(57)【要約】【課題】エンジンが燃料噴射装置への結露が生じる虞があるほどの低温であるときでも、燃料噴射装置への結露を防止し、燃料噴射装置の腐食を防止できる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１の燃焼室５に燃料Ｆを噴射する燃料噴射装置１０とグロープラグ１１をシリンダヘッド２に備える内燃機関において、この内燃機関１を制御する制御装置４０が、内燃機関１の冷却媒体Ｗの温度Ｔｗ、または、内燃機関１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉに基づいて、グロープラグ１１を作動または停止させる制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置とグロープラグをシリンダヘッドに備える内燃機関において、
該内燃機関を制御する制御装置が、
前記内燃機関の冷却媒体の温度、または、前記内燃機関のアイドル運転状態の連続時間に基づいて、前記グロープラグを作動または停止させる制御を行うように構成されている内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関の冷却媒体の温度を検出する冷却媒体用温度検出装置を備えて、
前記制御装置が、
前記冷却媒体用温度検出装置の検出値が予め設定した設定温度閾値以下であるときに、前記グロープラグを作動させるとともに、前記グロープラグの作動開始後に前記冷却媒体用温度検出装置の検出値が前記設定温度閾値を超えるか、または、前記グロープラグの作動開始後に、予め設定した第１設定時間を経過するときに、前記グロープラグを停止させる制御を行うように構成されている請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記内燃機関のアイドル運転状態の連続時間が予め設定したアイドル連続時間閾値以上であるときに、前記グロープラグを作動開始させるとともに、前記グロープラグの作動開始後に、予め設定した第２設定時間を経過するときに、前記グロープラグを停止させる制御を行うように構成されている請求項１または２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関では、気筒（シリンダ）内の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置がガスケット等の密封部材を介してシリンダヘッドに配置されている。密封部材には高熱伝導率の部材が使用されることが多いため、内燃機関の停止時には、燃料噴射装置が有する熱が密封部材を介してシリンダヘッドに容易に伝導してしまい、燃料噴射装置の温度がピストン等の他の周辺部品の温度よりも大きく低下することがある。その結果、気筒内に滞留したガスが燃料噴射装置に接触することにより、ガスに含まれる水蒸気成分が燃料噴射装置に結露して、この結露水が燃料噴射装置を腐食させる虞があった。
【０００３】
また、これに関連して、エンジン停止後に、グロープラグを目標通電時間だけ通電させて、インジェクタの噴孔が凝縮水によって腐食されるのを抑えるグロープラグの制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のグロープラグの制御装置では、エンジン停止後にグロープラグに通電しているが、インジェクタ（燃料噴射装置）への結露が生じる虞があるのは、エンジンが低温のときであり、エンジン停止後に限らない。
【０００６】
本発明の目的は、エンジンが燃料噴射装置への結露が生じる虞があるほどの低温であるときでも、燃料噴射装置への結露を防止し、燃料噴射装置の腐食を防止できる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置とグロープラグをシリンダヘッドに備える内燃機関において、該内燃機関を制御する制御装置が、前記内燃機関の冷却媒体の温度、または、前記内燃機関のアイドル運転状態の連続時間に基づいて、前記グロープラグを作動または停止させる制御を行うように構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の内燃機関によれば、エンジンが燃料噴射装置への結露が生じる虞があるほどの低温であるか否かを、内燃機関の冷却媒体（エンジン冷却水等）の温度、または、内燃機関のアイドル運転状態の連続時間に基づいて判定し、エンジンが低温であると判定したときにグロープラグを作動させて、燃料噴射装置を加熱して昇温させるので、燃料噴射装置の温度が他の周辺部品よりも低温となるのを抑制することができる。その結果、気筒（シリンダ）内に滞留したガスに含まれる水蒸気成分は燃料噴射装置より低温の他の周辺部品に結露することとなるので、燃料噴射装置への結露を防止し、燃料噴射装置の腐食を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の内燃機関の燃料噴射装置周辺の構成を示す図である。
【図２】本発明の内燃機関を制御するための制御フローの一例を示す図である。
【図３】本発明の内燃機関を制御するための制御フローの別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る第１実施形態の内燃機関について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本発明のエンジン（内燃機関）１は、シリンダヘッド２に燃料噴射装置１０とグロープラグ１１を備える。
【００１１】
燃料噴射装置１０は、シリンダヘッド２と気筒（シリンダ）３とピストン４の間に形成された空間である燃焼室５に噴射口１０ａより燃料Ｆを噴射する装置である。噴射口１０ａは、燃料噴射装置１０のスリーブ１０ｂの先端に備わり、シリンダヘッド２より燃焼室５に向って突出している。なお、燃料噴射装置１０とシリンダヘッド２は、ガスケット（密封部材）（図示しない）を介して接続されている。
【００１２】
グロープラグ１１は、エンジン１の始動時等で、燃焼室５内のガス（新気＋ＥＧＲガス）の温度が低く、気筒３内での圧縮着火が起こりづらいときに、燃焼室５内のガスを圧縮着火が可能な温度まで加熱部１１ａにより加熱して昇温させる着火補助装置である。
【００１３】
加熱部１１ａは、グロープラグ１１の先端に備わり、後述する制御装置４０の制御信号に基づいて、グロープラグ１１に接続されるバッテリ（図示しない）より供給された電気エネルギーを熱エネルギーに変換するヒーターコイル（図示しない）を備えた部位である。また、加熱部１１ａは、シリンダヘッド２より突出しており、その一部は燃料噴射装置１０の噴射口１０ａに対向している。
【００１４】
なお、図１に示すように、シリンダヘッド２より燃焼室５に向って突出した一部の加熱部１１ａが、噴射口１０ａに近い位置で面していればよく、必ずしも、加熱部１１ａの軸線上に噴射口１０が位置する必要はない。また、加熱部１１ａの最先端部と噴射口１０ａの間の距離は、エンジン１の種類にもよるが、４ｍｍ〜５ｍｍ程度である。また、グロープラグ１１の作動時には、加熱部１１ａは７００℃〜８００℃程度まで昇温される。また、グロープラグ１１を作動させた場合、このグロープラグ１１からの放熱により、燃料噴射装置１０だけでなく、シリンダヘッド２やシリンダブロック等の周辺部品も昇温するが、シリンダヘッド２やシリンダブロックは熱容量が大きい上に、これらのシリンダヘッド２やシリンダブロックの内部を流れるエンジン冷却水Ｗによる冷却もあるため、温度が上がり難い。これに対して、燃料噴射装置１０の噴射口１１ａの熱容量は小さく、シリンダヘッド２内のエンジン冷却水Ｗの流通路（図示しない）からも離れているので、温度が上がり易い。すなわち、エンジン１の停止時等にグロープラグ１１を作動させると、グロープラグ１１からの熱放射により、燃料噴射装置１０はシリンダヘッド２等の他の周辺部品よりも高温となる。
【００１５】
また、本発明のエンジン１を制御する制御装置４０を備える。この制御装置４０は、より詳細には、エンジン回転数や燃料噴射量等のエンジン運転状態を表すパラメータ等に基づいて、燃料噴射装置１０からの燃料Ｆの噴射時期や噴射量、グロープラグ１１の加熱時期や加熱量等を制御する装置である。
【００１６】
本発明のエンジン１では、この制御装置４０が、エンジン冷却水（エンジン１の冷却媒体）Ｗの温度Ｔｗ、または、エンジン１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉに基づいて、グロープラグ１１を作動または停止させる制御を行うように構成する。エンジン冷却水Ｗの温度Ｔｗは、エンジン１に備えたエンジン冷却水用温度センサ（冷却媒体用温度検出装置）（図示しない）により検出する。
【００１７】
より詳細には、制御装置４０が、エンジン冷却水用温度センサの検出値Ｔｗが予め設定した設定温度閾値Ｔ１以下であるときに、グロープラグ１１を作動開始させるとともに、グロープラグ１１の作動開始後にエンジン冷却水用温度センサの検出値Ｔｗが設定温度閾値Ｔ１を超えるか、または、グロープラグ１１の作動開始後に予め設定した第１設定時間ｔ１を経過するかするときに、グロープラグ１１を停止させる制御を行うように構成してもよい。設定温度閾値Ｔ１及び第１設定時間ｔ１は、それぞれ、実験等により最適値に設定されるが、例えば、設定温度閾値Ｔ１は数℃〜数十℃、第１設定時間ｔ１は数秒〜数十秒に設定するのが好ましい。
【００１８】
なお、設定温度閾値Ｔ１より高い値である第２設定温度閾値Ｔ２を予め設定して、エンジン冷却水用温度センサの検出値Ｔｗが、設定温度閾値Ｔ１ではなく第２設定温度閾値Ｔ２を超えたときに、グロープラグ１１を停止させる制御を行うように構成すると、設定温度閾値Ｔ１の境界付近でグロープラグ１１の作動及び停止を繰り返すことがないため、グロープラグ１１の耐久性の低下を抑制することができる。
【００１９】
この制御装置４０が行う制御を制御フローの形で表すと、図２に示す制御フローのようになる。この制御フローは、エンジン１の運転中に予め設定した制御時間が経過する度に上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローである。
【００２０】
図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、エンジン冷却水用温度センサの検出値Ｔｗが予め設定した設定温度閾値Ｔ１以下であるか否かを判定する。エンジン冷却水用温度センサの検出値Ｔｗが設定温度閾値Ｔ１以下である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、グロープラグ１１を作動開始する。作動開始後、ステップＳ３０に進む。一方、エンジン冷却水用温度センサの検出値Ｔｗが設定温度閾値Ｔ１を超えている場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００２１】
ステップＳ１０からステップＳ２０を経由してステップＳ３０に進んだ場合、ステップＳ３０にて、エンジン冷却水用温度センサの検出値Ｔｗが設定温度閾値Ｔ１を超えたか否か、または、グロープラグ１１の作動開始後に、予め設定した第１設定時間ｔ１を経過したか否か、すなわち、グロープラグ１１の停止条件が成立したか否かを判定する。グロープラグ１１の停止条件が成立していない場合（ＮＯ）には、グロープラグ１１の作動を継続し、その後、再度ステップＳ３０の判定を行う。グロープラグ１１の停止条件が成立した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、グロープラグ１１の作動を停止する。作動停止後は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００２２】
この構成によれば、エンジン１の始動時や長時間(例えば、１，０００ｓ〜２，０００ｓなど)のアイドリング時等で、エンジン１が温度低下し、エンジン冷却水等の冷却媒体Ｗの温度が低くなってしまうときに、グロープラグ１１を作動させて、燃料噴射装置１０を加熱して昇温させるので、燃料噴射装置１０の温度が他の周辺部品よりも低温となるのを抑制することができる。その結果、気筒３内に滞留したガスに含まれる水蒸気成分は燃料噴射装置１０より低温の他の周辺部品に結露することとなるので、燃料噴射装置１０への結露を防止し、燃料噴射装置１０の腐食を防止できる。
【００２３】
次に、本発明に係る第２実施形態の内燃機関について説明する。第２実施形態の内燃機関は、グロープラグ１１の作動または停止をエンジン１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉに基づいて行う点で、グロープラグ１１の作動または停止をエンジン冷却水Ｗの温度Ｔｗに基づいて行う第１実施形態の内燃機関と異なり、その他の点では第１実施形態の内燃機関と同様である。
【００２４】
より詳細には、制御装置４０が、エンジン１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉが予め設定したアイドル連続時間閾値ｔｉｃ以上であるときに、グロープラグ１１を作動開始させるとともに、グロープラグ１１の作動開始後に、予め設定した第２設定時間ｔ２を経過するときに、グロープラグ１１を停止させる制御を行う。アイドル連続時間閾値ｔｉｃ及び第２設定時間ｔ２は、それぞれ、実験等により最適値に設定されるが、例えば、アイドル連続時間閾値ｔｉｃは数秒〜数十秒、第２設定時間ｔ２は数秒〜数十秒に設定するのが好ましい。なお、アイドル運転状態の連続時間ｔｉのカウントはアイドル運転の開始で開始される。また、アイドル運転状態の連続時間ｔｉはアイドル運転の停止でゼロにリセットされると共に、上記制御でグロープラグ１１の作動を停止した後に、アイドル運転状態の連続時間ｔｉはゼロにリセットする。
【００２５】
この制御装置４０が行う制御を制御フローの形で表すと、図３に示す制御フローのようになる。この制御フローは、エンジン１の運転中に予め設定した制御時間が経過する度に上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローである。
【００２６】
図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、エンジン１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉがアイドル連続時間閾値ｔｉｃ以上であるか否かを判定する。エンジン１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉがアイドル連続時間閾値ｔｉｃ以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、グロープラグ１１を作動開始させる。作動開始後、ステップＳ３０に進む。一方、エンジン１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉがアイドル連続時間閾値ｔｉｃ未満である場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００２７】
ステップＳ１０からステップＳ２０を経由してステップＳ３０に進んだ場合、ステップＳ３０にて、グロープラグ１１の作動開始後に、予め設定した第２設定時間ｔ２を経過したか否か、すなわち、グロープラグ１１の作動時間が第２設定時間（所定時間）ｔ２を経過したか否かを判定する。グロープラグ１１の作動時間が第２設定時間ｔ２を経過していない場合（ＮＯ）には、グロープラグ１１の作動を継続し、その後、再度ステップＳ３０の判定を行う。グロープラグ１１の作動時間が第２設定時間ｔ２を経過した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、グロープラグ１１の作動を停止する。また、アイドル運転状態の連続時間ｔｉをゼロにリセットする。作動停止後は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００２８】
なお、グロープラグ１１の作動時間が第２設定時間ｔ２を経過する前に、アイドル運転状態から通常運転状態に移行した場合には、グロープラグ１１の作動を停止して、エネルギーの効率的な利用を図ってもよい。
【００２９】
この構成によれば、配達車両や冷蔵設備を備えた車両やＰＴＯを備えた車両などで、エンジン１のアイドル運転状態が、例えば、１，０００ｓ〜２，０００ｓ等の長時間連続したときに、エンジン１の温度や燃料噴射装置１０の温度が低くなるとして、グロープラグ１１を作動させて、グロープラグ１１により燃料噴射装置１０を加熱して昇温させるので、燃料噴射装置１０の温度が他の周辺部品よりも低温となるのを抑制することができる。その結果、気筒３内に滞留したガスに含まれる水蒸気成分は燃料噴射装置１０より低温の他の周辺部品に結露することとなるので、燃料噴射装置１０への結露を防止し、燃料噴射装置１０の腐食を防止できる。
【００３０】
以上、本発明の内燃機関によれば、エンジン１が燃料噴射装置１０への結露が生じる虞があるほどの低温であるか否かを、エンジン１の冷却媒体Ｗの温度Ｔｗ、または、エンジン１のアイドル運転状態の連続時間ｔｉに基づいて判定し、エンジン１が低温であると判定したときにグロープラグ１１を作動させて、燃料噴射装置１０を加熱して昇温させるので、燃料噴射装置１０の温度が他の周辺部品よりも低温となるのを抑制することができる。その結果、気筒３内に滞留したガスに含まれる水蒸気成分は燃料噴射装置１０より低温の他の周辺部品に結露することとなるので、燃料噴射装置１０への結露を防止し、燃料噴射装置１０の腐食を防止できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  エンジン（内燃機関）
２  シリンダヘッド
５  燃焼室
１０  燃料噴射装置
１１  グロープラグ
４０  制御装置
Ｆ  燃料
Ｔｗ  冷却媒体用温度センサの検出値
Ｔ１  設定温度閾値
ｔ１  第１設定時間
ｔ２  第２設定時間
ｔｉ  アイドル運転状態の連続時間
ｔｉｃ  アイドル連続時間閾値
Ｗ  エンジン冷却水（冷却媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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