JPS6275049A - Fuel injector for diesel engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To facilitate designing of a high pressure fuel supply pump while to improve the durability and the reliability by previously injecting such quantity of fuel as never cause self-firing thus lowering the fuel pressure in high pressure fuel accumulator. CONSTITUTION:Fuel injection valves 8 arranged for respective cylinders of a Diesel engine body 1 are coupled to a common high pressure fuel accumulator 12 while variable throttle valves 19 are arranged between respective fuel injection valves 8 and the high pressure fuel accumulator 12. An electronic control unit 40 will set the injection timing and the injection quantity such that fuel injection is performed with equi-quantity ratio lower than 0.3 between the bottom dead point and a point 90 deg. to the top dead point thus to perform previous injection. Here, the flow path area of each fuel supply tube 10 is controlled by means of a variable throttle valve 19 which is controlled by an output signal from the electronic control unit 40. Independently from previous injection, the electronic control unit 40 will set the timing and the quantity of main injection.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼル機関の燃料噴射装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a fuel injection device for a diesel engine.

（従来の技術〕 従来より各気筒が夫々一個の塩１１噴射弁を具備し、各
燃料噴射弁を共通の高圧燃料蓄圧室に連結したディーゼ
ル機関が公知である（米国特許第３５８７５４７号明細
書参照）。また、燃料噴射弁をピエゾ圧電素子を用いて
高速で開閉制御することにより燃料噴射を複数回に分割
して行なうようにしたディーゼル機関も公知である（特
開昭６０−１７２５０号公報参照）。(Prior Art) A diesel engine is conventionally known in which each cylinder is equipped with one salt 11 injector, and each fuel injector is connected to a common high-pressure fuel accumulator (see U.S. Pat. No. 3,587,547). ).Also, a diesel engine is known in which the fuel injection valve is controlled to open and close at high speed using a piezoelectric element, thereby dividing fuel injection into multiple times (see Japanese Patent Laid-Open No. 17250/1983). ).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら機関高速高負荷運転時には大量の燃料を短
時間のうちに噴射する必要があり、そのために上述の如
く高圧燃料蓄圧室を具備したディーゼル機関においては
高圧燃料蓄圧室内に蓄積した燃料をかなり高圧まで昇圧
させなければならない。しかしながら実際には高圧燃料
蓄圧室内に蓄積した燃料を高圧に昇圧維持するための燃
料圧送ポンプの実現が困難であり、そのために高圧燃料
蓄圧室を用いたディーゼル機関の実用化が遅れているの
が実情である。本発明はこのような実情に鑑み、自発火
を起こさない程度の燃料を事前に噴射することにより高
圧燃料蓄圧室内の燃料圧を低下可能とし、それによって
高圧燃料蓄圧室を用いたディーゼル機関の実用化を図っ
たものである。However, when the engine is operated at high speed and under high load, it is necessary to inject a large amount of fuel in a short period of time, and for this purpose, in a diesel engine equipped with a high-pressure fuel accumulator as described above, the fuel accumulated in the high-pressure fuel accumulator must be pumped to a considerably high pressure. It has to be boosted. However, in reality, it is difficult to realize a fuel pump that increases and maintains the fuel accumulated in the high-pressure fuel accumulator at a high pressure, and as a result, the practical application of diesel engines using high-pressure fuel accumulators has been delayed. This is the reality. In view of these circumstances, the present invention makes it possible to reduce the fuel pressure in the high-pressure fuel accumulator by injecting fuel in advance to an extent that does not cause spontaneous ignition, thereby improving the practical use of diesel engines using the high-pressure fuel accumulator. The aim is to

なお、吸気行程時に自発火を起こさない程度の燃料を事
前噴射するビゴム（νＩＧＯＭ）噴射法が知られている
がこのビゴム噴射は発火遅れを短かくすることを目的と
していて本発明のように高圧燃料蓄圧室内の燃料圧低下
を目的とするものではなく、また事前噴射の噴射時期お
よび噴射量を主噴射に対して独自に設定制御していない
という点で本発明の燃料噴射方法とは全く異なるもので
ある。Incidentally, there is a known νIGOM injection method in which fuel is pre-injected to the extent that it does not cause spontaneous combustion during the intake stroke, but this νIGOM injection is aimed at shortening the ignition delay and does not require high-pressure injection as in the present invention. This method is completely different from the fuel injection method of the present invention in that the purpose is not to lower the fuel pressure in the fuel accumulator, and the injection timing and injection amount of the pre-injection are not independently set and controlled with respect to the main injection. It is something.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点を解決するために本発明によれば第１図［ａ
ｌの発明の構成図に示されるように各気筒が夫々一個の
燃料噴射弁８を具備し、各燃料噴射弁８を共通の高圧燃
料蓄圧室１２に連結し、圧縮下死点から圧縮上死点９０
度以内に行なわれる等量比で０．３以下の事前燃料噴射
の噴射時朋および噴射量を独自に設定する事前噴射設定
手段７０と、事前噴射とは別個に主噴射の噴射時朋およ
び噴射量を独自に設定する主噴射設定手段７１とを具備
している。In order to solve the above problems, according to the present invention, FIG.
As shown in the block diagram of the invention in Section 1, each cylinder is equipped with one fuel injection valve 8, and each fuel injection valve 8 is connected to a common high-pressure fuel accumulating chamber 12, and the fuel injection valves 8 are connected to a common high-pressure fuel accumulating chamber 12, and the fuel injection valves 8 are connected to a common high-pressure fuel accumulating chamber 12, and the fuel injection valves 8 are connected to a common high-pressure fuel accumulating chamber 12. Point 90
a pre-injection setting means 70 for independently setting the injection time and injection amount of pre-fuel injection with an equivalence ratio of 0.3 or less, which is performed within 1.5 degrees; A main injection setting means 71 for independently setting the amount of injection is provided.

更に、上記問題点を解決するために本発明によれば第１
図ｆｂ）の発明の構成図に示されるように各気筒が夫々
一個の燃料噴射弁８を具備し、各燃＄４噴射弁８を共通
の高圧燃料蓄圧室１２に連結し、圧縮下死点から圧縮−
に死点９０度Ｑｌ内に行なわれる等量比で０．３以下の
事前燃料噴射の噴射時朋および噴射量を独自に設定する
事前噴射設定手段７０と、事前噴射とは別個に主噴射の
噴射時期および噴射量を独自に設定する主噴射設定手段
７１とを具備し、更に各燃料噴射弁８と高圧燃料蓄圧室
１２間に可変絞り弁１９を設けて事前噴射時に各燃料噴
射弁８に供給される高圧燃料の流路を絞るようにしてい
る。Furthermore, in order to solve the above problems, according to the present invention, the first
As shown in the configuration diagram of the invention in Figure fb), each cylinder is equipped with one fuel injection valve 8, and each fuel injection valve 8 is connected to a common high-pressure fuel accumulator 12, and the compression bottom dead center Compressed from −
A pre-injection setting means 70 for independently setting the injection time and injection amount of pre-fuel injection with an equivalence ratio of 0.3 or less performed within 90 degrees Ql of dead center, and a pre-injection setting means 70 for independently setting the injection time and injection amount of pre-fuel injection with an equivalence ratio of 0.3 or less, which is performed within 90 degrees Ql of dead center, and The main injection setting means 71 independently sets the injection timing and injection amount, and a variable throttle valve 19 is provided between each fuel injection valve 8 and the high-pressure fuel accumulator 12 to set each fuel injection valve 8 during pre-injection. The flow path for the high-pressure fuel that is supplied is constricted.

〔実施例〕〔Example〕

第２図および第３図を参照すると、１はディーゼル機関
本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４
はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は排気弁、８
は燃焼室５内に配置された燃料噴射弁、９は吸気マニホ
ルドを夫々示し、燃料噴射弁８は燃料供給管１０を介し
て各気筒に共通の燃料蓄圧管１１に連結される。燃料蓄
圧管１１はその内部に容積一定の蓄圧室１２を有し、こ
の蓄圧室１２内の燃料が燃料供給管１０を介して燃料噴
射弁８に供給される。一方、蓄圧室１２は燃料供給管１
３を介して燃料供給ポンプ１４の吐出口に連結される。Referring to Figures 2 and 3, 1 is the diesel engine body, 2 is the cylinder block, 3 is the cylinder head, and 4 is the cylinder block.
is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an intake valve, 7 is an exhaust valve, 8
9 indicates a fuel injection valve disposed within the combustion chamber 5, and 9 indicates an intake manifold. The fuel injection valve 8 is connected via a fuel supply pipe 10 to a fuel accumulator pipe 11 common to each cylinder. The fuel accumulator pipe 11 has a pressure accumulator chamber 12 with a constant volume inside thereof, and the fuel in this pressure accumulator chamber 12 is supplied to the fuel injection valve 8 via the fuel supply pipe 10. On the other hand, the pressure accumulation chamber 12 is connected to the fuel supply pipe 1
3 to the discharge port of the fuel supply pump 14.

燃料供給ポンプ１４の吸込口は燃料ポンプＩ５の吐出口
に連結され、この燃料ポンプ１５の吸込口は燃料リザー
バタンク１６に連結される。また、燃料供給ポンプ１４
の吐出口は燃料返戻導管１７を介して燃料供給ポンプ１
４の吸込側に連結され、この燃料返戻導管１７内に燃料
供給ポンプ１４の吐出圧を制御可能な調圧弁１８が配置
される。従ってこの調圧弁１８によって蓄圧室１２内の
燃料圧が制御される。この調圧弁１８は電子制御ユニッ
）４０に接続される燃料ポンプ１５は燃料リザーバタン
ク１６内の燃料を燃料供給ポンプ１４内に送り込むため
に設けられており、燃料ポンプ１５がなくても燃料供給
ポンプ１４内に燃料を吸込むことが可能な場合には燃料
ポンプ１５を特に設ける必要はない。これに対して燃料
供給ポンプ１４は高圧の燃料を吐出するために設けられ
ており、燃料供給ポンプ１４から吐出された高圧の燃料
は蓄圧室１２内に蓄積される。The suction port of the fuel supply pump 14 is connected to the discharge port of the fuel pump I5, and the suction port of the fuel pump 15 is connected to the fuel reservoir tank 16. In addition, the fuel supply pump 14
The outlet of the fuel supply pump 1 is connected to the fuel supply pump 1 via a fuel return conduit 17.
A pressure regulating valve 18 that can control the discharge pressure of the fuel supply pump 14 is disposed within the fuel return conduit 17 . Therefore, the fuel pressure in the pressure accumulation chamber 12 is controlled by the pressure regulating valve 18. This pressure regulating valve 18 is connected to an electronic control unit 40. A fuel pump 15 is provided to feed the fuel in the fuel reservoir tank 16 into the fuel supply pump 14. If fuel can be sucked into the fuel pump 14, there is no particular need to provide the fuel pump 15. On the other hand, the fuel supply pump 14 is provided to discharge high-pressure fuel, and the high-pressure fuel discharged from the fuel supply pump 14 is accumulated in the pressure accumulation chamber 12.

なお、燃料供給ポンプ１４として可変容量型ポンプを用
いると更に好ましい。一方、各燃料供給管ＩＯ内には夫
々可変絞り弁１９が配置され、これら可変絞り弁１９に
よって各燃料供給管１０の流路面積が制御される。第２
図に示されるように各燃料噴射弁８および可変絞り弁１
９は電子制御ユニット４０に接続され、これら燃料噴射
弁８および可変絞り弁１９は電子制御ユニット４０の出
力信号によって制御される。また、機関本体１にはクラ
ンクシャフトの回転速度の１７２の速度で回転する角度
信号ディスク２０　、２１が増付けられ、これら角度信
号ディスク２０　、２１の外周縁に対面して圧縮下死点
センサ２２と角度信号センサ２３が配置される。圧縮下
死点センサ２２は例えば１番気筒が圧縮下死点にあるこ
とを示す出力パルスを発生し、従ってこの圧縮下死点セ
ンサ２２の出力パルスからいずれの気筒の燃料噴射弁８
を作動せしめるかを決定することができる。角度信号セ
ンサ２３はクランクシャフトが一定角度回転する毎に出
力パルスを発生し、従って角度信号センサ２３の出力パ
ルスから機関回転数を計算することができる。これらの
センサ２２　、２３は電子制御ユニット４０に接続され
る。また、アクセルペダル２４にはアクセルペダル２４
の踏込みＶに比例した出力電圧を発生する負荷センサ２
５が取付けられる。Note that it is more preferable to use a variable displacement pump as the fuel supply pump 14. On the other hand, variable throttle valves 19 are arranged in each fuel supply pipe IO, and the flow area of each fuel supply pipe 10 is controlled by these variable throttle valves 19. Second
As shown in the figure, each fuel injection valve 8 and variable throttle valve 1
9 is connected to an electronic control unit 40, and these fuel injection valves 8 and variable throttle valve 19 are controlled by output signals of the electronic control unit 40. Further, angle signal disks 20 and 21 that rotate at a speed of 172 times the rotational speed of the crankshaft are added to the engine body 1, and a compression bottom dead center sensor 22 is placed facing the outer peripheral edges of these angle signal disks 20 and 21. and an angle signal sensor 23 are arranged. The compression bottom dead center sensor 22 generates an output pulse indicating that the No. 1 cylinder is at the compression bottom dead center, and therefore, from the output pulse of the compression bottom dead center sensor 22, the fuel injection valve 8 of any cylinder is determined.
You can decide whether to activate it. The angle signal sensor 23 generates an output pulse every time the crankshaft rotates by a certain angle, and therefore the engine speed can be calculated from the output pulse of the angle signal sensor 23. These sensors 22 , 23 are connected to an electronic control unit 40 . Further, the accelerator pedal 24 includes an accelerator pedal 24.
A load sensor 2 that generates an output voltage proportional to the depression V of the
5 is installed.

この負荷センサ２５は電子制御ユニット４０に接続され
る。This load sensor 25 is connected to an electronic control unit 40.

第４図に燃料噴射弁８と可変絞り弁１９の側面断面図を
示す。第４図を参照すると２６はノズル、２７はノズル
ホルダ、２８はディスタンスピース、２９はスペーサ、
３０はケースを夫々示す。ノズル２６、ディスタンスピ
ース２８およびスペーサ２９内には直列に配置されたニ
ードル３１とプランジャ３２が摺動可能に挿入される。FIG. 4 shows a side sectional view of the fuel injection valve 8 and the variable throttle valve 19. Referring to FIG. 4, 26 is a nozzle, 27 is a nozzle holder, 28 is a distance piece, 29 is a spacer,
30 indicates each case. A needle 31 and a plunger 32 arranged in series are slidably inserted into the nozzle 26, distance piece 28, and spacer 29.

ノズル２６の先端部にはニードル３１によって開閉制御
されるノズル孔３３が形成される。ニードル３１は円錐
状をなず受圧面３４を有し、この受圧面３４の周りにニ
ードル加圧室３５ａが形成される。ニードル加圧室３５
ａは一方では燃料通路３５ｂおよび燃料導入孔３５ｃを
介して燃料供給管１０に連結され、他方ではニードル３
１の周りに形成された環状の燃料通路３５ｄを介してノ
ズル孔３３に連結される。A nozzle hole 33 whose opening and closing are controlled by a needle 31 is formed at the tip of the nozzle 26 . The needle 31 has a conical shape and has a pressure receiving surface 34, around which a needle pressurizing chamber 35a is formed. Needle pressurization chamber 35
a is connected to the fuel supply pipe 10 via the fuel passage 35b and the fuel introduction hole 35c on the one hand, and the needle 3 on the other hand.
1 is connected to the nozzle hole 33 via an annular fuel passage 35d formed around the nozzle hole 33.

プランジャ３２の上端部はプレート３６に当接しており
、このプレート３６とケース３０の頂部内壁面間にピエ
ゾ圧電素子３７が挿入される。また、スペーサ２９とプ
レート３６間にはプレート３６を常時上方に向けて付勢
する皿ばね３８が挿入される。このピエゾ圧電素子３７
は薄板状の圧電素子を多数枚積層した積層構造をなして
おり、このピエゾ圧電素子３７に電圧を印加するとピエ
ゾ圧電素子３７は電歪効果によって長手方向の歪を生ず
る、即ち長手方向に伸びる。このときの応答性は極めて
良好であり、電圧を印加してから伸びるまでの応答時間
は８０μｓｅｃ程度である。電圧の印加を停止すればピ
エゾ圧電素子３７はただちに縮む。ピエゾ圧電素子３７
が伸びるとニードル３１はプランジャ３１を介して下方
に押圧され、その結果ニードル３１がノズル孔３３を閉
鎖する。The upper end of the plunger 32 is in contact with a plate 36, and a piezoelectric element 37 is inserted between the plate 36 and the top inner wall surface of the case 30. Further, a disc spring 38 is inserted between the spacer 29 and the plate 36 to constantly bias the plate 36 upward. This piezoelectric element 37
has a laminated structure in which a large number of thin plate-like piezoelectric elements are laminated, and when a voltage is applied to this piezoelectric element 37, the piezoelectric element 37 causes strain in the longitudinal direction due to an electrostrictive effect, that is, it stretches in the longitudinal direction. The response at this time is extremely good, and the response time from application of voltage to expansion is about 80 μsec. When the voltage application is stopped, the piezoelectric element 37 immediately contracts. Piezoelectric element 37
When the needle 31 is extended, the needle 31 is pressed downward via the plunger 31, so that the needle 31 closes the nozzle hole 33.

従ってこのとき燃料の噴射が停止される。一方、ニード
ル３１の受圧面３４には高圧の燃料圧が加わっているた
めにピエゾ圧電素子３７が縮むとニードル３１はただち
に上昇する。その結果、ニードル３１がノズル孔３３を
開口し、斯くして燃料噴射が行なわれる。このときのニ
ードル３１の上昇量はニードル３１がディスタンスピー
ス２８に当接することによって規制される。このように
ピエゾ圧電素子３７に印加する電圧を制御するごとによ
って燃料噴射を制御することができる。ケース３０には
燃料ポンプ１５の吐出口に連結された燃料導入口３９ａ
と、リザーバタンク１６に連結された燃料排出口３９ｂ
とが形成され、燃料導入孔３９ａからケース３０内に流
入した燃料によってピエゾ圧電素子３７が冷却される。Therefore, fuel injection is stopped at this time. On the other hand, since high fuel pressure is applied to the pressure receiving surface 34 of the needle 31, when the piezoelectric element 37 contracts, the needle 31 immediately rises. As a result, the needle 31 opens the nozzle hole 33, and fuel injection is thus performed. The amount of rise of the needle 31 at this time is regulated by the needle 31 coming into contact with the distance piece 28. In this way, fuel injection can be controlled each time the voltage applied to the piezoelectric element 37 is controlled. The case 30 has a fuel inlet 39a connected to the discharge port of the fuel pump 15.
and a fuel discharge port 39b connected to the reservoir tank 16.
The piezoelectric element 37 is cooled by the fuel flowing into the case 30 from the fuel introduction hole 39a.

ピエゾ圧電素子３７はリード線３７ａを介して電子制御
ユニット４０に接続される。The piezoelectric element 37 is connected to the electronic control unit 40 via a lead wire 37a.

一方、可変絞り弁１９はハウジング８０と、ケース８１
と、ハウジング８０の中心軸線に沿って形成された軸孔
８２内に摺動可能に挿入された弁体８３と、軸孔８２を
横切って延びる燃料通路８４と、プレート８５と、プレ
ート８５とケース８１の頂部内壁面間に挿入されたピエ
ゾ圧電素子８６と、プレート８５を常時−上方に向けて
押圧する皿ばね８７とを具備し、ピエゾ圧電素子８６は
グー１゛線８６ａを介して電子制御ユニット４０に接続
される。弁体８３下方の軸孔８２内には弁体８３を常時
プレート８５に向けて押圧する圧縮ばね８８が挿入され
る。更に、弁体８３下方の軸孔８２はドレーンボート８
２ａを介してリザーバタンク１６に連結され、それによ
って漏洩した燃料をリザーバタンク１６内に返戻するよ
うにしている。On the other hand, the variable throttle valve 19 includes a housing 80 and a case 81.
, a valve body 83 slidably inserted into a shaft hole 82 formed along the central axis of the housing 80 , a fuel passage 84 extending across the shaft hole 82 , a plate 85 , and a plate 85 and a case. It comprises a piezoelectric element 86 inserted between the top inner wall surfaces of the plate 81 and a disc spring 87 that constantly presses the plate 85 upward. It is connected to unit 40. A compression spring 88 that constantly presses the valve body 83 toward the plate 85 is inserted into the shaft hole 82 below the valve body 83 . Furthermore, the shaft hole 82 below the valve body 83 is connected to the drain boat 8.
It is connected to the reservoir tank 16 via 2a, thereby allowing leaked fuel to be returned into the reservoir tank 16.

更に図面には示さないが弁体８３内にはその中心軸線に
沿って延びる軸孔が形成されており、ハウジング８０と
プレート８５間に漏洩した燃料をこの軸孔およびドレー
ンボート８２ａを介してリザーバタンク１６内に返戻す
るようにしている。弁体８３の外周面上には中広の大溝
８９と中挟の小溝９０とが隣接して形成される。ピエゾ
圧電素子８６に電圧が印加されていないとき、即ちピエ
ゾ圧電素子８６が収縮しているときには第４図に示すよ
うに大ａ８９が燃料通路８４と整列している。Further, although not shown in the drawings, a shaft hole extending along the central axis of the valve body 83 is formed in the valve body 83, and fuel leaked between the housing 80 and the plate 85 is transferred to a reservoir through the shaft hole and the drain boat 82a. The liquid is returned to the tank 16. On the outer peripheral surface of the valve body 83, a large groove 89 with a wide center and a small groove 90 with a narrow center are formed adjacent to each other. When no voltage is applied to the piezoelectric element 86, that is, when the piezoelectric element 86 is contracted, the large a 89 is aligned with the fuel passage 84 as shown in FIG.

このときには燃料通路８４の絞り作用は全く行なわれな
い。一方、ピエゾ圧電素子８６に電圧が印加されてピエ
ゾ圧電素子８６が伸びると小溝９０が燃料通路８４と整
列する。このときには燃料１ｌｔｌ路８４の流路面積が
小溝９０によって絞られることになる。このようにピエ
ゾ圧電素子８６に印加する電圧を制御することによって
燃料通路１（４の流路面積、即ち燃料供給管１０の流路
面積の絞り制御を行なうことができる。At this time, the fuel passage 84 is not throttled at all. On the other hand, when a voltage is applied to the piezoelectric element 86 and the piezoelectric element 86 expands, the small groove 90 is aligned with the fuel passage 84. At this time, the flow area of the fuel 1ltl passage 84 is narrowed by the small groove 90. By controlling the voltage applied to the piezoelectric element 86 in this way, the flow area of the fuel passage 1 (4), that is, the area of the fuel supply pipe 10, can be throttled.

次に第５図を参照して電子制御ユニット４０について説
明する。第５図を参照すると波形整形回路４２　、４３
にはそれぞれ圧縮下死点信号と角度信号が導かれる。負
荷センサ２５の信号はＡＩＤ変換器４４を介してハスラ
イン４５にディジタル化して伝えられる。回転周間カウ
ンタ４６は波形整形回路４２の信号によりリセットされ
ながら、クロック発信器４７からの時間信号をカウント
し、圧縮下死点信号の周期（＝エンジン回転周間の１７
２）でパスライン４５に信号を送る。角度カウンタ４８
は、波形整形回路４２からの圧縮下死点信号によりリセ
ットされた後のエンジン回転角度の経過を波形整形回路
４３からの角度信号によりカラントし、コンパレータ４
７に伝える。ランチ５０は、事前噴射時期に対応した数
値を保持し、コンパレータ４９に伝える。コンパレータ
４９は角度カウンタ４８のカウント数がランチ５０の指
示した事前噴射時期と一致した時に信号を発生し、ダウ
ンカウンタ５１及びフリップフロップ６０に伝達する。Next, the electronic control unit 40 will be explained with reference to FIG. Referring to FIG. 5, waveform shaping circuits 42 and 43
A compression bottom dead center signal and an angle signal are respectively derived. The signal of the load sensor 25 is digitized and transmitted to the lotus line 45 via the AID converter 44. The rotation period counter 46 counts the time signal from the clock generator 47 while being reset by the signal from the waveform shaping circuit 42, and counts the period of the compression bottom dead center signal (=17 engine rotation periods).
2) sends a signal to the pass line 45; Angle counter 48
The process of the engine rotation angle after being reset by the compression bottom dead center signal from the waveform shaping circuit 42 is currented by the angle signal from the waveform shaping circuit 43, and the comparator 4
Tell 7. The launcher 50 holds a numerical value corresponding to the pre-injection timing and transmits it to the comparator 49. The comparator 49 generates a signal when the count number of the angle counter 48 matches the pre-injection timing instructed by the launcher 50, and transmits the signal to the down counter 51 and flip-flop 60.

ラッチ５２は、事前噴射時間に対応した信号をパスライ
ン４５から受けて保持し、ダウンカウンタ５１にインプ
ットする。ダウンカウンタ５１はコンパレータ４９から
の信号によりカウントをスタートさせ、ラッチ５２から
伝達された数値からクロック発信器４７からのクロック
信号に対応して、ダウンカウントし、カウント値が零と
なったときに信号を発生し、フリップフロップ６０に信
号を伝える。フリップフロップ６０はコンパレータ４９
からの信号（＝事前噴射開始信号）により出力をハイレ
ベルに切りかえ、ダウンカウンタ５１の信号（−事前噴
射終了信号）により出力をローレベルに切りかえる。５
３〜５８の回路は、主噴射の開始終了を出力する回路で
あるが構成、作動は４８〜５２　、６０と同一なので説
明を省略する。The latch 52 receives and holds a signal corresponding to the pre-injection time from the pass line 45, and inputs it to the down counter 51. The down counter 51 starts counting in response to a signal from the comparator 49, counts down from the numerical value transmitted from the latch 52 in response to a clock signal from the clock generator 47, and outputs a signal when the count value reaches zero. and transmits the signal to the flip-flop 60. Flip-flop 60 is comparator 49
The output is switched to a high level by a signal from the down counter 51 (=pre-injection start signal), and the output is switched to a low level by a signal from the down counter 51 (-pre-injection end signal). 5
Circuits 3 to 58 are circuits that output the start and end of main injection, but their configurations and operations are the same as those of circuits 48 to 52 and 60, so a description thereof will be omitted.

オア回路６６はフリップフロップ６０　、５８から信号
を受けて事前噴射期間及び、主噴射期間に対応してハイ
レベル信号を出す。駆動回路６４はオア回路６６の出力
信号に基いて４圧電用回路６２から伝えられてきた数百
ボルトの電圧を燃料噴射弁８のピエゾ圧電素子３７に印
加する。オア回路６６がハイレベル信号を出していると
きにはピエゾ圧電素子３７に対する電圧の印加が停市さ
れ、それによって事前噴射、続いて主噴射が行なわれる
。The OR circuit 66 receives signals from the flip-flops 60 and 58 and outputs high level signals corresponding to the pre-injection period and the main injection period. The drive circuit 64 applies a voltage of several hundred volts transmitted from the four piezoelectric circuits 62 to the piezoelectric element 37 of the fuel injection valve 8 based on the output signal of the OR circuit 66 . When the OR circuit 66 is outputting a high level signal, the application of voltage to the piezoelectric element 37 is stopped, thereby causing a pre-injection followed by a main injection.

フリップフロップ６１は波形整形回路４２からの圧縮下
死点信号によりハイレベルとなり、ダウンカウンタ５１
からの事前噴射終了信号によりローレベルとなる。駆動
回路６３はフリップフロップ６１の出力信号に基いて昇
圧電圧回路６２から伝えられてきた数百ボルトの電圧を
可変絞り弁１９のピエゾ圧電素子８６に印加する。フリ
ップフロップ６１がハイレベル信号を出しているときに
はピエゾ圧電素子３７に電圧が印加され、それによって
事前噴射時には燃料供給管ｌＯの流路面積が絞られる。The flip-flop 61 becomes high level due to the compression bottom dead center signal from the waveform shaping circuit 42, and the down counter 51
It becomes low level due to the pre-injection end signal from . The drive circuit 63 applies a voltage of several hundred volts transmitted from the boost voltage circuit 62 to the piezoelectric element 86 of the variable throttle valve 19 based on the output signal of the flip-flop 61. When the flip-flop 61 is outputting a high-level signal, a voltage is applied to the piezoelectric element 37, thereby narrowing the flow area of the fuel supply pipe IO during pre-injection.

Ｄ／Ａ変換器５９はパスライン４５から設定すべき燃料
供給ポンプ１４の燃料吐出圧に対応した信号を受けてア
ナログ値に変換して出力ずろ。駆動回路６５はＤ／Ａ変
換器５９からの信号に対応した、電流又は電圧信号を調
圧弁１８に出力し、燃料供給ポンプ１４の吐出圧を制御
する。The D/A converter 59 receives a signal corresponding to the fuel discharge pressure of the fuel supply pump 14 to be set from the pass line 45, converts it into an analog value, and outputs the output. The drive circuit 65 outputs a current or voltage signal corresponding to the signal from the D/A converter 59 to the pressure regulating valve 18 to control the discharge pressure of the fuel supply pump 14.

ＣＰＵ　６６は、波形整形回路４２からの圧縮下死点信
号により割込み演算をスタートする。ＲＯＭ　６７はプ
ログラムを記憶し、ＲＡＭ　６８プログラム演算処理過
程の数値記憶を行う。The CPU 66 starts interrupt calculation in response to the compression bottom dead center signal from the waveform shaping circuit 42. The ROM 67 stores programs, and the RAM 68 stores numerical values for program calculation processing.

第７図に電子制御ユニット４０の各部ａ　−ｈにおける
信号波形を夫々ａ　−ｈに示す。また、第７図において
ｉは可変絞り弁１９下流の燃料圧（噴射圧）を示してお
り、ｊは燃料噴射弁８の燃料噴射率を示す。事前噴射時
は可変絞り弁１９による絞り作用が行なわれるために可
変絞り弁１９後流の燃料圧（噴射圧）が低下し、その結
果燃料噴射弁８から噴射される燃料の噴射率が低下して
噴射燃料の貫徹力が小さくなる。In FIG. 7, signal waveforms at each part a to h of the electronic control unit 40 are shown at a to h, respectively. Further, in FIG. 7, i indicates the fuel pressure (injection pressure) downstream of the variable throttle valve 19, and j indicates the fuel injection rate of the fuel injection valve 8. During pre-injection, the variable throttle valve 19 performs a throttling action, so the fuel pressure (injection pressure) downstream of the variable throttle valve 19 decreases, and as a result, the injection rate of fuel injected from the fuel injection valve 8 decreases. As a result, the penetration force of the injected fuel becomes smaller.

次に第６図を参照して処理ルーチンについて説明する。Next, the processing routine will be explained with reference to FIG.

まず始めにステップ１００においてイニシャライズ処理
が行なわれ、次いでステップ１０１において割込みが許
可されると以下の処理が行なわれる。まず始めに、ステ
ップ１０２においてアクセル踏込み量θ、を表わす負荷
センサ２５の出力信号を読込む。次いでステップ１０３
で回転周期を読込んでステップ１０４において機関回転
数ＮＥを計算する。次いでステップ１０５では事前噴射
開始角度θ１が求められ、ステップ１０６において事前
噴射時間ｔ１が求められる。事前噴射開始角度θ。First, initialization processing is performed in step 100, and then, when interrupts are permitted in step 101, the following processing is performed. First, in step 102, the output signal of the load sensor 25 representing the accelerator depression amount θ is read. Then step 103
The rotation period is read in step 104, and the engine speed NE is calculated in step 104. Next, in step 105, the pre-injection start angle θ1 is determined, and in step 106, the pre-injection time t1 is determined. Pre-injection start angle θ.

は第９図においてＰで示されるように事前噴射が圧縮下
死点から圧縮上死点前９０°の範囲に終了するように、
アクセル開度と機関回転数の関数（又はマツプ）として
あらかしめプログラムされている。演算時は、この値を
算出又は読み出す。As shown by P in FIG. 9, the pre-injection is completed in the range from compression bottom dead center to 90 degrees before compression top dead center.
It is preprogrammed as a function (or map) of accelerator opening and engine speed. During calculation, this value is calculated or read.

一方、事前噴射時間１．はアクセル開度及び機関回転数
に対応して必要な全噴射量の中のどの程度を事前噴射す
べきかを、別に定まる噴射圧を考慮して噴射期間として
定め、アクセル開度及び、機開目転数の関数又はマツプ
として、プログラムされている。このときの事前噴射量
は圧縮着火を起し得ない等量比０．３以下に定められる
。・なお、この事前噴射期間は噴射量確保のために燃料
圧を、特に高圧化する必要のない低回転低負荷では零と
して、事前噴射を高速高負荷運転時においてのみ行ない
、事前噴射に起因して起こりやすい全噴射量のバラツキ
による機関の不安定をこれが問題となりやすい低回転低
負荷運転時に回避するように構成することも可能である
。On the other hand, pre-injection time 1. The injection period is determined by determining how much of the total injection amount should be injected in advance according to the accelerator opening and the engine speed, taking into account the separately determined injection pressure. It is programmed as a function or map of the number of rotations. The pre-injection amount at this time is set to an equivalence ratio of 0.3 or less, which does not cause compression ignition.・In addition, during this pre-injection period, in order to secure the injection amount, the fuel pressure is set to zero at low speeds and low loads where there is no need to increase the pressure, and pre-injection is performed only during high-speed, high-load operation, so that no fuel pressure caused by the pre-injection is performed. It is also possible to configure the engine to avoid instability of the engine due to variations in the total injection amount, which tend to occur during low rotation and low load operation, where this tends to become a problem.

次いでステップ１０７では主噴射開始角度θ２が求めら
れ、次いでステップ１０８では主噴射時間ｔ２が求めら
れる。主噴射開始角度θ２は主噴射によって起る着火燃
焼の開始が機関性能上最適となるように実験的に確認さ
れた値をアクセル開度、機関回転数のマツプとしてプロ
グラムしておくのが一般的である。主噴射時間ｔ２は事
前噴射後の残りの必要燃料量を別に定めた燃料圧を前提
として、調量噴射するようにアクセル開度機関回転数の
マツプとしてフログラムされている。第９図のＭは主噴
射を示す。Next, in step 107, the main injection start angle θ2 is determined, and then in step 108, the main injection time t2 is determined. Generally, the main injection start angle θ2 is programmed with an experimentally confirmed value as a map of accelerator opening and engine speed so that the start of ignition combustion caused by main injection is optimal in terms of engine performance. It is. The main injection time t2 is programmed as a map of the accelerator opening and engine speed so that the fuel is injected in a measured amount, assuming a fuel pressure that is separately determined for the required amount of fuel remaining after the preliminary injection. M in FIG. 9 indicates main injection.

次いでステップ１０９では噴射圧Ｉ）が求められる。Then, in step 109, the injection pressure I) is determined.

噴射圧Ｐは主噴射が機関性能ト適した噴射器間で行なわ
れるようにアクセル開度、機関回転数のマツプとしてプ
ログラムされている。Injection pressure P is programmed as a map of accelerator opening and engine speed so that main injection is performed between injectors suitable for engine performance.

次いでステップ１１０ではθ１゜θＺ＋ｔｌ＝’２．Ｐ
が出力されて処理サイクルが完了する。Next, in step 110, θ1°θZ+tl='2. P
is output and the processing cycle is completed.

なお、上述の実施例ではアクセル開度と機関回転数に基
いて噴射制御を行なうようにしているが、噴***度を高
めたり、その他の条件によるエラー−を修正するために
温度、吸気圧等の信号を加えて噴射制御を行なうことも
可能である。In addition, in the above embodiment, injection control is performed based on the accelerator opening degree and engine speed, but in order to improve injection accuracy and correct errors caused by other conditions, temperature, intake pressure, etc. It is also possible to perform injection control by adding a signal.

また、上述の実施例では事前噴射の貫徹力を小さくする
ために可変絞り弁１９により事前噴射時のみ噴射圧を低
くするようにしているが、調圧弁１８を制御して事前噴
射時のみ噴射圧を低くするようにしてもよい（ただしこ
の場合は応答性が遅いので、対応できる運転条件に限界
がある）。また、燃料噴射弁８のピエゾ圧電素子３７に
印加する電圧そのものを調整して事前噴射時のみ、ニー
ドル３１のリフト量を少なくして、同様の効果を狙うこ
とも可能である。Furthermore, in the above embodiment, in order to reduce the penetration force of the pre-injection, the variable throttle valve 19 is used to lower the injection pressure only during the pre-injection, but the pressure regulating valve 18 is controlled to reduce the injection pressure only during the pre-injection. (However, in this case, the responsiveness is slow, so there is a limit to the operating conditions that can be handled.) It is also possible to achieve the same effect by adjusting the voltage itself applied to the piezoelectric element 37 of the fuel injection valve 8 and reducing the lift amount of the needle 31 only during pre-injection.

さらに燃料噴射弁８の搭載設計、噴射方向の適合によっ
ては事前噴射の貫徹力を特に低下させなくとも、燃焼室
壁面に燃料が不着する等の実質的なデメリットをある程
度回避できる場合もあり、このような場合には前述のよ
うに特に貫徹力を低下さセる操作を行なう必要がない。Furthermore, depending on the mounting design of the fuel injector 8 and the adaptation of the injection direction, it may be possible to avoid some practical disadvantages, such as fuel not adhering to the combustion chamber wall, to some extent, without particularly reducing the penetration force of the pre-injection. In such a case, there is no need to perform any particular operation to reduce the penetration force as described above.

第８図は噴射圧ＭＰ、と機関回転数ＮＥとの関係を示し
ている。例えば、６０ｍｍ３の燃料を噴射する場合（噴
孔径０．２４Ｘ４穴の多噴孔ノズル使用）燃焼に適した
噴射期間として３０°を想定すると、従来のシステムで
は、Ａに示される様に高速側で過大な噴射圧が必要とな
り、５０００ｒｐｍでは８０ＭＰ。FIG. 8 shows the relationship between injection pressure MP and engine speed NE. For example, when injecting 60 mm3 of fuel (using a multi-hole nozzle with a nozzle diameter of 0.24 x 4 holes) and assuming an injection period of 30 degrees suitable for combustion, in the conventional system, as shown in A, on the high-speed side, Excessive injection pressure is required, 80MP at 5000rpm.

以上となる。これに対し、本発明では約１７３の１８ｍ
ｍ３を事前噴射すればＢのように噴射圧は約１７２で噴
射可能となる。That's all. In contrast, in the present invention, approximately 173 18 m
If m3 is pre-injected, injection can be performed at an injection pressure of about 172 as shown in B.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

噴射圧を低く設計できるので、高圧燃料供給ボンプの設
計が容易となり、しかもポンプの耐久性、信転性を向−
トすることができる。また、高圧燃料供給ポンプの駆動
々力が低減されるので機関全体としての出力、燃費を向
Ｉ−することができる。また、圧縮行程前半に事前噴射
する場合、燃料室内の圧力、空気密度が低いために通常
の噴射圧で燃料を噴射すると噴霧が燃焼室壁まで到達し
て付着し、燃焼の悪化排気未燃物（ＩＣ）増加のｎｌ能
性があるが、本発明では、事前噴射時のみ噴射圧を低下
させることにより、これらの問題を回避することができ
る。Since the injection pressure can be designed to be low, it is easy to design a high-pressure fuel supply pump, and it also improves the durability and reliability of the pump.
can be Further, since the driving force of the high-pressure fuel supply pump is reduced, the output and fuel efficiency of the engine as a whole can be improved. In addition, when pre-injecting in the first half of the compression stroke, the pressure and air density inside the fuel chamber are low, so if fuel is injected at normal injection pressure, the spray will reach the combustion chamber wall and adhere to it, worsening combustion and causing unburned substances in the exhaust gas. However, in the present invention, these problems can be avoided by reducing the injection pressure only during pre-injection.

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

第１図は本発明の構成図、第２図はディーゼル機関の全
体図、第３図はディーゼル機関の側面断面図、第４図は
燃料噴射弁および可変絞り弁の側面断面図、第５図は電
子制御ユニットの回路図、第６図は噴射制御を実行する
ためのフローチャート、第７図は電子制御ユニットの各
部の作動を・示すタイムチャート、第８図は噴射圧と機
関回転数の関係を示す線図、第９図は噴射時間を示す線
図である。 ８・・・燃料噴射弁、　　　１ｏ・・・燃料供給管、１
２・・・燃料蓄圧室、　　　１４・・・燃料供給ポンプ
、１９・・・可変絞り弁。Fig. 1 is a configuration diagram of the present invention, Fig. 2 is an overall view of the diesel engine, Fig. 3 is a side sectional view of the diesel engine, Fig. 4 is a side sectional view of the fuel injection valve and variable throttle valve, and Fig. 5. is a circuit diagram of the electronic control unit, Figure 6 is a flowchart for executing injection control, Figure 7 is a time chart showing the operation of each part of the electronic control unit, and Figure 8 is the relationship between injection pressure and engine speed. FIG. 9 is a diagram showing the injection time. 8...Fuel injection valve, 1o...Fuel supply pipe, 1
2... Fuel accumulator, 14... Fuel supply pump, 19... Variable throttle valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、各気筒が夫々一個の燃料噴射弁を具備し、各燃料噴
射弁を共通の高圧燃料蓄圧室に連結し、圧縮下死点から
圧縮上死点９０度以内に行なわれる等量比で０．３以下
の事前燃料噴射の噴射時期および噴射量を独自に設定す
る事前噴射設定手段と、事前噴射とは別個に主噴射の噴
射時期および噴射量を独自に設定する主噴射設定手段と
を具備したディーゼル機関の燃料噴射装置。 ２、各気筒が夫々一個の燃料噴射弁を具備し、各燃料噴
射弁を共通の高圧燃料蓄圧室に連結し、圧縮下死点から
圧縮上死点９０度以内に行なわれる等量比で０．３以下
の事前燃料噴射の噴射時期および噴射量を独自に設定す
る事前噴射設定手段と、事前噴射とは別個に主噴射の噴
射時期および噴射量を独自に設定する主噴射設定手段と
を具備し、更に各燃料噴射弁と高圧燃料蓄圧室間に可変
絞り弁を設けて事前噴射時に各燃料噴射弁に供給される
高圧燃料の流路を絞るようにしたディーゼル機関の燃料
噴射装置。[Claims] 1. Each cylinder is equipped with one fuel injection valve, each fuel injection valve is connected to a common high-pressure fuel accumulation chamber, and compression is performed within 90 degrees from compression bottom dead center to compression top dead center. a pre-injection setting means for independently setting the injection timing and injection amount of pre-fuel injection with an equivalence ratio of 0.3 or less; and a pre-injection setting means for independently setting the injection timing and injection amount of main injection separately from the pre-injection. A fuel injection device for a diesel engine, comprising injection setting means. 2. Each cylinder is equipped with one fuel injection valve, and each fuel injection valve is connected to a common high-pressure fuel accumulation chamber, and the equivalence ratio is 0, which is performed within 90 degrees from compression bottom dead center to compression top dead center. Equipped with a pre-injection setting means for independently setting the injection timing and injection amount of pre-fuel injection of 3 or less, and a main injection setting means for independently setting the injection timing and injection amount of the main injection separately from the pre-injection. A fuel injection device for a diesel engine further includes a variable throttle valve provided between each fuel injection valve and a high-pressure fuel accumulation chamber to throttle the flow path of high-pressure fuel supplied to each fuel injection valve during pre-injection.