JP3890654B2 - Fuel injection control method and fuel injection control device - Google Patents

Fuel injection control method and fuel injection control device Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関への燃料噴射を制御する方法及び装置に関し、特に、主噴射に先立ってパイロット噴射を行う燃料噴射制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばコモンレール式に代表されるディーゼルエンジン用の燃料噴射制御装置では、内燃機関の騒音や排気エミッションなどを低減するためにパイロット噴射が行われている。
【０００３】
このパイロット噴射は、主噴射（メイン噴射）に先立ち少量の燃料を噴射するために行われ、その少量燃料の燃焼熱により、主噴射の着火遅れ（燃料が噴射されてから着火するまでの時間）を低減して一気燃焼を抑え、これによって内燃機関の騒音や排気中のＮＯx などを抑制するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、内燃機関の運転状態が高回転、高負荷の領域にある場合や、ターボチャージャーといった過給機付きの内燃機関のように、燃料の着火遅れがもともと短い場合には、通常のパイロット噴射を行っても主噴射の一気燃焼を抑えることができず、排気中のＮＯx を十分に低減できないことが分かった。
【０００５】
そして、このような場合には、初期の燃焼量の大小がＮＯx の発生に大きく影響し、特に高圧で燃料を噴射する条件では、初期の噴射率（時間に対する燃料供給量の変化の割合）が高くなってＮＯx が発生し易くなる。
そこで、本発明は、内燃機関の排気中のＮＯx を確実に抑制可能な燃料噴射制御方法、及び燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】
本発明の燃料噴射制御方法では、高い所定圧の燃料を蓄圧する蓄圧配管から供給される燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁を開弁駆動することで、内燃機関に対し、燃料の主噴射と、該主噴射による燃料噴射の開始前に燃料噴射を停止するパイロット噴射とを順次行うのであるが、燃料噴射弁に対するパイロット噴射のための開弁駆動を終了してから燃料噴射弁が全閉状態となる前に、そのパイロット噴射を行った燃料噴射弁に対する主噴射のための開弁駆動を開始して燃料噴射弁を開弁方向に移行させる、といった近接駆動制御を、内燃機関が特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態の場合に行う。
【０００７】
そして、この方法によれば、パイロット噴射による燃料噴射量が減少していく途中で主噴射が開始されることとなり、この結果、パイロット噴射による噴射率波形と主噴射による噴射率波形とが、従来より行われている通常のパイロット噴射の如く分離せずに、両噴射波形が１つに連なることとなる。つまり、パイロット噴射と主噴射とが連なって、見かけ上、主噴射の初期噴射率を低減したような１つの噴射となる。
【０００８】
従って、本発明の燃料噴射制御方法によれば、内燃機関の運転状態が高回転且つ／あるいは高負荷の領域にある場合や過給機付きの内燃機関のように、燃料の着火遅れがもともと短い場合でも、主噴射の初期の燃焼量を低減して一気燃焼を抑制することができ、この結果、排気中のＮＯx を確実に抑制できるようになる。
【０００９】
そして特に、内燃機関が特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態にある場合に、前述した近接駆動制御を行うようにした本発明の燃料噴射制御方法によれば、より大きな効果を得ることができる。つまり、燃料の着火遅れがもともと短く、従来からの通常のパイロット噴射ではＮＯ x 低減効果が得られないような特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態である場合には、本発明に特有の近接駆動制御を行い、燃料の着火遅れが長く、従来からの通常のパイロット噴射でＮＯ x 低減効果が得られるような運転状態である場合には、通常のパイロット噴射を行う、といった具合に制御を切り替えて、内燃機関のほぼ全ての運転領域でＮＯ x を低減できるようになるからである。
また、本発明の燃料噴射制御方法は、従来からの通常のパイロット噴射（つまり、パイロット噴射による噴射率波形と主噴射による噴射率波形とが完全に分離した噴射制御）を行う燃料噴射制御装置であれば、ハードウェア構成を変更することなく容易に実施することができる。
【００１０】
つまり、パイロット噴射と主噴射との噴射間隔、詳しくは、燃料噴射弁に対するパイロット噴射のための開弁駆動を終了してから燃料噴射弁に対する主噴射のための開弁駆動を開始するまでの時間間隔を、短く設定するだけで良いからである。
【００１２】
一方、本発明の燃料噴射制御方法を実施する装置としては、下記の燃料噴射制御装置が考えられる。
即ち、高い所定圧の燃料を蓄圧する蓄圧配管と、前記蓄圧配管に蓄圧された所定圧の燃料が供給されると共に、該供給された燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁とを備え、該燃料噴射弁を開弁駆動して、前記内燃機関に対し、燃料の主噴射と、該主噴射による燃料噴射の開始前に燃料噴射を停止するパイロット噴射とを順次実行するように構成された燃料噴射制御装置において、内燃機関が特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段を備え、燃料噴射弁に対するパイロット噴射のための開弁駆動を終了してから燃料噴射弁が全閉状態となる前に、そのパイロット噴射を行った燃料噴射弁に対する主噴射のための開弁駆動を開始して燃料噴射弁を開弁方向に移行させる近接駆動制御を、運転状態判定手段により肯定判定された場合（つまり、内燃機関が特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態にあると判定された場合）に実行するように構成された燃料噴射制御装置が、それである。
【００１３】
そして、この燃料噴射制御装置によれば、本発明の燃料噴射制御方法による前述した効果を得ることができる。
即ち、この燃料噴射制御装置において、内燃機関が特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段により肯定判定された場合に、上記近接駆動制御を実行することから、前述したように、ほぼ全ての運転領域でＮＯx を低減できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、本発明の実施形態は、下記のものに何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、パイロット噴射が可能な噴射システムであれば種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００１５】
まず図１は、実施形態のコモンレール式燃料噴射装置を表す構成図である。
このコモンレール式燃料噴射装置１は、６気筒ディーゼルエンジン用のものであって、各気筒に配設される６個のインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）３と、各インジェクタ３に供給する高圧燃料を蓄圧するコモンレール５と、コモンレール５に燃料タンク７から燃料を圧送する可変吐出量の高圧ポンプ９と、これらを制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１１とを備える。尚、特に図示はされていないが、ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを主要部として構成されている。
【００１６】
燃料タンク７に蓄えられた燃料は、フィードポンプ１３により吸い上げられ、高圧ポンプ９へ低圧状態にて圧送される。低圧で圧送された燃料は、図２に示す様に、高圧ポンプ９内に設置された燃料ギャラリー１５に蓄えられ、チェック弁１７の設定開弁圧により一定圧に維持されている。この設定開弁圧以上に燃料ギャラリー１５内の燃料圧が上昇した場合には、チェック弁１７が開弁され、燃料は燃料タンク７へと戻される。
【００１７】
一方、燃料ギャラリー１５は、電磁制御弁１９を介して燃料加圧用のチャンバー２１と連通・遮断される。チャンバー２１には、プランジャー２３が嵌合されている。このプランジャー２３が上昇しているときに電磁制御弁１９を閉ざすと、チャンバー２１内で燃料が加圧される。この圧力がチェック弁２５の開弁圧以上になると、チャンバー２１内の燃料がコモンレール５に圧送されることになる。従って、加圧圧送の開始時期は電磁制御弁１９の閉弁時期により定まる。圧送終了時期は、プランジャー２３の上死点到達時期に対応して一定であるため、圧送開始時期を早めれば、圧送量が増すことになる。このような機構を用い、ＥＣＵ１１は目標とするコモンレール圧を得るため、この電磁制御弁１９の閉弁時期を制御する。
【００１８】
尚、以上の高圧ポンプ系の作動詳細は本発明と直接的に関与しないため、これ以上は詳細な説明を省略する。
上述のように燃料は、高圧ポンプ９により加圧圧送されてコモンレール５に蓄えられる。その時の燃料圧力はコモンレール５に設置されたコモンレール圧センサ２７にて検出され、ＥＣＵ１１へ電気信号として送られる。ＥＣＵ１１は前述したようにこのコモンレール圧が目標値となるように電磁制御弁１９の閉弁時期をコントロールする。尚、コモンレール５にはプレッシャリミッタ２９が配設され、内圧が高くなり過ぎない様にも対処されている。
【００１９】
こうしてコモンレール５に蓄えられた高圧の燃料は、図３に示す様に、フローリミッタ３１を介してエンジン３３の各気筒毎に設置されたインジェクタ３に送られる。燃料は、インジェクタ３内で二方向に分岐する。その一方は、三方弁３５のポートα及びポートβを介して、コマンドピストン３７の背面側に設けられた制御室３８へ流れ込んでいる。また他方は、コマンドピストン３７に連結されたノズルニードル３９の下端の油溜り室３９ａに流入している。
【００２０】
即ち、インジェクタ３内で分岐した燃料は、ノズルニードル３９を押し下げる力と押し上げる力に分かれている。このとき、コマンドピストン３７の背面の面積の方がノズルニードル３９の面積よりも大きいため、全体としては図３にて下向きの力の方が勝ることとなり、ノズルニードル３９の下端が弁座（シート）３９ｂに押さえつけられて、当該インジェクタ３は閉弁状態となる。従って、三方弁３５が図示の連通状態（ポートαとポートβとの連通状態）にある場合には燃料は噴射されない。
【００２１】
燃料噴射に当たっては、ＥＣＵ１１が、後述する演算結果に基づく所定のタイミングで所定期間に渡りＣＰＵ４１の出力ポート４３からハイレベルの駆動パルスを出力することにより実行される。ＣＰＵ４１の出力ポート４３から駆動パルスが出力されるとトランジスタ４５が導通状態（ＯＮ）に切り換えられ、三方弁３５に付設された電磁コイル４７に通電がなされる。すると、三方弁３５はポートβとポートγとが連通する状態に切り換わり、コマンドピストン３７の背面にはコモンレール５からの燃料圧が加わらなくなると共に、制御室３８に流れ込んでいた高圧燃料は燃料タンク７へ逃げることになる。この結果、コマンドピストン３７の背圧が低下して、ノズルニードル３９を上方向へ押し上げる力の方が勝ることになり、ノズルニードル３９が上昇してその下端が弁座３９ｂから離れることで当該インジェクタ３が開弁し、噴孔４０から燃料が噴射される。
【００２２】
尚、実際には、ノズルニードル３９はスプリングＳにより下方へ付勢されており、このスプリングＳのセット荷重に対してノズルニードル３９を上方に押し上げる力の方が勝ったときに開弁し、燃料の噴射が開始される。
また、電磁コイル４７への通電を停止することにより、三方弁３５は再びポートαとポートβとが連通した状態に復帰し、コマンドピストン３７に高い背圧を加えてノズルニードル３９を閉弁方向へ移動させ、燃料噴射を終了させる。
【００２３】
一方、こうした燃料噴射や各種制御を行うため、図１に示す様に、ＥＣＵ１１にはコモンレール圧センサ２７の他、気筒判別センサ５１，クランク角センサ５３，アクセル開度センサ５５，アイドルスイッチ５７，スタータスイッチ５９，冷却水温センサ６１などの各種センサからの信号も入力されている。
【００２４】
また、図３に示す様に、バッテリ＋Ｂから電磁コイル４７への回路中には、該電磁コイル４７を高速駆動するための高電圧が充電されるコンデンサ６３が介装されている。つまり、トランジスタ４５がＯＮとなった直後には、電磁コイル４７へコンデンサ６３からピーク電流Ｉｐが通電され、その後は、バッテリ電圧に基づいて一定電流Ｉｈが通電される様に構成されている（図６の「駆動パルス」及び「コイル電流」の欄参照）。
【００２５】
次に、前述したインジェクタ３の電磁コイル４７への通電制御について、図４のフローチャートを用いて説明する。尚、図４の処理は、所定時間毎に、或いは、エンジン３３の回転に同期した割込処理により実行される。
図４に示すように、ＥＣＵ１１内に設置されたＣＰＵ４１は、まず、ステップ（以下、単に「Ｓ」と記す）１００にて、前述した各種センサからの信号に基づき、エンジン３３の運転状態を表すエンジン回転数Ｎｅ，アクセル開度Ａｃｃ，及びコモンレール圧Ｐｃなどの情報を読み込み、続くＳ１１０にて、上記読み込んだ情報に基づき、公知の判定条件によりパイロット噴射を行うか否かを判断する。
【００２６】
そして、パイロット噴射を行うと判断した場合には、Ｓ１２０に進み、上記Ｓ１１０で読み込んだエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃから、エンジン３３の運転状態が、通常のパイロット噴射がＮＯx の低減に有効な領域にあるか否かを判定する。
【００２７】
ここで、このＳ１２０で判定する領域について説明する。
本発明者が行った実験によると、図５に示すように、エンジンの回転数とトルク（負荷）との関係を示す回転数−トルク・マップ上にて、特定の高回転且つ高負荷領域ではなく着火遅れが長い運転領域ＲＥでは、図６に示す通常のパイロット噴射（即ち、パイロット噴射による噴射率波形が、その後のメイン噴射による噴射率波形と完全に分離した噴射）によってＮＯx の低減効果が見られたが、高回転且つ／あるいは高負荷領域であって、もともと着火遅れが短い運転領域ＲＮにおいては、通常のパイロット噴射ではＮＯx の低減効果が得られないことが分かった。
【００２８】
これは、もともと着火遅れが短い領域であるために、着火遅れ低減による予混合燃焼の抑制でＮＯx を低減するという効果が小さく、パイロット噴射後に行われるメイン噴射の一気燃焼を抑えることができないためである。そして、このような場合には、初期の燃焼量の大小がＮＯx の発生に大きく影響するため、特に高圧で燃料を噴射する条件では、初期噴射量が大きくなってＮＯx が多く発生してしまう。尚、このことは、特にターボチャージャーやスーパーチャージャーといった過給機付きのエンジンにおいて顕著である。つまり、過給機付きエンジンでは、自然吸気式のエンジンと比較して、着火遅れ時間を決める筒内圧力，温度が高いため、回転数と負荷がより低い領域で着火遅れが短くなるからである。
【００２９】
そこで、本実施形態では、Ｓ１２０にて、実際のエンジン回転数Ｎｅと、負荷に相当するアクセル開度Ａｃｃから、エンジン３３の運転状態が、着火遅れが長く通常のパイロット噴射がＮＯx の低減に有効である運転領域（即ち、図５の運転領域ＲＥであり、以下、有効領域ともいう）にあるか、或いは、もともと着火遅れが短く通常のパイロット噴射がＮＯx の低減に有効ではない運転領域（即ち、図５の運転領域ＲＮであり、以下、非有効領域ともいう）にあるかを判定し、その判定結果に応じて燃料噴射のやり方を切り替えているのである。
【００３０】
まず、Ｓ１２０にて、エンジン３３の運転状態が図５の有効領域ＲＥにあると判定した場合には、Ｓ１３０に進む。そして、通常のパイロット噴射とメイン噴射を行うために、図６に示す如く、クランク角センサ５３から出力されるパルス信号のうちで所定番目に出力されるパルス信号（以下、このパルス信号を特にＮｅパルスという）を基準としたパイロット噴射用の通電開始時期ＴP1及び通電時間ＴP2と、メイン噴射用の通電開始時期時間ＴM1及び通電時間ＴM2とを、上記Ｓ１００で読み込んだ情報に基づき演算する。
【００３１】
尚、パイロット噴射用の通電開始時期ＴP1は、クランク角センサ５３によりＮｅパルスが出力されてからトランジスタ４５へパイロット噴射のための駆動パルスＰP を出力するまでの時間であり、パイロット噴射用の通電時間ＴP2は、パイロット噴射のための駆動パルスＰP の時間幅である。同様に、メイン噴射用の通電開始時期ＴM1は、クランク角センサ５３によりＮｅパルスが出力されてからトランジスタ４５へメイン噴射のための駆動パルスＰM を出力するまでの時間であり、メイン噴射用の通電時間ＴM2は、メイン噴射のための駆動パルスＰM の時間幅である。そして、パイロット噴射用の通電時間ＴP2は、メイン噴射用の通電時間ＴM2よりも短い時間に設定され、また、メイン噴射用の通電開始時期ＴM1は、パイロット噴射用の通電開始時期ＴP1にパイロット噴射用の通電時間ＴP2を加えた時間よりも長い時間に設定される。
【００３２】
そして、続くＳ１４０にて、上記Ｓ１３０で求めた各通電開始時期ＴP1，ＴM1と各通電時間ＴP2，ＴM2とを、駆動パルスを出力するためのデータとして所定の記憶領域にセットし、その後、当該処理を一旦終了する。
ここで、上記Ｓ１４０でセットされた通電開始時期ＴP1，ＴM1及び通電時間ＴP2，ＴM2は、図示されない他の駆動処理あるいはタイマ回路によって参照される。そして、上記駆動処理あるいはタイマ回路により、各通電開始時期ＴP1，ＴM1及び各通電時間ＴP2，ＴM2に応じて、出力ポート４３からトランジスタ４５へ、パイロット噴射のための駆動パルスＰP とメイン噴射のための駆動パルスＰM とが順次出力される。
【００３３】
すると、図６に示すように、まず、駆動パルスＰP によって三方弁３５の電磁コイル４７に電流が流れ、これに伴い前述の如くノズルニードル３９が上昇して（リフトして）、インジェクタ３の噴孔４０からパイロット噴射としての燃料噴射が行われる。そして、駆動パルスＰP の出力が終わると、やがてノズルニードル３９が下降して弁座３９ｂに着座し（ノズルニードル３９のリフト量が０となり）、この時点でパイロット噴射が完了する。
【００３４】
その後、メイン噴射用の通電開始時期ＴM1に達すると、トランジスタ４５へメイン噴射のための駆動パルスＰM が出力され、この駆動パルスＰM により上記パイロット噴射の場合と同様に、インジェクタ３の噴孔４０からメイン噴射としての燃料噴射が行われる。
【００３５】
つまり、Ｓ１２０でエンジン３３の運転状態が図５の有効領域ＲＥにあると判定されて通常のパイロット噴射を行う場合には、パイロット噴射のための駆動パルスＰP がロウレベルとなりノズルニードル３９が弁座３９ｂに着座した後で、メイン噴射のための駆動パルスＰM が出力されるように、各通電開始時期ＴP1，ＴM1及び各通電時間ＴP2，ＴM2が設定される。そして、このような設定のため、図６の如くパイロット噴射による噴射率波形とメイン噴射による噴射率波形とは完全に分離したものとなる。
【００３６】
これに対し、Ｓ１２０にて、エンジン３３の運転状態が図５の非有効領域ＲＮにあると判定した場合には、Ｓ１５０に移行する。そして、通常とは異なる非有効領域用のパイロット噴射とメイン噴射を行うために、図７に示す如く、パイロット噴射用の通電開始時期ＴP1及び通電時間ＴP2と、メイン噴射用の通電開始時期時間ＴM1及び通電時間ＴM2とを、上記Ｓ１００で読み込んだ情報に基づき演算する。
【００３７】
即ち、非有効領域用のパイロット噴射を行う場合には、通常のパイロット噴射を行う場合よりも、主にパイロット噴射用の通電開始時期ＴP1を長くし、パイロット噴射とメイン噴射との時間間隔（詳しくは、パイロット噴射のための駆動パルスＰP が立ち下がってからメイン噴射のための駆動パルスＰM が立ち上がるまでの時間間隔）を短くすることで、駆動パルスＰP が立ち下がってからノズルニードル３９が弁座３９ｂに着座する前であってそのリフト量が未だ△Ｌだけ残っているときに、メイン噴射のための駆動パルスＰM が立ち上がってノズルニードル３９が上昇し出すように、各通電開始時期ＴP1，ＴM1及び各通電時間ＴP2，ＴM2を設定する。
【００３８】
そして、このＳ１５０の演算処理を実行した後、Ｓ１４０に移行して、上記Ｓ１５０で求めた非有効領域用の各通電開始時期ＴP1，ＴM1と各通電時間ＴP2，ＴM2とを、駆動パルスを出力するためのデータとして所定の記憶領域にセットし、その後、当該処理を一旦終了する。
【００３９】
このため、エンジン３３の運転状態が図５の非有効領域ＲＮにある場合には、図７に示すように、パイロット噴射のための駆動パルスＰP が立ち下がって該パイロット噴射による燃料噴射量が減少していく途中でメイン噴射が開始されることとなり、この結果、パイロット噴射による噴射率波形とメイン噴射による噴射率波形とが１つに連なって、見かけ上、メイン噴射の初期の噴射率を低減したような１つの噴射となる。つまり、図７にて斜線で示す領域ｒの分の噴射率が低減されるのである。
【００４０】
従って、本実施形態の燃料噴射装置１によれば、エンジン３３の運転状態が、図５の非有効領域ＲＮ（即ち、高回転且つ高負荷領域であって、もともと着火遅れが短く通常のパイロット噴射ではＮＯx を低減することができない運転領域）にある場合でも、メイン噴射の初期の燃焼量を低減して一気燃焼を抑制することができ、この結果、排気中のＮＯx を確実に抑制できるようになる。
【００４１】
尚、Ｓ１１０にてパイロット噴射を行わないと判定した場合には、Ｓ１６０に移行して、メイン噴射用の通電開始時期時間ＴM1と通電時間ＴM2だけを演算する。そして、Ｓ１４０に移行して、上記Ｓ１６０で求めた通電開始時期ＴM1と通電時間ＴM2を、駆動パルスを出力するためのデータとしてセットし、その後、当該処理を一旦終了する。このため、パイロット噴射は行われず、メイン噴射だけが行われることとなる。
【００４２】
ここで、高回転・高負荷（約３０００rpm ，１００％負荷＝アクセル全開）の条件にて、通常のパイロット噴射を行った場合と、本実施形態に特有の非有効領域用のパイロット噴射を行った場合とで、差を比較した実験結果を図８に示す。尚、図８は、排気中のＮＯx と燃費との関係を表しており、点線ａが通常のパイロット噴射を行った場合を示し、実線ｂが非有効領域用のパイロット噴射を行った場合を示している。
【００４３】
この図８から明らかなように、本実施形態に特有の非有効領域用のパイロット噴射を行った場合には、ＮＯx と燃費の両方が低減されることが分かる。尚、排気のスモークレベルは同等であった。
以上詳述したように、本実施形態の燃料噴射装置１によれば、図５の有効領域ＲＥでは、通常のパイロット噴射を行い、また図５の非有効領域ＲＮでは、インジェクタ３に対するパイロット噴射のための開弁駆動を終了してからインジェクタ３が全閉状態となる前に、インジェクタ３に対するメイン噴射のための開弁駆動を開始して、パイロット噴射による噴射率波形とメイン噴射による噴射率波形とが１つに連なるように制御しているため、ほぼ全ての運転領域でＮＯx を低減することができる。
【００４４】
尚、本実施形態では、図４におけるＳ１５０の処理が近接駆動制御に相当しており、図４におけるＳ１２０の処理が運転状態判定手段としての動作に相当している。
ところで、上記実施形態では三方弁方式のインジェクタ３を用いたが、図９に示すような二方弁方式のインジェクタ６９を用いても良い。尚、図９において、図３に示したインジェクタ３と同機能の部材については同じ符号を付している。
【００４５】
簡単に説明すると、この二方弁方式のインジェクタ６９において、電磁コイル４７の無通電時には、二方弁７１のバルブが閉じるため、三方弁方式のインジェクタ３にてポートαとポートβとが連通した状態と全く同様に、ノズルニードル３９の下端が弁座３９ｂに押さえつけられて、当該インジェクタ６９は閉弁状態となる。
【００４６】
一方、電磁コイル４７に通電すると、二方弁７１が図９にて上方へ引き上げられる。すると、制御室３８の高圧燃料が絞り７３を通って燃料タンク７へ逃がされるため、制御室３８の圧力が低下する。尚、この時、コモンレール５からの高圧燃料が絞り７５を介して制御室３８に供給されるが、制御室３８の圧力低下速度は、絞り７３，７５の選択により任意に設定することができる。そして、制御室３８の圧力が低下すると、コマンドピストン３７の背圧が低下して、三方弁方式のインジェクタ３にてポートαとポートγとが連通した状態と全く同様に、ノズルニードル３９が上昇して弁座３９ｂから離れ、噴孔４０から燃料が噴射される。
【００４７】
そして、このような二方弁方式のインジェクタ６９を用いた場合でも、前述した実施形態と全く同じ効果を得ることができる。
尚、過給機付のエンジンに対しては、図４のＳ１２０で判定する非有効領域ＲＮを予め広く設定しておき、エンジンの回転数と負荷がより低い領域で、図４のＳ１５０の処理が行われるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態のコモンレール式燃料噴射装置を表す構成図である。
【図２】 実施形態における高圧ポンプの構成を示す模式図である。
【図３】 実施形態におけるインジェクタの構成を示す模式図である。
【図４】 実施形態のＥＣＵで実行される処理を表すフローチャートである。
【図５】 通常のパイロット噴射がＮＯx の低減に有効ではない運転領域（非有効領域）を説明する説明図である。
【図６】 通常のパイロット噴射を行う場合の制御状態を示すタイミングチャートである。
【図７】 非有効領域用のパイロット噴射を行う場合の制御状態を示すタイミングチャートである。
【図８】 実施形態の効果を説明する説明図である。
【図９】 他の実施形態のインジェクタの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…コモンレール式燃料噴射装置 ３，６９…インジェクタ
５…コモンレール ７…燃料タンク ９…高圧ポンプ
１１…電子制御装置（ＥＣＵ） ２７…コモンレール圧センサ
３３…エンジン ３５…三方弁 ３７…コマンドピストン
３８…制御室 ３９…ノズルニードル ３９ａ…油溜り室
３９ｂ…弁座（シート） Ｓ…スプリング ４０…噴孔
４１…ＣＰＵ ４５…トランジスタ ４７…電磁コイル
５１…気筒判別センサ ５３…クランク角センサ
５５…アクセル開度センサ ７１…二方弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for controlling fuel injection into an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection control method and apparatus for performing pilot injection prior to main injection.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a fuel injection control device for a diesel engine typified by a common rail type, pilot injection has been performed in order to reduce noise of an internal combustion engine, exhaust emission, and the like.
[0003]
This pilot injection is performed in order to inject a small amount of fuel prior to the main injection (main injection), and the ignition delay of the main injection due to the combustion heat of the small amount of fuel (time from when the fuel is injected until ignition occurs) This reduces the combustion at a stroke, thereby suppressing the noise of the internal combustion engine and NOx in the exhaust gas.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the operating state of the internal combustion engine is in a high rotation and high load region, or when the ignition delay of the fuel is originally short, such as an internal combustion engine with a turbocharger such as a turbocharger, normal pilot injection is performed. It was found that even if the operation was performed, it was not possible to suppress the single combustion of the main injection and NOx in the exhaust could not be reduced sufficiently.
[0005]
In such a case, the magnitude of the initial combustion amount greatly affects the generation of NOx, and the initial injection rate (the rate of change in the fuel supply amount with respect to time) is particularly high under conditions where fuel is injected at a high pressure. It becomes high and it becomes easy to generate NOx.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection control method and a fuel injection control device that can reliably suppress NOx in the exhaust gas of an internal combustion engine.
[0006]
[Means for solving the problems and effects of the invention]
  In the fuel injection control method of the present invention,Fuel supplied from a pressure accumulating pipe that accumulates fuel at a high predetermined pressureInternal combustion engineFountainThe internal combustion engine is driven by opening the fuel injection valve.,With the main injection of fuel,The main injectionStop fuel injection before starting fuel injectionThe pilot injection is sequentially performed, but after the valve opening drive for pilot injection to the fuel injection valve is finished, before the fuel injection valve is fully closed, the main injection for the fuel injection valve that has performed the pilot injection is performed. Proximity drive control, such as starting the valve opening drive for injection and shifting the fuel injection valve in the valve opening direction, is performed when the internal combustion engine is operating at a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher. .
[0007]
According to this method, the main injection is started while the fuel injection amount by the pilot injection is decreasing. As a result, the injection rate waveform by the pilot injection and the injection rate waveform by the main injection The two injection waveforms are connected to each other without being separated as in the case of normal pilot injection. In other words, the pilot injection and the main injection are linked to form one injection that apparently reduces the initial injection rate of the main injection.
[0008]
Therefore, according to the fuel injection control method of the present invention, when the operating state of the internal combustion engine is in a high rotation and / or high load region, or in an internal combustion engine with a supercharger, the ignition delay of the fuel is originally short. Even in this case, the amount of combustion at the initial stage of the main injection can be reduced and the one-time combustion can be suppressed, and as a result, the NOx in the exhaust can be surely suppressed.
[0009]
  In particular, according to the fuel injection control method of the present invention in which the proximity drive control described above is performed when the internal combustion engine is in an operation state of a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher, a greater effect can be obtained. Can be obtained. In other words, the ignition delay of the fuel is originally short, and the conventional normal pilot injection is NO. x When the operating state is a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher so that the reduction effect cannot be obtained, the proximity drive control unique to the present invention is performed, and the fuel ignition delay is long. NO with normal pilot injection x When the operating state is such that a reduction effect can be obtained, the control is switched such that normal pilot injection is performed, and NO in almost all operating regions of the internal combustion engine. x It is because it becomes possible to reduce.
  The fuel injection control method of the present invention is a fuel injection control device that performs conventional normal pilot injection (that is, injection control in which the injection rate waveform by pilot injection and the injection rate waveform by main injection are completely separated). If there is, it can be easily implemented without changing the hardware configuration.
[0010]
That is, the injection interval between the pilot injection and the main injection, specifically, the time from the end of the valve opening drive for the pilot injection to the fuel injection valve to the start of the valve opening drive for the main injection to the fuel injection valve This is because it is only necessary to set the interval short.
[0012]
  On the other hand, as a device for carrying out the fuel injection control method of the present invention, the following fuel injection control device can be considered.
  That is,A pressure accumulating pipe for accumulating high predetermined pressure fuel, and a fuel of a predetermined pressure accumulated in the pressure accumulating pipe are supplied, and the supplied fuel isInternal combustion engineFountainFuel injection valve for shootingWhenThe fuel injection valve is driven to open, and the internal combustion engine is,With the main injection of fuel,The main injectionStop fuel injection before starting fuel injectionIn the fuel injection control device configured to sequentially execute pilot injection, the fuel injection control device includes operating state determination means for determining whether or not the internal combustion engine is in an operating state of a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher. After starting the valve opening drive for pilot injection to the fuel injection valve, before the fuel injection valve is fully closed, start the valve opening drive for main injection for the fuel injection valve that performed the pilot injection When the proximity driving control for shifting the fuel injection valve in the valve opening direction is affirmed by the operating state determining means (that is, the internal combustion engine is in an operating state at a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher). A fuel injection control device that is configured to execute when it is determined.
[0013]
  And according to this fuel-injection control apparatus, the effect mentioned above by the fuel-injection control method of this invention can be acquired.
  That is,In this fuel injection control device, an operation state determination unit for determining whether or not the internal combustion engine is in an operation state of a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher.In stepsIf more positive determination is madeIn addition,Execute the proximity drive controlFrom beforeAs described above, NOx can be reduced in almost all operation regions.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is not limited to the following, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as the injection system is capable of pilot injection as long as it belongs to the technical scope of the present invention. .
[0015]
First, FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a common rail fuel injection device according to an embodiment.
This common rail type fuel injection device 1 is for a six-cylinder diesel engine, and includes six injectors (electromagnetic fuel injection valves) 3 disposed in each cylinder and high-pressure fuel supplied to each injector 3. A common rail 5 for accumulating pressure, a variable discharge high-pressure pump 9 for pumping fuel from a fuel tank 7 to the common rail 5, and an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 11 for controlling them are provided. Although not particularly illustrated, the ECU 11 is configured with a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as a main part.
[0016]
The fuel stored in the fuel tank 7 is sucked up by the feed pump 13 and is pumped to the high pressure pump 9 in a low pressure state. As shown in FIG. 2, the fuel pumped at a low pressure is stored in a fuel gallery 15 installed in the high-pressure pump 9, and is maintained at a constant pressure by the set valve opening pressure of the check valve 17. When the fuel pressure in the fuel gallery 15 rises above the set valve opening pressure, the check valve 17 is opened and the fuel is returned to the fuel tank 7.
[0017]
On the other hand, the fuel gallery 15 is communicated with or cut off from a fuel pressurizing chamber 21 via an electromagnetic control valve 19. A plunger 23 is fitted in the chamber 21. If the electromagnetic control valve 19 is closed while the plunger 23 is raised, the fuel is pressurized in the chamber 21. When this pressure becomes equal to or higher than the opening pressure of the check valve 25, the fuel in the chamber 21 is pumped to the common rail 5. Therefore, the start timing of pressurization and pressure feeding is determined by the closing timing of the electromagnetic control valve 19. Since the pumping end timing is constant corresponding to the top dead center arrival timing of the plunger 23, the pumping amount increases if the pumping start timing is advanced. Using such a mechanism, the ECU 11 controls the closing timing of the electromagnetic control valve 19 in order to obtain a target common rail pressure.
[0018]
Note that the details of the operation of the high-pressure pump system described above are not directly related to the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.
As described above, the fuel is pressurized and pumped by the high-pressure pump 9 and stored in the common rail 5. The fuel pressure at that time is detected by a common rail pressure sensor 27 installed on the common rail 5 and sent to the ECU 11 as an electric signal. As described above, the ECU 11 controls the closing timing of the electromagnetic control valve 19 so that the common rail pressure becomes the target value. Note that a pressure limiter 29 is provided on the common rail 5 so that the internal pressure does not become too high.
[0019]
The high-pressure fuel thus stored in the common rail 5 is sent to the injector 3 installed for each cylinder of the engine 33 via the flow limiter 31 as shown in FIG. The fuel branches in two directions in the injector 3. One of them flows into the control chamber 38 provided on the back side of the command piston 37 via the port α and the port β of the three-way valve 35. The other flows into the oil reservoir chamber 39 a at the lower end of the nozzle needle 39 connected to the command piston 37.
[0020]
That is, the fuel branched in the injector 3 is divided into a force for pushing down the nozzle needle 39 and a force for pushing up. At this time, since the area of the back surface of the command piston 37 is larger than the area of the nozzle needle 39, the downward force in FIG. 3 as a whole prevails, and the lower end of the nozzle needle 39 is the valve seat (seat). ) 39b, the injector 3 is closed. Accordingly, when the three-way valve 35 is in the illustrated communication state (communication state between the port α and the port β), fuel is not injected.
[0021]
In the fuel injection, the ECU 11 is executed by outputting a high-level drive pulse from the output port 43 of the CPU 41 over a predetermined period at a predetermined timing based on a calculation result described later. When a drive pulse is output from the output port 43 of the CPU 41, the transistor 45 is switched to the conductive state (ON), and the electromagnetic coil 47 attached to the three-way valve 35 is energized. Then, the three-way valve 35 switches to a state in which the port β and the port γ communicate with each other, the fuel pressure from the common rail 5 is not applied to the back surface of the command piston 37, and the high-pressure fuel that has flowed into the control chamber 38 is a fuel tank. Escape to 7. As a result, the back pressure of the command piston 37 is reduced, and the force that pushes the nozzle needle 39 upward is better. The nozzle needle 39 is lifted and its lower end is separated from the valve seat 39b. 3 is opened, and fuel is injected from the nozzle hole 40.
[0022]
Actually, the nozzle needle 39 is urged downward by the spring S, and opens when the force to push the nozzle needle 39 upward against the set load of the spring S wins. Is started.
Further, by stopping energization to the electromagnetic coil 47, the three-way valve 35 returns to the state where the port α and the port β are communicated again, and a high back pressure is applied to the command piston 37 to close the nozzle needle 39 in the valve closing direction. To finish the fuel injection.
[0023]
On the other hand, in order to perform such fuel injection and various controls, as shown in FIG. 1, in addition to the common rail pressure sensor 27, the ECU 11 includes a cylinder discrimination sensor 51, a crank angle sensor 53, an accelerator opening sensor 55, an idle switch 57, a starter. Signals from various sensors such as the switch 59 and the cooling water temperature sensor 61 are also input.
[0024]
Further, as shown in FIG. 3, a capacitor 63 charged with a high voltage for driving the electromagnetic coil 47 at high speed is interposed in the circuit from the battery + B to the electromagnetic coil 47. That is, immediately after the transistor 45 is turned on, the peak current Ip is supplied from the capacitor 63 to the electromagnetic coil 47, and thereafter, the constant current Ih is supplied based on the battery voltage (see FIG. 6 (see “Drive Pulse” and “Coil Current” columns).
[0025]
Next, the energization control to the electromagnetic coil 47 of the injector 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the process of FIG. 4 is executed at predetermined time intervals or by an interrupt process synchronized with the rotation of the engine 33.
As shown in FIG. 4, the CPU 41 installed in the ECU 11 first represents the operating state of the engine 33 based on the signals from the various sensors described above at step (hereinafter simply referred to as “S”) 100. Information such as the engine speed Ne, the accelerator opening degree Acc, and the common rail pressure Pc is read. In subsequent S110, it is determined based on the read information whether or not pilot injection is performed according to a known determination condition.
[0026]
If it is determined that the pilot injection is to be performed, the process proceeds to S120, and from the engine speed Ne and the accelerator opening Acc read in S110, the operating state of the engine 33 is effective for reducing the NOx by normal pilot injection. It is determined whether or not it is in an area.
[0027]
Here, the region determined in S120 will be described.
According to an experiment conducted by the present inventor, as shown in FIG. 5, in a specific high rotation and high load region on a rotation speed-torque map showing the relationship between the rotation speed of the engine and torque (load). In the operation region RE where the ignition delay is long and the ignition delay is long, the normal pilot injection shown in FIG. 6 (that is, the injection rate waveform by the pilot injection is completely separated from the injection rate waveform by the main injection thereafter) has a NOx reduction effect. As can be seen, in the high rotation and / or high load region and the operation region RN where the ignition delay is originally short, it has been found that the effect of reducing NOx cannot be obtained by normal pilot injection.
[0028]
This is because the ignition delay is originally a short region, so the effect of reducing NOx by suppressing the premixed combustion by reducing the ignition delay is small, and the one-stroke combustion of the main injection performed after the pilot injection cannot be suppressed. is there. In such a case, the magnitude of the initial combustion amount greatly affects the generation of NOx. Therefore, especially under the condition of injecting fuel at a high pressure, the initial injection amount increases and a large amount of NOx is generated. This is particularly noticeable in turbocharged engines such as turbochargers and superchargers. In other words, in a turbocharged engine, the in-cylinder pressure and temperature that determine the ignition delay time are higher than in a naturally aspirated engine, and therefore the ignition delay is shortened in a region where the rotational speed and load are lower. .
[0029]
Therefore, in the present embodiment, in S120, from the actual engine speed Ne and the accelerator opening Acc corresponding to the load, the operation state of the engine 33 is long and the normal pilot injection is effective in reducing NOx. In the operation region (ie, the operation region RE of FIG. 5 and hereinafter also referred to as the effective region), or the operation region in which normal pilot injection is originally not effective in reducing NOx (ie, the ignition delay is short) The operation region RN in FIG. 5 and hereinafter referred to as an ineffective region) is determined, and the fuel injection method is switched according to the determination result.
[0030]
First, in S120, when it is determined that the operating state of the engine 33 is in the effective region RE of FIG. 5, the process proceeds to S130. Then, in order to perform normal pilot injection and main injection, as shown in FIG. 6, a pulse signal output at a predetermined position among pulse signals output from the crank angle sensor 53 (hereinafter, this pulse signal is particularly referred to as Ne). The energization start timing TP1 and energization time TP2 for pilot injection and the energization start timing time TM1 and energization time TM2 for main injection based on the information read in S100 are calculated.
[0031]
The energization start timing TP1 for pilot injection is the time from when the Ne pulse is output by the crank angle sensor 53 to when the drive pulse PP for pilot injection is output to the transistor 45, and the energization time for pilot injection. TP2 is the time width of the driving pulse PP for pilot injection. Similarly, the energization start timing TM1 for main injection is the time from when the Ne pulse is output by the crank angle sensor 53 until the drive pulse PM for main injection is output to the transistor 45. Time TM2 is the time width of the drive pulse PM for main injection. The energization time TP2 for pilot injection is set to a time shorter than the energization time TM2 for main injection, and the energization start timing TM1 for main injection is set for pilot injection at the energization start timing TP1 for pilot injection. Is set to a time longer than the time obtained by adding the energization time TP2.
[0032]
In subsequent S140, the energization start times TP1 and TM1 and the energization times TP2 and TM2 obtained in S130 are set in a predetermined storage area as data for outputting drive pulses, and then the processing is performed. Is temporarily terminated.
Here, the energization start timings TP1, TM1 and energization times TP2, TM2 set in S140 are referred to by other drive processing or timer circuit not shown. Then, by the drive process or the timer circuit, the drive pulse PP for pilot injection and the main injection are sent from the output port 43 to the transistor 45 according to the energization start timings TP1, TM1 and energization times TP2, TM2. Drive pulses PM are sequentially output.
[0033]
Then, as shown in FIG. 6, first, a current flows through the electromagnetic coil 47 of the three-way valve 35 by the drive pulse PP, and as a result, the nozzle needle 39 rises (lifts) as described above, and the injection of the injector 3 Fuel injection as pilot injection is performed from the hole 40. When the output of the drive pulse PP is finished, the nozzle needle 39 is lowered and seated on the valve seat 39b (the lift amount of the nozzle needle 39 becomes 0), and the pilot injection is completed at this point.
[0034]
Thereafter, when the energization start timing TM1 for main injection is reached, a drive pulse PM for main injection is output to the transistor 45, and the drive pulse PM causes the injection pulse 40 from the injection hole 40 of the injector 3 as in the case of the pilot injection. Fuel injection is performed as main injection.
[0035]
That is, when it is determined in S120 that the operating state of the engine 33 is in the effective region RE of FIG. 5 and normal pilot injection is performed, the drive pulse PP for pilot injection becomes low level and the nozzle needle 39 is moved to the valve seat 39b. Then, the energization start timings TP1, TM1 and energization times TP2, TM2 are set so that the drive pulse PM for main injection is output. Due to such setting, the injection rate waveform by pilot injection and the injection rate waveform by main injection are completely separated as shown in FIG.
[0036]
On the other hand, when it determines with the driving | running state of the engine 33 being in the non-effective area | region RN of FIG. 5 in S120, it transfers to S150. In order to perform pilot injection and main injection for an ineffective region different from normal, as shown in FIG. 7, the energization start timing TP1 and energization time TP2 for pilot injection and the energization start timing time TM1 for main injection are used. The energization time TM2 is calculated based on the information read in S100.
[0037]
That is, when pilot injection for the ineffective region is performed, the energization start timing TP1 for pilot injection is mainly set longer than when normal pilot injection is performed, and the time interval between the pilot injection and the main injection (details) Is a time interval from when the drive pulse PP for pilot injection falls to when the drive pulse PM for main injection rises, so that the nozzle needle 39 is moved to the valve seat after the drive pulse PP falls. Each of the energization start timings TP1, TM1 is such that the drive pulse PM for the main injection rises and the nozzle needle 39 starts to rise when the lift amount still remains ΔL before sitting on 39b. And each energization time TP2, TM2 is set.
[0038]
Then, after executing the calculation process of S150, the process proceeds to S140, and the drive pulses are output with the energization start timings TP1, TM1 and the energization times TP2, TM2 for the ineffective area obtained in S150. The data is set in a predetermined storage area as data for that purpose, and then the process is temporarily terminated.
[0039]
For this reason, when the operating state of the engine 33 is in the ineffective region RN of FIG. 5, as shown in FIG. 7, the drive pulse PP for pilot injection falls and the fuel injection amount by the pilot injection decreases. The main injection is started in the middle of the operation. As a result, the injection rate waveform by the pilot injection and the injection rate waveform by the main injection are linked together, apparently reducing the initial injection rate of the main injection. It becomes one injection like that. That is, the injection rate corresponding to the region r indicated by diagonal lines in FIG. 7 is reduced.
[0040]
Therefore, according to the fuel injection device 1 of the present embodiment, the operating state of the engine 33 is the non-effective region RN in FIG. 5 (that is, the high rotation and high load region, and the ignition delay is originally short and normal pilot injection is performed. Then, even in the operation region where NOx cannot be reduced, it is possible to reduce the initial combustion amount of the main injection and suppress the one-time combustion, and as a result, it is possible to reliably suppress NOx in the exhaust gas. Become.
[0041]
If it is determined in S110 that the pilot injection is not performed, the process proceeds to S160, and only the energization start timing time TM1 and the energization time TM2 for main injection are calculated. Then, the process proceeds to S140, where the energization start timing TM1 and the energization time TM2 obtained in S160 are set as data for outputting a drive pulse, and then the process is temporarily terminated. For this reason, pilot injection is not performed and only main injection is performed.
[0042]
Here, when normal pilot injection was performed under conditions of high rotation and high load (about 3000 rpm, 100% load = accelerator fully open), pilot injection for an ineffective region peculiar to the present embodiment was performed. FIG. 8 shows the experimental results comparing the differences between the cases. FIG. 8 shows the relationship between NOx in the exhaust gas and fuel consumption. The dotted line a indicates the case where normal pilot injection is performed, and the solid line b indicates the case where pilot injection for the ineffective region is performed. ing.
[0043]
As can be seen from FIG. 8, when the pilot injection for the ineffective region peculiar to the present embodiment is performed, both NOx and fuel consumption are reduced. The smoke level of the exhaust was the same.
As described above in detail, according to the fuel injection device 1 of the present embodiment, normal pilot injection is performed in the effective region RE of FIG. 5, and pilot injection to the injector 3 is performed in the ineffective region RN of FIG. The valve opening drive for main injection with respect to the injector 3 is started before the injector 3 is fully closed after the opening of the valve for driving is completed, and the injection rate waveform by pilot injection and the injection rate waveform by main injection Therefore, NOx can be reduced in almost all operation regions.
[0044]
In the present embodiment, the process of S150 in FIG. 4 corresponds to the proximity drive control, and the process of S120 in FIG. 4 corresponds to an operation as the driving state determination unit.
In the above embodiment, the three-way valve type injector 3 is used. However, a two-way valve type injector 69 as shown in FIG. 9 may be used. In FIG. 9, members having the same functions as those of the injector 3 shown in FIG.
[0045]
Briefly, in this two-way valve type injector 69, when the electromagnetic coil 47 is not energized, the valve of the two-way valve 71 is closed, so that the port α and the port β are communicated with each other in the three-way valve type injector 3. Just like the state, the lower end of the nozzle needle 39 is pressed against the valve seat 39b, and the injector 69 is closed.
[0046]
On the other hand, when the electromagnetic coil 47 is energized, the two-way valve 71 is pulled upward in FIG. Then, the high-pressure fuel in the control chamber 38 is released to the fuel tank 7 through the throttle 73, so that the pressure in the control chamber 38 decreases. At this time, the high-pressure fuel from the common rail 5 is supplied to the control chamber 38 through the throttle 75, but the pressure reduction rate of the control chamber 38 can be arbitrarily set by selecting the throttles 73 and 75. When the pressure in the control chamber 38 decreases, the back pressure of the command piston 37 decreases, and the nozzle needle 39 rises just like the state where the port α and the port γ communicate with each other in the three-way valve type injector 3. As a result, the fuel is injected from the nozzle hole 40 away from the valve seat 39b.
[0047]
Even when such a two-way valve type injector 69 is used, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
For an engine with a supercharger, the ineffective area RN determined in S120 of FIG. 4 is set in advance widely, and the process of S150 of FIG. 4 is performed in an area where the engine speed and load are lower. Can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a common rail fuel injection device according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a high-pressure pump in the embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an injector in the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a process executed by the ECU of the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an operation region (ineffective region) in which normal pilot injection is not effective in reducing NOx.
FIG. 6 is a timing chart showing a control state when normal pilot injection is performed.
FIG. 7 is a timing chart showing a control state when pilot injection for an ineffective region is performed.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the effect of the embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of an injector according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Common rail type fuel-injection apparatus 3,69 ... Injector
5 ... Common rail 7 ... Fuel tank 9 ... High pressure pump
11 ... Electronic control unit (ECU) 27 ... Common rail pressure sensor
33 ... Engine 35 ... Three-way valve 37 ... Command piston
38 ... Control chamber 39 ... Nozzle needle 39a ... Oil sump chamber
39b ... Valve seat (seat) S ... Spring 40 ... Injection hole
41 ... CPU 45 ... transistor 47 ... electromagnetic coil
51 ... Cylinder discrimination sensor 53 ... Crank angle sensor
55 ... Accelerator opening sensor 71 ... Two-way valve

Claims (2)

高い所定圧の燃料を蓄圧する蓄圧配管から供給される燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁を開弁駆動することで、前記内燃機関に対し、燃料の主噴射と、該主噴射による燃料噴射の開始前に燃料噴射を停止するパイロット噴射とを順次行う燃料噴射制御方法において、
前記燃料噴射弁に対する前記パイロット噴射のための開弁駆動を終了してから前記燃料噴射弁が全閉状態となる前に、前記パイロット噴射のための開弁駆動を行った燃料噴射弁に対する前記主噴射のための開弁駆動を開始して前記燃料噴射弁を開弁方向に移行させる近接駆動制御を、前記内燃機関が特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態にある場合に行うこと、
を特徴とする燃料噴射制御方法。By opening drive of the fuel injection valve for morphism injection of fuel supplied to the internal combustion engine from the accumulator piping for accumulating a fuel of high predetermined pressure, to the internal combustion engine, and the main injection of fuel, main injection a fuel injection control method sequentially performing a pilot injection for stopping the fuel injection before the start of fuel injection by,
The main valve for the fuel injection valve that has performed the valve opening drive for the pilot injection before the fuel injection valve is fully closed after the valve opening drive for the pilot injection to the fuel injection valve is completed. Proximity drive control for starting the valve opening drive for injection and shifting the fuel injection valve in the valve opening direction is performed when the internal combustion engine is in an operating state of a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher. What to do,
A fuel injection control method. 高い所定圧の燃料を蓄圧する蓄圧配管と、前記蓄圧配管に蓄圧された所定圧の燃料が供給されると共に、該供給された燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁とを備え、該燃料噴射弁を開弁駆動して、前記内燃機関に対し、燃料の主噴射と、該主噴射による燃料噴射の開始前に燃料噴射を停止するパイロット噴射とを順次実行するように構成された燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関が特定の回転数以上且つ／あるいは特定の負荷以上の運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段を備え、
前記燃料噴射弁に対する前記パイロット噴射のための開弁駆動を終了してから前記燃料噴射弁が全閉状態となる前に、前記パイロット噴射のための開弁駆動を行った燃料噴射弁に対する前記主噴射のための開弁駆動を開始して前記燃料噴射弁を開弁方向に移行させる近接駆動制御を、前記運転状態判定手段により肯定判定された場合に実行するように構成されたこと、
を特徴とする燃料噴射制御装置。Comprising a pressure accumulation piping for accumulating a fuel of high predetermined pressure, said the fuel of predetermined pressure is accumulated in the accumulator pipe is supplied, and a fuel injection valve for morphism injection to the internal combustion engine the supplied fuel, and opening drives the fuel injection valve, the relative engine, and the main injection of fuel, is configured to sequentially perform a pilot injection for stopping the fuel injection before the start of fuel injection by the main injection In the fuel injection control device,
An operation state determination means for determining whether or not the internal combustion engine is in an operation state of a specific rotational speed or higher and / or a specific load or higher;
The main valve for the fuel injection valve that has performed the valve opening drive for the pilot injection before the fuel injection valve is fully closed after the valve opening drive for the pilot injection to the fuel injection valve is completed. Proximity drive control that starts valve opening drive for injection and shifts the fuel injection valve in the valve opening direction is configured to be executed when an affirmative determination is made by the operating state determination means,
A fuel injection control device.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19860398B4 (en) * 1998-12-28 2004-05-27 Robert Bosch Gmbh Method and device for controlling the fuel metering in an internal combustion engine
GB2367588B (en) * 2000-03-31 2004-11-10 Mitsubishi Motors Corp Accumulator fuel-injection apparatus
DE202004021826U1 (en) 2004-11-12 2011-05-26 C.R.F. Società Consortile per Azioni, Torino Fuel injection control in an internal combustion engine
EP1657422A1 (en) 2004-11-12 2006-05-17 C.R.F. Societa' Consortile per Azioni A method for controlling fuel injection in an internal combustion engine
DE202005021916U1 (en) 2005-12-12 2011-05-12 C.R.F. Società Consortile per Azioni, Orbassano Fuel injection system for an internal combustion engine
DE602008005349D1 (en) 2008-12-29 2011-04-14 Fiat Ricerche Fuel injection system with high repeatability and stability for an internal combustion engine
EP2383454A1 (en) 2010-04-27 2011-11-02 C.R.F. Società Consortile per Azioni Fuel injection rate shaping in an internal combustion engine
EP2405121B1 (en) 2010-07-07 2013-10-09 C.R.F. Società Consortile per Azioni Fuel-injection system for an internal-combustion engine
JP5849975B2 (en) * 2013-02-25 2016-02-03 株式会社デンソー Fuel injection control device and fuel injection system
JP6156397B2 (en) 2015-01-14 2017-07-05 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine
JP6428592B2 (en) 2015-12-10 2018-11-28 株式会社デンソー Fuel injection control device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5402760A (en) * 1992-05-21 1995-04-04 Nippondenso Co., Ltd. Fuel injection control apparatus for internal combustion engine
EP0619423B1 (en) * 1993-04-09 1998-11-25 Zexel Corporation Fuel injection system
DK0786592T3 (en) * 1996-01-29 2002-06-17 Waertsilae Nsd Schweiz Ag Method of injecting fuel by a piston combustion engine

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