(57)【要約】【課題】燃料噴射弁のより広い範囲のデポジットを除去することができる清掃処理を実行する内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】電子制御ユニット３１は、内燃機関１０の燃料噴射弁２７を制御する噴射弁制御部３６と、燃料噴射弁２７に供給する燃料の圧力を制御する圧力制御部３５と、を備えている。そしてこの電子制御ユニット３１は、圧力制御部３５が燃料噴射弁２７に供給する燃料の圧力を所定圧力以上まで高めている状態で、噴射弁制御部３６が燃料噴射弁２７から燃料を噴射させることにより、燃料噴射弁２７の先端に堆積しているデポジットを除去する清掃処理を実行する。なお、電子制御ユニット３１は、圧力制御部３５が燃料噴射弁２７に供給する燃料の圧力を所定圧力を下回らない範囲で周期的に変動させている状態で、噴射弁制御部３６が燃料噴射弁２７から燃料を複数回噴射させることにより、清掃処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射弁を制御する噴射弁制御部と、
前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を制御する圧力制御部と、を備え、
前記圧力制御部が前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を所定圧力以上まで高めている状態で、前記噴射弁制御部が前記燃料噴射弁から燃料を噴射させることにより、前記燃料噴射弁の先端に堆積しているデポジットを除去する清掃処理を実行する内燃機関の制御装置であり、
前記圧力制御部が前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を前記所定圧力を下回らない範囲で周期的に変動させている状態で、前記噴射弁制御部が前記燃料噴射弁から燃料を複数回噴射させることにより、前記清掃処理を実行する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料噴射弁の先端にデポジットが堆積していると判定したときに、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を高めた上で燃料噴射を行い、噴射した燃料によってデポジットを吹き飛ばす清掃処理を行う内燃機関の制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４‐１５２７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、１回の清掃処理の間に十分にデポジットを除去しきれないおそれがあり、改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、内燃機関の燃料噴射弁を制御する噴射弁制御部と、前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を制御する圧力制御部と、を備えている。そして、この制御装置は、前記圧力制御部が前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を所定圧力以上まで高めている状態で、前記噴射弁制御部が前記燃料噴射弁から燃料を噴射させることにより、前記燃料噴射弁の先端に堆積しているデポジットを除去する清掃処理を実行する。また、この制御装置は、前記圧力制御部が前記燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を前記所定圧力を下回らない範囲で周期的に変動させている状態で、前記噴射弁制御部が前記燃料噴射弁から燃料を複数回噴射させることにより、前記清掃処理を実行する。
【０００６】
燃料噴射弁から噴射される噴霧の形状、すなわち燃料噴射弁の先端において燃料の噴霧が到達する範囲は、燃料噴射弁に供給されている燃料の圧力によって変化する。そのため、清掃処理の実行中において燃料噴射弁に供給されている燃料の圧力が一定に保持されている場合には、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧の形状が一定なので、デポジットを除去できる箇所に偏りが生じるおそれがある。
【０００７】
これに対して上記構成によれば、清掃処理の実行中に行われる複数回の燃料噴射が、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を変更しながら行われるようになる。すなわち、清掃処理の実行中には、噴霧の形状を変えながら複数回の燃料噴射が行われる。そのため、１回の清掃処理の間に一定の圧力で複数回の燃料噴射を実行する場合と比較して、１回の清掃処理の間により広い範囲のデポジットを除去することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】内燃機関の制御装置の一実施形態である電子制御ユニットとその制御対象である内燃機関の燃料供給系との関係を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかる電子制御ユニットが実行する清掃処理にかかる一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】同実施形態にかかる電子制御ユニットが実行する清掃処理における燃料圧力の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、内燃機関の制御装置を、車両に搭載された内燃機関を制御する電子制御ユニットとして具現化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示されているように、本実施形態の電子制御ユニット３１が制御対象とする内燃機関１０の燃料タンク１１の内部には、フィードポンプ１２が設けられている。フィードポンプ１２は、燃料タンク１１内の燃料を汲み出して、低圧燃料通路１３を通じて高圧燃料ポンプ１４に送る。低圧燃料通路１３には、燃料に含まれる異物を濾過するフィルタ１５と、低圧燃料通路１３内を流れる燃料の圧力が過剰に高くなったときに開弁して低圧燃料通路１３内の燃料を燃料タンク１１内に放出するプレッシャレギュレータ１６と、が設けられている。
【００１０】
高圧燃料ポンプ１４は、シリンダ１７と、そのシリンダ１７内に配置されたプランジャ１８と、プランジャ１８によりシリンダ１７内に区画形成された加圧室１９とを備えている。プランジャ１８は、内燃機関１０のカムシャフト２１に設けられたカム２０の回転に応じてシリンダ１７に沿って往復動して、加圧室１９の容積を変化させる。
【００１１】
また、低圧燃料通路１３は、高圧燃料ポンプ１４の加圧動作に伴う燃料の圧力脈動を減衰させるパルセーションダンパ２２に接続されており、パルセーションダンパ２２は、電磁スピル弁２３を介して加圧室１９に接続されている。電磁スピル弁２３は、常開式の電磁弁であり、開弁時にはパルセーションダンパ２２と加圧室１９とを連通し、閉弁時にはそれらの連通を遮断する。
【００１２】
高圧燃料ポンプ１４における加圧室１９は、その内部の燃料の圧力が所定の開弁圧以上となったときに開弁するチェック弁２４を介して高圧燃料通路２５に接続されている。そして、高圧燃料ポンプ１４は、その高圧燃料通路２５を介して高圧燃料配管２６に接続されている。
【００１３】
高圧燃料配管２６には、内燃機関１０の各気筒の燃料噴射弁２７が接続されている。なお、内燃機関１０は４つの気筒を備えた内燃機関であり、燃料噴射弁２７は各気筒に対して１つずつ合計で４つ設けられている。燃料噴射弁２７は、通電に応じて気筒内に燃料を噴射する電磁式の筒内噴射用燃料噴射弁である。また、高圧燃料配管２６には、その内部の燃料の圧力である燃料圧力Ｐｆを検出する燃圧センサ２８と、高圧燃料配管２６内の燃料の圧力が所定のリリーフ圧以上となったときに開弁して、高圧燃料配管２６内の燃料を、ドレイン通路３０を通じて燃料タンク１１に戻すリリーフ弁２９とが設けられている。
【００１４】
こうした燃料供給系を備える内燃機関１０において、高圧燃料ポンプ１４における燃料の加圧動作は、以下の態様で行われる。なお、以下では、加圧室１９の容積を拡大する方向へのプランジャ１８の移動を同プランジャ１８の下降と称し、加圧室１９の容積を縮小する方向へのプランジャ１８の移動を同プランジャ１８の上昇と称する。
【００１５】
プランジャ１８の下降中は、電磁スピル弁２３への通電は停止されており、開弁している電磁スピル弁２３を介して加圧室１９が低圧燃料通路１３と連通されている。この状態でプランジャ１８が下降して加圧室１９の容積が拡大すると、フィードポンプ１２が燃料タンク１１から汲み出した燃料が加圧室１９内に吸引される。プランジャ１８が下降から上昇に転じると、その上昇に応じて加圧室１９の容積が縮小する。このとき、電磁スピル弁２３への通電を停止した状態を続けると、加圧室１９内の燃料は、開弁している電磁スピル弁２３を通って低圧燃料通路１３に戻される。
【００１６】
一方、プランジャ１８の上昇中に電磁スピル弁２３への通電を開始すると、閉弁した電磁スピル弁２３により加圧室１９と低圧燃料通路１３との連通が遮断されて、加圧室１９が密閉される。そして、加圧室１９の容積の縮小に応じてその内部の燃料の圧力が上昇するようになる。加圧室１９内の燃料の圧力がチェック弁２４の開弁圧に達すると、同チェック弁２４が開弁して、加圧室１９内の燃料が高圧燃料通路２５に吐出される。そして、プランジャ１８が上昇から下降に転じると、電磁スピル弁２３への通電が停止され、再び低圧燃料通路１３の燃料の加圧室１９への吸引が開始される。
【００１７】
高圧燃料ポンプ１４は、こうした燃料の吸引、吐出による加圧動作を繰り返すことで、高圧燃料配管２６に高圧燃料を供給している。なお、こうした高圧燃料ポンプ１４では、プランジャ１８の上昇期間における電磁スピル弁２３の通電開始時期を変更すると、加圧動作１回当たりの燃料吐出量が変更される。
【００１８】
以上のように構成された燃料供給系を備えた内燃機関１０に適用される電子制御ユニット３１は、各種演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の演算結果や外部のセンサの検出結果などを一時的に記憶する読み書き可能メモリを備えている。また、電子制御ユニット３１は、外部からの信号を受信するための入力ポート、外部に信号を送信するための出力ポートも備えている。
【００１９】
電子制御ユニット３１の入力ポートには、上述の燃圧センサ２８に加え、クランク角センサ３２、エアフローメータ３３、アクセルポジションセンサ３４、車速センサ３７などの各種センサの検出信号が入力されている。なお、クランク角センサ３２は、内燃機関１０のクランクシャフトの回転角（クランク角）を検出し、エアフローメータ３３は、内燃機関１０の吸入空気量を検出する。また、アクセルポジションセンサ３４は、アクセルペダルの踏込量を検出する。そして、車速センサ３７は、車両の速度を示す車速信号を出力する。
【００２０】
電子制御ユニット３１は、これらのセンサの検出結果に基づいて、クランクシャフトの回転速度（機関回転数ＮＥ）や負荷（機関負荷ＫＬ）などを演算して求めている。そして、電子制御ユニット３１は、その演算結果に基づき、燃料噴射弁２７を制御することによる燃料噴射制御や、高圧燃料配管２６内の燃料圧力Ｐｆの制御、すなわち燃料噴射弁２７に供給する燃料の圧力の制御である燃料圧力制御を行っている。
【００２１】
具体的には、電子制御ユニット３１は、燃料圧力制御を実行する圧力制御部３５と、燃料噴射制御を実行する噴射弁制御部３６とを備えている。そして、燃料圧力制御に際して圧力制御部３５は、まず、機関負荷ＫＬなどに基づき、燃料圧力Ｐｆの目標値である目標圧力Ｐｔを演算する。目標圧力Ｐｔは基本的に、燃料消費量が多い高負荷時ほど、高い圧力に設定される。そして、圧力制御部３５は、燃圧センサ２８によって検出された燃料圧力Ｐｆと目標圧力Ｐｔとの偏差に応じ、プランジャ１８の上昇期間における電磁スピル弁２３の通電開始時期を調整し、高圧燃料ポンプ１４の燃料吐出量を制御する。例えば、圧力制御部３５は、燃料圧力Ｐｆが目標圧力Ｐｔよりも低いときには、電磁スピル弁２３の通電開始時期を早くして、高圧燃料ポンプ１４の燃料吐出量を増大させる。これにより、燃料噴射による燃料消費の量よりも高圧燃料ポンプ１４からの燃料供給の量を多くして、燃料圧力Ｐｆを高くする。また、圧力制御部３５は、燃料圧力Ｐｆが目標圧力Ｐｔよりも高いときには、電磁スピル弁２３の通電開始時期を遅くして、高圧燃料ポンプ１４の燃料吐出量を減少させる。これにより、燃料噴射による燃料消費の量よりも高圧燃料ポンプ１４からの燃料供給の量を少なくして、燃料圧力Ｐｆを低くする。なお、燃料噴射弁２７の燃料噴射量が定常の状態が続けば、燃料圧力Ｐｆが目標圧力Ｐｔとほぼ一致した状態になり、燃料噴射による燃料消費の量と高圧燃料ポンプ１４からの燃料供給の量とが均衡した状態になる。
【００２２】
また、燃料噴射制御に際して噴射弁制御部３６は、機関回転数ＮＥや機関負荷ＫＬなどに基づき、燃料噴射量の要求値である要求噴射量Ｑｔや噴射開始時期を演算する。そして、噴射弁制御部３６は、燃料圧力Ｐｆに基づき要求噴射量Ｑｔに見合った分の燃料を噴射するための燃料噴射弁２７の通電時間（要求通電時間Ｔｔ）を演算して、噴射開始時期からその演算した通電時間が経過するまでの期間、燃料噴射弁２７への通電を行う。
【００２３】
さらに、電子制御ユニット３１は、機関運転中に、燃料噴射弁２７の先端に堆積したデポジットを吹き飛ばす清掃処理を実行する。以下の部分では、電子制御ユニット３１が実行する清掃処理にかかる一連の処理の流れを示すフローチャートである図２を参照して、この清掃処理について詳しく説明する。なお、この一連の処理は、内燃機関１０の運転中、清掃処理が実行されていないときに、電子制御ユニット３１によって規定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００２４】
図２に示されているように、この一連の処理を開始すると、電子制御ユニット３１は、ステップＳ１００において前回の清掃処理から所定距離以上走行したか否かを判定する。電子制御ユニット３１は、車速センサ３７から出力されている車速信号に基づいて車両の走行距離を積算している。ステップＳ１００では、この積算されている走行距離を利用して、前回の清掃処理が終了してからの走行距離が所定距離以上になっているか否かを判定する。
【００２５】
ステップＳ１００において前回の清掃処理から所定距離以上走行していると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ２００へと処理を進め、電子制御ユニット３１は、高負荷運転であるか否かを判定する。ここでは、電子制御ユニット３１は、機関負荷ＫＬが所定値以上である場合に高負荷運転であると判定する。
【００２６】
ステップＳ２００において高負荷運転であると判定した場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）には、ステップＳ３００へと処理を進め、電子制御ユニット３１は、清掃処理を実行する。
【００２７】
一方で、ステップＳ１００において前回の清掃処理から所定距離以上走行していないと判定した場合（ステップＳ１００：ＮＯ）や、ステップＳ２００において高負荷運転ではないと判定した場合（ステップＳ２００：ＮＯ）には、電子制御ユニット３１はそのままこの一連の処理を一旦終了する。すなわち、電子制御ユニット３１は、前回の清掃処理から所定距離以上走行しており且つ高負荷運転であることを条件に、清掃処理を実行する。
【００２８】
図３に示されているように、清掃処理を実行する際には、まず、電子制御ユニット３１における圧力制御部３５が、清掃処理を行っていない通常の燃料圧力制御において設定する範囲（図３における斜線の範囲）における最も高い圧力Ｐｘよりも高い所定圧力Ｐｙ以上まで燃料圧力Ｐｆを高める。具体的には、目標圧力Ｐｔを所定圧力Ｐｙ以上の値に設定し、所定圧力Ｐｙ以上まで燃料圧力Ｐｆを高める。なお、所定圧力Ｐｙは、燃料噴射弁２７から燃料を噴射することにより燃料噴射弁２７の先端に堆積したデポジットを吹き飛ばして除去することのできる圧力の下限値以上の圧力である。
【００２９】
そして、圧力制御部３５は、図３に示されているように、所定圧力Ｐｙを下回らない範囲で、燃料圧力Ｐｆを周期的に変動させる。なお、このときの燃料圧力Ｐｆの変動周期Ｔｃは数秒が好ましく、ここでは変動周期Ｔｃを「２秒」にしている。また、燃料圧力Ｐｆの変動の振幅は、燃料圧力Ｐｆが所定圧力Ｐｙを下回らず且つリリーフ圧を超えることのない範囲に設定されている。
【００３０】
こうして圧力制御部３５が燃料噴射弁２７に供給する燃料の圧力を所定圧力Ｐｙを下回らない範囲で周期的に変動させている状態で、噴射弁制御部３６が燃料噴射弁２７から燃料を噴射させることにより、清掃処理を実行する。
【００３１】
なお、このときには、燃料圧力Ｐｆが通常の燃料圧力制御において設定する範囲よりも高められているため、噴射弁制御部３６は、燃料噴射弁２７への通電時間を、清掃処理を行っていない通常の燃料噴射制御の場合よりも短くすることにより、燃料噴射量が多くなり過ぎてしまうことを抑制する。また、燃料圧力Ｐｆが周期的に変動しているため、要求噴射量Ｑｔが等しい場合であっても、噴射弁制御部３６は燃料噴射を行うときの燃料圧力Ｐｆの値にあわせて通電時間を調整する。
【００３２】
電子制御ユニット３１は、こうして所定圧力Ｐｙを下回らない範囲で燃料圧力Ｐｆを周期的に変動させている状態で、燃料噴射弁２７から燃料を噴射させる清掃処理を、変動周期Ｔｃの数倍に相当する期間、例えば変動周期Ｔｃの３倍に相当する「６秒間」継続させ、清掃処理を終了する。清掃処理を終了すると、電子制御ユニット３１は、通常の燃料圧力制御、燃料噴射制御を実行するようになる。
【００３３】
なお、上記のように、６秒間に亘って清掃処理を実行する場合、清掃処理を実行している間の機関回転数ＮＥが３０００［ｒｐｍ］で一定だった場合には、清掃処理の間に各燃料噴射弁２７からそれぞれ１５０回の燃料噴射が実行されることになる。
【００３４】
次に本実施形態にかかる電子制御ユニット３１の作用及び効果について説明する。
燃料噴射弁２７から噴射される燃料の噴霧の形状、すなわち燃料噴射弁２７の先端において燃料の噴霧が到達する範囲は、燃料噴射弁２７に供給されている燃料の圧力によって変化する。そのため、清掃処理の実行中において燃料噴射弁２７に供給されている燃料の圧力が一定に保持されている場合には、燃料噴射弁２７から噴射される燃料の噴霧の形状が一定なので、デポジットを除去できる箇所に偏りが生じるおそれがある。
【００３５】
これに対して上記の電子制御ユニット３１によれば、清掃処理の実行中に行われる複数回の燃料噴射が、燃料噴射弁２７に供給する燃料の圧力を変更しながら行われるようになる。すなわち、清掃処理の実行中には、噴霧の形状を変えながら複数回の燃料噴射が行われる。そのため、１回の清掃処理の間に一定の圧力で複数回の燃料噴射を実行する場合と比較して、１回の清掃処理の間により広い範囲のデポジットを除去することができるようになる。
【００３６】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・清掃処理において、どこまで燃料圧力Ｐｆを高めるかは燃料噴射弁２７の特性などに合わせて適宜設定すればよい。また、清掃処理の実行中における燃料圧力Ｐｆの振幅の大きさも燃料噴射弁２７の特性などにあわせて適宜設定すればよい。
【００３７】
・清掃処理における燃料圧力Ｐｆの変動周期Ｔｃの長さを「２秒」に設定した例を示したが、変動周期Ｔｃの長さも燃料噴射弁２７の特性などにあわせて適宜設定すればよい。
・清掃処理の継続期間の長さも適宜変更することができる。変動周期Ｔｃの３倍に相当する「６秒間」に設定した例を示したが、必ずしも変動周期Ｔｃの長さに合わせて清掃処理の継続期間の長さを設定する必要はないため、例えば「５秒間」に設定してもよい。また、各燃料噴射弁２７からの燃料噴射の回数が所定回数に達するまで、といった条件によって清掃処理の継続期間の長さを設定してもよい。
【００３８】
・清掃処理の実行条件も適宜変更可能である。例えば、清掃処理を実行するのは高負荷運転時に限らない。しかし、清掃処理では燃料圧力Ｐｆを高めた状態で燃料噴射を行う必要があるため、清掃処理への移行のスムーズさや、燃料噴射弁２７への通電の制御の観点からは、そもそも燃料圧力Ｐｆが高くなる高負荷運転時に清掃処理を実行することが好ましい。また、前回の清掃処理からの走行距離の長さによらずに、清掃処理を実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…内燃機関、１１…燃料タンク、１２…フィードポンプ、１３…低圧燃料通路、１４…高圧燃料ポンプ、１５…フィルタ、１６…プレッシャレギュレータ、１７…シリンダ、１８…プランジャ、１９…加圧室、２０…カム、２１…カムシャフト、２２…パルセーションダンパ、２３…電磁スピル弁、２４…チェック弁、２５…高圧燃料通路、２６…高圧燃料配管、２７…燃料噴射弁、２８…燃圧センサ、２９…リリーフ弁、３０…ドレイン通路、３１…電子制御ユニット、３２…クランク角センサ、３３…エアフローメータ、３４…アクセルポジションセンサ、３５…圧力制御部、３６…噴射弁制御部、３７…車速センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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