JP2011112037A - Fuel injection device of diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直接噴射式ディーゼルエンジンなどの燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device that injects fuel into a combustion chamber from a fuel injection valve such as a direct injection diesel engine.
ディーゼルエンジンの燃焼は燃料の燃焼室への噴射状況、特に燃料噴射率に大きく左右される。排気ガスをクリーンにして、且つ、高効率とするために、燃料噴射率制御が行われている。例えば、電子制御式ユニットポンプ噴射装置によって図9に示すようにクランク角度の変化(時間の経過)に対して噴射圧力の上昇過程において、一定期間、噴射圧力が停滞する棚部を形成する棚付き噴射率制御が行われている。
この棚付き噴射を行うことによって、噴射初期においては、燃料供給量を抑制して燃焼を抑えてNOx発生を防止し、噴射後期においては、燃料噴射率を高めて燃焼の高効率化を図り、NOx低減と燃費率改善の両立が得られる。
The combustion of a diesel engine is greatly influenced by the state of fuel injection into the combustion chamber, particularly the fuel injection rate. Fuel injection rate control is performed to make the exhaust gas clean and highly efficient. For example, with an electronically controlled unit pump injection device, as shown in FIG. 9, with a shelf that forms a shelf where the injection pressure stagnates for a certain period in the process of increasing the injection pressure with respect to a change in crank angle (elapsed time) Injection rate control is performed.
By performing this shelf-attached injection, in the initial stage of injection, the fuel supply amount is suppressed to suppress combustion and NOx generation is prevented, and in the late stage of injection, the fuel injection rate is increased to increase the efficiency of combustion. Both NOx reduction and fuel efficiency improvement can be achieved.
一方、この棚付き噴射に関する技術を開示した特許文献1として、本出願人による特許第3716211号公報が提案されている。該特許文献1に示される燃料噴射装置の概要を、図8を参照して説明する。
燃料を噴射する燃料噴射装置01は燃料噴射弁03と、燃料噴射弁03に燃料を導く噴射管05と、燃料タンク07からの燃料を送出管09によって噴射管05に送出する燃料送出手段(燃料ポンプ)011と、噴射管05から燃料を燃料タンク07に戻す第1戻り管013及び第2戻り管015と、第1戻り管013を断続(開閉)する第1電磁弁017と、第2戻り管015を断続(開閉)する第2電磁弁019と、燃料送出手段011から送油された燃料を燃料噴射弁03に圧送する燃料噴射ポンプ021のプランジャ023と、同プランジャ023を駆動するカム025を備えている。
また、第1戻り管013には絞り027、逆止弁029が設けられ、第2戻り管015にも同様に、絞り031、逆止弁033が設けられている。さらに、送出管09にはリリーフ弁035、逆止弁037が設けられている。
そして、第1電磁弁017、第2電磁弁019は、絞り027、031の働きによって、開放時の燃料流量が異なり、第1電磁弁017の開放時の燃料流量が、第2電磁弁019の開放時の燃料流量よりも少なく設定され、この第1電磁弁017、第2電磁弁019はコントロール装置039によって作動が制御されるようになっている。
On the other hand, Japanese Patent No. 3716211 by the present applicant has been proposed as
The
The
The first
このように構成された燃料噴射装置01の作動手順を説明する。
最初に、第1及び第2電磁弁017、019は開放状態でプランジャ023が上昇する。燃料の噴射を開始したい時期(T1、図9参照)に第1電磁弁017が閉じる。これにより燃料噴射率は図9のT1からT2に示す第1段階の噴射率となる。すなわち、第1電磁弁017が閉じることで、噴射管05からの燃料を燃料タンク07に戻すのが、第2戻り管015だけとなり、噴射管05内の燃料圧力が上昇して、燃料噴射弁03の針弁の開弁圧を超えた時点で噴射が開始される。
An operation procedure of the
First, the first and second
続いて任意の時間経過後(T2)において、第1電磁弁017を開放すると同時に第2電磁弁019を閉じる。第1電磁弁017の開放時の燃料流量が、第2電磁弁019の開放時の燃料流量よりも少ないため、第1電磁弁017の開放により燃料噴射率は図9のT2からT3に示す第2段階目の噴射率となる。
更に、任意の時間経過後(T3)において、第1電磁弁017も閉じる。これにより燃料噴射率はT3からT4に示す第3段階目の噴射率となる。
更に、任意の時間(T4)において再び第1電磁弁017及び第2電磁弁019を開放することで、燃料噴射は完了する。そして、図9に示すような燃料噴射率を3段階に制御した棚付噴射率の特性を得ることができるものである。
Subsequently, after an arbitrary time has elapsed (T2), the first
Furthermore, the first
Furthermore, the fuel injection is completed by opening the first
しかし、特許文献1には、前記のように2つの電磁弁に対して駆動電流の立ち上がり時期をずらして、電磁弁を位相差を付けて開閉することで棚付きの噴射率制御を行うシステムについては示されているが、エンジンの運転領域との関係で棚付きの噴射率制御が有効な領域において棚付きの噴射率制御の運転を適用してNOx低減と燃費率改善をより向上し、他の運転領域においては棚付きの噴射率制御をせずに燃費率改善を重視し、またPM(粒子状物質)排出量の低減を重視した噴射率制御とするように、運転領域に応じて棚付き噴射率制御の適用を切り換えることまでは開示されていないものである。
However,
また、特許文献1には、棚付の噴射率制御が確実になされない場合の回避制御についても何ら開示されていないものである。
棚付の噴射率制御を確実に行うためには、図3に示すように、棚圧Pが噴射ノズルの針弁を押し上げるノズル開弁圧以上になるように、十分な棚圧を確保する必要があるが、噴射ノズルのノズル開弁圧の設定ばらつき、さらに燃料の温度変化などの影響によって、棚圧が確実にノズル開弁圧以上にならずに所定タイミングに噴射ノズルが開弁せずに棚付きの噴射がなされない問題がある。
In order to reliably perform the injection rate control with a shelf, as shown in FIG. 3, it is necessary to ensure a sufficient shelf pressure so that the shelf pressure P is equal to or higher than the nozzle opening pressure for pushing up the needle valve of the injection nozzle. However, due to the influence of variations in the nozzle valve opening pressure of the injection nozzle and the change in the temperature of the fuel, the shelf pressure does not reliably exceed the nozzle opening pressure and the injection nozzle does not open at the specified timing. There is a problem that jets with shelves are not made.
特に、複数気筒においては噴射管の配管位置によって燃料の温度変化が気筒間で生じやすく、全ての気筒で必要な運転領域において確実に棚付き噴射率制御を実現できなくなり、噴射率制御のロバスト性(外乱に対するシステムの安定性)を確保できなくなる問題が生じやすい。
この棚付き噴射率制御が確実になされないと、噴射タイミングが実質遅れたことになり、燃費率悪化や排気温度上昇や失火によるエンジン運転不安定や未燃燃料の排出等の悪影響を及ぼす。
In particular, in multiple cylinders, fuel temperature changes are likely to occur between cylinders depending on the piping position of the injection pipe, making it impossible to reliably realize shelf injection rate control in the required operating range for all cylinders, and robustness of injection rate control. There is a tendency to cause a problem that (system stability against disturbance) cannot be secured.
If this shelf-injection rate control is not performed reliably, the injection timing is substantially delayed, and adverse effects such as deterioration of the fuel consumption rate, unstable engine operation due to exhaust temperature rise and misfire, and discharge of unburned fuel, etc.
従って、棚付き噴射率制御を実現できない気筒が生じた場合には、その気筒の異常をいち早く検知して、棚付きのない通常制御へ戻す等の対応処置を行い、エンジンを保護する必要がある。 Therefore, when there is a cylinder that cannot realize the injection rate control with a shelf, it is necessary to detect the abnormality of the cylinder immediately and take a countermeasure such as returning to the normal control without the shelf to protect the engine. .
そこで、本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、棚付きの噴射率制御に適した運転領域において棚付きの噴射率制御の運転を適用してNOx低減と燃費率改善を一層向上するとともに、この棚付の噴射率制御が確実になされない気筒が存在する場合の異常を検出して回避制御を行って棚付き噴射率制御の信頼性を向上することを課題とする。 Therefore, in view of the problems of the related art, the present invention further improves NOx reduction and fuel efficiency improvement by applying the operation of the injection rate control with shelves in the operation region suitable for the injection rate control with shelves, It is an object of the present invention to improve the reliability of shelf-equipped injection rate control by detecting an anomaly when there is a cylinder for which the injection rate control with shelf is not reliably performed and performing avoidance control.
上記の課題を解決するために、本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に燃料を導く噴射管と、燃料タンクからの燃料を前記噴射管に送出する燃料送出手段と、前記噴射管から前記燃料タンクに燃料を戻す第1及び第2戻り管と、前記第1戻り管を断続する第1弁機構と、前記第2戻り管を断続する第2弁機構とを備える燃料噴射装置において、前記第1弁機構の開放時の燃料流量が、前記第2弁機構の開放時の燃料流量よりも少なく設定され、前記燃料噴射弁への燃料供給に際して、前記第2弁機構を閉鎖して続いて一定のタイミング後に前記第1弁機構を閉鎖して前記燃料噴射弁より噴射される燃料噴射圧力に一定期間噴射圧力が停滞する棚部を形成した棚付き噴射を行う燃料噴射率制御手段を備え、該燃料噴射率制御手段は、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて前記棚付き噴射と前記第1及び第2弁機構を同時に閉鎖する通常噴射とを切り換える切換え制御手段を有していることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a fuel injection valve that injects fuel, an injection pipe that guides the fuel to the fuel injection valve, and a fuel delivery means that delivers fuel from a fuel tank to the injection pipe. , First and second return pipes for returning fuel from the injection pipe to the fuel tank, a first valve mechanism for interrupting the first return pipe, and a second valve mechanism for interrupting the second return pipe. In the fuel injection device, the fuel flow rate when the first valve mechanism is opened is set to be smaller than the fuel flow rate when the second valve mechanism is opened, and when the fuel is supplied to the fuel injection valve, the second valve mechanism Fuel injection that performs shelf-attached injection in which the first valve mechanism is closed after a certain timing and a shelf portion is formed in which the fuel injection pressure injected from the fuel injection valve stagnate for a certain period of time. The fuel injection rate control Stage, characterized in that it has a switching control means for switching between normal injection simultaneously close the said shelf with injection first and second valve mechanism based on engine speed and engine load.
かかる発明によれば、棚付き噴射と通常噴射とをエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて切り換えて運転するため、運転領域によって棚付きの噴射率制御が有効な領域では棚付き噴射によってNOx低減効果と、燃焼効率の向上による燃費率改善とを行い、棚付き噴射率制御が適当でない領域においては棚部を有しない通常噴射を行うことで、運転領域全体において、NOx低減効果と燃費率改善効果との両方を一層向上することができる。 According to this invention, since the injection with the shelf and the normal injection are switched and operated based on the engine speed and the engine load, the NOx reduction effect is achieved by the injection with the shelf in the region where the injection rate control with the shelf is effective depending on the operation region. And improving fuel efficiency by improving combustion efficiency, and performing normal injection without shelves in an area where the injection rate control with shelves is not appropriate makes it possible to reduce NOx and improve fuel efficiency in the entire operating range. Both can be further improved.
また、本発明において好ましくは、前記切換え制御手段は、エンジン回転数および負荷が中回転中負荷領域において前記棚付き噴射を行うように切り換えるとよい。
すなわち、高回転高負荷域においては、棚付き噴射による排ガス浄化機能より燃費率を重視するため棚付き噴射は適さない。中回転中負荷域ではNOxを積極的に低下させて排ガス浄化機能を発揮させるために棚付き噴射に適している。低回転低負荷域においては、噴射圧が低い状態にある上にさらに棚付き噴射によって噴射圧力が低下するため、PM(粒子状物質)排出量の増加が懸念されるため、棚付き噴射には適さない。
すなわち、中回転中負荷ではNO低減効果が大きいため棚付き噴射に適するが、高回転高負荷では燃費率重視のため、また低回転低負荷ではPM低減重視のため棚付き噴射には適さない。
このように、運転領域全般において、燃費率改善、PM排出量の低減、NOx低減を総合的に達成するように棚付き噴射と、通常噴射とを切り換えることが可能となる。
In the present invention, it is preferable that the switching control means switches so that the shelf-attached injection is performed in a load region in which the engine speed and the load are medium.
That is, in a high rotation and high load range, the fuel injection rate is more important than the exhaust gas purification function by the shelf-equipped injection, so the shelf-equipped injection is not suitable. In the middle rotation / middle load range, NOx is actively reduced and the exhaust gas purifying function is exhibited, which is suitable for shelf-equipped injection. In the low rotation and low load range, the injection pressure is low and the injection pressure is further reduced by the shelf injection, so there is a concern about the increase in PM (particulate matter) discharge. Not suitable.
That is, it is suitable for shelf injection because the NO reduction effect is large at medium rotation and medium load, but is not suitable for shelf injection because high fuel efficiency is important at high rotation and high load and PM reduction is important at low rotation and low load.
In this way, in the entire driving range, it is possible to switch between the shelf-equipped injection and the normal injection so as to achieve overall improvement in fuel efficiency, reduction in PM emissions, and NOx reduction.
また、本発明において好ましくは、前記燃料噴射率制御手段は、前記棚付き噴射の運転時において、棚付き噴射が行われていない気筒が存在することを判定する棚付き噴射異常判定手段を有し、該判定手段で棚付き噴射が行われていないと判定したとき、前記通常噴射に戻すとよい。 In the present invention, it is preferable that the fuel injection rate control means includes an injection abnormality determination unit with shelves that determines that there is a cylinder in which the shelf injection is not performed during the operation of the shelf injection. When the determination unit determines that the shelf-attached injection is not performed, the normal injection may be returned.
このように構成することによって、棚付き噴射時において、正確に棚付き噴射がなされていない場合には、実質的に燃料の噴射タイミングが遅れた噴射となり、燃費率悪化や排気温度上昇や失火によるエンジン運転不安定や未燃燃料の排出等の悪影響を生じるため、棚付きの燃料噴射が行われていないことを検出した場合には、通常噴射に戻すことでこれら悪影響を回避することができ、棚付きの噴射率制御の信頼性を向上できる。 By configuring in this way, when the injection with the shelf is not accurately performed at the time of the injection with the shelf, the fuel injection timing is substantially delayed, which is caused by the deterioration of the fuel consumption rate, the exhaust temperature rise or the misfire. When it is detected that fuel injection with shelves is not being performed, the adverse effects such as unstable engine operation and unburned fuel discharge can be avoided by returning to normal injection. Reliability of injection rate control with shelves can be improved.
また、前記棚付き噴射異常判定手段は、前記第2弁機構の閉鎖期間を基に、エンジン出荷時における該第2弁機構の閉鎖期間に対する増大量または増大率によって、棚付き噴射の異常を判定するとよい。 Further, the shelf-equipped injection abnormality determining means determines the abnormality of the shelf-equipped injection based on an increase amount or an increase rate with respect to the closing period of the second valve mechanism at the time of engine shipment based on the closing period of the second valve mechanism. Good.
この第2弁機構の閉鎖期間は、図3、7に示す電磁弁の通電時間に相当し、燃料噴射弁から噴射する燃料量に相当するため、棚付き噴射が異常の気筒が存在すると、棚付き噴射が正常に実行されている気筒においては、異常気筒における出力低下をエンジンとして一定の出力を確保するために噴射量が増量し、排気温度が上昇する。このため、他の気筒における排気温度の上昇や燃料噴射量の増量を検知することによって、棚付き噴射が全ての気筒で正常に実行されているか否かを判定することかできる。従ってエンジン出荷時における第2弁機構の閉鎖期間を基準にして、それに対する増大量または増大率によって棚付き噴射の異常が発生した気筒が存在するか否かを判定できる。 The closing period of the second valve mechanism corresponds to the energization time of the solenoid valve shown in FIGS. 3 and 7 and corresponds to the amount of fuel injected from the fuel injection valve. In a cylinder in which supplementary injection is normally executed, the injection amount is increased and the exhaust temperature is increased in order to ensure a constant output by using the output decrease in the abnormal cylinder as an engine. For this reason, it is possible to determine whether or not shelf-equipped injection is normally executed in all the cylinders by detecting an increase in the exhaust gas temperature and an increase in the fuel injection amount in the other cylinders. Therefore, with reference to the closing period of the second valve mechanism at the time of engine shipment, it can be determined whether or not there is a cylinder in which an abnormality in shelf injection has occurred, based on the amount of increase or the rate of increase.
また、前記棚付き噴射異常判定手段は、各気筒の排気温度の気筒間のばらつきまたはエンジン出荷時における排気温度に対する上昇量または上昇率に基づいて、棚付き噴射の異常を判定するとよい。 Further, the shelf-equipped injection abnormality determining means may determine abnormality of the shelf-equipped injection based on a variation in the exhaust temperature between the cylinders or an increase amount or a rate of increase with respect to the exhaust temperature at the time of engine shipment.
前記したように棚付き噴射が異常の気筒が存在すると、棚付き噴射が正常に実行されている気筒においては、異常気筒における出力低下を補いエンジンとして一定の出力を確保するために噴射量が増量し、排気温度が上昇する。このため、他の気筒における排気温度の上昇を検知して、排気温度の絶対値の上昇量を基に、または出荷時における排気温度に対する上昇率を基に、棚付き噴射が全ての気筒で正常に実行されているか否かを判定することかできる。
さらに、棚付き噴射が正常に実行されていない気筒が存在すると、気筒間の排気温度にばらつきが生じるため、各気筒の排気温度を検出してばらつき量を基に棚付き噴射の異常が発生した気筒が存在するか否かを判定できる。
As described above, when there is a cylinder with an abnormal shelf injection, in the cylinder in which the shelf injection is normally executed, the injection amount is increased in order to compensate for a decrease in the output in the abnormal cylinder and ensure a constant output as an engine. As a result, the exhaust temperature rises. For this reason, when the exhaust temperature rise in other cylinders is detected and the absolute value of the exhaust temperature rises or the rate of increase with respect to the exhaust temperature at the time of shipment is normal for all cylinders It can be determined whether or not it is executed.
Furthermore, if there are cylinders that are not properly performing shelf-equipped injection, the exhaust temperature between the cylinders will vary, so the exhaust temperature of each cylinder is detected and an abnormality in shelf-based injection occurs based on the amount of variation. It can be determined whether or not a cylinder exists.
本発明によれば、棚付き噴射と通常噴射とをエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて切り換えて運転するため、運転領域によって棚付きの噴射率制御が有効な領域では棚付き噴射によってNOx低減効果と、燃焼効率の向上による燃費率改善とを行い、棚付き噴射率制御が適当でない領域においては棚部を有しない通常噴射を行うことで、運転領域全体において、NOx低減効果と燃費率改善効果とPM低減効果を向上することができる。
さらに、この棚付の噴射率制御が確実になされない気筒が存在する場合の異常を検出して回避制御を行うことによって、棚付きの噴射率制御の信頼性を向上できる。
According to the present invention, since the shelf-mounted injection and the normal injection are switched and operated based on the engine speed and the engine load, the NOx reduction effect is achieved by the shelf-mounted injection in the region where the injection rate control with the shelf is effective depending on the operation region. And improving fuel efficiency by improving combustion efficiency, and performing normal injection without shelves in an area where the injection rate control with shelves is not appropriate makes it possible to reduce NOx and improve fuel efficiency in the entire operating range. And the PM reduction effect can be improved.
Furthermore, the reliability of the injection rate control with a shelf can be improved by detecting the abnormality when there is a cylinder for which the injection rate control with the shelf is not reliably performed and performing avoidance control.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
図1を参照して、本発明にかかる燃料噴射装置の全体構成図を説明する。
燃料を噴射する燃料噴射装置2は燃料噴射弁4と、燃料噴射弁4に燃料を導く噴射管6と、燃料タンク8からの燃料を送出管10によって噴射管6に送出する燃料ポンプ(燃料送出手段)12と、噴射管6から燃料を燃料タンク8に戻す第1戻り管14及び第2戻り管16と、第1戻り管14を断続(開閉)する第1電磁弁(第1弁機構)18と、第2戻り管16を断続(開閉)する第2電磁弁(第2弁機構)20と、燃料ポンプ12から送油された燃料を燃料噴射弁4に圧送する燃料噴射ポンプ22のプランジャ24と、同プランジャ24を駆動するカム26を備えている。
With reference to FIG. 1, the whole block diagram of the fuel-injection apparatus concerning this invention is demonstrated.
The fuel injection device 2 for injecting fuel includes a fuel injection valve 4, an injection pipe 6 that guides the fuel to the fuel injection valve 4, and a fuel pump that sends fuel from the
また、第1戻り管14には絞り28、逆止弁30が設けられ、第2戻り管16には逆止弁32だけが設けられている。さらに、送出管10にはリリーフ弁34、逆止弁36が設けられている。
第1電磁弁18と第2電磁弁20とはそれぞれ同一の流量特性を有した電磁弁からなり、第1電磁弁18と第2電磁弁20との開放時の電磁弁自体における燃料流量は同一であり、第1電磁弁18の開放時には絞り28によって、第1戻り管14を流れる燃料流量が、第2電磁弁20の開放時に第2戻り管16を流れる燃料流量よりも少なくなるように設定されている。
The first return pipe 14 is provided with a throttle 28 and a
The
さらに、第1電磁弁18と第2電磁弁20に対してはコントロール装置(燃料噴射率制御手段)38から開閉信号が出力されて作動が制御される。このコントロール装置38には、主に通電タイミング切換え手段(切換え制御手段)40と、棚付き噴射異常判定手段42と、異常時通電タイミング設定手段44とを有している。
Further, an opening / closing signal is output from the control device (fuel injection rate control means) 38 to the first
このように構成された燃料噴射装置2の作動について図2の構成ブロック図に沿って説明する前に、棚付き噴射制御手段50よる棚付き噴射と、通常噴射制御手段52による通常噴射の生成について説明する。 Before describing the operation of the fuel injection device 2 configured as described above with reference to the block diagram of FIG. 2, the shelf-mounted injection by the shelf-mounted injection control means 50 and the normal injection generated by the normal injection control means 52 are described. explain.
棚付き噴射制御手段50においては、図3に示すように、最初に、第1及び第2電磁弁18、20は開放状態でプランジャ24が上昇する。燃料の噴射を開始したい時期(クランク角度)θ1に第2電磁弁20が閉じる。これにより噴射圧力は図3に示す通りθ1からθ2に示す第1段階の噴射圧力となる。すなわち、第2電磁弁20が閉じることで、噴射管6からの燃料を燃料タンク8に戻すのが、第1戻り管14だけとなり、噴射管6内の燃料圧力が緩やかに上昇して、燃料噴射弁4の針弁の開弁圧を超えた時点で噴射が開始される。しかし、燃料の一部は第1戻り管14の絞り28によって燃料タンク8に戻されるため、噴射管6内の圧力は一定の圧力で停滞して棚部Aを形成する。
In the shelf-equipped injection control means 50, as shown in FIG. 3, first, the
続いてこの棚部Aの形成状態で、θ1より所定タイミング遅れた任意の時期θ2において、第1電磁弁18を閉じる。これによって、第1戻り管14および第2戻り管16が閉鎖されて、棚部Aから急激に立ちあがり第2段階の噴射圧となる。
更に、任意の時期θ3において、再び第1電磁弁18および第2電磁弁20を開放することで、燃料噴射は完了する。そして、図3に示すような棚部Aを有した2段階の燃料噴射率の特性を得ることができる。
なお、第1電磁弁18、第2電磁弁20の駆動電流において、aは立上り過渡電流、bは起動電流、cは保持電流、dは立下り過渡電流をそれぞれ示す。
Subsequently, the first
Furthermore, the fuel injection is completed by opening the first
In the drive currents of the
また、通常噴射制御手段52においては、図4に示すように、前記の所定のタイミング遅らせたθ1とθ2との関係を同時として、第1電磁弁18と第2電磁弁20とを同時に閉作動させることで、図3の棚部Aを形成しない1つの山形状の噴射率特性を生成する。
Further, in the normal injection control means 52, as shown in FIG. 4, the first
次に、コントロール装置38の作動について図2の構成ブロック図の流れに沿って説明する。まず、通電タイミング切換え手段40において、エンジン回転数Neおよびエンジン負荷Leの入力信号に基づいて、棚付き噴射に適した運転状態にあるかどうかを判定して棚付き噴射と通常噴射とを切り換える。この切り換えに際して図5に示すような通電タイミングマップ54に基づいて通電タイミングの切換えを行う。
Next, the operation of the
通電タイミングマップ54は、エンジン回転数Neとエンジン負荷Leとを縦軸、横軸にとり、エンジン回転数の使用全域を例えば10分割の運転領域に分割し、エンジン負荷においてもエンジン負荷の使用全域を例えば10分割の運転領域に分割して、それぞれ交叉部分に第2電磁弁20の閉タイミングであるθ1と、第1電磁弁18の閉タイミングであるθ2がそれぞれ設定されている。
The
エンジン回転数Neおよびエンジン負荷Leが中回転中負荷である図5の斜線域内においては、θ1、θ2がそれぞれ別々のタイミングとして設定され、θ1から所定のタイミング遅れをもったθ2となっている。従って、エンジン回転数と負荷が斜線域内の場合にはθ1、θ2の通電タイミングによって、棚付き噴射制御手段50によって棚付き噴射が実行される。
また、通電タイミングマップ54の斜線域外の低回転低負荷域、または高回転高負荷域においては、θ1=θ2の1つの通電タイミングが設定されていて、通常噴射制御手段52によって第1電磁弁18および第2電磁弁20が設定タイミングで同時に制御されて通常噴射が実行される。
なお、図5に示す通電タイミングマップ54の例では、θ1、θ2は上死点前(BTDC)角度で設定された例として示している。
このように、通電タイミングマップ54を用いることで棚付き噴射と、通常噴射の切換えをエンジン回転数Neと負荷Leとに基づいて簡単に切換えを行うことができる。
In the shaded area of FIG. 5 where the engine speed Ne and the engine load Le are medium-medium-load, θ1 and θ2 are set as separate timings, and are θ2 having a predetermined timing delay from θ1. Therefore, when the engine speed and the load are within the shaded area, the shelf-equipped injection control means 50 executes the shelf-equipped injection according to the energization timing of θ1 and θ2.
In the low rotation low load region or the high rotation high load region outside the shaded region of the
In the example of the
Thus, by using the
次に、棚付き噴射制御手段50によって棚付き噴射が実行されているときに、棚付き噴射異常判定手段42によって、棚付き噴射が各気筒で確実に実施されているか否かが判定される。この棚付き噴射異常判定手段42には、気筒毎の排気ガス温度、および気筒毎の通電時間の信号が入力される。この通電時間は、図7のT時間を示し、第2電磁弁20にθ1のタイミングで通電開始を開始して全閉となっている期間を示すものである。
Next, when the shelf-equipped injection control means 50 is executing the shelf-equipped injection, the shelf-equipped injection abnormality determining means 42 determines whether or not the shelf-equipped injection is reliably performed in each cylinder. The shelf-attached injection abnormality determining means 42 is supplied with signals of exhaust gas temperature for each cylinder and energization time for each cylinder. This energization time indicates the T time in FIG. 7 and indicates a period in which energization starts at the timing of θ1 in the second
これら気筒毎の排気ガス温度、気筒毎の通電時間の信号に基づいて、通電期間増大判定部58、排気温度上昇判定部60、または排気温度気筒間ばらつき判定部62のいずれかの判定部において、または複数の判定部の結果を統合して棚付き噴射が正常に行われているか否かが判定される。
Based on the exhaust gas temperature for each cylinder and the energization time signal for each cylinder, in any one of the energization period
棚付き噴射が異常の気筒が存在すると、棚付き噴射が正常に実行されている気筒においては、異常気筒における出力低下を補いエンジンとして一定の出力を確保するために噴射量が増量し、排気温度が上昇する。このため、他の気筒における排気温度の上昇や燃料噴射量の増量を検知することによって、棚付き噴射が全ての気筒で正常に実行されているか否かを判定することかできる。 If there is a cylinder with an abnormal shelf-mounted injection, in the cylinder in which the shelf-mounted injection is normally executed, the injection amount is increased to compensate for a decrease in the output of the abnormal cylinder and ensure a constant output as an engine, and the exhaust temperature Rises. For this reason, it is possible to determine whether or not shelf-equipped injection is normally executed in all the cylinders by detecting an increase in the exhaust gas temperature and an increase in the fuel injection amount in the other cylinders.
従って、通電期間増大判定部58には、エンジン回転数Neで負荷Leの場合に棚付き噴射が全気筒において正常に実行されている場合の基準となる燃料噴射量に基づいて算出される基準通電時間t0、つまり出荷時の基準通電時間t0が設定されており、該基準通電時間t0に対して、いずれかの気筒においての通電時間tの増大割合が一定割合以上に達した場合に異常気筒が存在すると判定する。
または、いずれかの気筒においての通電時間tの絶対値が許容値を超えた場合に異常気筒が存在すると判定することも可能である。
Accordingly, the energization period
Alternatively, it is possible to determine that an abnormal cylinder exists when the absolute value of the energization time t in any of the cylinders exceeds the allowable value.
排気温度上昇判定部60においても前記通電期間増大判定部58と同様に、排気温度が通常の使用範囲での基準排気温度Tex0、つまり出荷時の基準排気温度Tex0が設定されており、該基準排気温度Tex0に対して、いずれかの気筒においての排気温度Texの増大割合が一定割合以上に達した場合に異常気筒が存在すると判定する。
または、いずれかの気筒においての排気温度Texの絶対値が許容値を超えた場合に異常気筒が存在すると判定することも可能である。
Like the conduction period increased
Alternatively, it is possible to determine that an abnormal cylinder exists when the absolute value of the exhaust temperature Tex in any cylinder exceeds the allowable value.
排気温度気筒間ばらつき判定部62においては、棚付き噴射が正常に実行されていない気筒が存在すると、気筒間の排気温度にばらつきが生じるため、各気筒の排気温度の検出値から排気温度のばらつき量を求めて、そのばらつき量が一定値以上の場合には棚付き噴射の異常が発生した気筒が存在すると判定できる。
In the exhaust temperature cylinder-to-cylinder
以上の通電期間増大判定部58、排気温度上昇判定部60、または排気温度気筒間ばらつき判定部62のいずれかの判定部において、または複数の判定部の結果を統合して棚付き噴射が正常に行われていないと判定した場合には、異常時通電タイミング設定手段44によって設定された通電タイミングで通常噴射制御が行われる。
この異常時通電タイミング設定手段44においては、異常時通電タイミングマップ66によって、棚付き噴射から通常噴射のタイミングに変更されて、通常噴射に戻される。
この異常時通電タイミングマップ66は、図6に示すように、前運転領域において第2電磁弁20の閉タイミングであるθ1と、第1電磁弁18の閉タイミングであるθ2がそれぞれ同一タイミングに設定されている。
The above-described energization period
In the abnormal-time energization timing setting means 44, the abnormal-time
In the abnormality
以上のように本実施形態によれば、通電タイミングマップ54を用いて、棚付き噴射と通常噴射とをエンジン回転数Neおよびエンジン負荷Leに基づいて切り換えて運転し、中回転中負荷領域において棚付き噴射を行うように切り換えるため、運転領域全般において、燃費率改善、PM排出量の低減、NOx低減を総合的に達成することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the
すなわち、高回転高負荷域においては、棚付き噴射による排ガス浄化機能を狙うより燃費率を重視するため棚付き噴射には適さない。中回転中負荷域ではNOxを積極的に低下させて排ガス浄化機能を発揮させるために棚付き噴射に適している。低回転低負荷域においては、噴射圧が低い状態にある上にさらに棚付き噴射によって噴射圧力が低下するため、PM(粒子状物質)排出量の増加が懸念されるので、棚付き噴射には適さない。このように、運転領域全般において、燃費率改善、PM排出量の低減、NOx低減を総合的に達成するように棚付き噴射と、通常噴射とを切り換えることが可能となる。 That is, in the high rotation and high load range, the fuel efficiency is more important than aiming at the exhaust gas purification function by the shelf-equipped injection, so that it is not suitable for the shelf-equipped injection. In the middle rotation / middle load range, NOx is actively reduced and the exhaust gas purifying function is exhibited, which is suitable for shelf-equipped injection. In the low rotation and low load range, the injection pressure is low and the injection pressure is further reduced by the shelf injection, so there is a concern about the increase in PM (particulate matter) discharge. Not suitable. In this way, in the entire driving range, it is possible to switch between the shelf-equipped injection and the normal injection so as to achieve overall improvement in fuel efficiency, reduction in PM emissions, and NOx reduction.
また、棚付き噴射時において、正確に棚付き噴射がなされていない場合には、実質的に燃料の噴射タイミング遅れた噴射となり、燃費率悪化や排気温度上昇や失火によるエンジン運転不安定や未燃燃料の排出等の悪影響を生じるため、棚付き噴射異常判定手段42によって棚付きの燃料噴射が行われていない気筒があることを検出した場合には、異常時通電タイミングマップ66を用いて簡単に通常噴射に戻すことでこれら悪影響を回避することができ、棚付きの噴射率制御の信頼性を向上できる。
In addition, if the shelf injection is not performed accurately at the time of the shelf injection, the fuel injection timing is substantially delayed, and the engine operation becomes unstable or unburned due to deterioration in fuel efficiency, exhaust temperature rise or misfire. In order to cause an adverse effect such as fuel discharge, when the shelf-equipped injection abnormality determining means 42 detects that there is a cylinder that is not performing fuel injection with a shelf, it is easy to use the abnormality
本発明によれば、棚付き噴射と通常噴射とをエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて切り換えて運転するため、運転領域によって棚付きの噴射率制御が有効な領域では棚付き噴射によってNOx低減効果と、燃焼効率の向上による燃費率改善とを行い、棚付き噴射率制御が適当でない領域においては棚部を有しない通常噴射を行うことで、運転領域全体において、NOx低減効果と燃費率改善効果とPM低減効果を向上することができ、さらに、この棚付の噴射率制御が確実になされない気筒が存在する場合の異常を検出して回避制御を行うことによって、棚付きの噴射率制御の信頼性を向上できるので、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置へ用いることに適している。 According to the present invention, the shelf-equipped injection and the normal injection are switched and operated based on the engine speed and the engine load. And improving fuel efficiency by improving combustion efficiency, and performing normal injection without shelves in an area where the injection rate control with shelves is not appropriate makes it possible to reduce NOx and improve fuel efficiency in the entire operating range. The PM reduction effect can be improved. Further, by detecting the abnormality when there is a cylinder for which the injection rate control with shelves is not reliably performed and performing the avoidance control, the injection rate control with shelves is performed. Since the reliability can be improved, it is suitable for use in a fuel injection device of a diesel engine.
2 燃料噴射装置
4 燃料噴射弁
6 噴射管
8 燃料タンク
10 送出管
12 燃料ポンプ(燃料送出手段)
14 第1戻り管
16 第2戻り管
18 第1電磁弁(第1弁機構)
20 第2電磁弁(第2弁機構)
28 絞り
38 コントロール装置(切換え制御手段)
40 通電タイミング切換え手段
42 棚付き噴射異常判定手段
44 異常時通電タイミング設定手段
50 棚付き噴射制御手段
52 通常噴射制御手段
54 通電タイミングマップ
58 通電期間増大判定部
60 排気温度上昇判定部
62 排気温度気筒間ばらつき判定部
66 異常時通電タイミングマップ
2 Fuel injection device 4 Fuel injection valve 6
14 1st return pipe 16
20 Second solenoid valve (second valve mechanism)
28
40 Energization timing switching means 42 Shelf injection abnormality determination means 44 Abnormality energization timing setting means 50 Shelf injection control means 52 Normal injection control means 54
Claims (5)
前記第1弁機構の開放時の燃料流量が、前記第2弁機構の開放時の燃料流量よりも少なく設定され、
前記燃料噴射弁への燃料供給に際して、前記第2弁機構を閉鎖して続いて一定のタイミング後に前記第1弁機構を閉鎖して前記燃料噴射弁より噴射される燃料噴射圧力に一定期間噴射圧力が停滞する棚部を形成した棚付き噴射を行う燃料噴射率制御手段を備え、
該燃料噴射率制御手段は、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて前記棚付き噴射と前記第1及び第2弁機構を同時に閉鎖する通常噴射とを切り換える切換え制御手段を有していることを特徴とする燃料噴射装置。 A fuel injection valve for injecting fuel; an injection pipe for guiding the fuel to the fuel injection valve; a fuel delivery means for sending fuel from a fuel tank to the injection pipe; and a fuel return means for returning the fuel from the injection pipe to the fuel tank. 1 and a second return pipe, a first valve mechanism for interrupting the first return pipe, and a second valve mechanism for interrupting the second return pipe,
The fuel flow rate when the first valve mechanism is opened is set to be smaller than the fuel flow rate when the second valve mechanism is opened;
When the fuel is supplied to the fuel injection valve, the second valve mechanism is closed and then the first valve mechanism is closed after a certain timing, and the fuel injection pressure injected from the fuel injection valve is equal to the fuel injection pressure for a certain period. A fuel injection rate control means for performing injection with a shelf that forms a shelf portion in which
The fuel injection rate control means has switching control means for switching between the shelf-equipped injection and the normal injection for simultaneously closing the first and second valve mechanisms based on the engine speed and the engine load. A fuel injection device.
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