(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に向けて燃料を噴射し、噴孔を先端部に有するインジェクタと、
前記気筒から排出された排気を再循環させるＥＧＲ装置とを有する内燃機関に適用される制御装置であって、
前記インジェクタの前記先端部の温度を取得する第１の温度取得部と、
前記内燃機関のシリンダヘッドの温度を取得する第２の温度取得部と、
前記内燃機関が所定の運転状態の場合に、前記第１の温度取得部によって取得された前記先端部の温度と、前記第２の温度取得部によって取得された前記シリンダヘッドの温度との差が所定値以上となるように、前記ＥＧＲ装置を制御する制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定の運転状態は、前記内燃機関の始動直後の状態である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ装置はＥＧＲバルブを有し、
前記ＥＧＲ装置を制御する前記制御部は、前記ＥＧＲバルブの開度を制御する請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の気筒に向けて燃料を噴射するインジェクタと、気筒から排出された排気を再循環させるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置とを備える内燃機関が知られている。特許文献１には、このような内燃機関において、インジェクタの先端部の温度が露点以下となった場合にインジェクタの噴孔が腐食する可能性があることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に例示されているようなインジェクタとＥＧＲ装置とを備える内燃機関において、例えばＥＧＲガスの吸気通路への導入直後に内燃機関の運転が停止された場合、ＥＧＲガスの導入による燃焼ガス温度の低下によってインジェクタの先端部の温度が早期にシリンダヘッドよりも露点以下となる可能性がある。この場合、インジェクタの先端部に酸成分を含んだ結露が真っ先に生じる結果、インジェクタの噴孔が腐食する可能性がある。
【０００５】
本発明は、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関の運転が停止した場合における噴孔腐食を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、気筒に向けて燃料を噴射し、噴孔を先端部に有するインジェクタと、前記気筒から排出された排気を再循環させるＥＧＲ装置とを有する内燃機関に適用される制御装置であって、前記インジェクタの前記先端部の温度を取得する第１の温度取得部と、前記内燃機関のシリンダヘッドの温度を取得する第２の温度取得部と、前記内燃機関が所定の運転状態の場合に、前記第１の温度取得部によって取得された前記先端部の温度と、前記第２の温度取得部によって取得された前記シリンダヘッドの温度との差が所定値以上となるように、前記ＥＧＲ装置を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関が所定の運転状態の場合に、インジェクタの先端部の温度とシリンダヘッドの温度との差を所定値以上とすることができる。それにより、インジェクタの先端部の温度がシリンダヘッドの温度よりも低くなり難くすることができるため、インジェクタの先端部に結露が生じることを抑制することができる。その結果、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関の運転が停止した場合であっても、インジェクタの噴孔が腐食することを抑制することができる。
【０００８】
上記構成において、前記所定の運転状態は、前記内燃機関の始動直後の状態である構成としてもよい。内燃機関の運転状態が内燃機関の始動直後の状態の場合、インジェクタの噴孔の結露による腐食が特に生じ易いと考えられるところ、この構成によれば、内燃機関の運転状態がこのようなインジェクタの噴孔の腐食が特に生じ易い状態の場合であっても、インジェクタの噴孔の腐食を効果的に抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記ＥＧＲ装置はＥＧＲバルブを有し、前記ＥＧＲ装置を制御する前記制御部は、前記ＥＧＲバルブの開度を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関の運転が停止した場合における噴孔腐食を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】制御装置が適用される内燃機関の一例を示す模式図である。
【図２】インジェクタの詳細を説明するための模式図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例に係る内燃機関におけるインジェクタの先端部温度およびシリンダヘッドの温度の時間変化を示している。図３（ｂ）は、内燃機関の運転中における受熱量の相違によるインジェクタの先端部温度の変化を説明するための模式図である。図３（ｃ）および図３（ｄ）は噴孔の腐食態様を説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例に係る制御処理が実行された場合のインジェクタの先端部温度およびシリンダヘッドの温度の時間変化を示す模式図である。図４（ｂ）はインジェクタの先端部温度とＥＧＲ率との関係を説明するための模式図である。
【図５】実施例に係る制御処理のフローチャートである。
【図６】実施例に係る制御処理のイメージを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置（以下、制御装置１００と称する）について説明する。図１は制御装置１００が適用される内燃機関５の一例を示す模式図である。図１に示す内燃機関５は車両に搭載されている。本実施例においては内燃機関５の一例として、ディーゼル機関を用いる。内燃機関５は、機関本体１０と、吸気通路２０と、排気通路３０と、ＥＧＲ装置４５と、コモンレール５０と、温度センサ６０ａと、温度センサ６０ｂと、クランクポジションセンサ６１と、制御装置１００と、複数のインジェクタ１２０とを備えている。ＥＧＲ装置４５は、ＥＧＲ通路４０とＥＧＲクーラ４１とＥＧＲバルブ４２とを備えている。
【００１４】
機関本体１０は、シリンダブロックと、シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッド１２（後述する図２（ａ）において図示されている）と、ピストンとを有している。シリンダブロックには気筒１１が形成されている。本実施例において気筒１１の数は複数（具体的には４）である。具体的には本実施例に係る機関本体１０は、＃１〜＃４の合計４つの気筒１１が列状に配置された構成を有している。なお、気筒１１の数はこれに限定されるものではなく、例えば４よりも多くてもよく、あるいは１でもよい。複数のインジェクタ１２０は、各々の気筒１１に対応するようにシリンダヘッド１２に配置されている。インジェクタ１２０の詳細は後述する図２等において説明する。吸気通路２０は、吸気管２１と、吸気管２１の下流端に接続したインテークマニホールド２２とを備えている。排気通路３０は、エキゾーストマニホールド３１と、エキゾーストマニホールド３１の下流端に接続した排気管３２とを備えている。
【００１５】
ＥＧＲ装置４５は、気筒１１から排出された排気を再循環させる装置である。本実施例に係るＥＧＲ装置４５は気筒１１から排出された排気を吸気通路２０に再循環させている。これ以降、ＥＧＲ装置４５によって吸気通路２０に再循環する排気をＥＧＲガスと称する。ＥＧＲ通路４０はＥＧＲガスが通過する通路である。具体的には本実施例に係るＥＧＲ通路４０は、エキゾーストマニホールド３１の通路途中と吸気管２１の通路途中とを連通している。但しＥＧＲ通路４０の排気通路３０および吸気通路２０への具体的な接続箇所はこれに限定されるものではない。ＥＧＲクーラ４１はＥＧＲ通路４０に配置されている。ＥＧＲクーラ４１はＥＧＲ通路４０を通過するＥＧＲガスを冷却する装置である。ＥＧＲバルブ４２はＥＧＲ通路４０に配置されている。具体的には本実施例に係るＥＧＲバルブ４２は、ＥＧＲ通路４０のＥＧＲクーラ４１よりも下流側に配置されている。但しＥＧＲバルブ４２のＥＧＲ通路４０における具体的な配置箇所はこれに限定されるものではない。ＥＧＲバルブ４２は制御装置１００からの指示を受けて開閉することでＥＧＲガスの量（すなわち再循環する排気の量）を調整する。
【００１６】
コモンレール５０は高圧化された燃料を蓄積する蓄圧パイプである。複数のインジェクタ１２０はコモンレール５０に接続している。コモンレール５０に蓄積された高圧の燃料は複数のインジェクタ１２０に供給される。なお、本実施例においては、燃料の一例として軽油を用いる。
【００１７】
温度センサ６０ａは内燃機関５の冷媒の温度を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。具体的には本実施例に係る温度センサ６０ａは、機関本体１０を経由した冷媒の温度を検出している。但し温度センサ６０ａの具体的な冷媒温度検出箇所は、これに限定されるものではない。温度センサ６０ｂは燃料の温度を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。具体的には本実施例に係る温度センサ６０ｂは、コモンレール５０の燃料の温度を検出している。但し温度センサ６０ｂの具体的な燃料温度検出箇所は、これに限定されるものではない。クランクポジションセンサ６１は機関本体１０のクランクシャフトの位置を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。
【００１８】
制御装置１００はＥＧＲ装置４５およびインジェクタ１２０を制御する装置である。本実施例においては、制御装置１００の一例として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を用いる。この電子制御装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、ＣＰＵ１０１は各種の演算処理を行う装置である。後述するフローチャートの各ステップはＣＰＵ１０１が実行する。ＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１の動作に必要な情報を記憶する記憶部としての機能を有する装置である。
【００１９】
続いてインジェクタ１２０の詳細について説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）はインジェクタ１２０の詳細を説明するための模式図である。具体的には図２（ａ）はインジェクタ１２０がシリンダヘッド１２に配置された様子を模式的に図示しており、図２（ｂ）はインジェクタ１２０の先端部近傍を拡大して断面図示している。図２（ａ）に示すように、本実施例に係るインジェクタ１２０は、気筒１１に向けて燃料が噴射されるようにシリンダヘッド１２に配置されている。具体的には本実施例に係るインジェクタ１２０は、インジェクタ１２０のボディ１２１の先端部が気筒１１の内部（具体的には燃焼室）に露出するように、シリンダヘッド１２に配置されている。なお、図２（ａ）においてボディ１２１の断面図示（ハッチング）は省略されている。また、シリンダヘッド１２のインジェクタ１２０が配置される箇所には段差が設けられ、インジェクタ１２０のボディ１２１にもこのシリンダヘッド１２の段差に対応する段差が設けられている。そして、シリンダヘッド１２の段差とインジェクタ１２０の段差との間には、弁座１１０が配置されている。弁座１１０は、いわゆるガスケットとしての機能を有する部材である。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、ボディ１２１の先端部には燃料が噴射される孔である噴孔１２２が形成されている。なお、本実施例において先端部とは、インジェクタ１２０の気筒１１内に露出した部分のうちインジェクタ１２０の先端から基端側に至る所定範囲の部分をいい、具体的にはボディ１２１の先端の円錐形状を呈している部分（すなわちノズル形状を有している部分）をいう。本実施例に係る噴孔１２２の数は複数である。但し各々のインジェクタ１２０が有する噴孔１２２の数は複数に限定されるものではなく、例えば１であってもよい。
【００２１】
ボディ１２１の内部にはニードル弁１２３が配置されている。ニードル弁１２３は、ニードル弁１２３の軸１３０（これはボディ１２１の軸でもある）に沿った方向（以下、軸線方向と称する）に変位する。具体的にはインジェクタ１２０は、ニードル弁１２３を駆動するアクチュエータ（図示せず）を備えており、このアクチュエータが制御装置１００の指示を受けてニードル弁１２３を軸線方向に変位している。なお、これ以降の説明において、ニードル弁１２３が軸線方向で基端側の方向（これは先端側とは反対の方向であり、図２（ｂ）では上方である）に変位することを、リフトすると称する。
【００２２】
ニードル弁１２３の先端とボディ１２１との間にはサック室１２４が設けられている。サック室１２４は、噴孔１２２から噴射される前の燃料を一時的に貯留するための空間（室）である。ニードル弁１２３の外周面とボディ１２１の内周面との間には、内部燃料通路１２５が設けられている。内部燃料通路１２５には、コモンレール５０を経由後にインジェクタ１２０に流入した燃料が供給される。ニードル弁１２３の先端部には、円錐台形状（円錐の先端を切断したような形状）を呈する部分が設けられており、この部分の表面をシート面１２６と称する。ボディ１２１の内周面にはシート面１２６に対応したテーパ形状の部分が設けられており、この部分をシート部１２７と称する。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、ニードル弁１２３がリフトしてシート面１２６がシート部１２７から離れた場合、サック室１２４と内部燃料通路１２５とは連通状態となる。この場合、内部燃料通路１２５を通過した燃料はサック室１２４に供給され、次いで噴孔１２２から噴射される。図２（ｂ）の状態からニードル弁１２３が先端側に変位してシート面１２６がシート部１２７に接触した場合、サック室１２４と内部燃料通路１２５とは遮断状態になる。この場合、噴孔１２２からの燃料噴射は停止される。以上のように、本実施例に係るインジェクタ１２０は燃料の噴射および停止を行っている。
【００２４】
続いて本実施例に係る制御装置１００のインジェクタ１２０の制御内容について説明する。まず、この説明の前に、前述した本発明が解決しようとする課題について図を用いて再度、詳細に説明する。図３（ａ）は、比較例に係る制御装置が適用された内燃機関５において、ＥＧＲガスが吸気通路２０に導入された直後に内燃機関５の運転が停止された場合のインジェクタ１２０の先端部温度およびシリンダヘッド１２の温度の時間変化を示している。なお、この比較例に係る制御装置は、後述する本実施例に係る制御処理を実行しない制御装置であり、特許文献１に示すような従来型の制御装置でもある。
【００２５】
図３（ａ）の縦軸はインジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）およびシリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）を示し、横軸は時間（Ｔｉｍｅ）を示している。また、実線２００はインジェクタ１２０の先端部温度の時間変化を示し、点線２０１はシリンダヘッド１２の温度の時間変化を示している。時間ｔａは内燃機関５が始動した時刻、具体的には内燃機関５を始動させるイグニションスイッチがＯＮになり、その結果、内燃機関５のクランキングが開始した時刻である。時間ｔｂは、ＥＧＲガスの導入が開始された時刻であり、具体的にはＥＧＲバルブ４２の開度が０よりも大きくなった時刻である。時間ｔｃは、内燃機関５の運転が停止した時刻であり、具体的には内燃機関５のイグニションスイッチがＯＦＦとなった時刻である。
【００２６】
内燃機関５の始動開始（ｔａ）ともに、インジェクタ１２０の先端部温度およびシリンダヘッド１２の温度は上昇するが、インジェクタ１２０の熱容量はシリンダヘッド１２の熱容量よりも小さいため、インジェクタ１２０の先端部温度はシリンダヘッド１２の温度よりも上昇速度が速くなっている。時間ｔｂにおいてＥＧＲガスの導入が開始された場合、ＥＧＲガスの導入による燃焼ガス温度の低下によってインジェクタ１２０の先端部温度およびシリンダヘッド１２の温度は共に低下する。そして、時間ｔｃにおいて内燃機関５の運転が停止した場合、インジェクタ１２０の先端部温度およびシリンダヘッド１２の温度はさらに低下する。前述したようにインジェクタ１２０の熱容量はシリンダヘッド１２の熱容量よりも小さいため、インジェクタ１２０の先端部の温度低下速度はシリンダヘッド１２のそれよりも速い。図３（ａ）においては、時間ｔｄにおいて、インジェクタ１２０の先端部温度がシリンダヘッド１２の温度以下となっている。
【００２７】
以上のように、比較例に係る制御装置の場合、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関５の運転が停止された場合、ＥＧＲガスの導入による燃焼ガス温度の低下によってインジェクタ１２０の先端部の温度が早い時期にシリンダヘッド１２よりも露点（結露が生じる温度）以下となる可能性がある。この場合、インジェクタ１２０の先端部に結露が真っ先に生じる可能性がある。
【００２８】
また、内燃機関５の運転停止後においてインジェクタ１２０の先端部温度が露点以下になるまでの時間は、内燃機関５の運転状態に応じて変化する。これを図を用いて説明すると次のようになる。図３（ｂ）は、内燃機関５の運転中における受熱量の相違によるインジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）の変化を説明するための模式図である。時間ｔａは内燃機関５が始動した時刻であり、時間ｔｃは内燃機関５の運転が停止した時刻である。実線２１０は内燃機関５の運転中においてインジェクタ１２０の受熱量が相対的に多い場合のインジェクタ１２０の先端部温度を示している。点線２１１は内燃機関５の運転中においてインジェクタ１２０の受熱量が相対的に少ない場合のインジェクタ１２０の先端部温度を示している。内燃機関５の運転中（時間ｔａ〜時間ｔｃの間）において実線２１０と点線２１１とによって囲まれた領域（斜線を付した領域）の分、実線２１０のインジェクタ１２０の方が内燃機関５の運転中において多くの熱量を受熱している。
【００２９】
図３（ｂ）から分るように、インジェクタ１２０の先端部の受熱量が相対的に多い実線２１０の場合、時間ｔｆにおいてインジェクタ１２０の先端部温度は露点以下になっている。一方、インジェクタ１２０の先端部の受熱量が相対的に少ない点線２１１の場合、時間ｔｆよりも短い時間ｔｅにおいてインジェクタ１２０の先端部温度は露点以下になっている。このように、内燃機関５の運転中においてインジェクタ１２０の先端部が受ける熱量が少ないほど、内燃機関５の運転停止後においてインジェクタ１２０の先端部温度は早く露点に到達することが分る。そのため、内燃機関５の運転中においてインジェクタ１２０の先端部が受ける熱量が少ないほど、内燃機関５の運転停止後において先端部に結露が生じ易いといえる。
【００３０】
インジェクタ１２０の先端部に結露が生じた場合、この結露は、酸成分、具体的には内燃機関５の運転停止後において気筒１１内に残留する残留ガスに含まれる酸成分を含んでいるため、インジェクタ１２０の噴孔１２２が腐食する可能性がある。この噴孔１２２の腐食態様について図を用いて説明すると次のようになる。図３（ｃ）および図３（ｄ）は噴孔１２２の腐食態様を説明するための模式図である。具体的には図３（ｃ）は噴孔１２２が腐食していない場合のインジェクタ１２０のボディ１２１の噴孔１２２近傍を模式的に断面図示している。図３（ｄ）は噴孔１２２が腐食した場合のインジェクタ１２０のボディ１２１の噴孔１２２近傍を模式的に断面図示している。インジェクタ１２０の先端部に結露が生じた場合、図３（ｄ）に示すように、インジェクタの噴孔１２２の特に燃料出口の部分が腐食する。この場合、噴孔１２２から噴射される燃料の噴射態様が設計値とずれる結果、スモークが発生する等の排気エミッションの悪化が生じる可能性がある。
【００３１】
そこで、上記問題を解決するために、本実施例に係る制御装置１００は次に説明する制御処理を実行する。具体的には制御装置１００は、インジェクタ１２０の先端部温度を取得し、内燃機関５のシリンダヘッド１２の温度を取得し、内燃機関５が所定の運転状態の場合においてインジェクタ１２０の先端部温度とシリンダヘッド１２の温度との差が所定値以上となるようにＥＧＲ装置４５を制御する。なお、ＥＧＲ装置４５を制御するにあたり、具体的には本実施例に係る制御装置１００はＥＧＲ装置４５のＥＧＲバルブ４２を制御する。より具体例には制御装置１００は、ＥＧＲバルブ４２の開度を制御する。また、本実施例においては、この所定の運転状態の一例として、結露による噴孔１２２の腐食が生じ易い運転状態を用いる（以下、このような運転状態を腐食発生運転状態と称する）。本実施例においてはこの腐食発生運転状態の一例として、内燃機関５の始動直後の状態を用いる。この本実施例に係る制御処理の概要について、図を用いて説明すると次のようになる。
【００３２】
図４（ａ）は、本実施例に係る制御処理が実行された場合のインジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）およびシリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）の時間変化を示す模式図である。実線２００がインジェクタ１２０の先端部温度の時間変化を示し、点線２０１がシリンダヘッド１２の温度の時間変化を示している。時間ｔａは内燃機関５が始動した時刻である。時間ｔｂはＥＧＲガスの導入が開始された時刻である。時間ｔｃは内燃機関５の運転が停止した時刻である。図３（ａ）の場合と同様に、図４（ａ）においても、内燃機関５の始動開始（ｔａ）ともに、インジェクタ１２０の先端部温度およびシリンダヘッド１２の温度は上昇し、時間ｔｂにおいてＥＧＲガスの導入が開始された場合、ＥＧＲガスの導入による燃焼ガス温度の低下によってインジェクタ１２０の先端部温度およびシリンダヘッド１２の温度は低下している。
【００３３】
ここで、本実施例に係る制御装置１００は、前述したように、インジェクタ１２０の先端部温度とシリンダヘッド１２の温度との差が所定値以上となるようにＥＧＲ装置４５のＥＧＲバルブ４２の開度を制御することから、時間ｔｂ〜時間ｔｃまでの間におけるインジェクタ１２０の先端部の温度とシリンダヘッド１２の温度との差は、所定値以上となっている。その結果、図４（ａ）に示す時間ｔｃにおいて内燃機関５の運転が停止した場合において、本実施例に係るインジェクタ１２０の先端部温度とシリンダヘッド１２の温度との差（△Ｔ２）は、図３（ａ）に示す比較例に係るインジェクタの先端部温度とシリンダヘッドの温度との差（△Ｔ１）よりも大きくなっている。
【００３４】
この結果、本実施例に係る制御装置１００の場合、内燃機関５の運転停止後においてインジェクタ１２０の先端部の温度がシリンダヘッド１２の温度よりも低くなり難くなっている。それにより、本実施例に係る制御装置１００の場合、図４（ａ）においてインジェクタ１２０の先端部温度がシリンダヘッド１２の温度以下となる時間ｔｄは、図３（ａ）に示す比較例に係るインジェクタの先端部温度がシリンダヘッドの温度以下となる時間ｔｄよりも長くなっている。したがって、本実施例に係る制御装置１００によれば、インジェクタ１２０の先端部に結露が生じることを抑制することができる。それにより、本実施例に係る制御装置１００によれば、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関５の運転が停止した場合であっても、インジェクタ１２０の噴孔１２２が結露によって腐食することを抑制することができる。
【００３５】
なお、上述したように本実施例に係る制御装置１００はＥＧＲ装置４５のＥＧＲバルブ４２の開度を制御することによってインジェクタ１２０の先端部温度を制御しているが、このようにＥＧＲバルブ４２の開度の制御によってインジェクタ１２０の先端部温度が制御できる原理は次のとおりである。図４（ｂ）は、インジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）とＥＧＲ率との関係を説明するための模式図である。図４（ｂ）において、実線２２０はＥＧＲ率が１０％の場合の先端部温度を示し、実線２２１はＥＧＲ率が２０％の場合の先端部温度を示し、実線２２２はＥＧＲ率が３０％の場合の先端部温度を示している。なお、ＥＧＲ率とは、ＥＧＲガスの量を吸気通路２０の吸気の量で除した値をいう。ＥＧＲバルブ４２の開度が高くなるほど、ＥＧＲ率は高くなる。またＥＧＲ率が高くなるほど、吸気通路２０に流入するＥＧＲガスの流量は多くなる。なお図４（ｂ）において、時間ｔｃは内燃機関５の運転が停止した時刻である。
【００３６】
図４（ｂ）の実線２２０〜実線２２２が示すように、内燃機関５の運転が停止するまでの間（時間ｔｃまでの間）、ＥＧＲ率が高いほど、インジェクタ１２０の先端部の温度は低くなっている。これはＥＧＲ率が高いほど、気筒１１内の燃焼ガスの温度が低下する結果、インジェクタ１２０の先端部の受熱量も少なくなるため、インジェクタ１２０の先端部温度が低下したことによるものと考えられる。このような原理により、ＥＧＲ装置４５のＥＧＲバルブ４２の開度を制御してＥＧＲ率を制御することでインジェクタ１２０の先端部の温度を制御することができる。なお、シリンダヘッド１２の温度もＥＧＲ率が高いほど低下するが、シリンダヘッド１２の温度のＥＧＲ率に対する変化度合い（感度）は、インジェクタ１２０のそれよりも低い。これは、シリンダヘッド１２の熱容量がインジェクタ１２０の熱容量よりも大きいため、ＥＧＲ率が増加した場合における燃焼ガス温度の低下によるシリンダヘッド１２の温度低下度合いは、インジェクタ１２０のそれよりも低くなることによるものである。
【００３７】
続いて、上述した本実施例に係る制御処理について、フローチャートを用いてさらに詳細に説明する。図５は本実施例に係る制御処理のフローチャートである。本実施例に係る制御装置１００は、内燃機関５の始動開始と同時に図５のフローチャートを最初に実行する。また制御装置１００は図５のフローチャートを所定周期で繰り返し実行する。まず、制御装置１００は、ＥＧＲガスが吸気通路２０に導入されている状態か否か、すなわちＥＧＲガスの導入中か否かを判定する（ステップＳ１０）。具体的には本実施例に係る制御装置１００は、ＥＧＲバルブ４２の開度がゼロより大きいか否かを判定する。そして制御装置１００は、ＥＧＲバルブ４２の開度がゼロより大きいと判定した場合に、ＥＧＲガスが導入中であると判定し（Ｙｅｓ）、開度がゼロの場合にＥＧＲガスが導入中でないと判定する（Ｎｏ）。ステップＳ１０においてＹｅｓと判定された場合、制御装置１００はフローチャートの実行を終了する。
【００３８】
ステップＳ１０においてＮｏと判定された場合、制御装置１００は、内燃機関５の運転状態が前述した腐食発生運転状態を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、前述したように、本実施例においては腐食発生運転状態の一例として、内燃機関５の始動直後の状態を用いる。具体的には制御装置１００は、ステップＳ２０において、内燃機関５を始動させてからの経過時間が所定時間以内か否かを判定することで、内燃機関５が内燃機関５の始動直後の状態であるか否かを判定する。なお、この所定時間としては、内燃機関５の始動直後に相当する時間であれば特に限定されるものではないが、一例として、内燃機関５の暖機運転が終了するまでの間の時間を用いることができる。この所定時間はあらかじめ適切な値を実験、シミュレーション等によって求めておき、記憶部（具体的にはＲＯＭ１０２）に記憶させておけばよい。
【００３９】
ステップＳ２０において内燃機関５の運転状態が始動直後の状態と判定されないことで、腐食発生運転状態を満たさないと判定された場合（Ｎｏの場合）、制御装置１００はフローチャートの実行を終了する。なお、この場合、制御装置１００は、内燃機関５の負荷（例えば燃料噴射量）および内燃機関５の回転数に基づいてＥＧＲ率γを決定する。具体的にはこの場合、制御装置１００の記憶部（具体的にはＲＯＭ１０２）には、ＥＧＲ率γを内燃機関５の負荷および回転数に関連付けて規定したマップが予め記憶されている。制御装置１００は、内燃機関５の負荷および回転数を取得し、これら負荷および回転数に対応するＥＧＲ率γをこのマップから抽出することで、内燃機関５の負荷および内燃機関５の回転数に基づいてＥＧＲ率γを決定する。
【００４０】
一方、ステップＳ２０でＹｅｓと判定された場合（内燃機関５が始動直後の状態の場合）、制御装置１００は、インジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）を取得する（ステップＳ３０）。なお、ステップＳ３０を実行する制御装置１００のＣＰＵ１０１は、インジェクタ１２０の先端部の温度を取得する第１の温度取得部としての機能を有する部材に相当する。
【００４１】
本実施例に係る制御装置１００は、先端部の受熱量（ｆ（受熱量））から放熱量（ｆ（放熱量））を差し引く演算によって、インジェクタ１２０の先端部温度を取得する。具体的には制御装置１００は下記式（１）に基づいて、先端部温度（Ｔｎｚｌ）を取得する。
Ｔｎｚｌ＝ｆ（受熱量）−ｆ（放熱量）
＝ｆ（ＮＥ，ＩＴ，ＴＱ）−ｆ（Ｔｗ，Ｔｆ）
＝（ａ×ＮＥ＋ｂ×ＩＴ＋ｃ×ＴＱ）−（ｄ×Ｔｗ＋ｅ×Ｔｆ）・・・（１）
【００４２】
式（１）のＮＥは内燃機関５の機関本体１０の回転数であり、ＩＴは燃料噴射時期であり、ＴＱは機関本体１０のトルクである。Ｔｗは冷媒の温度であり、Ｔｆは燃料の温度である。また式（１）においてａ,ｂ,ｃ,ｄ,ｅは適合係数であり、内燃機関５の仕様、内燃機関５の個体差、気筒１１の配置位置等の種々の条件を考慮して式（１）の結果得られる先端部温度が実際の先端部温度に適合するように、実験、シミュレーション等によって求められる係数である。
【００４３】
なお、本実施例に係る制御装置１００は、回転数（ＮＥ）およびトルク（ＴＱ）をクランクポジションセンサ６１の検出結果に基づいて取得する。また制御装置１００は燃料噴射時期（ＩＴ）を、予め記憶部に記憶されている燃料噴射時期のマップに基づいて取得する。また制御装置１００は、冷媒温度（Ｔｗ）を温度センサ６０ａの検出結果に基づいて取得し、燃料温度（Ｔｆ）を温度センサ６０ｂの検出結果に基づいて取得する。但し、制御装置１００によるインジェクタ１２０の先端部温度の具体的な取得手法は上述した手法に限定されるものではなく、公知の先端部温度の取得手法を適用することができる。
【００４４】
ステップＳ３０の後に制御装置１００は、シリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）を取得する（ステップＳ４０）。なお、ステップＳ４０を実行する制御装置１００のＣＰＵ１０１は、シリンダヘッド１２の温度を取得する第２の温度取得部としての機能を有する部材に相当する。
【００４５】
本実施例に係る制御装置１００は、このシリンダヘッド１２の温度を、シリンダヘッド１２の受熱量（ｆ（受熱量））から放熱量（ｆ（放熱量））を差し引いた値にシリンダヘッド１２の蓄熱量（ｆ（蓄熱量））を加算する演算によって取得する。このように本実施例に係る制御装置１００は、シリンダヘッド１２の温度を取得するに当たり、シリンダヘッド１２の蓄熱量をも考慮に入れてこの温度を取得している。
【００４６】
具体的には制御装置１００は下記式（２）に基づいて、シリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）を取得する。
Ｔｈｅａｄ＝ｆ（受熱量）−ｆ（放熱量）+ｆ（蓄熱量）
＝ｆ（ＮＥ，ＩＴ，ＴＱ）−ｆ（Ｔｗ，Ｔｆ）+ｆ（Ｑ）
＝（ｆ×ＮＥ＋ｇ×ＩＴ＋ｈ×ＴＱ）−（ｉ×Ｔｗ＋ｊ×Ｔｆ）+ｆ（ΣＴｈｅａｄ）・・・（２）
【００４７】
式（２）においてｆ,ｇ,ｈ,ｉ,ｊは適合係数であり、内燃機関５の仕様、内燃機関５の個体差、気筒１１の配置位置等の種々の条件を考慮して式（２）の結果得られるシリンダヘッド１２の温度が実際のシリンダヘッド１２の温度に適合するように、実験、シミュレーション等によって求められる係数である。また、式（２）においてシリンダヘッド１２の蓄熱量（ｆ（蓄熱量））として、ｆ（ΣＴｈｅａｄ）を用いているが、これは前回までに式（２）を実行した結果得られたシリンダヘッド１２の温度を加算した値を意味している。具体的には、シリンダヘッド１２の蓄熱量は、シリンダヘッド１２の温度と相関を有しているため、ステップＳ４０を実行する毎に得られたシリンダヘッド１２の温度を加算した値（シリンダヘッド１２の温度の積分値）をシリンダヘッド１２の蓄熱量として用いたものである。
【００４８】
具体例を挙げてこのシリンダヘッド１２の蓄熱量の算出手法を説明すると次のようになる。まず、最初にステップＳ４０を実行した場合、制御装置１００は上記式（２）のｆ（蓄熱量）の値としてゼロを用いる。そして、式（２）の演算の結果、Ｔｈｅａｄとして、例えばＸ℃が得られたとする。この場合、制御装置１００は、次に図５のステップＳ４０を実行した場合、式（２）のｆ（蓄熱量）の値としてＸを用いる。そして、この式（２）の演算の結果、ＴｈｅａｄとしてＹ℃が得られたとする。この場合、制御装置１００は、次にステップＳ４０を実行した場合、式（２）のｆ（蓄熱量）として、（Ｘ＋Ｙ）を用いる。このようにして制御装置１００は式（２）のｆ（蓄熱量）を演算する。
【００４９】
ステップＳ４０の後に制御装置１００は、ステップＳ３０で取得したインジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）とステップＳ４０で取得したシリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）との差（△Ｔ）を取得する（ステップＳ５０）。
【００５０】
次いで制御装置１００は、ステップＳ５０で取得した差（△Ｔ）と目標値Ｔｒとの差（Ｔａ）を取得する（ステップＳ６０）。なお、この目標値Ｔｒは、具体的には、ステップＳ５０で取得した差（△Ｔ）の目標値である。この目標値Ｔｒとしては、ステップＳ５０で取得した差（△Ｔ）がこの目標値（Ｔｒ）以上の場合、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関５の運転が停止した場合であっても、インジェクタ１２０の噴孔１２２が腐食することが抑制できるような、インジェクタ１２０の先端部温度とシリンダヘッド１２の温度との差を用いることができる。この目標値Ｔｒは、あらかじめ実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、記憶部（具体的にはＲＯＭ１０２）に記憶させておけばよい。
【００５１】
次いで制御装置１００は、ステップＳ６０で得られた差（Ｔａ）に基づいてＥＧＲ率γを決定する（ステップＳ７０）。具体的には制御装置１００は、ステップＳ６０で得られた差（Ｔａ）が０以上となるようなＥＧＲ率γを決定する。なお、この差（Ｔａ）がゼロ以上の場合、ステップＳ５０で得られた差（△Ｔ）は目標値Ｔｒ以上となるため、噴孔１２２の腐食を抑制することができる。
【００５２】
より具体的には本実施例に係る制御装置１００は、ステップＳ７０において、ステップＳ６０で得られた差（Ｔａ）がゼロとなるようにＥＧＲ率γを決定する。この具体的な処理内容は次のとおりである。まず、制御装置１００の記憶部（具体的にはＲＯＭ１０２）には、この差（Ｔａ）がゼロになるようなＥＧＲ率γを規定したマップが予め記憶されている。ステップＳ７０において制御装置１００は、ステップＳ６０で得られた差（Ｔａ）がゼロになるようなＥＧＲ率γをこのマップから抽出する。このようにして制御装置１００はステップＳ７０を実行している。
【００５３】
また制御装置１００は、このステップＳ７０で得られたＥＧＲ率γが得られるように、実際にＥＧＲバルブ４２の開度を制御する。このＥＧＲ率γになるようにＥＧＲバルブ４２を制御する具体的な手法は、所定のＥＧＲ率になるようにＥＧＲバルブを制御する公知のＥＧＲバルブ制御手法を適用することができるため、詳細な説明は省略する。ステップＳ７０の後に制御装置１００はステップＳ２０を実行する。
【００５４】
以上説明したステップＳ７０が実行されることで、インジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）とシリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）との差（△Ｔ）が所定値以上（本実施例では目標値Ｔｒ）以上となるようにＥＧＲ装置４５を制御することができる。すなわち、ステップＳ７０を実行する制御装置１００のＣＰＵ１０１は、内燃機関５が所定の運転状態の場合（本実施例では内燃機関５の運転状態が始動直後の状態であり、より具体的にはステップＳ２０でＹｅｓと判定された場合）に、第１の温度取得部によって取得されたインジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）と第２の温度取得部によって取得されたシリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）との差が所定値以上（Ｔｒ以上）となるようにＥＧＲ装置４５を制御する制御部としての機能を有する部材に相当する。
【００５５】
以上説明した本実施例に係る制御処理の理解を容易にするために、この制御処理のイメージを図を用いて説明すると次のようになる。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、本実施例に係る制御処理のイメージを説明するための模式図である。具体的には図６（ａ）は、本実施例に係る制御処理が実行された場合のインジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）およびシリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）の時間変化を模式的に示している。実線２３０がインジェクタ１２０の先端部温度を示し、点線２３１がシリンダヘッド１２の温度を示している。
【００５６】
また図６（ｂ）の実線２４０は、本実施例に係るステップＳ５０で得られる△ＴとＥＧＲ率γとの関係を模式的に示している。図６（ｃ）は、図６（ａ）の場合よりも所定時間（ｔ）経過後におけるインジェクタ１２０の先端部温度（Ｔｎｚｌ）およびシリンダヘッド１２の温度（Ｔｈｅａｄ）の時間変化を模式的に示している。図６（ｄ）の実線２５０は本実施例に係る制御処理が実行された場合のＥＧＲ率γの時間変化を模式的に示し、点線２５１は比較例に係る制御処理が実行された場合のＥＧＲ率γの時間変化を模式的に図示している。なお、図６（ｄ）の比較例に係る制御処理（点線２５１）は、内燃機関５の冷媒の温度が所定温度（例えば２０℃）以上となった場合（時間ｔｇ）に、ＥＧＲ率を所定値γｘにする制御処理である。
【００５７】
図６（ａ）に示すように、ＥＧＲ率γｂよりもＥＧＲ率が大きい領域（ＥＧＲガスの量が多い領域）が、内燃機関５の運転が停止した場合において噴孔１２２が結露によって腐食する可能性がある領域である。図６（ｂ）において、目標値Ｔｒよりも下の領域は内燃機関５の停止後に噴孔１２２が腐食する可能性がある領域であり、目標値Ｔｒ以上の領域は噴孔１２２の腐食が抑制できる領域である。図６（ｂ）において仮にＥＧＲ率がγａの状態の場合、このままでは内燃機関５の運転停止後に噴孔１２２が腐食する可能性があるため、制御装置１００は、ＥＧＲ率を減少させて、ＥＧＲ率をγｂ（具体的にはＴａがゼロとなるようなＥＧＲ率）にする。それにより、Ｔａがゼロとなる結果、△Ｔが目標値Ｔｒとなるため、噴孔１２２の腐食は抑制される。
【００５８】
図６（ａ）の状態から所定時間経過した結果、インジェクタ１２０の先端部温度およびシリンダヘッド１２の温度が全体的に上昇して図６（ｃ）のようになったとする。このときにも制御装置１００は図５のフローチャートの実行によって、図６（ｂ）のようにＥＧＲ率をγｂに決定する。その結果、噴孔１２２の腐食は抑制される。図６（ｄ）の点線２５１が示すように、比較例に係る制御処理の場合、時間ｔｇにおいてＥＧＲ率を所定値γｘまで急上昇させている。これに対して、実線２５０が示すように、本実施例に係る制御処理は、噴孔１２２の腐食が抑制できるＥＧＲ率γを決定しながらＥＧＲ率を上昇させていくため、図６（ｄ）の実線２５０は全体的に段階的に上昇している。
【００５９】
以上説明したように、本実施例に係る制御装置１００によれば、内燃機関５が所定の運転状態の場合にインジェクタ１２０の先端部温度とシリンダヘッド１２の温度との差を所定値（具体的にはＴｒ）以上とすることができる。それにより、インジェクタ１２０の先端部温度がシリンダヘッド１２の温度よりも低くなり難くすることができるため、インジェクタ１２０の先端部に結露が生じることを抑制することができる。その結果、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関５の運転が停止した場合であっても、インジェクタ１２０の噴孔１２２が腐食することを抑制することができる。それにより、ＥＧＲガスを過度に導入することなく、噴孔１２２の腐食による排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００６０】
また、内燃機関５の始動直後の場合、インジェクタ１２０の先端部温度は低いと考えられるため、このような始動直後の状態でＥＧＲガスが導入され、このＥＧＲガスの導入直後に内燃機関５の運転が停止した場合、インジェクタ１２０の噴孔１２２の結露による腐食が特に生じ易いと考えられる。これに対して、本実施例に係る制御装置１００によれば、上記所定の運転状態の一例として、内燃機関５の始動直後の状態を用いていることから、内燃機関５の運転状態がこのようなインジェクタ１２０の噴孔１２２の結露による腐食が特に生じ易い状態の場合であっても、噴孔１２２の結露による腐食を効果的に抑制することができる。
【００６１】
なお、本実施例に係る制御装置１００は、図５のフローチャートにおいてステップＳ１０を実行しているが、このステップＳ１０は本実施例において必須の構成というわけではない。例えば図５のフローチャートはステップＳ１０を備えていなくてもよい。この場合においても、ＥＧＲガスの導入直後に内燃機関５の運転が停止した場合におけるインジェクタ１２０の噴孔１２２の結露による腐食の抑制は可能である。しかしながら、本実施例のように図５のフローチャートがステップＳ１０を備えることで、内燃機関５の始動開始後においてＥＧＲガスの導入が開始される前からステップＳ２０〜ステップＳ７０を実行することができる。それにより、ＥＧＲガスが一旦導入された後にステップＳ２０〜ステップＳ７０が実行される場合よりも、効果的に噴孔１２２の結露による腐食を抑制することができる。
【００６２】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
５  内燃機関
１１  気筒
２０  吸気通路
３０  排気通路
４５  ＥＧＲ装置
１００  制御装置
１０１  ＣＰＵ
１２０  インジェクタ
１２１  ボディ
１２２  噴孔
【図１】
0006011511.tif 000002
【図２】
0006011511.tif 000003
【図３】
0006011511.tif 000004
【図４】
0006011511.tif 000005
【図５】
0006011511.tif 000006
【図６】
0006011511.tif 000007