(57)【要約】【課題】燃料噴射孔およびその周辺へのカーボンデポジットの堆積に伴う燃焼特性悪化の防止を設計工数の増大による製品コスト増加を招くことのないより簡素な制御処理で実現する燃焼制御装置を得る。【解決手段】燃焼制御装置は、内燃機関の軸回転数および燃焼負荷に応じて成層燃焼制御と均質燃焼制御とを切替える内燃機関の燃焼制御装置において、上記軸回転数および上記燃焼負荷に基づいて予め区別した複数の燃焼運転領域と上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせごとの燃料噴射回数を積算するカウンタを有し、上記カウンタの積算値に基づいて成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を開始する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の軸回転数および燃焼負荷に応じて成層燃焼制御と均質燃焼制御とを切替える内燃機関の燃焼制御装置において、
上記軸回転数および上記燃焼負荷に基づいて予め区別した複数の燃焼運転領域と上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせごとの燃料噴射回数を積算する成層燃焼カウンタおよび均質燃焼カウンタを有し、
上記成層燃焼カウンタまたは上記均質燃焼カウンタの少なくとも一方の積算値に基づいて上記成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を開始することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
上記軸回転数および上記燃焼負荷並びに上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせに基づいて上記成層燃焼カウンタまたは上記均質燃焼カウンタの少なくとも一方を動作させるか否かを判定するカウンタ動作判定手段を有し、
上記カウンタ動作判定手段は、上記成層燃焼制御においてカーボンデポジットの生成に伴う燃焼特性の悪化が生じる上記軸回転数に対する最低燃焼負荷情報を予め有しており、上記成層燃焼制御において現在の燃焼負荷が現在の軸回転数における最低燃焼負荷以上である場合に上記成層燃焼カウンタを動作させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
上記軸回転数および上記燃焼負荷並びに上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせに基づいて上記成層燃焼カウンタまたは上記均質燃焼カウンタの少なくとも一方を動作させるか否かを判定するカウンタ動作判定手段を有し、
上記カウンタ動作判定手段は、上記均質燃焼制御においてカーボンデポジットの生成に伴う燃焼特性の悪化が生じる上記軸回転数に対する最高燃焼負荷情報を予め有しており、上記均質燃焼制御において現在の燃焼負荷が現在の軸回転数における最高燃焼負荷以下である場合に上記均質燃焼カウンタを動作させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
上記成層燃焼カウンタの積算値が予め設定した除去運転制御への切替え基準値に達した場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御に切替えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
上記均質燃焼カウンタの積算値が予め設定した除去運転制御への切替え基準値に達した場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御に切替えることを特徴とする請求項１または３に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
上記成層燃焼カウンタの積算値と上記均質燃焼カウンタの積算値の合計値が予め設定した除去運転制御への切替え基準値に達した場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御に切替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項７】
上記成層燃焼カウンタの積算値と上記均質燃焼カウンタの積算値に予め設定したそれぞれ異なる係数を乗じた値の合計値が予め設定した除去運転制御への切替え基準値に達した場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御に切替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項８】
上記内燃機関の冷却水温度が所定の温度以下である場合は上記成層燃焼カウンタおよび上記均質燃焼カウンタの積算動作を停止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項９】
上記内燃機関の再始動時において上記成層燃焼カウンタの積算値または上記均質燃焼カウンタの積算値が共に０以下の場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を実行することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１０】
上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための上記除去運転制御での燃焼制御実行時に減算動作する除去燃焼運転カウンタと、上記除去運転制御の開始に際して上記除去燃焼運転カウンタを予め設定した除去燃焼運転継続基準値に設定するとともに上記除去燃焼運転カウンタによる減算値が０以下に達することを判定するカーボン除去燃焼運転終了判定手段と、を有し、
上記カーボン除去燃焼運転終了判定手段により上記除去燃焼運転カウンタの減算値が０以下に達したと判定した場合は、上記成層燃焼制御の禁止を解除するとともに、上記成層燃焼カウンタおよび上記均質燃焼カウンタ、上記除去燃焼運転カウンタをリセットすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１１】
上記内燃機関の再始動時に上記除去燃焼運転カウンタの減算値が０よりも大きい場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を実行することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかまたは１０に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒内直噴の燃料噴射弁を備える内燃機関において、カーボンデポジット生成に伴う燃料噴射特性の変化を防止するための燃焼制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に燃料を直接噴射する筒内直噴の内燃機関では、燃料噴射弁の燃料噴射孔付近が燃焼火炎や燃焼ガスに曝されるため、燃料噴射孔およびその周辺の温度が上昇して燃料噴射孔およびその周辺にカーボンデポジットが生成しやすい。
【０００３】
カーボンデポジットは所定温度以上の状態の燃料が空気不足などによって蒸し焼き状態になることで生成されると考えられており、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺が高温化すると、燃料噴射孔内や燃料噴射孔周辺に残留した燃料がカーボンデポジットと化して堆積する。
【０００４】
堆積したカーボンデポジットは、燃料噴射孔の一部を閉塞または燃料噴射孔から噴射された燃料の進路の一部を塞ぐことで、燃料噴射量や噴霧の形状を変化させて燃焼特性を悪化させる問題がある。
【０００５】
この問題を解決するため、カーボンデポジットが生成する要因となる燃焼火炎による燃料噴射孔およびその周辺の温度上昇を抑えるために、燃焼が開始されて燃焼火炎が燃料噴射弁に到達する前にサブ燃料噴射を実施する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、燃料噴射孔およびその周辺へのカーボンデポジットの生成を抑えるものではないが、筒内直噴の内燃機関で別の問題とされる点火プラグに付着した燃料の炭化に起因する点火不良を防止する目的で、炭化が進行する条件となる成層燃焼での運転時間が基準値に達すると一時的に成層燃焼を禁止して、炭化物を除去できる均質燃焼に切替える技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３２１５９１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記特許文献１に係る従来技術にあっては、燃焼火炎による燃料噴射孔およびその周辺の加熱の程度に対してサブ噴射する燃料量が少ないと燃料噴射孔およびその周辺の温度上昇を抑えきれず、サブ噴射する燃料量が多いと未燃焼で筒内から排出される燃料が多くなる問題があるため、内燃機関の運転状態に応じたサブ噴射時期やサブ噴射量の正確な制御を要する。正確な制御を実現するためには制御システムを設計する際に膨大な数の燃焼運転条件でのサブ噴射条件を抽出する必要があることから設計工数が増大して製品コストを増大させる問題がある。
【０００９】
一方、上記特許文献２に係る従来技術にあっては、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺でのカーボンデポジットの生成のし易さに応じてより適正な時期に炭化物を除去する制御に切替えることができる反面、カーボンデポジット生成の程度に応じてカウンタの増加率を変更させるための情報を制御システムの設計の際に膨大な数の燃焼運転条件で抽出する必要があることから、設計工数が増大して製品コストを増大させる問題がある。
【００１０】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、燃焼運転の継続に伴うカーボンデポジットの堆積の程度をより簡素な方法で推定し、より簡素な判定手段によりカーボンデポジットを除去する燃焼制御に切り替えることにより、燃料噴射孔およびその周辺へのカーボンデポジットの堆積に伴う燃焼特性悪化の防止を設計工数の増大による製品コスト増加を招くことのないより簡素な制御処理で実現する燃焼制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、内燃機関の軸回転数および燃焼負荷に応じて成層燃焼制御と均質燃焼制御とを切替える内燃機関の燃焼制御装置において、上記軸回転数および上記燃焼負荷に基づいて予め区別した複数の燃焼運転領域と上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせごとの燃料噴射回数を積算するカウンタを有し、上記カウンタの積算値に基づいて成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を開始する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺へのカーボンなどの堆積が進行する燃焼運転の経過を演算や大量のデータを参照することなく監視して燃焼特性の悪化が生じる前にカーボンなどの堆積物を除去する制御に切替えるため、燃料噴射孔およびその周辺へのカーボンデポジットの堆積に伴う燃焼特性悪化の防止を設計工数の増大による製品コスト増加を招くことのないより簡素な制御処理で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】成層燃焼が可能な内燃機関の構成を説明する図である。
【図２】成層燃焼での混合気イメージと発火点を説明する図である。
【図３】成層燃焼運転の経過に伴う燃料噴射率の減少傾向を負荷ごとに示した図である。
【図４】均質燃焼運転の経過に伴う燃料噴射率の減少傾向を負荷ごとに示した図である。
【図５】軸回転数に対する負荷領域割振りのイメージと各カウンタの動作パターンを説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るエンジン制御装置の機能ブロック図である。
【図７】実施の形態１に係る燃焼制御装置での通常燃焼運転継続監視制御の流れを説明するフローチャートである。
【図８】カーボン除去燃焼運転制御への移行判定のための燃料噴射回数を決める方法を説明する図である。
【図９】カーボン除去燃焼運転制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態２に係る燃焼制御装置での通常燃焼運転継続監視制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１１】実施の形態３に係る燃焼制御装での通常燃焼運転継続監視制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１２】実施の形態４に係る燃焼制御装置での通常燃焼運転継続監視制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１３】実施の形態５に係る燃焼制御装置での通常燃焼運転継続監視制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１４】実施の形態６に係る燃焼制御装置での再始動時におけるカーボン除去燃焼運転の必要有無を判定する制御の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のエンジンの燃焼制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
先ずこの発明が適用される筒内直噴用の燃料噴射弁を有する内燃機関の構成と基本的な動作について図１を用いて説明する。
この発明に係る内燃機関は、シリンダ１、ピストン２、クランク３、コネクティングロッド４、排気弁６、吸気弁７、スロットル弁８、吸気流路９、エンジン制御装置１０、燃料噴射弁駆動装置１１、燃料噴射弁１２、燃料流路１３、燃料ポンプ１４、燃料ポンプ駆動装置１５、点火コイル１６、点火プラグ１７、軸回転数センサー１８を備える。そして、シリンダ１内にピストン２により容積が増減する燃焼空間５が形成されている。なお、通常の多気筒内燃機関ではシリンダ１が複数個存在するが、図１はそのうちの１気筒分のみを表現している。
【００１５】
次に、内燃機関の燃焼動作について説明する。
シリンダ１の内部に構成される各気筒それぞれに備えられたピストン２は、クランク３とコネクティングロッド４の作用により燃焼空間５の容積を増減させるように往復運動する。ピストン２が２回往復運動する間の１回の燃焼空間５の容積が減少する行程間に排気弁６が開き、続く燃焼空間５の容積が増加する行程間に吸気弁７が開く、所謂４サイクル内燃機関である。
【００１６】
通常の火花点火燃焼では吸気弁７が開くとスロットル弁８で流量が調整された空気（図示せず）が吸気流路９を通って燃焼空間５に吸入され、エンジン制御装置１０からの気筒別の制御信号を受けた燃料噴射弁駆動装置１１が燃料噴射弁１２を開弁させることで燃料流路１３に設けられた燃料ポンプ１４で高圧化された燃料（図示せず）を燃焼空間５に噴射する。なお、燃料ポンプ１４はエンジン制御装置１０からの指令を受けた燃料ポンプ駆動装置１５の作用により内燃機関の動作に必要な圧力の燃料を燃料噴射弁１２に供給する。
【００１７】
通常、成層燃焼において燃料を燃焼空間５に噴射する時期は吸気弁７が閉じた後の圧縮行程であり、均質燃焼において燃料を燃焼空間５に噴射する時期は吸気弁７が開いている時期前後である。
成層燃焼または均質燃焼いずれの場合においても、燃焼空間５の内部には燃料と、燃料と吸入された空気が層状に混ざり合った可燃性混合気（図示せず）や均質に混ざり合った可燃性混合気が生成され、それらはピストン２により圧縮される。圧縮の後半にはエンジン制御装置１０から気筒別の制御信号を受けた点火コイル１６が点火プラグ１７に火花放電を発生させて圧縮された可燃性混合気を強制的に発火させ、可燃性混合気が連鎖的に燃焼する。
【００１８】
可燃性混合気の燃焼に伴って上昇する燃焼空間５の圧力は圧縮行程を完了したピストン２を押し下げるよう作用して、そのエネルギーはコネクティングロッド４とクランク３の作用により軸回転力として内燃機関の外部に取り出される。この膨張行程を完了したピストン２は再び上昇するがその際に排気弁６が開放されて燃焼ガスが燃焼空間５の外部に放出される。その後は再び吸気弁７が開いて上記の動作が繰り返される。
【００１９】
図２は、成層燃焼における発火時の混合気の様子を模式的に示した図である。
燃料噴射弁１２から噴射された燃料と空気が混合した混合気１９が燃焼空間５内に存在する。
成層燃焼ではピストン２が圧縮上死点に到達する少し前に燃料噴射弁１２から燃料を噴射することで燃焼空間５の一部分に偏った燃料および混合気１９を形成する。この燃料および混合気１９を燃料噴射弁１２に近接して設置した点火プラグ１７で発火させるため、燃焼火炎は燃料噴射弁１２の近傍に形成される。その結果燃料噴射弁１２は燃料および混合気１９の燃焼に伴って強いふく射を受けることになる。
【００２０】
図３は軸回転数と負荷を一定値に保って連続的な成層燃焼運転を行った場合の燃焼運転時間経過または燃料噴射回数に対する燃料噴射率の変化傾向を示す図である。
燃料噴射率とは燃料を噴射している期間中の単位時間当たりの噴射燃料量であり、例えば１サイクル当りの燃料噴射量を１サイクル当りの燃料噴射時間で除した値である。
燃料噴射率は、低負荷条件においては燃焼運転時間が経過しても殆ど変化しないが、高負荷条件においては明確に低下する傾向を示している。
【００２１】
燃料噴射弁１２はふく射によって加熱される反面、冷却水や自らが噴射する燃料で冷却される。高負荷条件であれば噴射する燃料量が増えて燃料による冷却が多くなるが、負荷が増えることに伴う燃焼火炎からのふく射の増加が勝るため結果的に燃料噴射弁の温度が高くなり、カーボンなどの堆積が進行する。燃料噴射弁１２の噴射孔の内部や孔の周辺に堆積したカーボンは燃料噴射の流路抵抗となるため燃料噴射率が低下する。
【００２２】
一方、低負荷条件では噴射する燃料量が少ないために燃料による冷却は少なくなるが、燃焼火炎からのふく射が少ないため、燃料噴射弁１２の温度は少なく、燃料噴射弁１２の噴射孔の内部や孔の周辺にカーボンなどの堆積が抑えられ、燃料噴射率はほとんど低下しない。
【００２３】
図４は軸回転数と負荷を一定値に保って連続的な均質燃焼運転を行った場合の燃焼運転時間経過または燃料噴射回数に対する燃料噴射率の変化傾向を示す図である。
図３に示した成層燃焼運転の場合とは逆に低負荷条件において燃料噴射率が明確に低下する傾向を示している。
【００２４】
均質燃焼では主に吸気行程中に燃料が筒内に直接噴射され、成層燃焼の場合と同じく圧縮行程の終盤に同じく燃料噴射弁１２の近傍に設置した点火プラグ１７で混合気を発火させる。ただし、混合気は筒内全域でほぼ一様濃度であるため燃焼火炎は燃焼空間５に広がりやすく、成層燃焼の場合と比べると燃焼火炎の中心核の温度は低めとなり、ふく射による加熱が少なくなる。
【００２５】
そのため高負荷条件では噴射燃料による冷却が十分となり、燃料噴射弁の噴射孔の内部や孔の周辺へのカーボンの堆積が抑えられ、燃料噴射率はほとんど低下しない。
【００２６】
一方、低負荷条件では１サイクル中の噴射燃料による冷却能力は成層燃焼の同じ負荷の場合と同じであっても、噴射燃料による冷却が吸気行程中に行われるため、その後実際に燃料噴射弁１２に燃焼火炎からのふく射が強くなる時期に一時的に燃料噴射弁１２の温度が高くなりカーボンなどの堆積が進行する。その結果、燃料噴射弁１２の噴射孔の内部や孔の周辺に堆積したカーボンは燃料噴射の流路抵抗となるため燃料噴射率が低下する。
【００２７】
上述の成層燃焼運転における高負荷条件および均質燃焼運転における低負荷条件で燃焼運転の継続により発生する燃料噴射率の低下そのものは、燃料噴射制御に何らかの補正制御を盛り込むことで１サイクルあたり必要な燃料噴射量を確保することができる。
しかしながら、燃料噴射率低下の原因が燃料噴射弁１２の噴射孔の内部や孔の周辺へのカーボンなどの堆積によるものであることから、堆積物により噴霧形状が変化することで特に成層燃焼運転における点火挙動や燃焼火炎形成に変化をもたらして燃焼特性の悪化を招く。そこで、良好な燃焼状態を永く維持するためにカーボンなどの堆積が進行する前にそれらを除去する必要がある。
【００２８】
発明者は、燃焼運転の継続により燃料噴射率の低下が発生する運転条件での運転経過を制御上で監視して堆積物の影響により燃焼特性が悪化する前に堆積物を除去するための燃焼制御への切替えを行うということを見出した。
【００２９】
図５（ａ）は、燃焼運転の継続により燃料噴射率の低下が発生する運転条件での運転経過を制御上で監視する概念を示す図である。
横軸で示す軸回転数に対して縦軸に示す負荷でＡからＦの負荷領域に区別している。成層燃焼運転では高負荷で燃料噴射率の低下が発生するため、例えば負荷領域Ｃ以上の負荷の場合に制御上に設けた成層燃焼カウンタを動作させ、均質燃焼運転では低負荷で燃料噴射率の低下が発生するため、例えば負荷領域Ｃ以下の負荷の場合に制御上に設けた均質燃焼カウンタを動作させる。
【００３０】
それぞれのカウンタは燃焼継続状態を監視するものであることから燃焼運転時間をカウントしてもよいが、燃料噴射弁１２の温度は燃焼火炎に曝される回数と噴射燃料で冷却される回数のバランスで決定されるものであることから、代表気筒に設置された燃料噴射弁１２から燃料を噴射した回数をカウントすると軸回転数の違いによる単位時間当たりの加熱冷却回数を考慮する必要が無い簡素な経過監視が成り立つ。
【００３１】
このような燃料噴射回数のカウント値が予め設定した所定値に達した場合に堆積物を除去するための特別な燃焼制御に切替えると、堆積物の成長による燃焼特性悪化を防止することができる。
【００３２】
カーボンなどの堆積物を除去するための燃焼制御として、詳細説明は省略するが例えば燃料噴射圧力を高圧化して堆積物を離脱させる公知技術が存在する。高圧化に伴い燃料加圧動力が増えることによる燃費悪化や燃料噴射弁の寿命低下を招くため、除去に必要な回数の噴射が完了すると直ちに通常の燃焼制御に戻すことが望ましい。
【００３３】
次に、堆積物を除去するための制御動作を実行する燃焼制御装置を説明する。この燃焼制御装置はエンジン制御装置１０に含まれる。そして、燃焼制御装置は、コンピュータから構成され、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムの命令に従って中央処理演算装置がエンジン燃焼制御手段３１から入力されているデータを処理してエンジン燃焼制御手段３１の制御のためのデータを算出する。
そして、燃焼制御装置は、成層燃焼および均質燃焼による通常燃焼運転制御部２１とカーボン除去燃焼運転制御部２２を備える。通常燃焼運転制御部２１には、エンジン燃焼制御手段３１から軸回転数情報と燃料噴射制御情報が入力され、カーボン除去燃焼運転制御部２２には、エンジン燃焼制御手段３１から燃料噴射制御情報が入力される。
【００３４】
通常燃焼運転制御部２１は、成層燃焼カウンタ２３と、均質燃焼カウンタ２４と、燃料噴射量から負荷を認識するための燃料噴射制御情報と内燃機関の軸回転数情報に基づいて各カウンタの動作を判定するカウンタ動作判定手段２５と、燃料噴射制御情報に基づいて燃料噴射回数を成層燃焼カウンタ２３または均質燃焼カウンタ２４でカウントしてカーボン除去燃焼運転に移行すべきか否かを判定するカーボン除去燃焼運転実行判定手段２６と、を備える。
【００３５】
カーボン除去燃焼運転制御部２２は、除去燃焼運転カウンタ２７と、エンジン燃焼制御手段３１に成層燃焼禁止情報や例えば燃料圧力を上昇させて均質燃焼運転を実施するための燃料ポンプ制御情報を出力するカーボン除去燃焼運転実行手段２８と、燃料噴射制御情報に基づいて燃料噴射回数を除去燃焼運転カウンタ２７でカウントしてカーボン除去燃焼運転を終了すべきか否かを判定するカーボン除去燃焼運転終了判定手段２９と、を備える。カーボン除去燃焼運転制御部２２から成層燃焼可否情報および燃料ポンプ制御情報がエンジン燃焼制御手段３１に入力される。
【００３６】
図７は、通常燃焼運転での燃焼運転経過監視制御の手順を示すフローチャートである。
エンジン始動から通常燃焼運転継続監視制御を開始する。
先ずＳ１０１で、エンジン冷却水温度が予め設定した所定値以上か否かの判定を行う。冷却水温度が予め設定した所定値以上の場合Ｓ１０２に進む。冷却水温度が所定値未満の場合は燃料噴射弁１２の温度上昇が抑えられて何れの燃焼運転状態でも燃料噴射弁１２の噴射孔の内部や孔の周辺にカーボンなどの堆積が抑えられるため、この条件下での燃料噴射回数のカウントを除外することで燃費低下要因となるカーボン除去燃焼運転の頻度を低減させる効果が得られる。
【００３７】
Ｓ１０２で、複数存在する気筒のうち任意の代表１気筒に対して燃料が噴射されたか否かを判定する。燃料が噴射された場合Ｓ１０３に進み、燃料が噴射されていない場合Ｓ１０２を繰り返す。
Ｓ１０３以降ではカウンタ動作判定手段２５によるカウンタ加算処理とカーボン除去燃焼運転実行判定手段２８によるカーボン除去燃焼運転制御への移行の要否を判定する処理に移る。
【００３８】
カウンタ加算処理は先ずＳ１０３で、燃焼運転が成層燃焼運転か否かを判定し、成層燃焼運転の場合Ｓ１０４に進み、均質燃焼運転の場合Ｓ１０６に進む。
Ｓ１０４で、負荷が成層燃焼時閾値以上か否かを判定し、負荷が成層燃焼時閾値以上の場合Ｓ１０５に進み、負荷が成層燃焼時閾値未満の場合Ｓ１０１に戻る。
成層燃焼時閾値は、当該軸回転数での負荷領域Ｂと負荷領域Ｃの境界値である。
Ｓ１０５で成層燃焼カウンタ値Ｃ１に１を加算して新たに成層燃焼カウンタ値Ｃ１とする。
【００３９】
Ｓ１０３において成層燃焼運転ではない、即ち均質燃焼運転であると判定した場合はＳ１０６で例えば負荷が図５に示した当該軸回転数に対応する負荷領域Ｃと負荷領域Ｄの境界値である均質燃焼時閾値以下であるか否かを判定し、負荷が均質燃焼時閾値以下の場合Ｓ１０７に進み、負荷が均質燃焼時閾値を超える場合Ｓ１０１に戻る。
Ｓ１０７で均質燃焼カウンタ値Ｃ２に１を加算して新たに均質燃焼カウンタ値Ｃ２とする。
【００４０】
Ｓ１０８で成層燃焼カウンタ値Ｃ１と均質燃焼カウンタ値Ｃ２を加算して加算値Ｃ１２とする。
Ｓ１０９で加算値Ｃ１２が判定基準値Ｎ１２を超えているか否かを判定し、加算値Ｃ１２が判定基準値Ｎ１２を超えている場合カーボン除去燃焼運転制御へ移行し、加算値Ｃ１２が判定基準値Ｎ１２以下の場合Ｓ１０１に戻る。
判定基準値となる燃料噴射回数は燃料噴射弁１２の加熱と冷却に関する熱的特性や内燃機関の燃焼空間形状および発火点である点火プラグ１７の位置などが使用する内燃機関ごとに異なるため、内燃機関の型式と燃料噴射弁の組み合わせごとに予め求めておく。
【００４１】
図８は内燃機関の軸回転数と負荷を一定に保って燃焼運転を継続させた場合の燃料噴射回数に対する燃料噴射率の変化を示す特性図である。
カーボン除去燃焼運転を行ってカーボン堆積物が無い状態の内燃機関において、高負荷の成層燃焼を代表的な燃焼条件下で繰り返したときに、燃料噴射率の初期値Ｒから燃料噴射率がＸ％低下するまでに燃料を噴射した回数を高負荷成層燃焼時回数Ｎ１として求められる。同様に、カーボン堆積物が無い状態の内燃機関において、低負荷の均質燃焼を代表的な燃焼条件下で繰り返したときに、燃料噴射率の初期値Ｒから燃料噴射率がＸ％低下するまでに燃料を噴射した回数を低負荷均質燃焼時回数Ｎ２として求められる。
このようにして求められた高負荷成層燃焼時回数Ｎ１と低負荷均質燃焼時回数Ｎ２とから容易に判定基準値Ｎ１２を得ることができる。
【００４２】
例えば、燃料噴射率の低下が初期値の３％までであれば燃焼特性の悪化を招かない内燃機関で燃料噴射率低下が３％となる燃料噴射回数が３０万回であれば、判定基準値として３０万回を設定することができる。
【００４３】
但し、多くの場合に成層燃焼の高負荷条件と均質燃焼の低負荷条件とでは燃料噴射率の低下が同じ３％であっても判定基準値がそれぞれで異なる。よって、成層燃焼の高負荷の代表的な燃焼条件での高負荷成層燃焼時回数Ｎ１と、均質燃焼の低負荷の代表的な燃焼条件での低負荷均質燃焼時回数Ｎ２をそれぞれ求めて、Ｎ１とＮ２の数値の関係によって以下のように取り扱う。
【００４４】
ここではＮ１とＮ２が概ね同じ値の場合について説明する。例えば式（１）に示すようにＮ２をＮ１で除した解が１．０±０．２５の範囲内であれば、式（２）および式（３）に従ってＮ１とＮ２で小さいほうの値をＮ１２としてＳ１０９での判定基準値Ｎ１２に予め設定する。
成層燃焼カウンタ値がＣ１で均質燃焼カウンタ値がＣ２であれば、Ｓ１０８で式（４）のごとく合計値であるＣ１２を求めて、Ｓ１０９の比較においてＣ１２がＮ１２を超えたと判定した場合はカーボン除去燃焼運転に移行する処理を実行する。
超えていない場合と先のＳ１０４またはＳ１０６の判定の結果としてカウンタ加算を実行しない場合は、何れもＳ１０１の処理に戻ることでＳ１０１以降の処理を繰り返す。
【００４５】
０．７５≦Ｎ２／Ｎ１≦１．２５      （１）
Ｎ１２＝Ｎ１（Ｎ１≦Ｎ２の場合）      （２）
Ｎ１２＝Ｎ２（Ｎ１＞Ｎ２の場合）      （３）
Ｃ１２＝Ｃ１＋Ｃ２      （４）
【００４６】
このように簡素な方法で制御設計時に抽出したＮ１２を判定基準値に設定することで成層燃焼の高負荷条件と均質燃焼の低負荷条件の双方に起因するカーボンの堆積による燃焼特性の悪化が発生する前に確実にカーボン除去燃焼運転に移行することができる。
【００４７】
尚、Ｎ１とＮ２が極めて近い値の場合、Ｎ２／Ｎ１が１．０±０．１内であれば、Ｓ１０９での判定基準値を式（５）に示すＮ１とＮ２の平均値であるＮ１２としても良い。
【００４８】
Ｎ１２＝（Ｎ１＋Ｎ２）／２      （５）
【００４９】
次に図９を用いてＳ１０９における判定の結果として制御がカーボン除去燃焼運転に移行した場合の制御の流れを説明する。
先ずＳ２０１で除去燃焼運転カウンタ値を予め求めたカーボンなどの堆積物を除去するために必要な所定の燃料噴射回数値にセットする。
Ｓ２０２で何れの負荷領域においても均質燃焼制御を実施するために成層燃焼禁止フラグをＯＮして成層燃焼制御を禁止する成層燃焼制御可否情報をエンジン燃焼制御手段３１に出力する。
【００５０】
次にＳ２０３で燃料圧力を除去燃焼運転においてカーボンなどの堆積物を除去するに足りる所定圧力に高圧化するための燃料ポンプ制御情報をエンジン燃焼制御手段３１に出力する。
Ｓ２０４で燃料圧力が所定圧力以上か否かを判定し、燃料圧力が所定圧力以上の場合Ｓ２０５に進み、燃料圧力が所定圧力未満の場合Ｓ２０４を繰り返して高圧化の完了を確認する。
【００５１】
Ｓ２０５では複数存在する気筒のうち任意の代表１気筒に対して燃料が噴射されたか否かを判定し、燃料が噴射された場合Ｓ２０６に進み、燃料が噴射されていない場合Ｓ２０５を繰り返して燃料の噴射を確認する。
Ｓ２０６で除去燃焼運転カウンタ値から１を減算して新たな除去燃焼運転カウンタ値とする。
【００５２】
Ｓ２０７で除去燃焼運転カウンタ値が０（ゼロ）以下に達したか否かを判定する。達した場合はＳ２０８に進み、達していない場合はＳ２０５に戻る。
Ｓ２０８で念のために除去燃焼運転カウンタ値を０（ゼロ）にリセットしてからＳ２０９に進む。
【００５３】
Ｓ２０９で燃料圧力を通常燃焼運転における通常圧力にするための燃料ポンプ制御情報をエンジン燃焼制御手段３１に出力する。
Ｓ２１０で燃料圧力が通常圧力以下か否かを判定し、燃料圧力が通常圧力以下の場合Ｓ２１１に進み、燃料圧力が通常圧力を超えている場合Ｓ２１０を繰り返す。
Ｓ２０９とＳ２１０では燃料圧力が高圧化された状態での成層燃焼運転を避けるため燃料圧力を通常圧力に戻すための燃料ポンプ制御情報をエンジン燃焼制御手段３１に出力して通常圧力への復帰の監視を実行している。
Ｓ２１１で成層燃焼カウンタ値と均質燃焼カウンタ値を１にセットする。ここでは後述する電源遮断判定の正確性を確保するため各カウンタのセット値を１とする。
【００５４】
続いてＳ２０２で成層燃焼の禁止を解除する成層燃焼制御可否情報をエンジン燃焼制御手段３１に出力して通常燃焼運転継続監視制御のＳ１０１に戻る。これによりカーボンなどの堆積が殆ど無い状態からの成層燃焼を含む通常燃焼制御を再開させることができる。
【００５５】
この発明の実施の形態１に係る燃焼制御装置は、内燃機関の軸回転数や燃焼負荷に応じて成層燃焼制御と均質燃焼制御を切替え、軸回転数と燃焼負荷に基づいて予め区別した複数の燃焼運転領域と成層燃焼制御または均質燃焼制御の組み合わせごとの燃料噴射回数を積算する成層燃焼カウンタ２３と均質燃焼カウンタ２４を有し、成層燃焼カウンタ２３と均質燃焼カウンタ２４の積算値に基づいて成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射弁１２の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を開始するので、燃料噴射孔およびその周辺へのカーボンデポジットの堆積に伴う燃焼特性悪化の防止を設計工数の増大による製品コスト増加を招くことのないより簡素な制御処理で実現することができる。
【００５６】
また、軸回転数と燃焼負荷および成層燃焼制御または均質燃焼制御の組み合わせに基づいてカウンタ動作の要否を判定するカウンタ動作判定手段２５を有し、カウンタ動作判定手段２５は、軸回転数ごとに成層燃焼制御または均質燃焼制御においてカーボンデポジットの生成に伴う燃焼特性の悪化が生じる最低燃焼負荷情報または最高燃焼負荷情報を予め有しており、成層燃焼制御において現在の燃焼負荷が現在の軸回転数における最低燃焼負荷以上である場合に成層燃焼カウンタ２３を動作させ、均質燃焼制御において現在の燃焼負荷が現在の軸回転数における最高燃焼負荷以下である場合に均質燃焼カウンタ２４を動作させるので、成層燃焼と均質燃焼とを区別して燃料噴射弁１２の燃料噴射孔およびその周辺へのカーボンなどの堆積が進行する燃焼運転状態を簡素な手段で判定してカウンタ動作を切替えることができる。
【００５７】
また、成層燃焼カウンタ２３の積算値と均質燃焼カウンタ２４の積算値の合計値が予め設定した除去運転制御への切替え基準値以上に達した場合は、成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射弁１２の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御に切替えるので、成層燃焼と均質燃焼の双方の継続の影響によって燃焼特性が悪化する前に除去運転制御に切替えることに加えて、燃費悪化の要因となる除去運転制御の実行頻度を少なくすることができる。
【００５８】
また、内燃機関の冷却水温度が低温である場合は成層燃焼カウンタ２３および均質燃焼カウンタ２４の積算動作を停止するので、カーボンなどの堆積が進行しない燃焼運転状態でカウンタを停止させることで、燃費悪化の要因となる除去運転制御の実行頻度を少なくすることができる。
【００５９】
また、燃料噴射弁１２の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御での燃焼制御実行時に減算動作する除去燃焼運転カウンタ２７と、除去燃焼運転カウンタ２７による減算値と予め設定した除去燃焼運転継続基準値とを比較して除去燃焼運転の終了を判定する手段２９を有し、判定手段２９により除去燃焼運転カウンタ２７の減算値が除去燃焼運転継続基準値に達したと判定した場合は、成層燃焼制御の禁止を解除するとともに、成層燃焼カウンタ２３と均質燃焼カウンタ２４および除去燃焼運転カウンタ２７をリセットする
【００６０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る燃焼制御装置は、この発明の実施の形態１に係る燃焼制御装置とカウンタ動作判定手段およびカーボン除去燃焼運転実行判定手段が異なり、それ以外は同様ですので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態２に係る燃焼制御装置が制御対象とする内燃機関では、高負荷成層燃焼時回数Ｎ１に対して低負荷均質燃焼時回数Ｎ２が極めて小さい。
以下の実施の形態２に係る燃焼制御装置に関して通常燃焼運転継続監視制御だけを説明する。図１０は通常燃焼運転での実施の形態２に係る燃焼制御装置で実行される燃焼運転経過監視制御の手順を示すフローチャートである。尚、図１０におけるＳ１０１からＳ１０７での手順は図７のＳ１０１からＳ１０７の手順と同じであるので説明を省略する。
【００６１】
高負荷成層燃焼時回数Ｎ１に対して低負荷均質燃焼時回数Ｎ２が極めて小さい場合は均質燃焼低負荷条件でのカーボン堆積の影響を殆ど考慮する必要が無い。よって式（６）に示すようにＮ２をＮ１で除した商が０．２５未満の場合は成層燃焼高負荷条件のみを考慮してＮ１を判定基準値に予め設定し、Ｓ３０１において成層燃焼カウンタ値Ｃ１がＮ１を超えた場合はカーボン除去燃焼運転に移行する処理を実行する。
【００６２】
Ｎ２／Ｎ１＜０．２５      （６）
【００６３】
Ｓ３０１における判定の結果として制御がカーボン除去燃焼運転に移行した場合の制御の流れは図９に示すこの発明の実施の形態１に係るカーボン除去燃焼運転実行手段２８およびカーボン除去燃焼運転終了判定手段２９で行われる制御と同じであるため説明を省略する。
【００６４】
このように簡素な方法で制御設計時に抽出した高負荷成層燃焼時回数Ｎ１を判定基準値に設定することで、成層燃焼高負荷条件に起因するカーボンの堆積による燃焼特性の悪化が発生する前に確実にカーボン除去燃焼運転に移行できることに加えて、均質燃焼低負荷条件でのカーボン堆積の燃焼特性悪化への影響が極めて少ない燃焼運転条件でのカウントを無視することで、燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度を少なくすることができる。
【００６５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る燃焼制御装置は、この発明の実施の形態１に係る燃焼制御装置とカウンタ動作判定手段およびカーボン除去燃焼運転実行判定手段が異なり、それ以外は同様ですので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態３に係る燃焼制御装置が制御対象とする内燃機関では、低負荷均質燃焼時回数Ｎ２に対して高負荷成層燃焼時回数Ｎ１が極めて小さい。
以下の実施の形態３に係る燃焼制御装置に関して通常燃焼運転継続監視制御だけを説明する。図１１は通常燃焼運転での実施の形態３に係る燃焼制御装置で実行される燃焼運転経過監視制御の手順を示すフローチャートである。尚、図１１におけるＳ１０１からＳ１０７での手順は図７のＳ１０１からＳ１０７の手順と同じであるので説明を省略する。
【００６６】
高負荷成層燃焼時回数Ｎ１に対して低負荷均質燃焼時回数Ｎ２が極めて大きい場合は成層燃焼高負荷条件でのカーボン堆積の影響を殆ど考慮する必要が無い。よって、式（７）に示すようにＮ１をＮ２で除した商が０．２５よりも小さい場合は均質燃焼低負荷条件のみを考慮してＮ２を判定基準値に予め設定し、Ｓ４０１において均質燃焼カウンタ値Ｃ２がＮ２を超えた場合はカーボン除去燃焼運転に移行する処理を実行する。
【００６７】
Ｎ１／Ｎ２＜０．２５      （７）
【００６８】
Ｓ４０１における判定の結果として制御がカーボン除去燃焼運転に移行した場合の制御の流れは図９に示すこの発明の実施の形態１に係るカーボン除去燃焼運転実行手段２８およびカーボン除去燃焼運転終了判定手段２９で行われる制御と同じであるため説明を省略する。
【００６９】
このように簡素な方法で制御設計時に抽出した低負荷均質燃焼時回数Ｎ２を判定基準値に設定することで、均質燃焼低負荷条件に起因するカーボンの堆積による燃焼特性の悪化が発生する前に確実にカーボン除去燃焼運転に移行できることに加えて、成層燃焼高負荷条件でのカーボン堆積の燃焼特性悪化への影響が極めて少ない燃焼運転条件でのカウントを無視することで、燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度を少なくすることができる。
【００７０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る燃焼制御装置は、この発明の実施の形態１に係る燃焼制御装置とカウンタ動作判定手段およびカーボン除去燃焼運転実行判定手段が異なり、それ以外は同様ですので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態４に係る燃焼制御装置が制御対象とする内燃機関では、高負荷成層燃焼時回数Ｎ１が低負荷均質燃焼時回数Ｎ２に対して２倍程度である。従って、カーボンの堆積が成層燃焼および均質燃焼のいずれにおいても無視できないので、成層燃焼カウンタ値Ｃ１と均質燃焼カウンタ値Ｃ２のいずれも無視できない。
以下の実施の形態４に係る燃焼制御装置に関して通常燃焼運転継続監視制御だけを説明する。図１２は通常燃焼運転での実施の形態４に係る燃焼制御装置で実行される燃焼運転経過監視制御の手順を示すフローチャートである。尚、図１２におけるＳ１０１からＳ１０７での手順は図７のＳ１０１からＳ１０７の手順と同じであるので説明を省略する。
【００７１】
高負荷成層燃焼時回数Ｎ１が低負荷均質燃焼時回数Ｎ２に対して２倍程度である場合は成層燃焼カウンタ値Ｃ１と均質燃焼カウンタ値Ｃ２の何れも無視することができないが、式（４）のように両値を単純加算したＣ１２を、Ｎ１またはＮ２を判定値としてカーボン除去燃焼運転への移行を判定すると、カーボン除去燃焼運転への移行の遅れや燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度の増加が発生する。
【００７２】
そこで式（８）の条件においては、図１２に示す流れの制御を実行することでカーボン除去燃焼運転への移行の遅れや燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度の増加を抑制する。
【００７３】
０．２５≦Ｎ２／Ｎ１＜０．７５      （８）
【００７４】
Ｓ５０１では式（９）に示すごとく成層燃焼カウンタ値Ｃ１には係数として１を、判定基準値Ｎ２がＮ１の半値程度であり燃料噴射１回あたりのカーボン堆積による燃料噴射率への影響が２倍程度大きい均質燃焼カウンタ値には係数として２をそれぞれ乗じた値の合計値をＣ１２とする。
【００７５】
Ｃ１２＝Ｃ１×１＋Ｃ２×２      （９）
【００７６】
Ｓ５０２ではＣ１２と係数として１を乗じた成層燃焼カウンタにかかわる成層燃焼高負荷条件の判定基準値Ｎ１との比較を行い、Ｃ１２がＮ１を超えた場合はカーボン除去燃焼運転に移行する処理を実行する。
【００７７】
Ｓ５０２における判定の結果として制御がカーボン除去燃焼運転に移行した場合の制御の流れは図９に示すこの発明の実施の形態１に係るカーボン除去燃焼運転実行手段２８およびカーボン除去燃焼運転終了判定手段２９で行われる制御と同じであるため説明を省略する。
【００７８】
このように成層燃焼カウンタ値Ｃ１と均質燃焼カウンタ値Ｃ２にそれぞれ異なる係数を乗じた値の合計値を判定基準値と比較することで、カーボン除去燃焼運転への移行の遅れや燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度の増加を抑えることができる。
【００７９】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る燃焼制御装置は、この発明の実施の形態１に係る燃焼制御装置とカウンタ動作判定手段およびカーボン除去燃焼運転実行判定手段が異なり、それ以外は同様ですので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
この発明の実施の形態５に係る燃焼制御装置が制御対象とする内燃機関では、低負荷均質燃焼時回数Ｎ２が高負荷成層燃焼時回数Ｎ１に対して２倍程度である。従って、カーボンの堆積が成層燃焼および均質燃焼のいずれにおいても無視できないので、成層燃焼カウンタ値Ｃ１と均質燃焼カウンタ値Ｃ２のいずれも無視できない。
以下の実施の形態５に係る燃焼制御装置に関して通常燃焼運転継続監視制御だけを説明する。図１３は通常燃焼運転での実施の形態５に係る燃焼制御装置で実行される燃焼運転経過監視制御の手順を示すフローチャートである。尚、図１３におけるＳ１０１からＳ１０７での手順は図７のＳ１０１からＳ１０７の手順と同じであるので説明を省略する。
【００８０】
低負荷均質燃焼時回数Ｎ２が高負荷成層燃焼時回数Ｎ１に対して２倍程度である場合は成層燃焼カウンタ値Ｃ１と均質燃焼カウンタ値Ｃ２の何れも無視することができないが、式（４）のように両値を単純加算したＣ１２を、Ｎ１またはＮ２を判定値としてカーボン除去燃焼運転への移行を判定すると、カーボン除去燃焼運転への移行の遅れや燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度の増加が発生する。
【００８１】
そこで式（１０）の条件においては、図１３に示す流れの制御を実行することでカーボン除去燃焼運転への移行の遅れや燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度の増加を抑制する。
【００８２】
０．２５≦Ｎ１／Ｎ２＜０．７５      （１０）
【００８３】
Ｓ６０１では式（１１）に示すごとく判定基準値Ｎ１がＮ２の半値程度であり燃料噴射１回あたりのカーボン堆積による燃料噴射率への影響が２倍程度大きい成層燃焼カウンタ値Ｃ１には係数として２を、均質燃焼カウンタ値には係数として１をそれぞれ乗じた値の合計値をＣ１２とする。
【００８４】
Ｃ１２＝Ｃ１×２＋Ｃ２×１      （１１）
【００８５】
Ｓ６０２ではＣ１２と係数として１を乗じた均質燃焼カウンタにかかわる均質燃焼低負荷条件の判定基準値Ｎ２との比較を行い、Ｃ１２がＮ２を超えた場合はカーボン除去燃焼運転に移行する処理を実行する。
【００８６】
Ｓ６０２における判定の結果として制御がカーボン除去燃焼運転に移行した場合の制御の流れは図９に示すこの発明の実施の形態１に係るカーボン除去燃焼運転実行手段２８およびカーボン除去燃焼運転終了判定手段２９で行われる制御と同じであるため説明を省略する。
【００８７】
このように実施の形態４で説明した動作と同様に、成層燃焼カウンタ値Ｃ１と均質燃焼カウンタ値Ｃ２にそれぞれ異なる係数を乗じた値の合計値を判定値と比較することで、カーボン除去燃焼運転への移行の遅れや燃費が悪いカーボン除去燃焼運転の実行頻度の増加を抑えることができる。
【００８８】
実施の形態６．
実際の車両に搭載された内燃機関ではいつ燃焼運転を停止するかは予測できない。実施の形態１から実施の形態５に係る燃焼制御装置に関して説明した通常燃焼運転継続監視制御を実行中に停止した場合は停止中も各カウンタ値を保持しておいて再始動後にカウントを再開すれば問題ないが、カーボン除去燃焼運転制御を実行中に停止した場合は再始動時に残りの噴射回数分のカーボン除去燃焼運転制御を実行する必要がある。
【００８９】
また、内燃機関が停止中にメンテナンスなどでバッテリーを取り外すなどによりエンジン制御装置への電源供給が遮断されて各カウンタ値が０（ゼロ）にリセットされる場合が考えられる。このような場合では既に幾分かのカーボンが堆積しているにもかかわらずカウンタ値は０（ゼロ）となり、そのままで通常燃焼運転継続監視制御を実行するとカーボン除去燃焼運転に移行する前に燃焼特性の悪化が発生してしまう。
そこで電源遮断後を含む再始動時にはカーボン除去燃焼運転制御実行の必要性を判定する処理が必要である。
【００９０】
この発明の実施の形態６に係る燃焼制御装置は、この発明の実施の形態１に係る燃焼制御装置とカウンタ動作判定手段およびカーボン除去燃焼運転実行判定手段が異なり、それ以外は同様であり、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
以下の説明では実施の形態６に係る燃焼制御装置に関して通常燃焼運転継続監視制御だけを説明する。図１４は通常燃焼運転での実施の形態６に係る燃焼制御装置で実行される燃焼運転経過監視制御の手順を示すフローチャートである。尚、図１４におけるＳ１０１からＳ１０９での手順は図７のＳ１０１からＳ１０９の手順と同じであるので説明を省略する。
【００９１】
内燃機関が始動されると先ずＳ７０１で除去燃焼運転カウンタ値が０（ゼロ）以下であるか否かを判定する。除去燃焼運転カウンタ値が０（ゼロ）よりも大きい値の場合は前回のカーボン除去燃焼運転制御が完了していないために除去燃焼運転カウンタ値が図９のＳ２０８で０（ゼロ）にリセットされていないと判定できるため、残りの噴射回数分のカーボン除去燃焼運転制御を実行するために図９に示すカーボン除去燃焼運転制御のＳ２０２に制御を移す。カーボン除去燃焼運転制御の流れは図９に示したものと同じであり、その動作は実施の形態１の動作としてすでに説明したので、ここでは省略する。
【００９２】
除去燃焼運転カウンタ値が０（ゼロ）以下の場合は前回のカーボン除去燃焼運転制御が完了しているか電源遮断によるゼロリセットが発生したかの何れかが考えられるため、Ｓ７０２の処理に進む。
【００９３】
Ｓ７０２では成層燃焼カウンタ値と均質燃焼カウンタ値が共に０（ゼロ）以下であるか否かを判定する。共に０（ゼロ）以下である場合は電源遮断によるゼロリセットが発生したと判定して、新たにカーボン除去燃焼運転制御を実行するために図９に示すカーボン除去燃焼運転制御のＳ２０１に制御を移す。
【００９４】
成層燃焼カウンタ値と均質燃焼カウンタ値が共に０（ゼロ）以上の値を持つ場合はＳ１０１以降の制御を実行する。
【００９５】
このように内燃機関の再始動時に成層燃焼カウンタの積算値または均質燃焼カウンタの積算値を確認することで、前回のカーボン除去燃焼運転制御未完了によるカーボン除去不良や、次回のカーボン除去燃焼運転制御への移行の遅延を回避することができ、良好な燃焼特性を永く維持することができる。
【００９６】
また、内燃機関の再始動時において除去燃焼運転カウンタの積算値が０（ゼロ）よりも大きい場合は、成層燃焼制御を禁止するとともに燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を実行するので、簡素な手段で前回の除去運転制御が未完了であることを検知して残りの除去運転を継続することができる。
【００９７】
なお、図１４におけるＳ１０８およびＳ１０９は、実施の形態２に係る燃焼制御装置の動作に係わるＳ３０１、または実施の形態３に係る燃焼制御装置の動作に係わるＳ４０１、または実施の形態４に係る燃焼制御装置の動作に係わるＳ５０１およびＳ５０２、または実施の形態５に係る燃焼制御装置の動作に係わるＳ６０１およびＳ６０２の何れかに置き換えても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１  シリンダ、２  ピストン、３  クランク、４  コネクティングロッド、５  燃焼空間、６  排気弁、７  吸気弁、８  スロットル弁、９  吸気流路、１０  エンジン制御装置、１１  燃料噴射弁駆動装置、１２  燃料噴射弁、１３  燃料流路、１４  燃料ポンプ、１５  燃料ポンプ駆動装置、１６  点火コイル、１７  点火プラグ、１８  軸回転数センサー、１９  混合気、２１  通常燃焼運転制御部、２２  カーボン除去燃焼運転制御部、２３  成層燃焼カウンタ、２４  均質燃焼カウンタ、２５  カウンタ動作判定手段、２６  カーボン除去燃焼運転実行判定手段、２７  除去燃焼運転カウンタ、２８  カーボン除去燃焼運転実行手段、２８  カーボン除去燃焼運転実行判定手段、２９  カーボン除去燃焼運転終了判定手段、３１  エンジン燃焼制御手段。
【図１】
2012087668.tif 000003
【図２】
2012087668.tif 000004
【図３】
2012087668.tif 000005
【図４】
2012087668.tif 000006
【図５】
2012087668.tif 000007
【図６】
2012087668.tif 000008
【図７】
2012087668.tif 000009
【図８】
2012087668.tif 000010
【図９】
2012087668.tif 000011
【図１０】
2012087668.tif 000012
【図１１】
2012087668.tif 000013
【図１２】
2012087668.tif 000014
【図１３】
2012087668.tif 000015
【図１４】
2012087668.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月13日(2012.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の軸回転数および燃焼負荷に応じて成層燃焼制御と均質燃焼制御とを切替える内燃機関の燃焼制御装置において、
上記軸回転数および上記燃焼負荷に基づいて予め区別した複数の燃焼運転領域と上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせごとの燃料噴射回数を積算する成層燃焼カウンタおよび均質燃焼カウンタと、
上記軸回転数および上記燃焼負荷並びに上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせに基づいて上記成層燃焼カウンタまたは上記均質燃焼カウンタの少なくとも一方を動作させるか否かを判定するカウンタ動作判定手段と、を有し、
上記カウンタ動作判定手段は、上記成層燃焼制御においてカーボンデポジットの生成に伴う燃焼特性の悪化が生じる上記軸回転数に対する最低燃焼負荷情報を予め有しており、上記成層燃焼制御において現在の燃焼負荷が現在の軸回転数における最低燃焼負荷以上である場合に上記成層燃焼カウンタを動作させ、
上記成層燃焼カウンタまたは上記均質燃焼カウンタの少なくとも一方の積算値に基づいて上記成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を開始することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
内燃機関の軸回転数および燃焼負荷に応じて成層燃焼制御と均質燃焼制御とを切替える内燃機関の燃焼制御装置において、
上記軸回転数および上記燃焼負荷に基づいて予め区別した複数の燃焼運転領域と上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせごとの燃料噴射回数を積算する成層燃焼カウンタおよび均質燃焼カウンタと、
上記軸回転数および上記燃焼負荷並びに上記成層燃焼制御または上記均質燃焼制御の組み合わせに基づいて上記成層燃焼カウンタまたは上記均質燃焼カウンタの少なくとも一方を動作させるか否かを判定するカウンタ動作判定手段と、を有し、
上記カウンタ動作判定手段は、上記均質燃焼制御においてカーボンデポジットの生成に伴う燃焼特性の悪化が生じる上記軸回転数に対する最高燃焼負荷情報を予め有しており、上記均質燃焼制御において現在の燃焼負荷が現在の軸回転数における最高燃焼負荷以下である場合に上記均質燃焼カウンタを動作させ、
上記成層燃焼カウンタまたは上記均質燃焼カウンタの少なくとも一方の積算値に基づいて上記成層燃焼制御を禁止するとともに、燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を開始することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
上記成層燃焼カウンタの積算値が予め設定した除去運転制御への切替え基準値に達した場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御に切替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
上記均質燃焼カウンタの積算値が予め設定した除去運転制御への切替え基準値に達した場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御に切替えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
上記内燃機関の再始動時において上記成層燃焼カウンタの積算値または上記均質燃焼カウンタの積算値が共に０以下の場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を実行することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための上記除去運転制御での燃焼制御実行時に減算動作する除去燃焼運転カウンタと、上記除去運転制御の開始に際して上記除去燃焼運転カウンタを予め設定した除去燃焼運転継続基準値に設定するとともに上記除去燃焼運転カウンタによる減算値が０以下に達することを判定するカーボン除去燃焼運転終了判定手段と、を有し、
上記カーボン除去燃焼運転終了判定手段により上記除去燃焼運転カウンタの減算値が０以下に達したと判定した場合は、上記成層燃焼制御の禁止を解除するとともに、上記成層燃焼カウンタおよび上記均質燃焼カウンタ、上記除去燃焼運転カウンタをリセットすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項７】
上記内燃機関の再始動時に上記除去燃焼運転カウンタの減算値が０よりも大きい場合は、上記成層燃焼制御を禁止するとともに、上記燃料噴射弁の燃料噴射孔およびその周辺のカーボンなどの堆積物を除去するための除去運転制御を実行することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃焼制御装置。