(57)【要約】【課題】インジェクタの寿命をより正確に推定することができる内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の制御装置は、圧力をかけられた燃料がインジェクタから噴射される内燃機関の制御装置において、燃料の噴射回数および圧力に基づいて、インジェクタの摩耗・消耗度合いを推定するインジェクタ寿命推定部と、推定された摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えた場合に、インジェクタの交換時期が到来したと判定する判定部と、を備える。具体的に、インジェクタ寿命推定部は、燃料の噴射回数に圧力を乗算することにより、インジェクタの摩耗・消耗度合いを推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力をかけられた燃料がインジェクタから噴射される内燃機関の制御装置において、
前記燃料の噴射回数および前記圧力に基づいて、前記インジェクタの摩耗・消耗度合いを推定するインジェクタ寿命推定部と、
前記推定された摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えた場合に、前記インジェクタの交換時期が到来したと判定する判定部と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記インジェクタ寿命推定部は、燃料の噴射回数に前記圧力を乗算することにより、前記インジェクタの摩耗・消耗度合いを推定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記インジェクタ寿命推定部は、多段噴射における前記圧力に対して、単発噴射における前記圧力より大きな重み付けを行う、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記インジェクタの交換時期が到来した場合に、前記インジェクタの交換を促す内容を表示する表示部をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項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】
本開示は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関における複数の気筒毎に設けられたインジェクタから高圧燃料を噴射する燃料噴射装置（例えば、コモンレール式燃料噴射装置など）がある。
【０００３】
コモンレール式燃料噴射装置に使用されるインジェクタ（ソレノイド駆動型インジェクタ）は、例えば、ボディ、ニードル弁、アーマチャ及びソレノイドを備えている。ボディの先端部には噴孔が穿設されている。ボディの内部には収容凹部が設けられている。ニードル弁は、収容凹部に摺動可能に収容され、噴孔を開閉する。高圧燃料はコモンレールから収容凹部におけるニードル弁の上方空間に供給される。アーマチャは、上下方向に摺動可能にボディの支持部に支持され、上方空間を開放、閉塞する。ソレノイドに駆動電圧を印加した場合に、アーマチャが上昇し、上方空間を開放して、上方空間の圧力がコモンレール内の圧力（コモンレール圧）に対して低下することにより、ニードル弁が上昇して噴孔を開き、噴孔からの燃焼噴射が行われる。ソレノイドの駆動電圧を印加しない場合に、アーマチャが下降し、上方空間を閉塞して、上方空間の圧力がコモンレール圧と等しくなることにより、ニードル弁が下降して噴孔を閉じ、噴孔からの燃焼噴射が停止される。
【０００４】
ところで、燃焼噴射が行われる度に、ニードル弁と収容凹部との摺動が繰り返されるため、また、アーマチャと支持部との摺動が繰り返されるため、ニードル弁等が徐々に摩耗する。そこで、ニードル弁等の寿命（以下、インジェクタの寿命と称する）が尽きる前に、インジェクタを交換することが好ましい。
【０００５】
例えば、特許文献１には、エンジンの運転状態に応じた正常時のコモンレール圧の変化パターンと、コモンレール圧の実測の変化パターンとを演算装置が比較し、両方の変化パターンとの間に生じた相違に基づき燃料の実噴射量の異常を判定する内容が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３６８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、インジェクタの寿命を正確に推定することは困難であるため、インジェクタを適時に交換することができないという問題がある。また、上記特許文献１においても、燃料の実噴射量の異常が判定された後に、インジェクタを交換することになるため、インジェクタを適時に交換することができない。
【０００８】
本開示の目的は、インジェクタの寿命をより正確に推定することができる内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の内燃機関の制御装置は、
圧力をかけられた燃料がインジェクタから噴射される内燃機関の制御装置において、
前記燃料の噴射回数および前記圧力に基づいて、前記インジェクタの摩耗・消耗度合いを推定するインジェクタ寿命推定部と、
前記推定された摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えた場合に、前記インジェクタの交換時期が到来したと判定する判定部と、
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、インジェクタの寿命をより正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置の構成の一例を示すブロック図
【図２】インジェクタの構成を概略的に示す図
【図３】内燃機関の制御装置におけるインジェクタの寿命判定動作の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
＜内燃機関１の制御装置の構成＞
まず、本開示の一実施の形態に係る内燃機関１の制御装置の構成について説明する。
【００１４】
図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有するディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジンは、インジェクタ２と、コモンレール３と、圧送ポンプ４と、減圧弁５と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０とを備えている。本実施の形態では、ＥＣＵ２０が、本発明の内燃機関１の制御装置の機能を有する。
【００１５】
インジェクタ２は、各気筒のシリンダー（図示略）内に燃料を直接噴射する。具体的に、インジェクタ２は、ソレノイド駆動型インジェクタである。
【００１６】
以下、ソレノイド駆動型インジェクタについて簡単に図２を参照して説明する。
図２に示すように、インジェクタ２は、先端部に噴孔２ａが形成されたボディ２ｂと、ボディ２ｂ内に形成された収容穴２ｃに移動可能に収容され噴孔２ａを開閉するニードル弁２ｄと、ニードル弁２ｄと収容穴２ｃとで区画形成され、燃料が導入される制御室２ｅと、制御室２ｅの入口を為し燃料を制御室２ｅに導入する入口オリフィス２ｆと、制御室２ｅの出口を為し燃料を制御室２ｅから排出する出口オリフィス２ｇと、出口オリフィス２ｇを開閉するアーマチャ２ｈを有する制御弁２ｉを備える。
【００１７】
制御弁２ｉのソレノイド２ｊに電流を供給するとアーマチャ２ｈが上昇する。コモンレール３から供給された燃料が制御室２ｅに導かれており、制御室２ｅの出口を為す出口オリフィス２ｇを開放すると、制御室２ｅの入口を為す入口オリフィス２ｆによる圧力損失によって、制御室２ｅの圧力はコモンレール圧に対して低下する。ニードル弁２ｄの上下端部にかかる圧力のバランスが崩れ、ニードル弁２ｄは上昇し、燃料が噴孔２ａから噴射される。
【００１８】
ソレノイド２ｊへの電流の供給を停止するとアーマチャ２ｈが下降する。出口オリフィス２ｇを閉塞すると、制御室２ｅの圧力はコモンレール圧に上昇する。ニードル弁２ｄの上下端部にかかる圧力のバランスが保たれ、ニードル弁２ｄは下降し、噴孔２ａが閉じられ、燃料噴射が停止される。
【００１９】
つまり、燃料噴射が行われる度に、ニードル弁２ｄと収容穴２ｃとの摺動が繰り返される。これにより、ニードル弁２ｄと収容穴２ｃとの摺動面が摩耗する。摺動面の摩耗は、インジェクタ２の寿命に大きく影響する。
【００２０】
コモンレール３は、インジェクタ２に供給する燃料を高圧状態で蓄える。コモンレール３には、コモンレール圧を検出するためのコモンレール圧センサ１０が設けられる。
【００２１】
圧送ポンプ４は、コモンレール３に燃料を圧送する。圧送ポンプ４は、燃料タンク１１から燃料を汲み上げるフィードポンプ１２と、フィードポンプ１２からの低圧燃料を吸入して高圧燃料を吐出する高圧ポンプ１３と、フィードポンプ１２から吐出されて高圧ポンプ１３に吸入される燃料流量を調整するサクションコントロールバルブ（ＳＣＶ）１４とから構成される。高圧ポンプ１３は、ポンプシリンダ内を摺動して高圧の燃料を吐出するプランジャ（不図示）を有する。ＳＣＶ１４は、ポンプ制御部６から入力される駆動電流の大きさに応じて、その開度を全閉から全開まで連続的に変更するように構成されている。
【００２２】
減圧弁５は、コモンレール圧を低下させる。減圧弁５は、コモンレール３に設けられ、開弁時にコモンレール３内の燃料を燃料タンク１１に戻すように構成される。
【００２３】
ＥＣＵ２０は、ポンプ制御部６、減圧弁制御部７、燃料噴射量算出部２２、目標レール圧算出部２４、インジェクタ寿命推定部２６及び判定部２８を備えている。ＥＣＵ２０には、コモンレール圧センサ１０、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ１５、エンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ１６、燃料噴射を検出する燃料噴射検出部１７等の各種センサ類が電気的に接続され、コモンレール圧、アクセル開度、燃料噴射の検出情報、エンジン回転数等の各種情報が入力される。
【００２４】
ＥＣＵ２０は、多段噴射時において燃料噴射を複数回に分割して行うように、インジェクタ２を制御する。これにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）と粒子状物質（ＰＭ）を低減し、燃焼騒音を低減することができる。
【００２５】
ポンプ制御部６は、コモンレール圧センサ１０によって検出されたコモンレール圧と、目標レール圧算出部２４によって算出された目標レール圧とに基づいて、ＳＣＶ１４の開度（燃料の圧送圧）をフィードバック制御する。
【００２６】
減圧弁制御部７は、コモンレール圧と目標レール圧とに基づいて、減圧弁５の開度をフィードバック制御する。これにより、コモンレール圧は一定に保たれる。
【００２７】
燃料噴射量算出部２２は、アクセル開度センサ１５によって検出される実アクセル開度と、エンジン回転数センサ１６によって検出される実エンジン回転数に基づいて、目標燃料噴射量を算出する。
【００２８】
目標レール圧算出部２４は、目標燃料噴射量とエンジン回転数などに基づいて、目標レール圧を算出する。
【００２９】
インジェクタ寿命推定部２６は、燃料の噴射回数およびコモンレール圧に基づいて、インジェクタ２の摩耗・消耗度合いを推定する。インジェクタ寿命推定部２６は、燃料噴射検出部１７からの燃料噴射の検出情報に基づいて燃料の噴射回数をカウントする。コモンレール圧は、コモンレール圧センサ１０によって検出される。なお、ＥＣＵ２０がインジェクタ２と並行してインジェクタ寿命推定部２６へ制御信号（インジェクタ２に対する制御信号）を送る場合、インジェクタ寿命推定部２６は、当該制御信号に基づいて噴射回数をカウントしてもよい。具体的に、インジェクタ寿命推定部２６は、燃料の噴射回数にコモンレール圧を乗算することにより、インジェクタ２の摩耗・消耗度合いを推定する。
【００３０】
判定部２８は、インジェクタ寿命推定部２６により推定された摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えている場合、インジェクタ２の交換時期が到来していると判定する。所定の閾値と、インジェクタ２の摩耗・消耗度合いとの対応付けは、実験やシミュレーションにより求められる。判定部２８は判定結果をインジケータ（図示略）に出力する。
【００３１】
インジケータ（表示部）は、判定部２８の判定結果に基づいて、インジェクタ２の交換時期に関する表示を行う。例えば、インジケータは、摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えるまでの間、摩耗・消耗度合いと閾値との差に応じて、インジェクタ２の摩耗。消耗度合いの表示を行う。また、インジケータは、摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えた場合に、インジェクタ２の交換を促す表示を行う。
【００３２】
＜内燃機関１の制御装置におけるインジェクタ２の寿命判定動作＞
次に、内燃機関１の制御装置におけるインジェクタ２の寿命判定動作の一例について図３を参照して説明する。図３は、寿命判定動作の一例を示すフローチャートである。このフローチャートにおける処理は、エンジンの始動により開始される。
【００３３】
ステップＳ１００において、インジェクタ寿命推定部２６は、燃料噴射の検出情報が入力されたか否かを判断する。
【００３４】
燃料噴射の検出情報が入力された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、インジェクタ寿命推定部２６は、燃料噴射の検出情報に基づいてカウントした燃料の噴射回数、および、コモンレール圧センサ１０から取得したコモンレール圧に基づいて、インジェクタ２の摩耗・消耗度合いを推定する（ステップＳ１１０）。燃料噴射の検出情報が入力されない場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、処理は、所定時間経過後にステップＳ１００に移る。
【００３５】
次に、ステップＳ１２０において、判定部２８は、インジェクタ寿命推定部２６により推定された摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えるか否かを判定する。
【００３６】
摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えている場合に（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、判定部２８は、インジェクタ２の交換時期が到来したとの判定結果を出力する（ステップＳ１３０）。
【００３７】
次に、ステップＳ１４０において、判定部２８はリセット信号を受け付けた否かを判断する。リセット信号を受け付けた場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１４０に移る。リセット信号を受け付けない場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、処理は、ステップＳ１４０に戻る。
【００３８】
ステップＳ１５０において、判定部２８は、燃料の噴射回数をリセットする。次に、処理はステップＳ１６０に移る。
【００３９】
摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えていない場合に（ステップＳ１２０：ＮＯ）、処理はステップＳ１６０に移る。
【００４０】
ステップＳ１６０において、インジェクタ寿命推定部２６は、エンジンが停止したか否かを判断する。エンジンが停止した場合に（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、処理は終了する。エンジンが停止していない場合に（ステップＳ１６０：ＮＯ）、処理はステップＳ１００に移る。
【００４１】
＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関１の制御装置によれば、インジェクタ寿命推定部２６は、燃料の噴射回数およびコモンレール圧を基に、インジェクタ２の摩耗・消耗度合いを推定し、判定部２８は、推定された摩耗・消耗度合いが所定の閾値を超えたか否かを判定する。この閾値とインジェクタ２の交換時期とが対応付けられているため、インジェクタ２の寿命をより正確に推定することができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態で、インジェクタ寿命推定部２６は、１回の燃焼に対して１回燃焼噴射を行う単発噴射においても、また、１回の燃焼に対して複数回燃焼噴射を行う多段噴射においても、コモンレール圧に関して同じ重みづけをする。しかし、本発明はこれに限らず、多段噴射の方が単発噴射よりもインジェクタ２の摩耗が大きいため、インジェクタ寿命推定部２６は、多段噴射におけるコモンレール圧に対して、単発噴射におけるコモンレール圧より大きな重み付けをしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本開示の内燃機関の制御装置は、インジェクタの寿命をより正確に推定することが要求される内燃機関を搭載する車両として有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  内燃機関
２  インジェクタ
３  コモンレール
４  圧送ポンプ
５  減圧弁
６  ポンプ制御部
７  減圧弁制御部
１０  コモンレール圧センサ
１１  燃料タンク
１２  フィードポンプ
１３  高圧ポンプ
１４  ＳＣＶ
１５  アクセル開度センサ
１６  エンジン回転数センサ
１７  燃料噴射検出部
２０  ＥＣＵ
２２  燃料噴射量算出部
２４  目標レール圧算出部
２６  インジェクタ寿命推定部
２８  判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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