lower the energizing voltage to the piezo actuator 32 is, the higher the needle valve lift speed is), the needle valve lift speed can be controlled steplessly.
【0056】ここで、図1、図2に示した本発明の構成
による作用を説明すると、ピエゾアクチュエータ32とこ
のピエゾアクチュエータ32への通電電圧を制御する手段
としてのコントロールユニット22により、針弁16のリフ
ト速度を制御可能に構成したことから、たとえば針弁16
を低速でリフトさせることで着火性の良い噴霧が得ら
れ、また針弁を高速でリフトさせることで着火性の悪い
噴霧が得られる。Here, the operation of the configuration of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The needle valve 16 is controlled by a piezo actuator 32 and a control unit 22 as a means for controlling a voltage applied to the piezo actuator 32. Of the needle valve 16
By spraying the needle valve at low speed, a spray having good ignitability can be obtained, and by lifting the needle valve at high speed, spray having poor ignitability can be obtained.
【0057】つまり、従来装置の蓄圧室式燃料噴射装置
では針弁リフト速度が一定であったところを、本発明で
は針弁リフト速度を制御可能に構成したもので、これに
より、針弁リフト速度が一定である蓄圧室式燃料噴射装
置とジャーク式燃料噴射装置とを独立に備えさせる場合
よりも、装置を小型化し、噴霧の着火性を切換えること
ができる。That is, while the needle valve lift speed is constant in the conventional accumulator type fuel injection device, the needle valve lift speed is configured to be controllable in the present invention. It is possible to reduce the size of the device and to switch the ignitability of the spray as compared with a case where the pressure-accumulation chamber type fuel injection device and the jerk type fuel injection device each having a constant value are independently provided.
【0058】さて、図1、図2に示した構成の蓄圧室式
燃料噴射装置を用い、スモーク排出が問題とならない運
転域で燃焼騒音やNOxの排出を抑制しつつ、高負荷域
でのスモーク排出を抑制するため、エンジン回転数と燃
料噴射量(エンジン負荷相当)から所定の領域マップを
検索して高負荷域であることを判定したとき、スモーク
が発生する領域であると判断し、針弁16が低速でリフト
する状態から針弁16が高速でリフトする状態へと切換制
御することが考えられる。Now, using the accumulator type fuel injection device having the structure shown in FIGS. 1 and 2, the smoke in the high load region is suppressed while suppressing the combustion noise and NOx emission in the operation region where smoke emission is not a problem. In order to suppress the emission, when a predetermined area map is searched from the engine speed and the fuel injection amount (corresponding to the engine load) to determine that the area is in a high load area, it is determined that the area is where smoke is generated, It is conceivable to perform switching control from a state in which the valve 16 lifts at a low speed to a state in which the needle valve 16 lifts at a high speed.
【0059】しかしながら、スモークの発生する領域と
回転数、燃料噴射量から定まる運転域とは必ずしも対応
するものでない。つまり、回転数、燃料噴射量が同一で
あっても吸入空気の質量流量が変化するので、上記の領
域マップをマッチングしたときの気温、気圧、過給圧を
外れるときにも上記の領域マップを用いたのでは、スモ
ークが発生しないのに着火性の悪い噴霧としたり、この
逆にスモークが発生するのに着火性の良い噴霧としたり
する領域が生じる。However, the region where smoke is generated does not always correspond to the operation region determined by the rotational speed and the fuel injection amount. In other words, since the mass flow rate of the intake air changes even if the rotation speed and the fuel injection amount are the same, the temperature, the atmospheric pressure, and the supercharging pressure when matching the above-described area maps are used. When used, there is a region where a spray having poor ignitability without smoke is generated, or a spray having good ignitability when smoke is generated.
【0060】これに対処するため本発明の第1実施形態
では、スモークの発生と空気過剰率との相関が非常に高
いことに着目し、空気過剰率が所定値未満の場合をスモ
ーク発生領域と判定させる。To cope with this, the first embodiment of the present invention focuses on the fact that the correlation between the occurrence of smoke and the excess air ratio is extremely high, and regards the case where the excess air ratio is less than a predetermined value as the smoke generation region. Let me judge.
【0061】コントロールユニット22で実行されるこの
制御の内容を、図8のフローチャートに基づいて詳細を
説明すると、これは一定時間毎に(あるいはエンジン回
転に同期して)実行する。The details of the control executed by the control unit 22 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 8. This control is executed at regular time intervals (or in synchronization with engine rotation).
【0062】まずステップ1で、エンジン回転数Ne、
アクセル開度Acc、EGR弁リフトLegr、吸気圧力Pi
nt、排気圧力Pexh、吸入空気量Qairを読み込む。First, in step 1, the engine speed Ne,
Accelerator opening Acc, EGR valve lift Legr, intake pressure Pi
nt, exhaust pressure Pexh, and intake air amount Qair are read.
【0063】ここで、EGR弁リフトLegr、吸気圧力
Pint、排気圧力Pexh、吸入空気量Qairはセンサ検出
値である。たとえば、図9に全体的な構成を示すと、蓄
圧室7の高圧燃料は、ディーゼルエンジン41の各気筒に
設けたインジェクタ11により気筒内に噴射される。吸気
マニホールド42に接続する吸気通路43には、排気通路44
から分岐したEGR通路45が接続し、その途中に介在さ
せたEGR弁46によりEGR量が、エンジン回転数とア
クセル開度に応じた最適値となるように制御される。ま
た、排気エネルギを利用して吸気を加圧するターボチャ
ージャ47が設けられている。この場合に、吸気通路43に
吸気圧センサ48を、排気通路44に排気圧センサ49を、E
GR弁46にリフトセンサ(図示しない)を、エアフィル
タ50の下流にエアフローメータ51を設けておく。Here, the EGR valve lift Legr, the intake pressure Pint, the exhaust pressure Pexh, and the intake air amount Qair are sensor detection values. For example, in FIG. 9, the overall configuration is shown. High-pressure fuel in the accumulator 7 is injected into a cylinder of the diesel engine 41 by an injector 11 provided in each cylinder. The intake passage 43 connected to the intake manifold 42 has an exhaust passage 44
The EGR passage 45 is connected to the EGR passage 45 and is controlled by an EGR valve 46 interposed therebetween so that the EGR amount becomes an optimum value according to the engine speed and the accelerator opening. In addition, a turbocharger 47 that pressurizes intake air using exhaust energy is provided. In this case, an intake pressure sensor 48 is provided in the intake passage 43, an exhaust pressure sensor 49 is provided in the exhaust passage 44, and E
A lift sensor (not shown) is provided for the GR valve 46, and an air flow meter 51 is provided downstream of the air filter 50.
【0064】図8に戻り、ステップ2では、アクセル開
度Accとエンジン回転数Neより、所定のマップを検索
して目標燃料噴射量Qsを求める。Returning to FIG. 8, in step 2, a predetermined map is searched from the accelerator opening Acc and the engine speed Ne to determine the target fuel injection amount Qs.
【0065】ステップ3では次のようにして空気過剰率
λを算出する。まず、EGR流量はEGR弁前後の差圧
の平方根とEGR弁の有効面積の積で求まることから、In step 3, the excess air ratio λ is calculated as follows. First, since the EGR flow rate is obtained by the product of the square root of the differential pressure across the EGR valve and the effective area of the EGR valve,
【0066】[0066]
【数1】Qegr=f(Legr)×(Pexh−Pint)0・5 の式によりEGR流量Qegrを算出する。[Number 1] Qegr = f (Legr) × calculates the (Pexh-Pint) EGR flow rate Qegr by formula 0-5.
【0067】ここで、数1式の右辺のf(Legr)はE
GR弁の有効面積を実験的に求めたもので、図8ステッ
プ3内に示したようにEGR弁リフトLegrの関数であ
り、予めコントロールユニット内に記憶させておく。Here, f (Legr) on the right side of Expression 1 is E
The effective area of the GR valve is experimentally obtained and is a function of the EGR valve lift Legr as shown in step 3 of FIG. 8 and is stored in the control unit in advance.
【0068】つぎに、EGRガス中の酸素濃度は排気中
の酸素濃度と同じであるため、Next, since the oxygen concentration in the EGR gas is the same as the oxygen concentration in the exhaust gas,
【0069】[0069]
【数2】 DO2egr=0.21−Cl×Qs/(Qair/Ne) ただし、0.21:空気の酸素濃度 Cl:単位あわせの定数 の式により求まる排気中の酸素濃度をEGRガス中の酸
素濃度DO2egrとして算出する。DO2egr = 0.21−Cl × Qs / (Qair / Ne) where 0.21: oxygen concentration of air Cl: oxygen concentration in the exhaust gas determined by the equation It is calculated as the density DO2egr.
【0070】ここで、数2式の右辺第2項は燃焼により
消費される酸素濃度であり、空気の酸素濃度(21%)
からこの値を差し引くことにより排気中の酸素濃度を算
出できるわけである。Here, the second term on the right side of Expression 2 is the oxygen concentration consumed by combustion, and the oxygen concentration of air (21%)
By subtracting this value from the above, the oxygen concentration in the exhaust gas can be calculated.
【0071】次に、吸気は新気とEGRガスとが混合し
たものであるため、新気とEGRガスの混合した吸気中
の酸素量QO2をNext, since the intake air is a mixture of fresh air and EGR gas, the oxygen amount QO2 in the intake air in which fresh air and EGR gas are mixed is determined.
【0072】[0072]
【数3】QO2=0.21×Qair+DO2egr×Qegr の式により算出する。## EQU3 ## Calculated by the formula of QO2 = 0.21 × Qair + DO2egr × Qegr.
【0073】ここで、空気過剰率は1シリンダ、1サイ
クル(2回転)当たりの吸入酸素量/燃料噴射量である
((2×(QO2/Ne))/気筒数)/Qsに比例するの
で、Here, the excess air ratio is the ratio of intake oxygen amount / fuel injection amount per cylinder, one cycle (two rotations).
Since it is proportional to ((2 × (QO2 / Ne)) / number of cylinders) / Qs,
【0074】[0074]
【数4】λ=C2×(QO2/Ne)/Qs ただし、C2:比例定数 の式により空気過剰率λを算出できる。Λ = C2 × (QO2 / Ne) / Qs where the excess air ratio λ can be calculated by the equation of C2: proportionality constant.
【0075】このようにして求めた空気過剰率λと所定
値をステップ4において比較し、λが所定値以上のとき
はステップ5に進み、針弁16を低速でリフトさせ(燃料
噴射時のピエゾアクチュエータ32への通電電圧を低くす
る)、λが所定値よりも小さいときは針弁16を高速でリ
フトさせる(燃料噴射時のピエゾアクチュエータ32への
通電を停止する)。The excess air ratio λ obtained in this manner is compared with a predetermined value in step 4, and when λ is equal to or larger than the predetermined value, the process proceeds to step 5, in which the needle valve 16 is lifted at a low speed (piezoelectric injection during fuel injection). When λ is smaller than a predetermined value, needle valve 16 is lifted at a high speed (power supply to piezo actuator 32 during fuel injection is stopped).
【0076】ここで、スモークの排出特性はエンジン毎
に異なるので、エンジン毎に、また、スモークの排出レ
ベルに合わせて、λと比較するための所定値を設定す
る。Here, since the smoke emission characteristics vary from engine to engine, a predetermined value for comparison with λ is set for each engine and according to the smoke emission level.
【0077】このように本発明の第1実施形態では、ス
モークの発生と空気過剰率λとの相関が非常に高く、空
気過剰率λが小さいほどスモーク排出が多くなることに
対応し、エンジン回転数、目標燃料噴射量、EGR弁リ
フト、吸気圧力、排気圧力、吸入空気量から空気過剰率
を算出し、この算出した空気過剰率に応じて針弁リフト
速度を切換制御する(空気過剰率が所定値以上の場合は
針弁を低速で、空気過剰率が所定値未満の場合は針弁を
高速でリフトさせる)ようにしたので、気圧や気温等の
気象条件の変化、あるいはエンジンの過渡状態での過給
圧等の変化に追従して、正確に空気過剰率λを求めるこ
とができ、これによって気圧や気温等の気象条件が異な
っても、また過渡で過給圧が立ち上がる前であっても噴
霧の着火性を最適に制御することが可能となった。As described above, in the first embodiment of the present invention, the correlation between the generation of smoke and the excess air ratio λ is very high, and the smaller the excess air ratio λ is, the larger the smoke discharge is. The excess air ratio is calculated from the number, the target fuel injection amount, the EGR valve lift, the intake pressure, the exhaust pressure, and the intake air amount, and the needle valve lift speed is switched and controlled in accordance with the calculated excess air ratio (the excess air ratio is The needle valve is lifted at a low speed when the air pressure is equal to or more than a predetermined value, and the needle valve is lifted at a high speed when the excess air ratio is less than the predetermined air pressure. It is possible to accurately obtain the excess air ratio λ by following the change of the supercharging pressure in the air conditioner. Optimum spray ignitability It has become possible to Gosuru.
【0078】なお、第1実施形態では、エンジン回転
数、目標燃料噴射量、EGR弁リフト、吸気圧力、排気
圧力、吸入空気量を用いて空気過剰率λを算出するよう
にしたが、λの算出方法はこれに限られるものでなく、
たとえば〈1〉吸気圧センサと吸気温度センサを用いる
方法、〈2〉排気通路中に設けた空燃比センサを用いる
方法等でもよい。In the first embodiment, the excess air ratio λ is calculated using the engine speed, the target fuel injection amount, the EGR valve lift, the intake pressure, the exhaust pressure, and the intake air amount. The calculation method is not limited to this,
For example, <1> a method using an intake pressure sensor and an intake temperature sensor, and <2> a method using an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage may be used.
【0079】これを説明しておくと、簡単のためEGR
を行わない場合で考える。このとき上記の数3式はQO
2=0.21×Qairとなることより、To explain this, for simplicity, EGR
Think in case you do not do. At this time, the above equation 3 is QO
Since 2 = 0.21 × Qair,
【0080】[0080]
【数5】λ=C2×(QO2/Ne)/Qs=C3×
(Qair/Ne)/Qs ここで、〈1〉の場合であれば、エンジン回転数Neよ
り体積効率が定まり、この体積効率は吸気圧と吸気温度
の影響をほとんど受けない。したがって、体積効率と回
転数の関係を予め記憶させておき、その体積効率を吸気
圧と吸気温度で補正すれば充填効率を求めることができ
る。この充填効率はQair/Neに比例することから、
数5式を用いればλを求めることができる。Λ = C2 × (QO2 / Ne) / Qs = C3 ×
(Qair / Ne) / Qs Here, in the case of <1>, the volume efficiency is determined by the engine speed Ne, and this volume efficiency is hardly affected by the intake pressure and the intake temperature. Therefore, the filling efficiency can be obtained by storing the relationship between the volume efficiency and the rotational speed in advance and correcting the volume efficiency with the intake pressure and the intake temperature. Since this filling efficiency is proportional to Qair / Ne,
Λ can be obtained by using equation (5).
【0081】〈2〉の場合は、センサにより検出される
空燃比の逆数がλに比例するので、この関係を用いてλ
を求めることができる。In the case of <2>, the reciprocal of the air-fuel ratio detected by the sensor is proportional to λ.
Can be requested.
【0082】一方、EGRを行う場合は、〈1〉、
〈2〉の場合とも上記のようにLegr、Pexh、Pintか
らEGR流量を求めて補正する必要がある。On the other hand, when performing EGR, <1>,
Also in the case of <2>, it is necessary to obtain and correct the EGR flow rate from Legr, Pexh, and Pint as described above.
【0083】次に、図10は本発明の第2実施形態のフ
ローチャートである。Next, FIG. 10 is a flowchart of the second embodiment of the present invention.
【0084】失火はエンジンの冷機状態のほうがエンジ
ンの暖機完了状態よりも生じやすくなる。そこで第2実
施形態は、エンジンの冷機状態のとき、失火抑制のため
針弁を低速でリフトさせることにより着火性のよい噴霧
を供給するようにしたものである。Misfire is more likely to occur when the engine is cold than when the engine is completely warmed up. Therefore, in the second embodiment, when the engine is in a cold state, the needle valve is lifted at a low speed to suppress misfire, thereby supplying a spray having good ignitability.
【0085】詳細にはまず、ステップ11で水温センサ
により検出される冷却水温Twを読み込み、この冷却水
温Twと所定値をステップ12において比較する。Tw
が所定値以下(エンジンが冷機状態にある)の場合は、
ステップ13に進み針弁を低速でリフトさせ、またTw
が所定値よりも高くなると(エンジンが暖機完了状態に
ある)、ステップ14に進み、針弁を高速でリフトさせ
る。More specifically, first, at step 11, the cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor is read, and this cooling water temperature Tw is compared with a predetermined value at step 12. Tw
Is less than the specified value (the engine is cold),
Proceed to step 13 to lift the needle valve at a low speed,
Is higher than a predetermined value (the engine is in a warm-up completed state), the routine proceeds to step 14, where the needle valve is lifted at a high speed.
【0086】このように、本発明の第2実施形態では、
エンジンが冷機状態にあるのかどうかを判定し、エンジ
ンの冷機状態では、失火抑制のため針弁を低速でリフト
させることにより、暖機完了状態よりも着火性のよい噴
霧を供給するようにしたので、エンジンの冷機時であっ
ても、噴射時期を大幅にアドバンスする等の対策を適用
せずに失火を抑制することができ、かつ着火性のよい噴
霧の供給により燃焼騒音やNOx排出も抑制できる。As described above, in the second embodiment of the present invention,
It is determined whether the engine is in a cold state, and in the cold state of the engine, the needle valve is lifted at a low speed to suppress misfire, so that a spray that is more ignitable than in the warm-up completed state is supplied. Even when the engine is cold, misfires can be suppressed without applying measures such as significantly increasing the injection timing, and combustion noise and NOx emissions can be suppressed by supplying ignitable spray. .
【0087】なお、図10のステップ14に代えて、図
8に示した針弁リフト速度の切換制御を行うようにして
もかまわない。The switching control of the needle valve lift speed shown in FIG. 8 may be performed instead of step 14 in FIG.
【0088】図11は本発明の第3実施形態の針弁リフ
ト速度の制御領域図で、この実施形態は、冷却水温に基
づいて針弁リフト速度の切換制御を行う場合(第2実施
形態)を前提としている。FIG. 11 is a control area diagram of the needle valve lift speed according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, switching control of the needle valve lift speed is performed based on the cooling water temperature (second embodiment). Is assumed.
【0089】第2実施形態によれば、エンジン冷機時で
あれば高負荷域や高回転域であっても針弁を低速でリフ
トさせるが、高負荷域や高回転域においても低速で針弁
をリフトさせると、噴射期間が伸びスモークや排気微粒
子の排出悪化の要因となり、また蓄圧室圧力を上げるの
にも限界がある。According to the second embodiment, when the engine is cold, the needle valve is lifted at a low speed even in a high load range or a high rotation range. If the pressure is lifted, the injection period is prolonged, which causes smoke and the emission of exhaust particulates to deteriorate, and there is a limit in increasing the pressure of the accumulator.
【0090】そこで本発明の第3実施例では、高回転域
または高負荷域を針弁リフト速度の切換制御禁止領域と
してこの禁止領域で常に針弁を高速でリフトさせ、それ
以外の領域を針弁リフト速度の制御許可領域としてこの
許可領域で図11に示す針弁リフト速度の切換制御を行
わせるようにしたものである。Therefore, in the third embodiment of the present invention, the needle valve is constantly lifted at a high speed in the prohibition region with the high rotation region or the high load region as the prohibition region of the switching control of the needle valve lift speed. The control for switching the needle valve lift speed shown in FIG. 11 is performed in this permission region as the control permission region for the valve lift speed.
【0091】このように、本発明の第3実施形態ではエ
ンジンの冷機時にあっても高負荷域や高回転域では針弁
を低速でリフトさせることを禁止したので、エンジン冷
機時かつ高負荷域やエンジン冷機時かつ高回転域におい
て針弁を低速でリフトさせた場合に蓄圧室圧力の増大等
で対応できない運転域におけるスモークや排気微粒子の
排出増加を防止できる。As described above, in the third embodiment of the present invention, it is prohibited to lift the needle valve at a low speed in a high load range or a high rotation range even when the engine is cold. In addition, when the needle valve is lifted at a low speed in a low engine speed and in a high engine speed region, it is possible to prevent an increase in smoke and an increase in the emission of exhaust particulates in an operating region that cannot be handled due to an increase in the pressure of the accumulator.
【0092】図12は針弁リフト速度の切換制御に用い
る第4実施形態のマップ特性図で、この実施形態は低温
予混合燃焼を行わせるものを前提としている。FIG. 12 is a map characteristic diagram of the fourth embodiment used for switching control of the needle valve lift speed. This embodiment is based on the assumption that low-temperature premix combustion is performed.
【0093】低温予混合燃焼を行わせる方法は、排気微
粒子のほかNOx、燃焼騒音を同時に抑制する手段とし
て公知であり(特開平7-4287号公報参照)、これは、排
気の一部を吸気に戻す、いわゆるEGRを行うことによ
り吸気中の酸素濃度を減らすほか、燃料噴射時期を圧縮
上死点近傍以降に設定して着火遅れ期間を長期化し、燃
料を着火遅れ期間中に噴射しきってしまうことにより実
現することができる。A method for performing low-temperature premixed combustion is known as a means for simultaneously suppressing NOx and combustion noise in addition to exhaust particulates (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-4287). In addition to reducing the oxygen concentration in the intake air by performing the so-called EGR, the ignition delay period is set longer by setting the fuel injection timing to the vicinity of the compression top dead center and the fuel is completely injected during the ignition delay period. This can be achieved.
【0094】ただし、高負荷域でこの低温予混合燃焼を
行おうとしても、空気過剰率が極端に小さくなり、酸素
不足により逆にスモークが発生してしまうこと、また、
燃料噴射量が多いため、着火遅れ期間中に燃料の噴射を
終了することが困難となることから、低温予混合燃焼が
可能な運転領域は、低回転域かつ低負荷域(図でハッチ
ングした領域)に限定される。However, even if this low-temperature premixed combustion is attempted in a high load region, the excess air ratio becomes extremely small, and smoke is generated due to lack of oxygen.
Because of the large amount of fuel injection, it is difficult to terminate the injection of fuel during the ignition delay period. Therefore, the operation range in which low-temperature premix combustion can be performed is in the low rotation range and low load range (regions hatched in the figure). ).
【0095】さて、低温予混合燃焼を実現するために
は、着火遅れ期間が適度に長いほうが都合が良く、針弁
を低速でリフトさせることにより得られる着火性のよい
噴霧では、着火遅れ期間が短くなって着火遅れ期間中に
全ての燃料を噴射することが困難となるため、低温予混
合燃焼による排気微粒子とNOxの同時低減が可能な運
転域が狭くなってしまう。In order to realize low-temperature premixed combustion, it is convenient that the ignition delay period is appropriately long. In the case of a spray having good ignitability obtained by lifting the needle valve at a low speed, the ignition delay period is short. Since it becomes shorter and it becomes difficult to inject all the fuel during the ignition delay period, the operating range where simultaneous reduction of exhaust particulates and NOx by low-temperature premixed combustion is narrowed.
【0096】そこで本発明の第4実施形態では、図12
のように低温予混合燃焼を行わせる領域(低回転域かつ
低負荷域)で着火性の悪い噴霧が得られるように、針弁
を高速でリフトさせる。噴霧の着火性が悪いほうが着火
遅れ期間が伸びるので、着火遅れ期間中に大量の燃料を
噴射でき、また、噴射された燃料の混合、蒸発も促進さ
れるので、低温予混合燃焼による排気微粒子、NOx、
燃焼騒音の同時低減効果が大きくなり、低温予混合燃焼
の実現可能な運転域が広くなる。Therefore, in the fourth embodiment of the present invention, FIG.
The needle valve is lifted at high speed so as to obtain a spray having poor ignitability in a region where low-temperature premix combustion is performed (low rotation region and low load region). Poor ignitability of the spray increases the ignition delay period, so that a large amount of fuel can be injected during the ignition delay period, and mixing and evaporation of the injected fuel is also promoted. NOx,
The effect of simultaneously reducing combustion noise is increased, and the operating range in which low-temperature premixed combustion can be realized is widened.
【0097】このように、本発明の第4実施形態では、
低温予混合燃焼を行わせる領域で針弁を高速でリフトさ
せることにより着火性の悪い噴霧が得られるようにした
ので、低温予混合燃焼による排気微粒子、NOx、燃焼
騒音の同時低減効果を高めることができるとともに、低
温予混合燃焼が可能な運転域を広げることが可能となっ
た。As described above, in the fourth embodiment of the present invention,
By raising the needle valve at high speed in the region where low-temperature premixed combustion is performed, a spray with poor ignitability is obtained, so the effect of simultaneous reduction of exhaust particulates, NOx, and combustion noise by low-temperature premixed combustion is improved. It is possible to expand the operation range where low-temperature premix combustion can be performed.
【0098】第4実施形態ではまた、高負荷域や高回転
域においても針弁を高速でリフトさせることにより、ス
モークの発生を抑制している。エンジンの回転数と燃料
噴射量から図12の領域マップを検索して高負荷域や高
回転域であるかどうかを判定し、この判定した高負荷域
や高回転域をスモーク発生領域とみなすときには、上述
した問題が生じることがある(図12の領域マップをマ
ッチングしたときの気温、気圧、過給圧を外れるときに
も図12の領域マップを用いたのでは、スモークが発生
しないのに着火性の悪い噴霧としたり、この逆にスモー
クが発生するのに着火性の良い噴霧としたりする領域が
生じる)のであるが、図12の領域マップをマッチング
したときの気温、気圧、過給圧と同じときは、こうした
構成でも、問題が生じることはない。In the fourth embodiment, the generation of smoke is suppressed by lifting the needle valve at high speed even in a high load range or a high rotation range. When the region map of FIG. 12 is searched from the engine speed and the fuel injection amount to determine whether or not the vehicle is in a high load region or a high rotation region, and when the determined high load region or high rotation region is regarded as a smoke generation region, However, the above-described problem may occur. (When the temperature, the atmospheric pressure, and the supercharging pressure at the time of matching the area map of FIG. 12 are used, even if the area map of FIG. There is an area where the spray is inferior, or conversely, a spray is generated with good ignitability due to the generation of smoke.) However, when the area map in FIG. At the same time, no problem arises with such a configuration.
【0099】図13は本発明の第5実施形態の目標蓄圧
室圧力の特性図である。FIG. 13 is a characteristic diagram of the target accumulator pressure according to the fifth embodiment of the present invention.
【0100】エンジン回転数と燃料噴射量が同一の条件
でありながら、吸入空気量やエンジンの冷却水温等によ
り、針弁を低速でリフトさせる状態のときと高速でリフ
トさせる状態のときの両方が発生することがある。While the engine speed and the fuel injection amount are the same, depending on the intake air amount and the cooling water temperature of the engine, both the state in which the needle valve is lifted at a low speed and the state in which the needle valve is lifted at a high speed are determined. May occur.
【0101】たとえば、吸入空気量が少なくなると、空
気過剰率が小さくなるため、空気過剰率に基づいて針弁
リフト速度の切換制御を行う場合(第1実施形態)に、
同一のエンジン回転数と燃料噴射量の条件において吸入
空気量の減少前は空気過剰率が所定値以上であることよ
り針弁を低速でリフトさせていたのが、吸入空気量の減
少によって空気過剰率が所定値未満となったときは、針
弁を高速でリフトさせることになる。また、冷却水温に
基づいて針弁リフト速度の切換制御を行う場合(第2、
第3の各実施形態)に、同一のエンジン回転数と燃料噴
射量の条件においてエンジンの冷機時は針弁を低速でリ
フトさせていたのが、冷却水温の上昇によりエンジンの
暖機完了状態となったときは、針弁を高速でリフトさせ
ることになる。For example, when the intake air amount decreases, the excess air ratio decreases. Therefore, when the switching control of the needle valve lift speed is performed based on the excess air ratio (first embodiment),
Before the intake air amount was reduced under the same engine speed and fuel injection amount conditions, the needle valve was lifted at a low speed because the excess air ratio was equal to or higher than a predetermined value. When the rate falls below a predetermined value, the needle valve is lifted at a high speed. In addition, when the switching control of the needle valve lift speed is performed based on the cooling water temperature (second,
In the third embodiment), the needle valve is lifted at a low speed when the engine is cold under the same engine speed and fuel injection amount conditions. When this happens, the needle valve will be lifted at high speed.
【0102】この場合に、蓄圧室圧力が同等であれば、
針弁を低速でリフトさせる状態のときに噴射期間が伸び
てしまい、スモークや排気微粒子の増加につながる(図
7参照)。In this case, if the accumulator pressures are equal,
When the needle valve is lifted at a low speed, the injection period is extended, which leads to an increase in smoke and exhaust particulates (see FIG. 7).
【0103】そこで第5実施形態では、図13に示した
ように、針弁を低速でリフトさせる状態のときのほうが
針弁を高速でリフトさせる状態のときより目標蓄圧室圧
力を高くするように設定したものである。Therefore, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 13, the target accumulator pressure is set to be higher when the needle valve is lifted at a low speed than when the needle valve is lifted at a high speed. It is set.
【0104】このように、本発明の第5実施形態では、
エンジン回転数と燃料噴射量が同一の条件で、針弁を低
速でリフトさせる状態のときと高速でリフトさせる状態
のときの両方が発生する場合に、針弁低速リフト時のほ
うが、針弁高速リフト時より蓄圧室圧力を上げて噴射期
間が伸びないようにしたため、噴射率の立ち上がりの勾
配が急になってそのぶん噴射期間が短くなり、これによ
って針弁の低速リフトに伴って噴射期間が伸びることに
よるスモークや排気微粒子の悪化を抑制できる。As described above, in the fifth embodiment of the present invention,
When both the state where the needle valve is lifted at low speed and the state where the needle valve is lifted at high speed occur under the same conditions of the engine speed and the fuel injection amount, the needle valve high speed By increasing the pressure of the accumulator from the time of the lift to prevent the injection period from extending, the slope of the injection rate rises steeply and the injection period is shortened, and the injection period is thereby shortened with the low-speed lift of the needle valve. It is possible to suppress smoke and deterioration of exhaust particulates due to the extension.
【0105】また、図7破線で示したように、噴射期間
を同等にした場合の比較では蓄圧室圧力を上げずに針弁
を高速でリフトさせた場合(太実線参照)よりは針弁が
低速でリフトすること、また、蓄圧室圧力が上昇したぶ
ん針弁リフトが低い領域での噴霧の微粒化が促進される
ことにより、蓄圧室圧力を上げずに針弁を低速でリフト
させた場合(細実線参照)よりも、さらに着火性のよい
噴霧を供給することが可能である。As shown by the dashed line in FIG. 7, in comparison with the case where the injection periods are made equal, the needle valve is more lifted than when the needle valve is lifted at a high speed without increasing the pressure of the accumulator (see the thick solid line). When the needle valve is lifted at a low speed without increasing the pressure of the pressure accumulator, because the atomization of the spray is promoted in a region where the needle valve lift is low, because the pressure is increased at a low speed and the pressure of the pressure accumulator is increased. It is possible to supply a spray having better ignitability than (see the thin solid line).
【0106】以上説明してきた5つの各実施形態では、
前述したVCOタイプのノズルを用いることで、針弁を
低速でリフトさせる状態のときの効果が大きくなる。こ
れは、サックつきノズルに比べ、ノズル噴孔に対して垂
直な面での速度ベクトルが大きく、針弁低速リフト時の
噴霧の着火性がより高くなるためである。In each of the five embodiments described above,
By using the above-mentioned VCO type nozzle, the effect when the needle valve is lifted at a low speed is enhanced. This is because the velocity vector on the plane perpendicular to the nozzle orifice is larger than that of the sack-equipped nozzle, and the ignitability of the spray during the needle valve low-speed lift is higher.
【0107】図14は本発明の第6実施形態のフローチ
ャートである。FIG. 14 is a flowchart of the sixth embodiment of the present invention.
【0108】実際の蓄圧室圧力が目標値より低くなる
と、噴射期間が伸びることになり、これによってスモー
クや排気微粒子の排出量が増加する。この逆に目標値よ
りも実蓄圧室圧力が高くなったときはNOxや燃焼騒音
が悪化する。When the actual pressure of the accumulator becomes lower than the target value, the injection period is extended, thereby increasing the amount of smoke and the amount of exhaust fine particles. Conversely, when the actual accumulator pressure becomes higher than the target value, NOx and combustion noise deteriorate.
【0109】そこでこの実施形態では、実際の蓄圧室圧
力が目標値より所定値以上外れた場合に、針弁リフト速
度を補正するようにしたものである。In this embodiment, the needle valve lift speed is corrected when the actual pressure of the accumulator deviates from the target value by a predetermined value or more.
【0110】詳細には、ステップ21でエンジン回転数
Neとアクセル開度Accを、ステップ22でセンサ9に
より検出される実蓄圧室圧力Priを読み込み、このうち
エンジン回転数Neとアクセル開度Accからステップ2
3において目標燃料噴射量Qsを検索し、さらにこの目
標燃料噴射量Qsとエンジン回転数Neからステップ2
4において目標蓄圧室圧力Prsを検索する。More specifically, in step 21, the engine speed Ne and the accelerator opening Acc are read, and in step 22, the actual accumulator pressure Pri detected by the sensor 9 is read, and the engine speed Ne and the accelerator opening Acc are calculated from these values. Step 2
In step 3, the target fuel injection amount Qs is searched, and based on the target fuel injection amount Qs and the engine speed Ne, step 2 is executed.
In step 4, the target pressure accumulation chamber pressure Prs is searched.
【0111】ステップ25、26では実蓄圧室圧力Pri
と目標蓄圧室圧力Prsの差と所定値を比較し、実蓄圧室
圧力Priが目標蓄圧室圧力Prsより所定値以下のときは
ステップ27に進んで針弁リフト速度が高速となる側
に、また実蓄圧室圧力Priが目標蓄圧室圧力Prsより所
定値以上のときはステップ28に進んで針弁リフト速度
が低速となる側に補正する。In steps 25 and 26, the actual pressure in the accumulator chamber Pri
And a predetermined value is compared with the difference between the target accumulator pressure Prs and the actual accumulator pressure Prs. If the actual accumulator pressure Pri is greater than or equal to the target accumulator pressure Prs by a predetermined value or more, the routine proceeds to step 28, where the needle valve lift speed is corrected to a lower speed.
【0112】ここで、針弁リフト速度の補正は、ピエゾ
アクチュエータ32への通電電圧を制御することにより行
う。ただし、第1から第5までの各実施形態がピエゾア
クチュエータ32への通電を停止するか通電電圧を低くす
るかの二段階切換であったのに対して、この第6実施形
態ではピエゾアクチュエータ32への通電電圧を無段階に
制御可能なものを用いている。この通電電圧を無段階に
制御可能なインジェクタによれば、ピエゾアクチュエー
タ32への通電電圧を低くするほど、針弁リフト速度が速
くなるので、針弁リフト速度が高速となる側に補正する
にはそれまでの通電電圧を所定値だけ低くし、この逆に
針弁リフト速度が低速となる側に補正するにはそれまで
の通電電圧を所定値だけ高くするのである。Here, the needle valve lift speed is corrected by controlling the voltage applied to the piezo actuator 32. However, in each of the first to fifth embodiments, two-stage switching is performed to stop energization of the piezo actuator 32 or to reduce the energization voltage, whereas in the sixth embodiment, the piezo actuator 32 The voltage that can be applied to the power supply is controlled steplessly. According to the injector that can control the energization voltage steplessly, the needle valve lift speed increases as the energization voltage to the piezo actuator 32 decreases, so that the needle valve lift speed needs to be corrected to the higher side. To reduce the current supply voltage up to that point by a predetermined value and conversely correct the needle valve lift speed to a lower side, the current supply voltage up to that point is raised by a predetermined value.
【0113】このように本発明の第6実施形態では、実
蓄圧室圧力が目標値からずれた場合にも噴射期間が変わ
らないように針弁リフト速度を補正するので、実蓄圧室
圧力の低下で噴射期間が伸びることによるスモークや排
気微粒子の排出増加、あるいは実蓄圧室圧力の上昇で噴
射期間が短くなることによるNOxや燃焼騒音の悪化を
いずれも防止できる。As described above, in the sixth embodiment of the present invention, the needle valve lift speed is corrected so that the injection period does not change even when the actual accumulator pressure deviates from the target value. Accordingly, it is possible to prevent any increase in smoke and emission of exhaust particulate due to an increase in the injection period, or deterioration of NOx and combustion noise due to a decrease in the injection period due to an increase in the actual pressure of the accumulator.
【0114】ところで、図1、図2に示したインジェク
タ11を用いて、燃焼騒音、NOx低減のため燃料の主噴
射に先立って小量の燃料を噴射する、いわゆるパイロッ
ト噴射を行ったり、排気通路に設けたNOx還元用の触
媒に対してNOx還元に必要なHCを供給するため燃焼
行程後期や排気行程で小量の燃料を噴射する、いわゆる
ポスト噴射を行うことができるが、こうしたパイロット
噴射やポスト噴射の行われる微小噴射量領域において針
弁16を高速でリフトさせると、ピエゾアクチュエータ作
動時間に対する噴射量の感度が高くなり、噴射量の高精
度な制御が困難になる。By the way, the injector 11 shown in FIGS. 1 and 2 is used to perform a so-called pilot injection for injecting a small amount of fuel prior to the main injection of the fuel in order to reduce combustion noise and NOx, or to perform an exhaust passage. In order to supply HC required for NOx reduction to the NOx reduction catalyst provided in the above, so-called post-injection in which a small amount of fuel is injected in a later stage of a combustion stroke or an exhaust stroke can be performed. When the needle valve 16 is lifted at a high speed in the minute injection amount region where the post injection is performed, the sensitivity of the injection amount with respect to the piezo actuator operation time increases, and it becomes difficult to control the injection amount with high accuracy.
【0115】そこで第7実施形態では、針弁リフト速度
を可変制御することが可能なインジェクタを用いてパイ
ロット噴射やポスト噴射を行う場合に、針弁を低速でリ
フトさせることで、そのような問題を防止する。Therefore, in the seventh embodiment, when performing pilot injection or post-injection using an injector capable of variably controlling the needle valve lift speed, the needle valve is lifted at a low speed to solve such a problem. To prevent
【0116】また、主噴射燃料を短期間で噴射したい場
合に、パイロット噴射後の主噴射で針弁を高速でリフト
させることにより、短期間噴射が可能となる。When it is desired to inject the main injection fuel in a short period of time, the needle valve can be lifted at a high speed by the main injection after the pilot injection, so that the injection can be performed in a short period.
【0117】図15は本発明の第8実施形態のインジェ
クタ11の概略断面図で、第1実施形態の図2に対応す
る。図2と同一部分には同一の符号を付けている。FIG. 15 is a schematic sectional view of an injector 11 according to an eighth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment. 2 are given the same reference numerals.
【0118】図15に示すインジェクタ11は、ピエゾア
クチュエータ61により直接に針弁16が駆動されるよう
に構成したものである。このようなインジェクタ11で
は、燃料噴射時にピエゾアクチュエータ61への通電電圧
を低くしたとき、通電を停止したときよりも針弁16の最
大リフトが小さくなる。つまり、針弁16の最大リフトが
2段階に変化する。The injector 11 shown in FIG. 15 is configured such that the needle valve 16 is directly driven by the piezo actuator 61. In such an injector 11, when the energization voltage to the piezo actuator 61 is reduced during fuel injection, the maximum lift of the needle valve 16 is smaller than when the energization is stopped. That is, the maximum lift of the needle valve 16 changes in two stages.
【0119】そこで、第8実施形態では、針弁16の最大
リフトを2段階に制御可能なこのインジェクタ11を用
い、前述の第1から第7の各実施形態において、針弁16
を低速でリフトさせる条件で針弁16の最大リフトが小さ
くなるように、また針弁16を高速でリフトさせる条件で
針弁16の最大リフトが大きくなるように燃料噴射時のピ
エゾアクチュエータ61への通電電圧を制御することで、
第1から第7の各実施形態と同様の作用効果を得ること
ができる。Therefore, in the eighth embodiment, the injector 11 capable of controlling the maximum lift of the needle valve 16 in two stages is used, and in each of the first to seventh embodiments described above, the needle valve 16 is used.
So that the maximum lift of the needle valve 16 is reduced under the condition that the needle valve 16 is lifted at a low speed, and the maximum lift of the needle valve 16 is increased under the condition that the needle valve 16 is lifted at a high speed. By controlling the energizing voltage,
The same operation and effect as those of the first to seventh embodiments can be obtained.
【0120】実施形態では、針弁着座時にノズル噴孔が
針弁で塞がれる、VCOタイプのノズルで説明したが、
サック付きのノズルでもかまわない。In the embodiment, the VCO type nozzle in which the nozzle orifice is closed by the needle valve when the needle valve is seated has been described.
A nozzle with a sack may be used.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施の形態の燃料供給系統を示す構成
図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
【図2】インジェクタの概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view of an injector.
【図3】VCOタイプのノズルの先端部の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a tip portion of a VCO type nozzle.
【図4】理想的ノズルの噴孔内における燃料流速分布を
示す図。FIG. 4 is a diagram showing a fuel flow velocity distribution in an injection hole of an ideal nozzle.
【図5】図3のA−A線矢視図。FIG. 5 is a view taken along line AA of FIG. 3;
【図6】図5のB−B線、C−C線の各矢視図。FIG. 6 is a view taken along line BB and CC of FIG. 5;
【図7】針弁リフトと燃料噴射率の各特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram of a needle valve lift and a fuel injection rate.
【図8】第1実施形態の制御動作のフローチャート。FIG. 8 is a flowchart of a control operation according to the first embodiment.
【図9】第1実施形態の全体構成を示す概略構成図。FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing the entire configuration of the first embodiment.
【図10】第2実施形態の制御動作のフローチャート。FIG. 10 is a flowchart of a control operation according to the second embodiment.
【図11】第3実施形態の針弁速度の領域図。FIG. 11 is a region diagram of a needle valve speed according to a third embodiment.
【図12】第4実施形態の針弁速度の領域図。FIG. 12 is a region diagram of a needle valve speed according to a fourth embodiment.
【図13】第5実施形態の目標蓄圧室圧力の特性図。FIG. 13 is a characteristic diagram of a target accumulator pressure according to the fifth embodiment.
【図14】第6実施形態の制御動作のフローチャート。FIG. 14 is a flowchart of a control operation according to a sixth embodiment.
【図15】第8実施形態の燃料噴射インジェクタの概略
断面図。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a fuel injection injector according to an eighth embodiment.
【図16】蓄圧室式燃料噴射装置の従来のインジェクタ
の概略断面図。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a conventional injector of the accumulator type fuel injection device.
【図17】第3の発明のクレーム対応図。FIG. 17 is a diagram corresponding to claims of the third invention.
【図18】第4の発明のクレーム対応図。FIG. 18 is a diagram corresponding to claims of the fourth invention.
【図19】第5の発明のクレーム対応図。FIG. 19 is a diagram corresponding to a claim of the fifth invention.
【図20】第6の発明のクレーム対応図。FIG. 20 is a diagram corresponding to a claim of the sixth invention.
【図21】第8の発明のクレーム対応図。FIG. 21 is a view corresponding to a claim of the eighth invention.
【図22】第9の発明のクレーム対応図。FIG. 22 is a view corresponding to a claim of the ninth invention.
【図23】第11の発明のクレーム対応図。FIG. 23 is a view corresponding to claims of the eleventh invention.
【図24】第12の発明のクレーム対応図。FIG. 24 is a view corresponding to claims of the twelfth invention.
1 燃料供給ポンプ 7 燃料蓄圧室 11 インジェクタ 15 制御弁 16 針弁 22 コントロールユニット 32 ピエゾアクチュエータ 61 ピエゾアクチュエータ 1 Fuel supply pump 7 Fuel accumulator 11 Injector 15 Control valve 16 Needle valve 22 Control unit 32 Piezo actuator 61 Piezo actuator
フロントページの続き Fターム(参考) 3G060 AA03 AB01 BC02 CA01 CC01 CC02 DA01 DA02 FA06 GA00 GA02 GA03 GA14 3G066 AA07 AA13 AB02 AC06 AC09 AD02 AD07 BA02 BA13 BA14 BA23 BA67 CA05U CB12 CC14 CC26 CE27 DA08 DB09 DB13 DC00 DC04 DC06 DC09 DC11 DC14 DC18 DC19 3G301 HA02 HA06 HA13 JA23 JA24 JA25 KA09 KA25 LB12 LB17 LC01 LC05 MA15 MA27 NC02 ND03 ND04 NE01 NE06 PA01Z PA07Z PB03A PB08Z PD14Z PD15Z PE01Z PE05Z PE08Z PF03Z Continued on front page F-term (reference) DC18 DC19 3G301 HA02 HA06 HA13 JA23 JA24 JA25 KA09 KA25 LB12 LB17 LC01 LC05 MA15 MA27 NC02 ND03 ND04 NE01 NE06 PA01Z PA07Z PB03A PB08Z PD14Z PD15Z PE01Z PE05Z PE08Z PF03Z
Claims (14)
フトしてノズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔
から燃料を噴射するインジェクタとを備えたディーゼル
エンジンの燃料噴射装置において、 前記針弁のリフト速度または前記針弁の最大リフトを制
御可能に構成することを特徴とするディーゼルエンジン
の燃料噴射装置。A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulating chamber being received by a nozzle chamber, a needle valve being lifted to open a nozzle seat portion. A fuel injection device for a diesel engine, comprising: an injector for injecting fuel from an injection hole at a nozzle tip, wherein the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve is configured to be controllable. Fuel injection device.
口を覆う形状であることを特徴とする請求項1に記載の
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置。2. The fuel injection device for a diesel engine according to claim 1, wherein the nozzle has a shape in which the needle valve covers the injection hole inlet when the needle valve is seated.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 高負荷域かつ高回転域であるかどうかを判定する手段
と、 この判定された高負荷域かつ高回転域で前記針弁が高速
でリフトするかまたは前記針弁の最大リフトが大きくな
るように、また高負荷域かつ高回転域以外の領域で前記
針弁が低速でリフトするかまたは前記針弁の最大リフト
が小さくなるように前記インジェクタを制御する手段と
を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装
置。3. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulating chamber. An injector that injects fuel from an injection hole and controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve; a means for determining whether the engine is in a high load range and a high rotation range; The needle valve lifts at a high speed in a high speed range and a high rotation range or the maximum lift of the needle valve increases, and the needle valve lifts at a low speed in a high load range and a region other than the high rotation range, or Means for controlling the injector such that the maximum lift of the needle valve is reduced.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 エンジンの空気過剰率を直接的または間接的に検出する
手段と、 この検出された空気過剰率が所定値以上の場合に前記針
弁が低速でリフトするかまたは前記針弁の最大リフトが
小さくなるように、また、空気過剰率が所定値未満の場
合に前記針弁が高速でリフトするかまたは前記針弁の最
大リフトが大きくなるように前記インジェクタを制御す
る手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジン
の制御装置。4. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulating chamber. An injector for injecting fuel from the injection hole and controlling the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve, a means for directly or indirectly detecting the excess air ratio of the engine, and the detected excess air The needle valve lifts at a low speed when the rate is equal to or more than a predetermined value or the maximum lift of the needle valve decreases, and when the excess air rate is less than a predetermined value, the needle valve lifts at a high speed. Or means for controlling the injector so that the maximum lift of the needle valve is increased.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 エンジンの冷却水温を検出する手段と、 この検出された冷却水温が所定値以下の場合に前記針弁
が低速でリフトするかまたは前記針弁の最大リフトが小
さくなるように前記インジェクタを制御する手段とを設
けたことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。5. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulating chamber. An injector that injects fuel from the injection holes and controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve, a means for detecting the temperature of the engine coolant, and a device for detecting the coolant temperature below a predetermined value. Means for controlling the injector such that the needle valve lifts at a low speed or the maximum lift of the needle valve decreases.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 燃焼速度を制御する手段と、 一部の運転条件においてこの制御手段を用い燃焼速度を
遅くするとともに、着火遅れ期間内に燃料の噴射を終了
させることにより低温予混合燃焼を行わせる手段と、 低温予混合燃焼域かどうかを判定する手段と、 この判定された低温予混合燃焼域で前記針弁が高速でリ
フトするかまたは前記針弁の最大リフトが大きくなるよ
うに前記インジェクタを制御する手段とを設けたことを
特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。6. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulating chamber. An injector that injects fuel from the injection holes and controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve, a means for controlling the combustion speed, and a method for reducing the combustion speed using this control means under some operating conditions. Means for performing low-temperature premixed combustion by terminating the fuel injection within the ignition delay period; means for determining whether or not the low-temperature premixed combustion area; and Means for controlling the injector so that the needle valve lifts at a high speed or the maximum lift of the needle valve increases. .
御する手段であることを特徴とする請求項6に記載のデ
ィーゼルエンジンの制御装置。7. The diesel engine control device according to claim 6, wherein the means for controlling the combustion speed is means for controlling an EGR amount.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 前記針弁リフト速度または前記針弁最大リフトに対する
要求に合わせて前記インジェクタを制御する手段と、 同一のエンジン回転数と燃料噴射量の条件で前記針弁リ
フト速度または前記針弁最大リフトに対して異なる要求
が生じた場合に、前記針弁が低速でリフトするかまたは
前記針弁の最大リフトが小さくなるように制御するとき
のほうが、前記針弁が高速でリフトするかまたは前記針
弁の最大リフトが大きくなるように制御するときより目
標蓄圧室圧力を高く設定する手段と、 この高く設定された目標蓄圧室圧力となるように蓄圧室
圧力を制御する手段とを設けたことを特徴とするディー
ゼルエンジンの制御装置。8. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulating chamber, and a needle valve lifts to open the nozzle seat when the needle valve is lifted to open the nozzle seat. An injector that injects fuel from an injection hole and controls a lift speed of the needle valve or a maximum lift of the needle valve, and a unit that controls the injector in accordance with a request for the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift. If a different request is made for the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift under the same engine speed and fuel injection amount conditions, the needle valve lifts at a low speed or the needle valve The target pressure is higher when controlling the lift to be smaller than when controlling the needle valve to lift at a high speed or to increase the maximum lift of the needle valve. A control device for a diesel engine, comprising: means for setting the chamber pressure high; and means for controlling the pressure of the pressure storage chamber so as to attain the target pressure of the pressure storage chamber set high.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 高負荷域または高回転域であるかどうかを判定する手段
と、 この判定された高負荷域または高回転域で前記針弁が高
速でリフトするかまたは前記針弁の最大リフトが大きく
なるように前記インジェクタを制御する手段とを設けた
ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。9. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, a fuel supply from the pressure accumulating chamber, and a needle valve lifts to open the nozzle seat when the needle valve lifts to open the nozzle seat. An injector that injects fuel from an injection hole and controls the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve, means for determining whether the engine is in a high load range or a high rotation range, and the determined high load Control means for controlling the injector such that the needle valve lifts at a high speed in a high speed range or a high rotation range or a maximum lift of the needle valve is increased.
口を覆う形状であることを特徴とする請求項3から9ま
でのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装
置。10. The diesel engine control device according to claim 3, wherein the nozzle has a shape in which the needle valve covers the injection hole inlet when the needle valve is seated.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 前記針弁リフト速度または前記針弁最大リフトを運転条
件に応じて設定する手段と、 前記蓄圧室の燃料圧力を検出する手段と、 この検出された蓄圧室圧力が目標値よりも所定値以上大
きい場合に、そのときの運転条件での前記針弁リフト速
度を遅くする側にまたはそのときの運転条件での前記針
弁最大リフトを小さくする側に補正する手段と、 この補正された針弁リフト速度または針弁最大リフトと
なるように前記インジェクタを制御する手段とを設けた
ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。11. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulating chamber. An injector that injects fuel from an injection hole and that can control the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve; a means for setting the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift in accordance with operating conditions; Means for detecting the fuel pressure in the accumulator, and when the detected accumulator pressure is greater than the target value by a predetermined value or more, the needle valve lift speed under the operating conditions at that time is decreased or at that time Means for correcting the needle valve maximum lift to a side that reduces the needle valve maximum lift under the operating conditions of: and means for controlling the injector so that the corrected needle valve lift speed or needle valve maximum lift is obtained. Control device for a diesel engine, characterized by comprising.
ズルシート部が開いたときノズル先端の噴孔から燃料を
噴射するとともに、針弁のリフト速度または針弁の最大
リフトを制御可能なインジェクタと、 前記針弁リフト速度または前記針弁最大リフトを運転条
件に応じて設定する手段と、 前記蓄圧室の燃料圧力を検出する手段と、 この検出された蓄圧室圧力が目標値よりも所定値以上小
さい場合に、その運転条件での前記針弁リフト速度を速
くする側にまたはその運転条件での前記針弁最大リフト
を大きくする側に補正する手段と、 この補正された針弁リフト速度または針弁最大リフトと
なるように前記インジェクタを制御する手段とを設けた
ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。12. A pump for supplying fuel, a pressure accumulating chamber for storing the supplied fuel in a high pressure state, and a fuel supply from the pressure accumulating chamber. An injector that injects fuel from an injection hole and that can control the lift speed of the needle valve or the maximum lift of the needle valve; a means for setting the needle valve lift speed or the needle valve maximum lift in accordance with operating conditions; Means for detecting the fuel pressure of the accumulator, and when the detected accumulator pressure is smaller than the target value by a predetermined value or more, the needle valve lift speed under the operating condition is increased or the operating condition is increased. Means for correcting the needle valve maximum lift to a larger side, and means for controlling the injector such that the corrected needle valve lift speed or needle valve maximum lift is provided. Control device for a diesel engine characterized.
させる場合に、前記針弁を低速でリフトさせるかまたは
前記針弁の最大リフトを小さくすることを特徴とする請
求項3から12までのいずれか一つに記載のディーゼル
エンジンの制御装置。13. The needle valve according to claim 3, wherein a small amount of fuel is injected before the main injection of the fuel, the needle valve is lifted at a low speed or the maximum lift of the needle valve is reduced. The control device for a diesel engine according to any one of the above.
対してNOx還元に必要なHCを供給するため燃焼行程
後期または排気行程で小量の燃料を噴射させる場合に、
前記針弁を低速でリフトさせるかまたは前記針弁の最大
リフトを小さくすることを特徴とする請求項3から13
までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御
装置。14. When a small amount of fuel is injected in a later stage of a combustion stroke or an exhaust stroke to supply HC necessary for NOx reduction to a NOx reduction catalyst provided in an exhaust passage.
14. The valve according to claim 3, wherein the needle valve is lifted at a low speed or the maximum lift of the needle valve is reduced.
The control device for a diesel engine according to any one of the above.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10170119A JP2000008883A (en) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | Fuel injection device and control device for diesel engine |
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| JP10170119A JP2000008883A (en) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | Fuel injection device and control device for diesel engine |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000008883A true JP2000008883A (en) | 2000-01-11 |
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Country Status (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-06-17 JP JP10170119A patent/JP2000008883A/en active Pending
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