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JP5522020B2 - Fuel injection control device for on-board diesel engine - Google Patents
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JP5522020B2 - Fuel injection control device for on-board diesel engine - Google Patents

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Description

本発明は、車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。  The present invention relates to a fuel injection control device for a diesel engine mounted on a vehicle.

軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンにおいては、拡散燃焼用の主燃料噴射の前に、予混合燃焼用のプレ燃料噴射を行うことがある。特許文献1には、プレ燃料噴射を複数回行うものが開示されている。  In a diesel engine to which fuel mainly composed of light oil is supplied, pre-fuel injection for premixed combustion may be performed before main fuel injection for diffusion combustion. Patent Document 1 discloses one in which pre-fuel injection is performed a plurality of times.

特開2009−293383号公報JP 2009-293383 A

ところで、ディーゼルエンジンにあっては、燃焼によって生じる振動がかなり大きいものとなる。したがって、ディーゼルエンジンを自動車等の車両に搭載した場合は、エンジンの発生する振動が乗員に対して不快感を与えることになり、特に高負荷低速域において、200〜800HZの周波数域の振動が不快感を与えることになる。このため、エンジンと車体との間に介在されるエンジンマウントの構造を工夫する等のことによって、不快なエンジン振動が車体に伝達されにくいようにすることも行われている。 By the way, in a diesel engine, vibration generated by combustion is considerably large. Therefore, when a diesel engine is mounted on a vehicle such as an automobile, the vibration generated by the engine gives an uncomfortable feeling to the occupant, and vibration in the frequency range of 200 to 800 HZ is not obtained particularly in a high load low speed range. It gives a pleasant feeling. For this reason, uncomfortable engine vibrations are hardly transmitted to the vehicle body by devising the structure of the engine mount interposed between the engine and the vehicle body.

ディーゼルエンジンの振動発生の原因のひとつとして、熱発生割合(つまり燃焼圧力)のピーク値が大きいことに起因する振動がある。すなわち、最近のディーゼルエンジンでは、高圧燃料噴射を行うと共に過給を行うことにより、熱発生割合(単位クランク角あたりの発熱量で、熱発生率とも呼ばれる)が極めて大きくなる傾向にある。この熱発生割合のピーク値が大きいほど燃焼圧力のピーク値も大きくなって、振動が大きくなる。なお、特許文献1に開示の技術は、主燃料噴射の遅角限界とプレ燃料噴射の進角限界とを考慮した燃料噴射タイミングの最適化を狙ったものであり、エンジン振動低減のための噴射タイミングの設定ということは考慮されていない。なお、熱発生割合のピーク値を小さくするために燃料噴射量を減量することは、トルク低下となって好ましくないものとなる。 As one of the causes of vibration generation of a diesel engine, there is vibration due to a large peak value of the heat generation rate (that is, combustion pressure). That is, in recent diesel engines, by performing high pressure fuel injection and supercharging, the heat generation rate (the amount of heat generated per unit crank angle, also referred to as the heat generation rate) tends to be extremely large. The larger the peak value of the heat generation rate, the larger the peak value of the combustion pressure, and the greater the vibration. The technique disclosed in Patent Document 1 aims at optimizing the fuel injection timing in consideration of the delay limit of main fuel injection and the advance limit of pre-fuel injection, and is an injection for reducing engine vibration. Timing setting is not taken into consideration. Note that reducing the fuel injection amount in order to reduce the peak value of the heat generation rate is not preferable because of a reduction in torque.

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、トルクを確保しつつ熱発生割合のピーク値を小さくして、エンジン振動そのものを低減できるようにした車両搭載用のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。  The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and its purpose is to mount a vehicle that can reduce the engine vibration itself by reducing the peak value of the heat generation rate while securing the torque. It is to provide a fuel injection control device for a diesel engine.

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
車両に搭載され、軽油を主成分とした燃料が供給される車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、
エンジン高負荷域の少なくとも低速域において、拡散燃焼用の主燃料噴射が複数回に分割して行われる分割噴射とされ、
1段目の分割噴射の噴射量よりも2段目の分割噴射の噴射量の方が多くされ、
エンジンの幾何学的圧縮比が15以下とされ、
エンジン高負荷域の少なくとも低速域において、前記主燃料噴射の前に、予混合燃焼用のプレ燃料噴射が行われ、
前記分割噴射が3回以上とされ、
前記分割噴射における最終段目の噴射量がその直前の段目の分割噴射の噴射量よりも少なくされ、
前記3回以上の各分割噴射での噴射量が、当初は噴射量が増大されるように変化されると共に、その後は噴射量が減少されるように変化され、
分割噴射によって噴射量が増大されるように変化されるときは、前に実行される分割噴射における噴射量がその直後の分割噴射での噴射量の50〜75%とされ、
分割噴射によって噴射量が減少されるように変化されるときは、後に実行される分割噴射における噴射量がその直前の分割噴射での噴射量の85〜90%とされる、
ようにしてある。
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 1 in the claims,
In a fuel injection control device for a vehicle-mounted diesel engine that is mounted on a vehicle and supplied with fuel mainly composed of light oil,
In at least the low speed region of the engine high load region, the main fuel injection for diffusion combustion is divided injection that is performed in a plurality of times,
The injection amount of the second stage split injection is greater than the injection quantity of the first stage split injection ,
The geometric compression ratio of the engine is 15 or less,
Pre-fuel injection for premixed combustion is performed before the main fuel injection in at least a low speed region of the engine high load region,
The divided injection is made 3 times or more,
The injection amount of the last stage in the divided injection is made smaller than the injection quantity of the divided injection of the immediately preceding stage,
The injection amount in each of the three or more divided injections is changed so that the injection amount is initially increased, and thereafter, the injection amount is changed so as to be reduced.
When the injection amount is changed so as to be increased by the divided injection, the injection amount in the divided injection executed before is 50 to 75% of the injection amount in the immediately following divided injection,
When it is changed so that the injection amount is reduced by the divided injection, the injection amount in the divided injection executed later is 85 to 90% of the injection amount in the immediately preceding divided injection.
It is like that.

上記解決手法によれば、エンジンマウント振動が敏感になるエンジンの高負荷域のうち少なくとも低速域において、主燃料噴射を分割して行うことにより、熱発生割合のピーク値が小さくなって、振動を低減することができる。とりわけ、2段目の分割噴射の噴射量を1段目の分割噴射の噴射量よりも多くすることにより、拡散燃焼全体の熱発生割合を緩やかな山なり形状に近似した形態となるようにして振動低減の上で極めて効果的となり、また2段目の分割噴射による燃料が燃焼する際に必要な酸素量も十分確保されて、スモーク増大を防止する上でも好ましいものとなる。勿論、分割噴射によって主燃料噴射全体としての燃料噴射量を十分に確保できるので、トルクも十分に確保することができる。また、主燃料噴射を1段のみとした場合に比して、同一トルクを確保するのにほぼ同一の燃料消費量程度ですみ、燃費の上でも問題のないものとなる。  According to the above solution, the peak value of the heat generation rate is reduced by dividing the main fuel injection at least in the low speed region of the high load region of the engine where the engine mount vibration becomes sensitive, and vibration is generated. Can be reduced. In particular, by increasing the injection amount of the second-stage split injection more than the injection amount of the first-stage split injection, the heat generation rate of the entire diffusion combustion is made to approximate a gentle mountain shape. This is extremely effective in reducing vibrations, and is sufficient for preventing the increase in smoke because a sufficient amount of oxygen is required when the fuel is burned by the split injection in the second stage. Of course, since the fuel injection amount as a whole of the main fuel injection can be sufficiently secured by the divided injection, the torque can be sufficiently secured. Further, as compared with the case where the main fuel injection is only one stage, it is only about the same fuel consumption to secure the same torque, and there is no problem in terms of fuel consumption.

以上に加えて、低圧縮比ゆえの着火遅れをプレ燃料噴射によって短くして、拡散燃焼開始の遅れを少なくして、分割噴射の期間を十分に確保する上で好ましいものとなる。また、拡散燃焼全体の熱発生割合を緩やかな山なり形状により近似した形態として、振動低減の上でより好ましいものとなる。 In addition to the above, it is preferable to shorten the ignition delay due to the low compression ratio by the pre-fuel injection, to reduce the delay of the diffusion combustion start, and to ensure a sufficient period of divided injection. Moreover, it becomes more preferable in terms of vibration reduction as a form in which the heat generation ratio of the entire diffusion combustion is approximated by a gentle mountain shape.

エンジン高負荷域の少なくとも低速域において、過給が行われる、ようにしてある(請求項対応)。この場合、低圧縮比ゆえのトルク低下を、過給によっておぎなって、トルクを十分に確保することができる。 Supercharging is performed at least in the low speed region of the engine high load region (corresponding to claim 2 ). In this case, the torque reduction due to the low compression ratio can be eliminated by supercharging, and sufficient torque can be secured.

前記1段目の分割噴射と前記2段目の分割噴射との間隔が、前記プレ燃料噴射と前記1段目の分割噴射との間隔よりも短くされる、ようにしてある(請求項対応)。この場合、1段目の分割噴射と2段目の分割噴射の間隔を短くして、トルク確保の上で好ましいものとなる。 The interval between the first-stage divided injection and the second-stage divided injection is made shorter than the interval between the pre-fuel injection and the first-stage divided injection (corresponding to claim 3 ). . In this case, the interval between the first-stage divided injection and the second-stage divided injection is shortened, which is preferable in terms of securing the torque.

エンジン高負荷域の少なくとも低速域において、過給が行われ、
前記過給による吸気充填量の増大に応じて、空気過剰率λが1以上となる範囲で燃料噴射量が増量される、
ようにしてある(請求項対応)。この場合、トルク確保の上で好ましいものとなる。
Supercharging is performed at least in the low speed range of the engine high load range,
In accordance with the increase in the intake charge amount due to the supercharging, the fuel injection amount is increased in a range where the excess air ratio λ is 1 or more.
(Corresponding to claim 4 ). In this case, it is preferable for securing the torque.

エンジン高負荷域の高速域では、前記主燃料噴射が分割されることなく1段で行われる、ようにしてある(請求項対応)。この場合、振動の問題が生じないエンジンの高負荷高速域では、主燃料噴射による拡散燃焼を圧縮上死点の近くで行わせて、トルク確保や燃費向上の上で好ましいものとなる。 In the high speed range of the engine high load range, the main fuel injection is performed in one stage without being divided (corresponding to claim 5 ). In this case, in the high-load high-speed range of the engine in which the problem of vibration does not occur, diffusion combustion by main fuel injection is performed near the compression top dead center, which is preferable in terms of securing torque and improving fuel efficiency.

本発明によれば、トルクを確保しつつ熱発生割合のピーク値を小さくして、振動を低減することができる。  According to the present invention, it is possible to reduce the vibration by reducing the peak value of the heat generation rate while securing the torque.

ディーゼルエンジンの車両への搭載例を示す簡略平面図。The simplified top view which shows the example of mounting to the vehicle of a diesel engine. ディーゼルエンジンの吸排気系統例を示す図。The figure which shows the example of the intake-exhaust system of a diesel engine. 主燃料噴射を2回の分割噴射としたときの噴射量の設定例を示す図。The figure which shows the example of a setting of the injection quantity when main fuel injection is divided into 2 times. 主燃料噴射を4回の分割噴射としたときの噴射量の設定例を示す図。The figure which shows the example of a setting of the injection quantity when the main fuel injection is divided into 4 times. 図3における噴射態様のときの熱発生割合を示す図。The figure which shows the heat generation rate at the time of the injection aspect in FIG. 主燃料噴射を3回の分割噴射としたときの熱発生割合を示す図。The figure which shows the heat generation rate when main fuel injection is divided into 3 times. 主燃料噴射を4回の分割噴射としたときの熱発生割合を示す図。The figure which shows the heat generation rate when the main fuel injection is divided into 4 times. 主燃料噴射を5回の分割噴射としたときの熱発生割合を示す図。The figure which shows the heat generation rate when main fuel injection is divided into 5 times. 主燃料噴射を2回〜5回の分割噴射としたときの振動低減の様子を示す図。The figure which shows the mode of a vibration reduction when main fuel injection is made into 2-5 divided injection.

図1において、1はエンジン(エンジン本体)で、実施形態では直列4気筒の自動車用ディーゼルエンジンとされている。エンジン1は、変速機TRと一体化された状態で、車体BDに取付けられる。実施形態では、車体BDの前部(に形成されたエンジンルーム内)に、エンジン1が横置きされた状態で、3つのマウント部材1M、3M、4Mを介して車体BD(のフロントフレーム)に取付けられている。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine (engine body), which is an in-line four-cylinder automobile diesel engine in the embodiment. The engine 1 is attached to the vehicle body BD while being integrated with the transmission TR. In the embodiment, in a state where the engine 1 is placed horizontally in the front part of the vehicle body BD (in the engine room formed therein), the vehicle body BD (the front frame) is connected to the vehicle body BD via the three mount members 1M, 3M, and 4M. Installed.

図2に示すように、エンジン1は、既知のように、シリンダ2とシリンダヘッド3とピストン4とを有している。ピストン4の上方の形成される燃焼室5に対して、吸気ポート6および排気ポート7が開口されている。吸気ポート6は吸気弁8によって開閉され、排気ポート7は排気弁9によって開閉される。そして、シリンダヘッド3には、燃焼室5に臨ませて、燃料噴射弁10が取付けられている。なお、実施形態では、コモンレール式の燃料噴射とされて、燃料噴射弁10からは極めて高圧の燃料が噴射されるようになっている。なお、エンジン1の幾何学的圧縮比は、15以下(実施形態では14.2)の低圧縮比とされている。なお、幾何学的圧縮比は、着火性や着火遅れが問題とならない範囲でより小さい圧縮比に設定できるが、自動車用としては12以上に設定するのが好ましい。 As shown in FIG. 2, the engine 1 includes a cylinder 2, a cylinder head 3, and a piston 4 as is well known. An intake port 6 and an exhaust port 7 are opened with respect to the combustion chamber 5 formed above the piston 4. The intake port 6 is opened and closed by an intake valve 8, and the exhaust port 7 is opened and closed by an exhaust valve 9. A fuel injection valve 10 is attached to the cylinder head 3 so as to face the combustion chamber 5. In the embodiment, the fuel injection is of a common rail type, and extremely high pressure fuel is injected from the fuel injection valve 10. The geometric compression ratio of the engine 1 is a low compression ratio of 15 or less (14.2 in the embodiment). The geometric compression ratio can be set to a smaller compression ratio as long as ignitability and ignition delay are not a problem, but is preferably set to 12 or more for automobiles.

吸気ポート6に連なる吸気通路20には、その上流側から下流側に向けて順次、エアクリーナ21,第1排気ターボ式過給機22のコンプレッサホイール22a、第2排気ターボ式過給機23のコンプレッサホイール23a、インタークーラ24,スロットル弁25,サージタンク26が配設されている。そして、サージタンク26と各気筒(の吸気ポート6)とが個々独立して、分岐吸気通路27によって接続されている。  In the intake passage 20 connected to the intake port 6, the air cleaner 21, the compressor wheel 22 a of the first exhaust turbocharger 22, and the compressor of the second exhaust turbocharger 23 are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side. A wheel 23a, an intercooler 24, a throttle valve 25, and a surge tank 26 are provided. The surge tank 26 and each cylinder (the intake port 6 thereof) are independently connected by a branched intake passage 27.

吸気通路20には、バイパス通路28が設けられている。このバイパス通路28は、その上流側端が、コンプレッサホイール22aと23aとの間の吸気通路20に開口されている。また、バイパス通路28の下流側端は、コンプレッサホイール23aとインタークーラ24との間の吸気通路20に開口されている。そして、バイパス通路28には、制御弁29が配設されている。  A bypass passage 28 is provided in the intake passage 20. The bypass passage 28 has an upstream end opened to the intake passage 20 between the compressor wheels 22a and 23a. Further, the downstream end of the bypass passage 28 is opened to the intake passage 20 between the compressor wheel 23 a and the intercooler 24. A control valve 29 is disposed in the bypass passage 28.

排気ポート7に連なる排気通路30には、その上流側から下流側に向けて順次、第2排気ターボ式過給機23のタービンホイール23b、第1排気ターボ式過給機22のタービンホイール22b、酸化触媒31,DPF32が接続されている。  In the exhaust passage 30 connected to the exhaust port 7, the turbine wheel 23 b of the second exhaust turbocharger 23, the turbine wheel 22 b of the first exhaust turbocharger 22, sequentially from the upstream side to the downstream side thereof, An oxidation catalyst 31 and a DPF 32 are connected.

排気通路30は、バイパス通路33とウエストゲート通路34とを有する。バイパス通路33は、その上流側端がタービンホイール23bの上流側において排気通路30に開口されている。このバイパス通路33の下流側端は、タービンホイール22bと23bとの間の排気通路30に開口されている。そして、バイパス通路33には、制御弁35が配設されている。  The exhaust passage 30 has a bypass passage 33 and a wastegate passage 34. The upstream end of the bypass passage 33 is opened to the exhaust passage 30 on the upstream side of the turbine wheel 23b. The downstream end of the bypass passage 33 is opened to the exhaust passage 30 between the turbine wheels 22b and 23b. A control valve 35 is disposed in the bypass passage 33.

ウエストゲート通路34は、その上流側端が、タービンホイール22bと23bとの間の排気通路30に開口されている。このウエストゲート通路34の下流側端は、タービンホイール22bと酸化触媒31との間の排気通路30に開口されている。そして、ウエストゲート通路34には、ウエストゲートバルブ36が配設されている。 The upstream end of the wastegate passage 34 is opened in the exhaust passage 30 between the turbine wheels 22b and 23b. The downstream end of the waste gate passage 34 is opened to the exhaust passage 30 between the turbine wheel 22 b and the oxidation catalyst 31. A wastegate valve 36 is disposed in the wastegate passage 34.

第1排気ターボ式過給機22は大型のものとされ、第2排気ターボ式過給機23は小型のものとされている。低回転、低負荷域では、主として小型の第2排気ターボ式過給機23による過給が行われ、このときに、制御弁29、35は閉じられる。また、高負荷域では主として大型の排気ターボ式過給機22による過給が行われ、このときは、制御弁28、33が開かれる。実施形態では、エンジン回転数とエンジン負荷(例えばアクセル開度)とをパラメータとして設定されたマップに基づいて、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラUによって、各制御弁29、35が制御される。過給圧が所定の上限圧を超えたときは、ウエストゲートバルブ36が開かれる。なお、主として小型の排気ターボ式過給機23によって過給する状態から、主として大型の排気ターボ式過給機22によって過給する状態へと移行する過渡期には、制御弁29,35が中間開度とされることもある。なお、このような過給制御そのものは本発明とは直接関係がないので、これ以上の説明は省略する。  The first exhaust turbo-type supercharger 22 is large, and the second exhaust turbo-type supercharger 23 is small. In the low rotation and low load range, supercharging is performed mainly by the small second exhaust turbocharger 23, and at this time, the control valves 29 and 35 are closed. In the high load range, supercharging is performed mainly by the large exhaust turbocharger 22, and at this time, the control valves 28 and 33 are opened. In the embodiment, the control valves 29 and 35 are controlled by the controller U configured using a microcomputer based on a map set with the engine speed and the engine load (for example, accelerator opening) as parameters. The When the supercharging pressure exceeds a predetermined upper limit pressure, the waste gate valve 36 is opened. It should be noted that the control valves 29 and 35 are intermediate in the transition period from the state of being mainly charged by the small exhaust turbocharger 23 to the state of being mainly charged by the large exhaust turbocharger 22. It may be an opening. In addition, since such supercharging control itself is not directly related to the present invention, further explanation is omitted.

吸気通路20と排気通路30とは、EGR通路50を介して接続されている。このEGR通路50の上流側端は、タービンホイール23bの上流側の排気通路30に開口されている。また、EGR通路50の下流側端は、スロットル弁25とサージタンク26の間の吸気通路20に開口されている。  The intake passage 20 and the exhaust passage 30 are connected via an EGR passage 50. The upstream end of the EGR passage 50 is opened to the exhaust passage 30 upstream of the turbine wheel 23b. Further, the downstream end of the EGR passage 50 is opened to the intake passage 20 between the throttle valve 25 and the surge tank 26.

EGR通路50には、EGRクーラ51が接続されると共に、EGRクーラ51の下流側においてEGR弁52が配設されている。EGR通路50には、EGRクーラ51をバイパスするバイパス通路53が設けられている。このバイパス通路53は、その上流側端がEGRクーラ51の上流側においてEGR通路50に開口され、その下流側端がEGR弁52の下流側においてEGR通路50に開口されている。そして、バイパス通路54には、制御弁54が配設されている。  An EGR cooler 51 is connected to the EGR passage 50, and an EGR valve 52 is disposed on the downstream side of the EGR cooler 51. The EGR passage 50 is provided with a bypass passage 53 that bypasses the EGR cooler 51. The bypass passage 53 has an upstream end opened to the EGR passage 50 upstream of the EGR cooler 51, and a downstream end opened to the EGR passage 50 downstream of the EGR valve 52. A control valve 54 is disposed in the bypass passage 54.

ここで、燃料噴射弁10からの燃料噴射制御は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラU(図2参照)によって行われる。コントローラUには、少なくともエンジン負荷(アクセル開度や過給圧)およびエンジン回転数を検出する各センサ等からの信号が入力されて、根燃料噴射弁10を制御する。燃料噴射は、基本的には、予混合燃焼用となる1回のプレ燃料噴射と、拡散燃焼用となる1回の主燃料噴射とが行われる。プレ燃料噴射は、圧縮上死点よりも前に行われる(プレ燃料噴射による予混合燃焼が圧縮上死点前に終了されるタイミングでプレ燃料噴射が実行される)。主燃料噴射は、圧縮上死点付近から圧縮上死点後の膨張行程に掛けて拡散燃焼が行われるようにその噴射タイミングが設定される。 Here, fuel injection control from the fuel injection valve 10 is performed by a controller U (see FIG. 2) configured using a microcomputer. The controller U is input with signals from at least sensors for detecting the engine load (accelerator opening and supercharging pressure) and engine speed, and controls the root fuel injection valve 10. The fuel injection basically includes one pre-fuel injection for premixed combustion and one main fuel injection for diffusion combustion. The pre-fuel injection is performed before the compression top dead center (the pre-fuel injection is executed at the timing when the premixed combustion by the pre-fuel injection is finished before the compression top dead center). The injection timing of the main fuel injection is set so that diffusion combustion is performed from the vicinity of the compression top dead center to the expansion stroke after the compression top dead center.

あらかじめ設定されたエンジン振動が問題となる高負荷・低速域(例えば、全負荷に対して70%以上の負荷で、かつ2000rpm以下の回転域で、コントローラUに記憶されている)では、主燃料噴射が複数回に分割して行われる分割噴射とされる。主燃料噴射を2回の分割噴射とした例が図3に示され、4回の分割噴射とした例が図4に示される。この図3、図4において、横軸がクランク角で、縦軸が燃料の噴射量を示す(各燃料噴射の上端位置が燃料噴射量を示す)。 In a high load / low speed range where engine vibration is set in advance (for example, stored in the controller U at a load of 70% or more of the total load and a rotation range of 2000 rpm or less), the main fuel The injection is divided injection that is performed by dividing the injection into a plurality of times. An example in which the main fuel injection is divided into two split injections is shown in FIG. 3, and an example in which four split injections are made is shown in FIG. 3 and 4, the horizontal axis indicates the crank angle, and the vertical axis indicates the fuel injection amount (the upper end position of each fuel injection indicates the fuel injection amount).

主燃料噴射を2回の分割噴射とした参考例の場合は、図3に示すように、1段目の分割噴射の噴射量が、2段目の分割噴射の噴射量の例えば50〜75%というように少なくされる。分割噴射によって拡散燃焼の際の熱発生割合のピーク値が小さくなる。また、1段目の分割噴射の噴射量を少なくすることにより、拡散燃焼の当初は熱発生割合が急激に増大するのが抑制され、その後の2段目の分割噴射の噴射量を多くすることによってトルクが確保される。また、1段目の分割噴射の噴射量を少なくすることにより、2段目の分割噴射の際に酸素量も十分確保されて、スモーク低減あるいは抑制の上でも好ましいものとなる。 In the case of the reference example in which the main fuel injection is divided into two divided injections, as shown in FIG. 3, the injection amount of the first-stage divided injection is, for example, 50 to 75% of the injection amount of the second-stage divided injection. And so on. The peak value of the heat generation rate during diffusion combustion is reduced by the divided injection. In addition, by reducing the injection amount of the first-stage split injection, it is possible to suppress a rapid increase in the rate of heat generation at the beginning of diffusion combustion, and to increase the injection amount of the subsequent second-stage split injection. Thus, torque is secured. Further, by reducing the injection amount of the first-stage divided injection, a sufficient amount of oxygen is secured in the second-stage divided injection, which is preferable in terms of reducing or suppressing smoke.

エンジン振動低減のためには、熱発生割合のピーク値同士を結んだ連結線が、徐々に増加した後徐々に低下するような緩やかな山なり形状に近似する形態が好ましい。このような形態を確保するために、分割噴射を本発明のように3回以上とする場合、例えば図4のように4回に分けて分割噴射する場合は、最終段(図4の場合は4段目)の分割噴射の噴射量を、その直前の段目(図4の場合は3段目)の分割噴射の噴射量よりも少なくなるのが好ましい(直前の分割噴射の噴射量の例えば85%〜90%にする)。 In order to reduce engine vibration, it is preferable that the connecting line connecting the peak values of the heat generation ratio be approximated to a gentle mountain shape that gradually increases and then gradually decreases. In order to ensure such a configuration, when the divided injection is performed three times or more as in the present invention , for example, when divided injection is performed in four times as shown in FIG. 4, the final stage (in the case of FIG. 4) The injection amount of the divided injection at the fourth stage is preferably smaller than the injection amount of the divided injection at the immediately preceding stage (the third stage in the case of FIG. 4) (for example, the injection quantity of the immediately preceding divided injection) 85% to 90%).

図5〜図8は、分割噴射の回数を相違させたときの熱発生割合の様子を示すものである。まず、図5は2段分割噴射の場合を示す(図3の噴射態様に相当)。図中破線は、主燃料噴射を1回のみ行う従来での熱発生割合を示し、一点鎖線は、熱発生割合が山なりに緩やかに変化する理想状態を示す(このことは図6〜図8においても同じ)。この図5から明かなように、主燃料噴射を2回の分割噴射とすることにより、熱発生割合のピーク値が小さくなり、エンジン振動が低減されることになる。分割噴射の回数を最小限の2回としつつ、プレ噴射量よりも1段目の分割噴射の噴射量を多くすることにより、分割噴射の終了時期を早い時期に設定することが可能となって、スモーク抑制やトルク確保の上で好ましいものとなる。 5 to 8 show the heat generation rate when the number of divided injections is made different. First, FIG. 5 shows the case of two-stage split injection (corresponding to the injection mode of FIG. 3). The broken line in the figure indicates the heat generation rate in the conventional case where the main fuel injection is performed only once, and the alternate long and short dash line indicates an ideal state in which the heat generation rate changes gradually in a mountain-like manner (this is illustrated in FIGS. 6 to 8). The same applies to As is apparent from FIG. 5, the main fuel injection is divided into two split injections, whereby the peak value of the heat generation rate is reduced and the engine vibration is reduced. By setting the number of split injections to a minimum of 2 and increasing the injection amount of the first stage split injection more than the pre-injection amount, it is possible to set the end timing of split injection to an earlier time. This is preferable for suppressing smoke and securing torque.

図6は、主燃料噴射を3回の分割噴射とした場合を示し、1段目の分割噴射の噴射量よりも2段目の分割噴射の噴射量よりも多くし、かつ2段目の分割噴射の噴射量よりも3段目の分割噴射の噴射量を少なくしてある。この場合は、熱発生割合のピーク値が図5の2段分割噴射の場合よりもさらに小さくなって、エンジン振動がより低減される。 FIG. 6 shows a case where the main fuel injection is divided into three divided injections, and the injection amount of the second-stage divided injection is larger than the injection amount of the first-stage divided injection and the second-stage divided injection The injection amount of the third stage divided injection is made smaller than the injection amount of the injection. In this case, the peak value of the heat generation rate is further smaller than in the case of the two-stage split injection in FIG. 5, and the engine vibration is further reduced.

図7は、主燃料噴射を4回の分割噴射とした場合を示す。3段目の分割噴射までは噴射量が増大され、4段目の分割噴射の噴射量が3段目の分割噴射の噴射量よりも少なくされる。本例でも、熱発生割合のピーク値が十分に小さくされて、エンジン振動が十分に低減される。図8は、主燃料噴射を5回の分割噴射とした場合を示す。3段目の分割噴射までは噴射量が増大され、4段目の分割噴射以降は、噴射量が低減されていく。本例でも、熱発生割合のピーク値が十分に小さくされて、エンジン振動が十分に低減される。 FIG. 7 shows a case where the main fuel injection is divided into four divided injections. The injection amount is increased until the third-stage divided injection, and the injection amount of the fourth-stage divided injection is made smaller than the injection amount of the third-stage divided injection. Also in this example, the peak value of the heat generation rate is made sufficiently small, and the engine vibration is sufficiently reduced. FIG. 8 shows a case where the main fuel injection is divided into five divided injections. The injection amount increases until the third-stage divided injection, and after the fourth-stage divided injection, the injection amount decreases. Also in this example, the peak value of the heat generation rate is made sufficiently small, and the engine vibration is sufficiently reduced.

図9は、分割噴射の回数を前述した2回〜5回とした場合に、図1における各マウント部材1M、3M、4Mの各部分での振動レベルを示すものであり、図中「Base」で示されるので、主燃料噴射を1回のみとした場合である。この図9において示される3軸和は、各マウント部材1M、3M、4M部分での3軸方向(前後、左右、上下)の振動エネルギの総和を示す。主燃料噴射を分割噴射とした場合は、いずれもBaseの場合よりも振動が低減されていることが理解される。なお、振動レベルで1dbの低減は、相当に大きな振動低減となり、2回の分割噴射とすることによってもエンジン振動低減の効果としては大きいものとなる。勿論、3段以上の分割噴射とした場合の振動低減の効果は極めて大きいものとなる。なお、分割噴射の回数を多くするほど、後段の分割噴射の噴射時期が遅れて、スモーク発生が問題となってくるが、燃料噴射弁10として応答性がよくかつ噴射量精度の高いものを用いることによって、最終段の分割噴射の噴射時期を早めて、スモーク抑制を図ることが可能である。 FIG. 9 shows the vibration level in each part of each of the mount members 1M, 3M, 4M in FIG. 1 when the number of divided injections is 2 to 5 as described above. In this case, the main fuel injection is performed only once. The three-axis sum shown in FIG. 9 indicates the total sum of vibration energy in the three-axis directions (front and rear, left and right, and top and bottom) at each of the mount members 1M, 3M, and 4M. It is understood that in the case where the main fuel injection is divided injection, the vibration is reduced as compared with the case of Base. Note that a reduction of 1 db in the vibration level is a considerably large vibration reduction, and the effect of reducing the engine vibration is also great by using two split injections. Needless to say, the effect of reducing the vibration when the divided injection of three or more stages is used is extremely great. As the number of divided injections is increased, the injection timing of the subsequent divided injection is delayed and the occurrence of smoke becomes a problem. However, the fuel injection valve 10 having good responsiveness and high injection amount accuracy is used. Thus, it is possible to suppress the smoke by advancing the injection timing of the final divided injection.

ここで、エンジン振動低減のために主燃料噴射を分割噴射とする領域にあっては、過給が行われるので、トルク確保の点で極めて好ましいものとなる。とりわけ、過給に応じて燃料噴射量を増量させることができるので、トルク向上の点で好ましいものとなる。ただし、過給に高じた燃料噴射量の増量は、吸入空気の空気過剰率λが1以上の範囲において行うのが好ましいものである(スモーク抑制)。各段の分割噴射の間隔は、1段目の分割噴射とプレ噴射との間の間隔よりも短くすることが、全ての分割噴射を終了するまでの時期を極力早めて、トルク確保やスモーク抑制の上で好ましいものとなる。また、プレ燃料噴射量よりも1段目の分割噴射の噴射量を多くすることにより、拡散燃焼を主とした燃焼を行うことが可能になる。なお、エンジン振動が問題とならない高負荷・高速域では、主燃料噴射を1回で行うようにして、トルクが確保される。 Here, in the region where the main fuel injection is divided injection for engine vibration reduction, supercharging is performed, which is extremely preferable in terms of securing torque. In particular, the fuel injection amount can be increased according to supercharging, which is preferable in terms of torque improvement. However, it is preferable to increase the fuel injection amount that is increased in supercharging when the excess air ratio λ of the intake air is 1 or more (smoke suppression). The interval between the divided injections of each stage is shorter than the interval between the divided injections of the first stage and the pre-injection, so that the time until the completion of all the divided injections is accelerated as much as possible to secure torque and suppress smoke. Is preferable. Further, by increasing the injection amount of the first-stage divided injection more than the pre-fuel injection amount, it is possible to perform combustion mainly using diffusion combustion. In a high load / high speed range where engine vibration is not a problem, the main fuel injection is performed once to ensure torque.

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。車両としては、自動車に限らず、二輪車や軌道(レール)上を走行される車両(いわゆる列車)等であってもよい。車両排気ターボ式過給機は、1つであってもよく、あるいは排気ターボ式過給機を有しないものであってもよい。プレ燃料噴射を行わないようにしてもよい(特に、エンジンの幾何学的圧縮比が例えば15を超えるような高圧縮比である場合にプレ燃料噴射をなしにする)。エンジンマウント部分の振動を検出するセンサを設けて、検出される振動があらかじめ設定されたしきい値以上となったことを条件として、主燃料噴射の分割噴射を実行するようにしてもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。  Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the scope of claims. For example, the invention includes the following cases. . The vehicle is not limited to an automobile, but may be a two-wheeled vehicle or a vehicle (so-called train) traveling on a track (rail). The vehicle exhaust turbo supercharger may be one or may not have the exhaust turbo supercharger. The pre-fuel injection may not be performed (particularly, the pre-fuel injection is not performed when the geometric compression ratio of the engine is a high compression ratio exceeding, for example, 15). A sensor for detecting the vibration of the engine mount portion may be provided, and the split injection of the main fuel injection may be executed on condition that the detected vibration is equal to or greater than a preset threshold value. Of course, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage.

本発明は、例えば自動車に搭載されるディーゼルエンジンに適用して好適である。  The present invention is suitable for application to, for example, a diesel engine mounted on an automobile.

1:エンジン
5:燃焼室
6:吸気ポート
7:排気ポート
10:燃料噴射弁
20:吸気通路
22,23:排気ターボ式過給機
30:排気通路
U・コントローラ
1: Engine 5: Combustion chamber 6: Intake port 7: Exhaust port 10: Fuel injection valve 20: Intake passage 22, 23: Exhaust turbo type supercharger 30: Exhaust passage U controller

Claims (5)

車両に搭載され、軽油を主成分とした燃料が供給される車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、
エンジン高負荷域の少なくとも低速域において、拡散燃焼用の主燃料噴射が複数回に分割して行われる分割噴射とされ、
1段目の分割噴射の噴射量よりも2段目の分割噴射の噴射量の方が多くされ、
エンジンの幾何学的圧縮比が15以下とされ、
エンジン高負荷域の少なくとも低速域において、前記主燃料噴射の前に、予混合燃焼用のプレ燃料噴射が行われ、
前記分割噴射が3回以上とされ、
前記分割噴射における最終段目の噴射量がその直前の段目の分割噴射の噴射量よりも少なくされ、
前記3回以上の各分割噴射での噴射量が、当初は噴射量が増大されるように変化されると共に、その後は噴射量が減少されるように変化され、
分割噴射によって噴射量が増大されるように変化されるときは、前に実行される分割噴射における噴射量がその直後の分割噴射での噴射量の50〜75%とされ、
分割噴射によって噴射量が減少されるように変化されるときは、後に実行される分割噴射における噴射量がその直前の分割噴射での噴射量の85〜90%とされる、
ことを特徴とする車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
In a fuel injection control device for a vehicle-mounted diesel engine that is mounted on a vehicle and supplied with fuel mainly composed of light oil,
In at least the low speed region of the engine high load region, the main fuel injection for diffusion combustion is divided injection that is performed in a plurality of times,
The injection amount of the second stage split injection is greater than the injection quantity of the first stage split injection ,
The geometric compression ratio of the engine is 15 or less,
Pre-fuel injection for premixed combustion is performed before the main fuel injection in at least a low speed region of the engine high load region,
The divided injection is made 3 times or more,
The injection amount of the last stage in the divided injection is made smaller than the injection quantity of the divided injection of the immediately preceding stage,
The injection amount in each of the three or more divided injections is changed so that the injection amount is initially increased, and thereafter, the injection amount is changed so as to be reduced.
When the injection amount is changed so as to be increased by the divided injection, the injection amount in the divided injection executed before is 50 to 75% of the injection amount in the immediately following divided injection,
When it is changed so that the injection amount is reduced by the divided injection, the injection amount in the divided injection executed later is 85 to 90% of the injection amount in the immediately preceding divided injection.
A fuel injection control device for a vehicle-mounted diesel engine.
請求項1において、
ンジン高負荷域の少なくとも低速域において、過給が行われる、
ことを特徴とする車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
Oite to claim 1,
In at least a low speed range of the engine high load region, the supercharging is performed,
A fuel injection control device for a vehicle-mounted diesel engine.
請求項1または請求項2において、
記1段目の分割噴射と前記2段目の分割噴射との間隔が、前記プレ燃料噴射と前記1段目の分割噴射との間隔よりも短くされる、
ことを特徴とする車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
In claim 1 or claim 2 ,
A distance between the second-stage split injection before and Symbol 1-stage split injection is shorter than the distance between the first-stage split injection and the pre-fuel injection,
A fuel injection control device for a vehicle-mounted diesel engine.
請求項1ないし請求項のいずれか1項において、
エンジン高負荷域の少なくとも低速域において、過給が行われ、
前記過給による吸気充填量の増大に応じて、空気過剰率λが1以上となる範囲で燃料噴射量が増量される、
ことを特徴とする車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
Supercharging is performed at least in the low speed range of the engine high load range,
In accordance with the increase in the intake charge amount due to the supercharging, the fuel injection amount is increased in a range where the excess air ratio λ is 1 or more.
A fuel injection control device for a vehicle-mounted diesel engine.
請求項1ないし請求項のいずれか1項において、
エンジン高負荷域の高速域では、前記主燃料噴射が分割されることなく1段で行われる、ことを特徴とする車両搭載用ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
A fuel injection control device for a vehicle-mounted diesel engine, wherein the main fuel injection is performed in one stage without being divided in a high speed region of an engine high load region.
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