JPH0363664B2 - - Google Patents

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JPH0363664B2
JPH0363664B2 JP58124823A JP12482383A JPH0363664B2 JP H0363664 B2 JPH0363664 B2 JP H0363664B2 JP 58124823 A JP58124823 A JP 58124823A JP 12482383 A JP12482383 A JP 12482383A JP H0363664 B2 JPH0363664 B2 JP H0363664B2
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injection
signal
fuel
injections
internal combustion
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Toshihiko Ito
Taro Tanaka
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃機関の燃料噴射方法および装置に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel injection method and apparatus for an internal combustion engine.

従来技術 デイーゼル機関において騒音の低減と燃焼効率
の向上とを両立させるためには、燃焼の後期ほど
燃焼を激しくしてやることが必要であり、これは
よく知られた事実であるが、実現が困難なことも
よく知られている。この問題を解決するために
は、高速応答形の燃料噴射ポンプを用いて電子式
燃料噴射制御を行なうことが有効であると考えら
れるが、そのような燃料噴射ポンプも制御方法お
よび装置もまた知られていない。
Prior Art In order to reduce noise and improve combustion efficiency in a diesel engine, it is necessary to make combustion more intense in the later stages of combustion.This is a well-known fact, but it is difficult to achieve this. It is also well known. In order to solve this problem, it is thought to be effective to perform electronic fuel injection control using a fast-response fuel injection pump, but the control method and device for such a fuel injection pump are also not well known. It has not been done.

発明の目的 本発明の目的は、燃焼の後半で燃焼を激しくし
て、内燃機関の騒音の発生を抑制しつつ、内燃機
関の燃焼効率を向上させることにある。
OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the intensity of combustion in the latter half of combustion, thereby suppressing the generation of noise in the internal combustion engine and improving the combustion efficiency of the internal combustion engine.

発明の構成 本発明において、基本形態として、1回の燃焼
毎に複数回のポンプ作用によつて内燃機関の筒内
の複数回の燃料噴射を行なうにあたり、該複数回
の噴射における噴射毎の間隔を噴射の回数を追う
ごとく短かく制御する内燃機関の燃料噴射方法が
提供される。
Structure of the Invention In the present invention, as a basic form, when fuel is injected multiple times in the cylinder of an internal combustion engine by multiple pump actions for each combustion, the interval between each injection in the multiple injections is Provided is a fuel injection method for an internal combustion engine in which fuel injection is controlled to be shorter as the number of injections increases.

実施例 本発明の一実施例としての燃料噴射方法を行な
う装置が第1図に示される。第1図の装置は直噴
デイーゼル型の内燃機関に適用した場合について
示される。
Embodiment An apparatus for carrying out a fuel injection method as an embodiment of the present invention is shown in FIG. The device of FIG. 1 is shown applied to a direct injection diesel internal combustion engine.

直噴デイーゼル型の内燃機関Eのヘツドにはユ
ニツトインジエクタ1が取り付けられており、該
ユニツトインジエクタ1にはフイード圧アキユー
ムレータ2から燃料が供給される。該アキユーム
レータ2には内燃機関によつて駆動されるフイー
ドポンプによつて数十気圧の燃料が蓄圧されてい
る。
A unit injector 1 is attached to the head of a direct injection diesel internal combustion engine E, and fuel is supplied to the unit injector 1 from a feed pressure accumulator 2. Several tens of atmospheres of fuel is stored in the accumulator 2 by a feed pump driven by an internal combustion engine.

ユニツトインジエクタ1はその作動機構に電歪
式アクチユエータ120を用いた高速応答形の燃
料噴射ポンプであり、該電歪式アクチユエータ1
20にコントローラ4から駆動信号を印加される
ことによつて噴射弁の開閉動作を行ない、燃焼室
内に燃料を噴射供給する。すなわち、ユニツトイ
ンジエクタ1は、コントロール4から電歪式アク
チユエータ120に印加される駆動信号電圧が正
の高電圧であるときには該電歪式アクチユエータ
120の伸長作用によつて噴射弁を開いて燃焼室
内に燃料噴射を行ない、一方、その駆動電圧が負
の高電圧でなるときには電歪式アクチユエータ2
の収縮作用によつて噴射弁を閉じて燃料噴射を停
止する。このユニツトインジエクタの構成作用に
ついては後は詳しく述べる。
The unit injector 1 is a high-speed response fuel injection pump that uses an electrostrictive actuator 120 as its operating mechanism.
When a drive signal is applied to 20 from the controller 4, the injector opens and closes, thereby injecting and supplying fuel into the combustion chamber. That is, when the drive signal voltage applied from the control 4 to the electrostrictive actuator 120 is a positive high voltage, the unit injector 1 opens the injection valve by the expansion action of the electrostrictive actuator 120 and enters the combustion chamber. On the other hand, when the driving voltage is a negative high voltage, the electrostrictive actuator 2
The contraction action of the injector closes the injection valve and stops fuel injection. The construction and operation of this unit injector will be described in detail later.

角度センサ51は例えばフオトインタラプタ等
を用いて構成され、エンジンクランクシヤフトの
1/2の回転に同期して回転するシヤフト52に装
着されたシグナルプレート53の外周部近傍に配
置されて、このシグナルプレート53の外周部に
刻設されたスリツト部54を検出し、シグナルプ
レートの1回転あたり720個の角度信号S(CA)
を発生する。すなわち、該角度センサ51の1パ
ルスはエンジンクランクシヤフトの回転角1℃A
に対応している。
The angle sensor 51 is configured using, for example, a photo interrupter or the like, and is arranged near the outer periphery of a signal plate 53 attached to a shaft 52 that rotates in synchronization with 1/2 rotation of the engine crankshaft. 53 is detected, and 720 angle signals S (CA) are generated per one rotation of the signal plate.
occurs. That is, one pulse of the angle sensor 51 corresponds to a rotation angle of 1°C A of the engine crankshaft.
It corresponds to

基準位置センサ55は例えばフオトインタラプ
タ等を用いて構成され、シグナルプレート53に
設けられた1個のスリツト部56を検出して基準
信号を発生する。このスリツト部56は基準信号
が内燃機関の圧縮上死点前30℃Aに発生されるよ
うな適当な位置に設ける。
The reference position sensor 55 is configured using, for example, a photo interrupter or the like, and detects one slit portion 56 provided in the signal plate 53 to generate a reference signal. This slit portion 56 is provided at a suitable position such that the reference signal is generated at 30° A before compression top dead center of the internal combustion engine.

負荷センサ57はスロツトル弁59と連動する
アクセルペダル58に連動するポテンシヨメータ
を用いて構成され、アクセルペダル58の開度θ
に対応した電圧信号V(θ)を発生する。
The load sensor 57 is configured using a potentiometer that is linked to an accelerator pedal 58 that is linked to a throttle valve 59, and is configured to adjust the opening degree θ of the accelerator pedal 58.
A voltage signal V(θ) corresponding to is generated.

角度センサ51,基準位置センサ55,負荷セ
ンサ57の各出力信号はそれぞれコントローラ4
に導かれる。コントローラ4はこれらの信号に基
づき1回の燃料あたりの適正な燃料噴射量qを演
算し、さらにこの燃料噴射量qを噴射するための
ユニツトインジエクタ1の噴射回数,噴射間隔
τ,燃料噴射時期Di等を演算し、その演算結果に
基づいた駆動信号をユニツトインジエクタ1に送
出し、燃料噴射を行なう。なお、3はエアフロー
メータ,9はエアクリーナである。
Each output signal of the angle sensor 51, reference position sensor 55, and load sensor 57 is sent to the controller 4.
guided by. The controller 4 calculates an appropriate fuel injection amount q per fuel injection based on these signals, and further calculates the number of injections, injection interval τ, and fuel injection timing of the unit injector 1 to inject this fuel injection amount q. D i etc. are calculated, and a drive signal based on the calculation result is sent to the unit injector 1 to perform fuel injection. Note that 3 is an air flow meter and 9 is an air cleaner.

次に、第1図装置における燃料噴射方法につい
て述べる。
Next, the fuel injection method in the apparatus shown in FIG. 1 will be described.

第2図は第1図装置における電歪式アクチユエ
ータ120の駆動信号波形図である。第2図中、
横軸は時間,縦軸は駆動信号電圧をあらわし、Di
は噴射開始時期,Tは全噴射期間,τ1,τ2,τ3
は噴射間隔をあらわし、(1),(2),(3)はそれぞれ内
燃機関の低速回転時、中速回転時、高速回転時の
信号波形である。
FIG. 2 is a drive signal waveform diagram of the electrostrictive actuator 120 in the apparatus shown in FIG. In Figure 2,
The horizontal axis represents time and the vertical axis represents the drive signal voltage, D i
is the injection start time, T is the entire injection period, τ 1 , τ 2 , τ 3 ...
represents the injection interval, and (1), (2), and (3) are the signal waveforms when the internal combustion engine rotates at low speed, medium speed, and high speed, respectively.

いま、駆動信号電圧が±300Vであるものとし、
ユニツトインジエクタ1の1回の開閉あたりに噴
射される噴射量を1mm3とする。もし内燃機関が
1回の燃焼あたりに30mm3の燃料量を必要とする
ならば、ユニツトインジエクタ1は要求される噴
射開始時期Diから噴射を始めて要求される噴射期
間の間に30回の噴射を行なう。
Now, assume that the drive signal voltage is ±300V,
The injection amount injected per opening/closing of the unit injector 1 is assumed to be 1 mm 3 . If an internal combustion engine requires a fuel amount of 30 mm 3 per combustion, the unit injector 1 starts injection at the required injection start time D i and performs 30 injections during the required injection period. Perform injection.

この30回の噴射の噴射間隔τは等間隔に行なわ
れるのではなく、例えば回転数N〔rpm〕で噴射
回数がn回目から(n+1)回目にかけての噴射
間隔τo〔μsec〕は次式で与えられる。
The injection interval τ of these 30 injections is not performed at regular intervals, but for example, the injection interval τ o [μsec] from the nth to (n+1)th injection at the rotation speed N [rpm] is calculated by the following formula: Given.

τo=300−10(n−1) −N−1000/10〔μsec〕 ただし、このτoが60μsec以下となるときには
60μsec一定とされる。
τ o = 300-10 (n-1) -N-1000/10 [μsec] However, when this τ o becomes 60 μsec or less,
It is assumed to be constant at 60μsec.

このように第1図装置においては、噴射間隔τ
は後の噴射回数となるほど、また回転数が大きく
なるほど短くなり、一方、ある限度まで短くなれ
ばその後は一定の間隔とされる。
In this way, in the device shown in FIG. 1, the injection interval τ
The later the number of injections or the higher the rotational speed, the shorter the interval becomes, and once it becomes shorter up to a certain limit, the intervals are constant thereafter.

例えば各回転数Nについて上式で計算される噴
射間隔τ1は、 N=500rpmの時 τ1=305μsec N=1000rpmの時 τ1=300μsec N=2000rpmの時 τ1=200μsec N=3400rpmの時 τ1=60μsec なおN≧3400rpmではτ1は60μsec一定となる。
For example, the injection interval τ 1 calculated by the above formula for each rotation speed N is: When N = 500 rpm τ 1 = 305 μsec When N = 1000 rpm τ 1 = 300 μsec When N = 2000 rpm τ 1 = 200 μsec When N = 3400 rpm τ 1 =60 μsec When N≧3400 rpm, τ 1 is constant at 60 μsec.

また、N=2000rpmの時ならば 1回目の噴射間隔は τ1=200μsec 2回目の噴射間隔は τ2=190μsec 3回目の噴射間隔は τ3=180μsec 〓 15回目の噴射間隔は τ15=60μsec となり、15回目以降は60μsec一定となる。 Also, when N = 2000 rpm, the first injection interval is τ 1 = 200 μsec, the second injection interval is τ 2 = 190 μsec, the third injection interval is τ 3 = 180 μsec, and the 15th injection interval is τ 15 = 60 μsec. Therefore, from the 15th time onwards, it will be constant at 60μsec.

以上の概念を模式的に示したのが前述の第2図
である。第2図では噴射回数を一定としている
が、要求噴射量が減れば噴射回数の前の方から数
えて必要な回数の噴射が行なわれた時点で噴射は
終了される。なお、噴射のために+300Vの駆動
電圧が電歪式アクチユエータ120に印加される
時間は1回の噴射につき60μsecにしてある。
The above-mentioned FIG. 2 schematically shows the above concept. In FIG. 2, the number of injections is constant, but if the required injection amount decreases, the injection will be terminated when the required number of injections have been performed, counting from the beginning of the number of injections. Note that the time during which the +300V driving voltage is applied to the electrostrictive actuator 120 for injection is 60 μsec for each injection.

以上に説明したうちの常数的な数値は当然なが
ら用いられる内燃機関の性格によつて任意に選び
うるものである。また、1燃焼あたり要求される
最大噴射回数50回とするならば、この内燃機関に
おける負荷の分解能は1/50にしかならないことに
なるが、この分解能をもつと細かくするには、最
後の回の噴射における印加電圧を可変としてもよ
い。
Of course, the constant values explained above can be arbitrarily selected depending on the characteristics of the internal combustion engine used. Also, if the maximum number of injections required per combustion is 50, the resolution of the load in this internal combustion engine will be only 1/50, but with this resolution, it is necessary to The applied voltage during the injection may be made variable.

内燃機関が4気筒ならば4気筒とも同一回数の
噴射にする必要はなく、分解能を1/(50×4)
とすることもできる。また同一気筒2回の燃焼を
1サイクルとして噴射回数を1回だけかえてやれ
ば分解能は1/(50×2)となり、4気筒全体で
これを行なえば1/(50×4×2)の分解能が可
能になる。
If the internal combustion engine has 4 cylinders, there is no need to make the same number of injections for all 4 cylinders, and the resolution is 1/(50 x 4).
It is also possible to do this. Also, if one cycle consists of two combustions in the same cylinder, and the number of injections is changed only once, the resolution will be 1/(50×2), and if this is done for all four cylinders, the resolution will be 1/(50×4×2). resolution becomes possible.

このように第1図装置においては燃焼の後期と
なるほど噴射間隔を狭めて単位時間あたりの噴射
量を増すことにより燃焼を激しくさせることがで
き、これによりデイーゼル機関における騒音の低
減と燃焼効率の向上とが両立される。
In this way, in the device shown in Figure 1, combustion can be made more intense by narrowing the injection interval and increasing the amount of injection per unit time towards the later stages of combustion, thereby reducing noise and improving combustion efficiency in diesel engines. Both are compatible.

次にユニツトインジエクタ1の構成作用を第3
図の側断面図により詳しく述べる。電歪式アクチ
ユエータ120は電歪式効果を有する薄い円盤状
の素子を円柱状に積層したものであり、各々の素
子はその厚み方向に500Vを印加すると約0.5μm
伸長し、逆に−500Vを印加すると約0.5μm収縮
する。よつてこの素子を100枚積層すればその100
倍の伸縮が得られる。この電歪式アクチユエータ
120に電圧の印加を行なうためにリード線12
1を用いており、このリード線はグロメツト12
2を介してケーシングアツパ101を貫通して外
部に取り出されており、コントローラ4に接続さ
れる。
Next, let us explain the configuration of unit injector 1 in the third form.
This will be described in detail with reference to the side sectional view in the figure. The electrostrictive actuator 120 is a cylindrical stack of thin disc-shaped elements that have an electrostrictive effect, and each element has a thickness of about 0.5 μm when 500 V is applied in its thickness direction.
It expands, and conversely, when -500V is applied, it contracts by about 0.5 μm. Therefore, if you stack 100 of these elements, the 100
You can get twice as much expansion and contraction. A lead wire 12 is connected to apply voltage to the electrostrictive actuator 120.
1 is used, and this lead wire connects to grommet 12.
It penetrates through the casing upper 101 via 2 and is taken out to the outside, and is connected to the controller 4.

電歪式アクチユエータ120の伸縮動作はピス
トン123に直接伝達され、これを往復動させ
る。ピストン123はケーシングアツパ101に
形成したシリンダ102内を摺動し、ポンプ室1
03の容積を拡大および縮小してポンプ仕事を行
なう。ポンプ室103内には皿バネ104が設け
てあり、電歪式アクチユエータ120の収縮方向
にピストン123を付勢している。ポンプ室10
3が縮少するとき、ポンプ室103内の燃料は高
圧となつて噴射弁107に供給され、その噴口1
12から噴出する。
The expansion and contraction motion of the electrostrictive actuator 120 is directly transmitted to the piston 123, causing it to reciprocate. The piston 123 slides inside the cylinder 102 formed in the casing upper 101 and opens the pump chamber 1.
Pumping work is performed by expanding and contracting the volume of 03. A disc spring 104 is provided within the pump chamber 103 and biases the piston 123 in the direction in which the electrostrictive actuator 120 contracts. Pump room 10
3, the fuel in the pump chamber 103 becomes high pressure and is supplied to the injection valve 107, and its injection port 1
It erupts from 12.

噴射弁107はノズルボデイ109とニードル
110とによりなり、ニードル110は大小の径
を持つ段付きで、その小径部110aがノズルボ
デイ109に設けた噴口112を開閉するる。ニ
ードル110の大径部110bの端面にはアキユ
ームレータ2から供給される燃料圧が作用してお
り、ニードル110が噴口112を閉じるように
働いている。この燃料はアキユームレータ2から
ケーシングアツパ101に設けた燃料入口118
よりケーシングアツパ101を構成する壁内に設
けた燃料通路106を経て、さらにデイスタンス
ピース108に設けた燃料通路106aを経て、
ノズルボデイ109に設けた背圧室109aに至
つている。
The injection valve 107 consists of a nozzle body 109 and a needle 110. The needle 110 has a stepped shape having a large and small diameter, and its small diameter portion 110a opens and closes an injection port 112 provided in the nozzle body 109. The fuel pressure supplied from the accumulator 2 acts on the end face of the large diameter portion 110b of the needle 110, and the needle 110 acts to close the injection port 112. This fuel is passed from the accumulator 2 to the fuel inlet 118 provided in the casing upper 101.
Through the fuel passage 106 provided in the wall constituting the casing upper 101, and further through the fuel passage 106a provided in the distance piece 108,
It reaches a back pressure chamber 109a provided in the nozzle body 109.

デイスタンスピース108はポンプ室103と
噴射弁107とを隔離しているが、ポンプ室10
3と燃料だまり109bとを結ぶ燃料通路108
aを備えている。燃料だまり109はノズルボデ
イ109内に設けてあつてニードル110の段部
110cにその燃料圧がニードル110によつて
噴口112を開けるように作用している。自然状
態ではニードル110が噴口112を閉じようと
する力が勝つているが、ポンプ室103が縮少し
たときのみニードル110は噴口112を燃料だ
まり109bに開放することができる。
The distance piece 108 isolates the pump chamber 103 and the injection valve 107, but the pump chamber 10
3 and the fuel reservoir 109b.
It is equipped with a. The fuel reservoir 109 is provided in the nozzle body 109, and its fuel pressure acts on the stepped portion 110c of the needle 110 so that the needle 110 opens the nozzle 112. In the natural state, the force of the needle 110 to close the nozzle 112 is overwhelming, but only when the pump chamber 103 is contracted can the needle 110 open the nozzle 112 to the fuel pool 109b.

ポンプ室103が拡大するとき、逆止弁105
を介して燃料通路106からポンプ室103内に
燃料を吸入する。この逆止弁105はデイスタン
スピース108に設けられており、弁体である鋼
球105aがポンプ室103内に脱落しないよう
に、ピストン123に設けた突起123aがスト
ツパーの役割を担つている。
When the pump chamber 103 expands, the check valve 105
Fuel is sucked into the pump chamber 103 from the fuel passage 106 through the fuel passage 106. This check valve 105 is provided on a distance piece 108, and a protrusion 123a provided on a piston 123 serves as a stopper to prevent a steel ball 105a, which is a valve body, from falling into the pump chamber 103.

ケーシングアツパ101とデイスタンスピース
108とノズルボデイ109とは同径であつて、
その順序に積み重ねられ、袋ナツト状のケーシン
グロア113によつて軸方向に押圧され固定され
る。このためにケーシングロア113のメネジ1
13aとケーシングアツパ101のオネジ101
aとネジ結合されている。なお、116はOリン
グ、117はノツクピンである。
The casing top 101, the distance piece 108, and the nozzle body 109 have the same diameter,
They are stacked in that order and are pressed and fixed in the axial direction by a cap nut-shaped casing lower 113. For this purpose, the female thread 1 of the casing lower 113
13a and male screw 101 of casing top 101
It is screwed together with a. Note that 116 is an O-ring and 117 is a knock pin.

ユニツトインジエクタ1の1回あたりの噴射量
は電歪式アクチユエータ120のストロークによ
つてきまり、ストロークは印加電圧によつてきま
る。印加電圧を−300Vから+300Vに変えたとき
には例えば1mm3が噴射する。
The amount of injection per injection by the unit injector 1 depends on the stroke of the electrostrictive actuator 120, and the stroke depends on the applied voltage. When the applied voltage is changed from -300V to +300V, for example, 1 mm 3 is injected.

このように第3図のインジエクタは噴射弁を開
閉させるためにノズルニードルの閉方向に燃料フ
イード圧を、開方向にポンプ圧を作用させてその
差圧で開閉を行なつているので、従来のスプリン
グ開弁式のノズルよりも大幅に高速応答性が向上
され、高周波駆動が可能となる。また、このよう
な噴射弁は従来の内開きの自動弁に必ず必要とさ
れていた、ニードルの背圧のドレーン機構を設け
る必要がなくなるため、噴射弁の小型化が可能と
なる。
In this way, the injector shown in Figure 3 opens and closes the injection valve by applying fuel feed pressure in the closing direction of the nozzle needle and pump pressure in the opening direction, and the injector is opened and closed using the differential pressure between them. It has significantly improved high-speed response than a spring-opening nozzle, and enables high-frequency drive. Furthermore, since such an injection valve does not require a drain mechanism for needle back pressure, which was always required for conventional inward-opening automatic valves, the injection valve can be made smaller.

次に第1図装置におけるコントローラ4につい
て述べる。
Next, the controller 4 in the apparatus shown in FIG. 1 will be described.

第4図はコントローラ4のブロツク構成図であ
る。第4図において、角度センサ51および基準
位置センサ55の出力はそれぞれ第1整形回路4
11および第2整形回路412で波形整形され、
0Vまたは5Vレベルのデジタル信号に変換され
る。また、負荷センサ57からの電圧信号V(θ)
はA−D変換回路413により16ビツトのデジタ
ル信号S(θ)に変換されてバスライン494に
導かれる。
FIG. 4 is a block diagram of the controller 4. In FIG. 4, the outputs of the angle sensor 51 and the reference position sensor 55 are respectively output from the first shaping circuit 4.
11 and a second shaping circuit 412,
It is converted to a digital signal at 0V or 5V level. In addition, the voltage signal V(θ) from the load sensor 57
is converted into a 16-bit digital signal S(θ) by the A/D conversion circuit 413 and guided to the bus line 494.

エンジン回転カウンタ416は16ビツトのカウ
ンタであり、そのリセツト入力には第2整形回路
412からの基準信号S(ref)が導かれ、またそ
のクロツク入力にはクロツク信号発生回路416
にて発生された100kHzのクロツク信号φ1が導か
れる。このエンジン回転カウンタ415はリセツ
ト信号が入力される前にカウンタがオーバフロー
することのないようにカウンタの最大カウント値
で自動的に停止する機能を備えている。なお、以
下に述べる各カウンタもこの機能を備えているも
のとする。
The engine rotation counter 416 is a 16-bit counter, and its reset input receives the reference signal S (ref) from the second shaping circuit 412, and its clock input receives the clock signal generation circuit 416.
A 100kHz clock signal φ1 generated at This engine revolution counter 415 has a function of automatically stopping at the maximum count value of the counter to prevent the counter from overflowing before a reset signal is input. It is assumed that each counter described below also has this function.

エンジン回転カウンタ415の内容は前記リセ
ツト信号が入力された時点でラツチされ、バスラ
イン494に導かれる。前記のように、このリセ
ツト信号としては基準信号S(ref)が用いられて
いるから、エンジン回転カウンタ416の出力信
号S(TN)はエンジン回転周期TNに対応してい
ることになる。
The contents of engine revolution counter 415 are latched and routed to bus line 494 when the reset signal is input. As described above, since the reference signal S(ref) is used as this reset signal, the output signal S(TN) of the engine rotation counter 416 corresponds to the engine rotation period TN.

角度カウンタ417は16ビツトのカウンタであ
り、そのリセツト入力には前記基準信号S(ref)
が導かれ、そのクロツク入力には前記角度信号S
(CA)が導かれる。したがつて、この角度カウン
タ417の内容S(D)は基準信号S(ref)が発生し
てからの時々刻々のエンジン回転角度Dを表わし
ている。
The angle counter 417 is a 16-bit counter, and its reset input receives the reference signal S(ref).
is guided, and the angle signal S is input to its clock input.
(CA) is derived. Therefore, the content S(D) of this angle counter 417 represents the engine rotation angle D at every moment after the reference signal S(ref) is generated.

角度ラツチ回路418は16ビツトのラツチ回路
であり、CPU491の演算した噴射開始時期Di
をラツチして角度コンパレータ419に出力す
る。角度コンパレータ419は16ビツトのコンパ
レータであり、角度カウンタ417の出力信号S
(D)と、角度ラツチ回路418の出力信号S(Di
とを比較し、信号S(D)が信号S(Di)と等しくな
つた時点、すなわちエンジン回転角度Dが噴射開
始時期Diとなつた時点で1レベルの一致信号S19
をオア回路422に出力する。
The angle latch circuit 418 is a 16-bit latch circuit, and the injection start timing D i calculated by the CPU 491 is
is latched and output to the angle comparator 419. The angle comparator 419 is a 16-bit comparator, and the output signal S of the angle counter 417
(D) and the output signal S(D i ) of the angle latch circuit 418
When the signal S(D) becomes equal to the signal S(D i ), that is, when the engine rotation angle D reaches the injection start timing D i , a 1-level coincidence signal S 19 is generated.
is output to the OR circuit 422.

プリセツタブル・ダウンカウンタ420はその
DATA入力にCPU491の演算した噴射間隔τ
に相当する信号S(τ)が入力され、クロツク入
力にクロツク信号発生回路416から1MHzのク
ロツク信号φ2が導かれる。さらにキヤリー入力Ci
にはワンシヨツトマルチ423の出力が導かれ、
このキヤリー入力が0レベルとなつたときにダウ
ンカウンタ420はダウンカウントを行なう。ダ
ウンカウンタ420の内容が零になつた時点でキ
ヤリー出力Cpに1レベルの信号が発生する。さら
にこのダウンカウンタ420はリセツト入力を有
しており、このリセツト入力が1レベルのときに
はダウンカウント動作を停止する。
The presettable down counter 420
Injection interval τ calculated by CPU491 in DATA input
A signal S(τ) corresponding to is input, and a 1 MHz clock signal φ 2 is introduced from the clock signal generation circuit 416 to the clock input. Further carry input C i
The output of the one-shot multi 423 is led to
When this carry input becomes 0 level, down counter 420 performs down counting. When the contents of the down counter 420 reach zero, a 1 level signal is generated at the carry output C p . Furthermore, this down counter 420 has a reset input, and stops the down count operation when this reset input is at the 1 level.

ラツチ回路421は1ビツトのラツチ回路であ
り、CPU491により判定されたカウント終了
フラグをダウンカウンタ420のリセツト入力に
出力し、これにより該ダウンカウンタ420の動
作の開始と終了を制御する。
The latch circuit 421 is a 1-bit latch circuit, and outputs the count end flag determined by the CPU 491 to the reset input of the down counter 420, thereby controlling the start and end of the operation of the down counter 420.

オア回路422は角度コンパレータ419の出
力信号とダウンカウンタ420のキヤリー出力Cp
との論理和をとり、その論理和信号S(OR)を
ワンシヨツトマルチ423に出力する。ワンシヨ
ツトマチ423はそのトリガ入力に該オア回路4
22の出力信号S(OR)が導かれており、該出
力信号の立上りに同期して60μsecの一定時間幅の
出力信号S(Q)を発生する。この出力信号S
(Q)はダウンカウンタ420のキヤリー入力Ci
に導かれる。
The OR circuit 422 is connected to the output signal of the angle comparator 419 and the carry output C p of the down counter 420.
and outputs the logical sum signal S (OR) to the one-shot multi 423. The one shot gusset 423 connects the OR circuit 4 to its trigger input.
22 output signals S(OR) are guided, and an output signal S(Q) having a constant time width of 60 μsec is generated in synchronization with the rising edge of the output signal. This output signal S
(Q) is the carry input C i of the down counter 420
guided by.

駆動回路495は電歪アクチユエータ120を
駆動する回路であり、ワンシヨツトマルチ423
の出力が1レベルのときは+300Vの駆動電圧を
出力し、0レベルのときは−300Vの駆動電圧出
力する。駆動回路495の出力電圧は電歪アクチ
ユエータ120に印加される。
The drive circuit 495 is a circuit that drives the electrostrictive actuator 120, and is a circuit that drives the electrostrictive actuator 120.
When the output is 1 level, a +300V drive voltage is output, and when it is 0 level, a -300V drive voltage is output. The output voltage of the drive circuit 495 is applied to the electrostrictive actuator 120.

電源回路496はバツテリ6からキースイツチ
61を介して供給された電圧を安定化した後にコ
ントローラ4の各部へ供給する。さらに電歪アク
チユエータ駆動用の±300Vの高電圧を発生して
駆動回路495へ供給する。
The power supply circuit 496 stabilizes the voltage supplied from the battery 6 via the key switch 61 and then supplies it to each part of the controller 4. Furthermore, a high voltage of ±300V for driving the electrostrictive actuator is generated and supplied to the drive circuit 495.

CPU491は16ビツトの中央処理装置であり、
その割込み入力INT1には基準信号S(ref)が導
かれ、またその割込み入力INT2にはオア回路
422の出力信号S(OR)が導かれる。ROM4
92はCPU491のプログラムおよび各種デー
タを格納してある読出し専用メモリであり、
RAM493はCPU491の作業用のランダム・
アクセス・メモリである。
CPU491 is a 16-bit central processing unit,
The reference signal S (ref) is introduced to the interrupt input INT1, and the output signal S (OR) of the OR circuit 422 is introduced to the interrupt input INT2. ROM4
92 is a read-only memory that stores programs and various data for the CPU 491;
RAM493 is a random memory for CPU491 work.
This is access memory.

次に上記構成のコントローラの動作を説明す
る。
Next, the operation of the controller having the above configuration will be explained.

第5図ないし第7図は第4図におけるコントロ
ーラのプログラム流れ図であり、それぞれ第5図
はメインルーチン、第6図はINT1ルーチン、
第7図はINT2ルーチンである。第8図は該コ
ントローラ4の各部信号波形図であり、第8図に
おいて、(1)は基準信号(INT1)、(2)は角度信
号、(3)は角度コンパレータ出力、(4)はダウンカウ
ンタリセツト信号、(5)はオア回路出力、(6)はワン
シヨツトマルチ出力、(7)はダウンカウンタキヤリ
ー出力、(8)は駆動信号、(9)は噴射状態であつてJ
は噴射を、Sは停止をあらわす。
Figures 5 to 7 are program flowcharts of the controller in Figure 4, with Figure 5 being the main routine, Figure 6 being the INT1 routine, and Figure 6 being the INT1 routine, respectively.
Figure 7 shows the INT2 routine. FIG. 8 is a signal waveform diagram of each part of the controller 4. In FIG. 8, (1) is the reference signal (INT1), (2) is the angle signal, (3) is the angle comparator output, and (4) is the down signal. Counter reset signal, (5) is OR circuit output, (6) is one shot multi output, (7) is down counter carry output, (8) is drive signal, (9) is injection state and
indicates injection, and S indicates stop.

CPU491の処理ルーチンはメインルーチン
と、割込みINT1が入力されるたびに起動する
INT1ルーチンおよび割込みINT2が入力され
るたびに起動するINT2ルーチンとからなる。
The processing routine of the CPU 491 is started every time the main routine and interrupt INT1 are input.
It consists of an INT1 routine and an INT2 routine that is activated each time an interrupt INT2 is input.

メインルーチンでは各部のイニシヤライズを行
なつた後に割込みを許可してアイドルループに入
る。
In the main routine, after initializing each part, interrupts are enabled and an idle loop is entered.

INT1ルーチンは第8図1に示す基準信号S
(ref)が発生するために起動され、必要な燃料噴
射量q、噴射開始時期Di、噴射間隔τ、開弁回数
nを演算して出力することにより主に燃料噴射開
始時期の制御を行なう。INT1ルーテンの最初
で、A−D変換回路413からアクセル開度θを
読み込み、つづいてエンジン回転カウンタ415
から回転周期TNを読み込む。回転周期TNによ
りエンジン回転数NEを演算し、台上試験等で予
め求めておいたアクセル開度θおよびエンジン回
転数NEに対する噴射量qのマツプから補間によ
り適正な噴射量qを求める。
The INT1 routine uses the reference signal S shown in FIG.
(ref) occurs, and mainly controls the fuel injection start timing by calculating and outputting the required fuel injection amount q, injection start timing D i , injection interval τ, and valve opening number n. . At the beginning of the INT1 routine, the accelerator opening degree θ is read from the A-D conversion circuit 413, and then the engine revolution counter 415 is read.
Read the rotation period TN from. The engine speed N E is calculated from the rotation period TN, and the appropriate injection amount q is determined by interpolation from a map of the injection amount q with respect to the accelerator opening θ and the engine speed N E , which have been determined in advance through a bench test or the like.

次に、この噴射量qをユニツトインジエクタ1
の1回の開弁あたりの噴射量1mm3で割ることに
よつてノズルの開弁回数nを求める。これとは別
に、噴射量qとエンジン回転数NEに対する噴射
開始時期Diのマツプから補間により適正な噴射開
始時期Diを求める。
Next, this injection amount q is determined by unit injector 1.
The number of nozzle openings n is determined by dividing by the injection amount per opening of 1 mm 3 . Separately, an appropriate injection start time D i is determined by interpolation from a map of the injection start time D i with respect to the injection amount q and the engine speed NE .

さらに、噴射間隔τの初期値τ1を τ=300−10(n−1) −NE−1000/10〔μsec〕 の式のnに1に代入した式、 τ1=300−NE−1000/10〔μsec〕 に基づき演算し、この初期値τ1が60μsec以上であ
るか否かをチエツクし、60μsec以下であればこの
初期値τ1を60μsecとする。そして噴射を開始する
ために終了フラグを0レベルにし、これをラツチ
回路421に出力する。次に噴射開始時期Diを角
度ラツチ回路418に出力する。噴射回数n、噴
射間隔初期値τ1および終了フラグはメモリにスト
アしておく。
Furthermore, the initial value τ 1 of the injection interval τ is substituted into 1 for n in the equation τ=300−10(n−1) −N E −1000/10 [μsec], τ 1 =300−N E − It is calculated based on 1000/10 [μsec], and it is checked whether this initial value τ 1 is 60 μsec or more. If it is 60 μsec or less, this initial value τ 1 is set to 60 μsec. Then, in order to start injection, the end flag is set to 0 level, and this is output to the latch circuit 421. Next, the injection start timing D i is output to the angle latch circuit 418 . The number of injections n, the initial value of the injection interval τ 1 and the end flag are stored in the memory.

INT2ルーチンは第8図5に示すオア回路4
22の出力が1レベルになるたびに起動され、噴
射回数nおよび噴射間隔τの制御を行なう。ま
ず、噴射回数nをメモリから読み出し、このnか
ら1を減じた(n−1)を新たなnとし、この新
たなnが零となつたか否かをチエツクし、零であ
れば噴射終了であるから終了フラグを1レベルに
セツトし、これをラツチ回路421へ出力する。
nが零でなければ0レベルとなつている終了フラ
グをラツチ回路421へ出力し、続いて噴射間隔
τをメモリから読み出してダウンカウンタ420
へ出力した後、この噴射間隔τから10μsecを減じ
た(τ−10)μsecを新たなτとし、この新たなτ
が60μsec以上かどうかをチエツクし、60μsec未満
であればτを60μsecとした後、該τを再びメモリ
にストアする。また噴射回数nもメモリにストア
してメインルーチンにリターンする。
The INT2 routine uses the OR circuit 4 shown in FIG.
It is activated every time the output of 22 reaches 1 level, and controls the number of injections n and the injection interval τ. First, read the number of injections n from the memory, subtract 1 from this n to set (n-1) as a new n, check whether this new n has become zero, and if it is zero, the injection has ended. Since there is, the end flag is set to 1 level, and this is output to the latch circuit 421.
If n is not zero, the end flag, which is at the 0 level, is output to the latch circuit 421, and then the injection interval τ is read from the memory and the down counter 420
After outputting the injection interval to
It is checked whether τ is 60 μsec or more, and if it is less than 60 μsec, τ is set to 60 μsec, and then the τ is stored in the memory again. The number of injections n is also stored in the memory and the process returns to the main routine.

INT1ルーチン、INT2ルーチンで各パラメ
ータを出力したあとは前述の回路構成により所定
のタイミングで信号を発生する。
After each parameter is output in the INT1 routine and INT2 routine, a signal is generated at a predetermined timing using the circuit configuration described above.

まず、第6図1の基準信号S(ref)が発生して
から第8図2の所定パルス数の角度信号S(CA)
が角度カウンタ417に入力された時点で、角度
カウンタ417の出力信号S(D)と角度ラツチ回路
418の出力信号S(Di)とが等しくなり、角度
コンパレータ419の出力信号に第8図3に示す
1レベルのパルス出力信号が発生する。これはエ
ンジン回転角度Dが噴射開始時期Diとなつたこと
を意味する。これによりオア回路422から第8
図5の出力信号S(OR)が出力されてワンシヨ
ツトマルチ423がトリガされ、該ワンシヨツト
マルチ423から第8図6の60μsecのパルス出力
信号が出力される。同時にINT2ルーチンによ
りダウンカウンタ420のリセツト入力が第8図
4に示すように0レベルとなり、ダウンカウンタ
はアクテイブになる。
First, after the reference signal S (ref) of FIG. 6 1 is generated, the angle signal S (CA) of a predetermined number of pulses of FIG. 8 2 is generated.
is input to the angle counter 417, the output signal S(D) of the angle counter 417 and the output signal S(D i ) of the angle latch circuit 418 become equal, and the output signal of the angle comparator 419 becomes equal to the output signal S(D i ) of FIG. A 1-level pulse output signal shown in is generated. This means that the engine rotation angle D has reached the injection start timing D i . This causes the OR circuit 422 to
The output signal S(OR) shown in FIG. 5 is output, and the one-shot multi 423 is triggered, and the one-shot multi 423 outputs the 60 μsec pulse output signal shown in FIG. 8. At the same time, the INT2 routine causes the reset input of the down counter 420 to become 0 level as shown in FIG. 8, and the down counter becomes active.

ワンシヨツトマルチ423の出力の立下りに同
期してダウンカウンタ420がダウンカウントを
開始し、噴射間隔τ μsecの経過後、ダウンカウ
ンタ420のキヤリー出力Cpに第6図7に示すよ
うに1レベルのパルス出力信号が発生し、このパ
ルス出力信号はオア回路422を経て再びワンシ
ヨツトマルチ423をトリガし、60μsecのパルス
信号が再び発生される。
The down counter 420 starts counting down in synchronization with the fall of the output of the one shot multi 423, and after the elapse of the injection interval τ μsec, the carry output C p of the down counter 420 is set to 1 level as shown in FIG. 6. A pulse output signal of 60 .mu.sec is generated, and this pulse output signal passes through the OR circuit 422 and triggers the one-shot multi 423 again, so that a 60 .mu.sec pulse signal is generated again.

以下、噴射回数だけ上記の動作が繰り返され、
最後のINT2ルーチンでラツチ回路421の出
力信号が第8図4に示すように1レベルとなり、
ダウンカウンタ420がアクテイブでなくなるた
め、ワンシヨツトマルチ423の最終の出力信号
が得られる。
After that, the above operation is repeated for the number of injections,
In the final INT2 routine, the output signal of the latch circuit 421 becomes 1 level as shown in FIG.
Since down counter 420 is no longer active, the final output signal of one shot multi 423 is obtained.

ワンシヨツトマルチ423の出力信号は駆動回
路495に入力され、この信号が1レベルのとき
には第8図8に示すように駆動回路495から+
300Vの駆動電圧を電歪アクチユエータ2に出力
して燃料噴射を行ない、0レベルのときは−
300Vの駆動電圧を出力して燃料噴射を停止する。
この様子が第6図9の噴射状態図に示される。
The output signal of the one-shot multi 423 is input to the drive circuit 495, and when this signal is at the 1 level, the output signal is output from the drive circuit 495 as shown in FIG.
Fuel injection is performed by outputting a driving voltage of 300V to the electrostrictive actuator 2, and when it is at 0 level -
Outputs a driving voltage of 300V and stops fuel injection.
This state is shown in the injection state diagram of FIG. 6.

本発明の実施にあつては種々の変形形態が可能
である。例えば本実施例はデイーゼル機関に本発
明を適用した例を示したが、これに限らず電気点
火式の内燃機関を含め、あらゆる筒内噴射機関に
も適用可能である。筒内噴射機関の場合、その全
負荷性能は燃焼における空気の利用度によつて決
定される。空気の利用度が高いほど性能が向上す
るのは当然であるが、この空気利用度を向上させ
るためには、空気の流れ(一般には吸気スワー
ル)のできるだけ広い部分に向つて燃料を噴射さ
せる必要がある。この空気の流れの速度は、機関
の回転速度に比例するのが普通であるので、噴射
時間が一定ならば低速であるほど空気利用度は低
下し、これにともなつて全負荷性能が低下する。
本発明においては、機関回転速度が低速となるほ
ど、噴射停止時間が長くなつて全燃料噴射時期間
な長くなり、空気の利用度が機関速度によらず常
に良好に維持される。
Various modifications are possible in implementing the invention. For example, although this embodiment shows an example in which the present invention is applied to a diesel engine, the present invention is not limited to this, and can be applied to any direct injection engine, including an electrically ignited internal combustion engine. In the case of direct injection engines, their full load performance is determined by the availability of air in combustion. It goes without saying that the higher the degree of air utilization, the better the performance, but in order to improve this degree of air utilization, it is necessary to inject the fuel into as wide a part of the air flow (generally the intake swirl) as possible. There is. The speed of this air flow is normally proportional to the rotational speed of the engine, so if the injection time is constant, the lower the speed, the lower the air utilization will be, and the full load performance will fall accordingly. .
In the present invention, as the engine rotational speed becomes lower, the injection stop time becomes longer and the total fuel injection period becomes longer, so that air utilization is always maintained at a good level regardless of the engine speed.

発明の効果 本発明によれば、燃焼の後期となるほど単位時
間あたりの燃料噴射量を増大して燃焼を激しくす
ることができ、内燃機関の騒音の発生を抑制しつ
つ、内燃機関の燃焼効率を向上させることができ
る。
Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to increase the amount of fuel injected per unit time to intensify the combustion as the combustion progresses towards the later stage, thereby increasing the combustion efficiency of the internal combustion engine while suppressing the generation of noise in the internal combustion engine. can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例としての内燃機関の
燃料噴射方法を行なう装置を示す図、第2図は第
1図装置におけるユニツトインジエクタへの駆動
信号電圧波形図、第3図は第1図装置におけるユ
ニツトインジエクタの側断面図、第4図は第1図
装置におけるコントローラの構成を示す図、第5
図ないし第7図は第4図のコントローラにおける
処理手順の流れ図、第8図は第4図のコントロー
ラにおける各部信号波形図である。 1……ユニツトインジエクタ、120……電歪
式アクチユエータ、4……コントローラ、51…
…角度センサ、53……シグナルプレート、55
……基準位置センサ、57……負荷センサ、59
……スロツトル弁、101……ケーシングアツ
パ、107……噴射弁、109……ノズルボデ
イ、110……ニードル、112……噴口、41
1,412……整形回路、413……A−D変換
回路、415……エンジン回転カウンタ、417
……角度カウンタ、420……ダウンカウンタ、
491……CPU、492……ROM、493……
RAM、495……駆動回路、E……内燃機関。
FIG. 1 is a diagram showing a device for performing a fuel injection method for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a drive signal voltage waveform diagram to the unit injector in the device shown in FIG. 1, and FIG. Figure 1 is a side sectional view of the unit injector in the device shown in Figure 1, Figure 4 is a diagram showing the configuration of the controller in the device shown in Figure 1, and Figure 5 is a side sectional view of the unit injector in the device shown in Figure 1.
7 to 7 are flowcharts of processing procedures in the controller of FIG. 4, and FIG. 8 is a diagram of signal waveforms of various parts in the controller of FIG. 4. 1... Unit injector, 120... Electrostrictive actuator, 4... Controller, 51...
... Angle sensor, 53 ... Signal plate, 55
...Reference position sensor, 57...Load sensor, 59
... Throttle valve, 101 ... Casing top, 107 ... Injection valve, 109 ... Nozzle body, 110 ... Needle, 112 ... Spout, 41
1,412... Shaping circuit, 413... A-D conversion circuit, 415... Engine revolution counter, 417
...Angle counter, 420...Down counter,
491...CPU, 492...ROM, 493...
RAM, 495...Drive circuit, E...Internal combustion engine.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1回の燃焼毎に複数回のポンプ作用によつて
内燃機関の筒内に複数回の燃料噴射を行なうにあ
たり、該複数回の噴射における噴射毎の間隔を噴
射の回数を追う毎に短かく制御することを特徴と
する内燃機関の燃料噴射方法。 2 該複数回の噴射において、噴射毎の間隔が内
燃機関の回転数の増大に従つて短縮されることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3 該複数回の噴射におけるn回目の噴射と(n
+1)回目の噴射との噴射の間隔τ〔μsec〕が、 τ=A−B(n−1)−N−C/D ただし、A,B,C,Dは常数であり、N
〔rpm〕は内燃機関の回転数である、 で与えられることを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第2項のいずれかの項に記載の方法。 4 該噴射の間隔には所定の下限値が設けてあ
り、要求値が該下限値以下でであるときには該下
限値とされることを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第3項のいずれかの項に記載の方法。
[Claims] 1. When injecting fuel into the cylinder of an internal combustion engine multiple times by pumping multiple times for each combustion, the interval between each injection in the multiple injections is defined as the number of injections. A method of fuel injection for an internal combustion engine, characterized in that the fuel injection method is performed for a short period of time each time. 2. The method according to claim 1, wherein in the plurality of injections, the interval between each injection is shortened as the rotational speed of the internal combustion engine increases. 3 The n-th injection in the plurality of injections and (n
+1) The injection interval τ [μsec] from the second injection is τ=A-B(n-1)-N-C/D, where A, B, C, and D are constants, and N
3. The method according to claim 1, wherein [rpm] is the rotational speed of the internal combustion engine. 4. Claims 1 to 3, characterized in that the injection interval has a predetermined lower limit value, and when the required value is less than or equal to the lower limit value, the lower limit value is set. The method described in either section.
JP58124823A 1982-10-25 1983-07-11 Method and device of fuel injection in internal- combustion engine Granted JPS6017250A (en)

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GB2423119B (en) * 2005-08-05 2007-08-08 Scion Sprays Ltd A Fuel injection system for an internal combustion engine
US7458364B2 (en) 2005-08-05 2008-12-02 Scion-Sprays Limited Internal combustion engine having a fuel injection system
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JP4315218B2 (en) 2007-06-12 2009-08-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection control device
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