(57)【要約】【課題】燃焼の安定性を保ちながら、確実性の高い方法を用いて直噴インジェクタに堆積したデポジットを剥離させる。【解決手段】直噴インジェクタに堆積したデポジットを直噴インジェクタからの燃料の噴射によって剥離させる剥離制御をパージが行われているときに実行する場合、要求噴射量とパージガスから得られるパージ燃料量との差分を直噴インジェクタに噴射させるインジェクタ噴射量として算出する。そして、剥離制御を開始してからの直噴インジェクタの噴射回数が所定数以上であり、且つ、算出したインジェクタ噴射量が直噴インジェクタのバウンス域に入る場合、直噴インジェクタに複数回のパーシャルリフト噴射を実行させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直噴インジェクタに堆積したデポジットを前記直噴インジェクタからの燃料の噴射によって剥離させる剥離制御を実行する燃料噴射制御装置において、
パージが行われているときに前記剥離制御を実行する場合、要求噴射量とパージガスから得られるパージ燃料量との差分を前記直噴インジェクタに噴射させるインジェクタ噴射量として算出し、
前記剥離制御を開始してからの前記直噴インジェクタの噴射回数が所定数以上であり、且つ、前記インジェクタ噴射量が前記直噴インジェクタのバウンス域に入る場合、前記直噴インジェクタに複数回のパーシャルリフト噴射を実行させる
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直噴インジェクタに堆積したデポジットを直噴インジェクタからの高燃圧燃料の噴射によって剥離させる剥離制御を実行する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直噴インジェクタに堆積したデポジットを直噴インジェクタからの高燃圧燃料の噴射によって剥離させる剥離制御が知られている。剥離制御は、キャニスタに溜まった燃料を吸気系に放出するパージの実行中に行われることがあり得る。特許文献１には、パージガスの濃度が高くても剥離制御のための燃料噴射が行えるように、パージガスの濃度に応じて剥離制御時の燃圧を調整す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２０１０−０２４９８６号公報
【特許文献２】特開２０１６−００８５６９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に記載の従来技術によれば、パージガスの濃度が高いときには燃圧は下げられる。しかし、低燃圧で剥離制御を行っても、噴射の勢いが小さいために上手くデポジットを剥離させることができなかったり、逆にデポジットの堆積を助長してしまったりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃焼の安定性を保ちながら、確実性の高い方法を用いて直噴インジェクタに堆積したデポジットを剥離させることができる燃料噴射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】
本発明に係る燃料噴射制御装置は、直噴インジェクタに堆積したデポジットを直噴インジェクタからの高燃圧燃料の噴射によって剥離させる剥離制御を実行することが可能な燃料噴射制御装置である。本発明に係る燃料噴射制御装置は、パージが行われているときに剥離制御を実行する場合、要求噴射量とパージガスから得られるパージ燃料量との差分を直噴インジェクタに噴射させるインジェクタ噴射量として算出する。そして、剥離制御を開始してからの直噴インジェクタの噴射回数が所定数以上であり、且つ、インジェクタ噴射量が直噴インジェクタのバウンス域に入る場合、直噴インジェクタに複数回のパーシャルリフト噴射を実行させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る燃料噴射制御装置によれば、複数回のパーシャルリフト噴射の利用によって高い燃圧を維持した状態で剥離制御のための燃料噴射を行うことができるので、高い確実性を持って直噴インジェクタに堆積したデポジットを剥離させることができる。また、デポジットが多量に堆積した状態でのパーシャルリフト噴射は燃料噴射量のばらつきが大きく空燃比に影響するが、剥離制御を開始してからの噴射回数が所定数以上になってからパーシャルリフト噴射を実行することで、燃焼の安定性を保ちながらデポジットを剥離させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】剥離制御の実行時において要求噴射量を満たすための燃料噴射のパターンを示す図である。
【図２】図１に示す各パターンでの通電時間と直噴インジェクタによる燃料噴射量との関係を示す図である。
【図３】剥離制御での噴射回数によるデポジットの堆積による影響度の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る燃料噴射制御装置により実行される剥離制御のルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、キャニスタに溜まった燃料を吸気系に放出するパージシステムと、燃料を燃焼室内に直接噴射する直噴インジェクタとを備えた内燃機関のための燃料噴射制御装置である。直噴インジェクタには、高圧燃料ポンプを含み燃圧を調整可能な燃料供給システムが接続されている。本実施の形態に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関はガソリンエンジンでもよいしディーゼルエンジンでもよい。また、パージシステムと直噴インジェクタ以外の内燃機関の構成には限定はない。
【００１１】
本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、直噴インジェクタに堆積したデポジットを直噴インジェクタからの高燃圧燃料の噴射によって剥離させる剥離制御を実行する。通常運転時と同様に、剥離制御の実行時にも内燃機関に対する要求噴射量の演算が行われる。本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、内燃機関の状態に基づいて、例えば内燃機関がガソリンエンジンであれば機関回転数及び負荷に基づいて要求噴射量を演算する。
【００１２】
図１は、剥離制御の実行時において要求噴射量を満たすための燃料噴射のパターンを示す図である。図１において、ＤＩとは直噴インジェクタに噴射させる燃料量（以下、インジェクタ噴射量という）を意味し、パージとはパージガスから得られる燃料量（以下、パージ燃料量という）を意味する。図１には、パージが行われているときに生じうる３つの燃料噴射のパターンＡ，Ｂ，Ｃが示されている。
【００１３】
図１において、FL_qminとはフルリフト噴射による最小燃料噴射量を意味する。フルリフト噴射とはニードル弁を全開にした状態での燃料噴射を意味し、それによる最小燃料噴射量とは、ニードル弁のバウンスの影響を受けずに噴射精度を確保可能な最小噴射量を意味する。ゆえに、インジェクタ噴射量がFL_qminより少ない場合にはバウンスが発生し、それによる噴射精度の低下によって燃焼の安定性が低下するおそれがある。
【００１４】
図１において、PL_qmaxとはパーシャルリフト噴射による最大燃料噴射量を意味し、PL_qminとはパーシャルリフト噴射による最小燃料噴射量を意味する。パーシャルリフト噴射とはニードル弁を全開まで開かずに行う燃料噴射を意味し、それによる最大燃料噴射量と最小燃料噴射量とは、ニードル弁を全開まで開かずに噴射できる燃料噴射量の最大値と最小値とを意味する。パーシャルリフト噴射によれば、ニードル弁のバウンスの影響を受けずに燃料を噴射することができる。
【００１５】
以上より、パターンＡのようにインジェクタ噴射量がFL_qmin以上であれば、バウンスの影響を受けずにフルリフト噴射による燃料噴射を実行することができる。また、パターンＣのようにインジェクタ噴射量がPL_qminからPL_qmaxまでの範囲にあれば、バウンスの影響を受けないパーシャルリフト噴射による燃料噴射を実行することができる。しかし、パターンＢのようにインジェクタ噴射量がPL_qmaxからFL_qminまでの範囲にある場合、パーシャルリフト噴射では燃料噴射量が不足するが、フルリフト噴射による燃料噴射ではバウンスが起きてしまう。以下、PL_qmaxからFL_qminまでの燃料噴射量の範囲をバウンス域という。なお、インジェクタ噴射量がPL_qminより低くなる場合には、直噴インジェクタによる燃料噴射は禁止される。
【００１６】
直噴インジェクの燃料噴射量は、直噴インジェクタに対する通電時間によって制御される。図２は、図１に示す各パターンＡ，Ｂ，Ｃでの通電時間と直噴インジェクタによる実燃料噴射量との関係を示す図である。横軸におけるFL_tauminは、剥離制御の燃圧のもとでFL_qminに相当する燃料を噴射するために必要な通電時間、つまり、フルリフト噴射による最小通電時間を意味する。横軸におけるPL_taumaxは、剥離制御の燃圧のもとでPL_qmaxに相当する燃料を噴射するために必要な通電時間、つまり、パーシャルリフト噴射による最大通電時間を意味する。横軸におけるPL_tauminは、剥離制御の燃圧のもとでPL_qminに相当する燃料を噴射するために必要な通電時間、つまり、パーシャルリフト噴射による最小通電時間を意味する。パターンＢでは、PL_taumaxからFL_tauminまでの範囲、つまり、バウンス域に通電時間に入るため、バウンスの影響で実燃料噴射量に変動が生じ、必要な噴射精度を担保することができない。
【００１７】
そこで、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、パターンＢでは、必要なインジェクタ噴射量を複数回（図１に示す例では２回）に分けてパーシャルリフト噴射によって噴射する。これにより、バウンスの発生による燃焼安定性を回避しつつ、高燃圧燃料の噴射によって直噴インジェクタに堆積したデポジットを剥離させることができる。ただし、パーシャルリフト噴射はフルリフト噴射に比較して噴射量のバラツキが大きいため、パーシャルリフト噴射による燃料噴射量は要求噴射量に対して所定の許容値（例えば１／２）以下に制限される。また、パーシャルリフト噴射は、直噴インジェクタのシート部における流路面積が直噴インジェクタの噴孔総面積以上となる関係が保たれる範囲で実施される。
【００１８】
また、剥離制御でのパーシャルリフト噴射には実施時期に関する制約も存在する。図３は、剥離制御での噴射回数によるデポジットの堆積による影響度の変化を示す図である。デポジットの堆積は、直噴インジェクタから噴射される燃料の流量や噴霧形状に影響する。その影響度は、デポジットがいまだ多く堆積している剥離開始初期が大きく、デポジットの剥離が進むにつれて低下していく。
【００１９】
本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、剥離制御の開始後のフルリフト噴射でのショット数、つまり、噴射回数が所定数（例えば１００回）に達するまではパーシャルリフト噴射（ＰＬ噴射）を禁止し、ショット数が所定数以上になってからパーシャルリフト噴射を実施する。デポジットが多量に堆積した状態でのパーシャルリフト噴射は、燃料の流量や噴霧形状への影響が大きく燃焼の安定性を低下させる。しかし、剥離制御を開始してからのショット数が所定数以上になってからパーシャルリフト噴射を実行することで、燃焼の安定性を保ちながらデポジットを剥離させることができる。
【００２０】
以上説明した剥離制御の実行時の燃料噴射制御は、図４にフローチャートで示す剥離制御のルーチンに含まれる。本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、図４に示すルーチンを所定の制御周期で実行する。以下、剥離制御のルーチンの内容についてステップ順に説明する。
【００２１】
まず、ステップＳ１では、デポジットの堆積量が基準以上かどうか判定される。デポジットの堆積量は、例えば、前回の剥離制御からの運転時間に基づいて推定してもよいし、前回の剥離制御からの総燃料噴射量に基づいて推定してもよい。デポジットの堆積量の基準は、剥離制御を開始するかどうかの判断基準であって、例えば、デポジットの堆積が燃料の流量や噴霧形状に与える影響度に基づいて決定されている。デポジットの堆積量が基準未満の場合、ステップＳ１４に進み、剥離制御ではなく通常の運転が実施される。
【００２２】
デポジットの堆積量が基準以上の場合、ステップＳ２に進み、内燃機関の制御モードとして剥離制御モードが作動される。剥離制御モードでは、直噴インジェクタから高燃圧燃料が噴射できるように、直噴インジェクタに供給される燃料の圧力が通常運転時よりも昇圧される。
【００２３】
次に、ステップＳ３では、内燃機関の状態から要求噴射量Qtotalが算出される。次に、ステップＳ４では、パージ燃料量に対する要求値として要求パージ噴射量Qpurgeが算出される。そして、ステップＳ５では、要求噴射量Qtotalと要求パージ噴射量Qpurgeとの差分が直噴インジェクタに噴射させるインジェクタ噴射量Qinjとして算出される。
【００２４】
次に、ステップＳ６では、インジェクタ噴射量Qinjを剥離制御時の燃圧のもとでの通電時間に変換した場合に、その通電時間TQinjがフルリフト噴射による最小通電時間FL_taumin以上かどうか判定される。ステップＳ６の判定結果が肯定の場合、ステップＳ７に進み、パージを実行しつつ直噴インジェクタ（ＤＩ）のフルリフト噴射（ＦＬ噴射）による剥離制御が実施される。
【００２５】
ステップＳ６の判定結果が否定の場合、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、剥離制御開始からの総ショット数、すなわち、総噴射回数が所定数以上かどうか判定される。ステップＳ８の判定結果が否定の場合、ステップＳ１４に進み、剥離制御ではなく通常の運転が実施される。
【００２６】
ステップＳ８の判定結果が肯定の場合、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、インジェクタ噴射量Qinjを剥離制御時の燃圧のもとでの通電時間に変換した場合に、その通電時間TQinjがパーシャルリフト噴射による最小通電時間PL_taumin以上で最大通電時間PL_taumax以下かどうか判定される。ステップＳ９の判定結果が肯定の場合、ステップＳ１０に進み、パージを実行しつつ直噴インジェクタのパーシャルリフト噴射（ＰＬ噴射）による剥離制御が実施される。
【００２７】
ステップＳ９の判定結果が否定の場合、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、インジェクタ噴射量Qinjを剥離制御時の燃圧のもとでの通電時間に変換した場合に、その通電時間TQinjがパーシャルリフト噴射による最大通電時間PL_taumaxより大きくフルリフト噴射による最小通電時間FL_tauminより小さいかどうか判定される。ステップＳ１１の判定結果が否定の場合、ステップＳ１４に進み、剥離制御ではなく通常の運転が実施される。
【００２８】
ステップＳ１１の判定結果が肯定の場合、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、インジェクタ噴射量Qinjを剥離制御時の燃圧のもとでの通電時間に変換した場合に、その通電時間TQinjの半分の時間がパーシャルリフト噴射による最小通電時間PL_taumin以上で最大通電時間PL_taumax以下かどうか判定される。ステップＳ１２の判定結果が否定の場合、ステップＳ１４に進み、剥離制御ではなく通常の運転が実施される。
【００２９】
ステップＳ１２の判定結果が肯定の場合、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、パージを実行しつつ直噴インジェクタの２回のパーシャルリフト噴射による剥離制御が実施される。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置によれば、複数回のパーシャルリフト噴射の利用によりパージの実行時にも高燃圧燃料を噴射することが可能であり、高い確実性を持って直噴インジェクタに堆積したデポジットを剥離させることができる。また、剥離制御を開始してからのショット数が所定数以上になってからパーシャルリフト噴射が実行されることで、燃焼の安定性を保ちながらデポジットを剥離させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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