(57)【要約】【課題】インジェクタのニードル弁の摺動部分に付着するデポジットによってニードル弁の摺動抵抗が増大することを防止することができ、燃料噴射量の低下を防止することができる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】ディーゼルエンジンに適用されるコモンレール式の燃料噴射制御装置であって、高圧燃料を蓄えるコモンレールと、噴孔が形成されたノズルボディと、ノズルボディ内で摺動し噴孔を開閉するノズルニードルとを有し、コモンレールから供給される高圧燃料を各気筒内に噴射するインジェクタと、コモンレール圧に応じて噴孔を開閉させるようノズルニードルを摺動させるサプライポンプおよびＥＣＵとを備え、ＥＣＵがディーゼルエンジン始動直後にコモンレール圧を一時的に昇圧することにより無効噴射期間内でノズルニードルを摺動させる無噴射開閉動作を行うよう構成した。【選択図】図７
2013249770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射制御装置であって、
高圧燃料を蓄えるコモンレールと、
燃料を噴射する噴孔が形成されたノズルボディと、前記ノズルボディ内で摺動し前記噴孔を開閉するニードル弁とを有し、前記コモンレールから供給される高圧燃料を各気筒内に噴射するインジェクタと、
前記コモンレール内の燃料の圧力に応じて前記噴孔を開閉させるよう前記ニードル弁を摺動させるニードル弁駆動手段と、を備え、
前記ニードル弁駆動手段は、前記内燃機関の始動直後に前記コモンレール内の燃料の圧力を一時的に昇圧することにより無効噴射期間内で前記ニードル弁を摺動させる無噴射開閉動作を行うことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の複数の気筒のうち、いずれの気筒が失火しているか否かを判定する失火判定手段を備え、
前記ニードル弁駆動手段は、前記失火判定手段により失火していると判定された気筒に対して前記無噴射開閉動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記ニードル弁駆動手段は、前記内燃機関の冷却水温が予め定められた所定の水温未満であることを条件に、前記無噴射開閉動作を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料噴射制御装置として、例えばディーゼルエンジンの各気筒内に高圧燃料を噴射するコモンレール式の燃料噴射制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このコモンレール式の燃料噴射制御装置では、各気筒に共通のコモンレールに高圧燃料を蓄圧し、ディーゼルエンジンの運転状態に応じたタイミングでインジェクタのニードル弁を移動させて、高圧燃料を噴射している。
【０００３】
また、この燃料噴射制御装置は、排気管に設けられたパティキュレートフィルタ（以下、ＰＭフィルタという）に堆積したＰＭ（Particulate Matter）を燃焼させて触媒機能を回復させる燃料添加を行うための添加インジェクタを備えている。
【０００４】
ところで、こうした添加インジェクタの噴孔は、排気通路上に露出しているため、燃料添加の実行後に残留した燃料が排気ガスに含まれるＮＯｘと反応してデポジットとして噴孔に堆積することがある。そこで、この特許文献１に記載の燃料噴射制御装置では、噴孔近傍に付着したデポジットの堆積量が所定値を超えた場合には、添加インジェクタから連続的に燃料を噴射するインジェクタ洗浄制御を実行するようになっている。インジェクタ洗浄制御を実行することにより、噴孔近傍に付着したデポジットの一部が剥離し、噴孔の目詰まりが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３６８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の燃料噴射制御装置にあっては、各気筒内に燃料を噴射するためのインジェクタ、および添加インジェクタのいずれについても、ニードル弁の摺動部分に付着するデポジットに起因して燃料噴射量が低下することに関してなんら考慮されていなかった。つまり、ニードル弁の摺動部分にデポジットが付着すると、ニードル弁に対する摺動抵抗が増大し、ニードル弁の移動が妨げられる。この結果、特にニードル弁の開弁方向への移動が妨げられることにより燃料噴射量が低下し、所望の燃料噴射量を得ることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、インジェクタのニードル弁の摺動部分に付着するデポジットによってニードル弁の摺動抵抗が増大することを防止することができ、燃料噴射量の低下を防止す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】
【０００８】
本発明に係る燃料噴射制御装置は、上記目的達成のため、（１）複数の気筒を有する内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射制御装置であって、高圧燃料を蓄えるコモンレールと、燃料を噴射する噴孔が形成されたノズルボディと、前記ノズルボディ内で摺動し前記噴孔を開閉するニードル弁とを有し、前記コモンレールから供給される高圧燃料を各気筒内に噴射するインジェクタと、前記コモンレール内の燃料の圧力に応じて前記噴孔を開閉させるよう前記ニードル弁を摺動させるニードル弁駆動手段と、を備え、前記ニードル弁駆動手段は、前記内燃機関の始動直後に前記コモンレール内の燃料の圧力を一時的に昇圧することにより無効噴射期間内で前記ニードル弁を摺動させる無噴射開閉動作を行う構成を有する。
【０００９】
この構成により、本発明に係る燃料噴射制御装置は、ニードル弁駆動手段が内燃機関の始動直後にコモンレール内の燃料の圧力を一時的に昇圧することにより無効噴射期間内でニードル弁を摺動させる無噴射開閉動作を行う。この無噴射開閉動作によりニードル弁を摺動させると、ニードル弁の摺動部分に付着したデポジットによるニードル弁に対する摺動抵抗を、当該無噴射開閉動作後において低減させることができる。これにより、無噴射開閉動作後においては、当該デポジットによってニードル弁の摺動抵抗が増大することを防止することができる。したがって、摺動抵抗の増大によってニードル弁の移動が妨げられることがなく、燃料噴射量の低下を防止することができる。
【００１０】
また、本発明に係る燃料噴射制御装置は、上記（１）に記載の燃料噴射制御装置において、（２）前記内燃機関の複数の気筒のうち、いずれの気筒が失火しているか否かを判定する失火判定手段を備え、前記ニードル弁駆動手段は、前記失火判定手段により失火していると判定された気筒に対して前記無噴射開閉動作を行う構成を有する。
【００１１】
この構成により、本発明に係る燃料噴射制御装置は、失火していると判定された気筒に対して無噴射開閉動作を行う。このため、ニードル弁の摺動部分に付着したデポジットによりニードル弁の摺動が妨げられ、その結果、燃料噴射量が低下して失火に至ったと判断できる気筒に対してのみ無噴射開閉動作を行うことができる。したがって、効率的に無噴射開閉動作を行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係る燃料噴射制御装置は、上記（１）または（２）に記載の燃料噴射制御装置において、（３）前記ニードル弁駆動手段は、前記内燃機関の冷却水温が予め定められた所定の水温未満であることを条件に、前記無噴射開閉動作を行う構成を有する。
【００１３】
この構成により、本発明に係る燃料噴射制御装置は、内燃機関の冷却水温が予め定められた所定の水温未満であることを条件に無噴射開閉動作を行う。このため、付着したデポジットが固着し易く、ニードル弁の摺動抵抗を増大させる可能性の高いと考えられる冷却水温の比較的低い状況下においてのみ、効率的に無噴射開閉動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インジェクタのニードル弁の摺動部分に付着するデポジットによってニードル弁の摺動抵抗が増大することを防止することができ、燃料噴射量の低下を防止することができる燃料噴射制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の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の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインジェクタの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るインジェクタの一部拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るインジェクタのニードル弁の摺動部を示す断面図である。
【図５】ニードル弁の摺動繰り返しによる摺動抵抗の変化を示すグラフである。
【図６】噴射期間と噴射量との関係を示すグラフである。
【図７】無効噴射期間の前後におけるニードル弁のリフト量を示すグラフである。
【図８】コモンレール圧とニードル弁の開弁力との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態に係る無噴射開閉動作の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジン始動時のタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態に係る無噴射開閉動作の変形例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態に係る内燃機関は、ディーゼルエンジン１であり、圧縮されて高温となった燃焼室内の雰囲気に、燃料を供給することで、燃料を自然着火させる圧縮自着火式の内燃機関である。ディーゼルエンジン１は、原動機として車両等に搭載されるものであり、車両には、ディーゼルエンジン１を含む車両システムを制御する制御手段として電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１００が設けられている。
【００１８】
ディーゼルエンジン１は、複数の気筒２を有し、各気筒ごとに燃焼室３内（気筒内）に燃料を直接噴射するためのインジェクタ４を備えた、いわゆる直接噴射式のディーゼルエンジン１である。ディーゼルエンジン１は、ＥＣＵ１００によって制御されるようになっている。
【００１９】
本実施の形態では、ディーゼルエンジン１は、直列に４つの気筒２を配置した、いわゆる直列４気筒のディーゼルエンジンによって構成されている。なお、ディーゼルエンジン１としては、直列４気筒エンジンに限らず、例えば直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジン等の種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。
【００２０】
また、本実施の形態において、ディーゼルエンジン１は、図示しないピストンが２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、４サイクルのディーゼルエンジンによって構成されているものとして説明する。
【００２１】
また、ディーゼルエンジン１は、内部に気筒２が形成される機関本体系の部品としてシリンダブロック５を備えている。シリンダブロック５には、複数の気筒２が形成されている。シリンダブロック５における各気筒２の径方向外方には、ウォータージャケット６が形成されている。ウォータージャケット６には、ディーゼルエンジン１を冷却するための冷却水が流通するようになっている。また、ウォータージャケット６には、ウォータージャケット６内の冷却水の温度（以下、冷却水温という）を検出する水温センサ７が設けられている。さらに、シリンダブロック５の上部には、図示しないシリンダヘッドが固定されている。
【００２２】
各気筒２には、気筒２内を軸方向に往復運動可能な図示しないピストンが配置されている。そして、このピストンの頂面とシリンダブロック５の内壁面とシリンダヘッドの下面とにより、上述した燃焼室３が形成されている。
【００２３】
さらに、ディーゼルエンジン１は、シリンダブロック５内にクランクシャフト８を備えている。クランクシャフト８は、コンロッド９を介してピストンと連結されており、ピストンの往復運動がクランクシャフト８の回転運動に変換されるようになっている。また、クランクシャフト８の近傍には、クランクシャフト８の回転角度および回転速度を検出するクランク角センサ１０が配置されている。
【００２４】
また、シリンダヘッド５には、図示しない吸気ポートが形成されており、この吸気ポートを介して燃焼室３と吸気通路１１とが連通している。したがって、吸気通路１１から吸気ポートを介して新気（空気）が燃焼室３に導入されるようになっている。吸気通路１１には、図示はしていないが、例えば吸気温度を検出する吸気温センサや吸気圧力を検出する吸気圧センサが設けられている。
【００２５】
インジェクタ４は、燃焼室３に燃料を直接噴射するためにシリンダヘッド５に取り付けられている。インジェクタ４は、ＥＣＵ１００から入力される１回の噴射に対する噴射量の指令値、および噴射時期の指令値に応じて、気筒内に燃料を噴射するようになっている。インジェクタ４の詳細な構成については、後述する。
【００２６】
また、本実施の形態に係るディーゼルエンジン１は、コモンレール式燃料噴射システムを備えている。このコモンレール式燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄えるコモンレール１３と、サプライポンプ１４とを備えている。コモンレール式燃料噴射システムは、サプライポンプ１４により供給された高圧燃料をコモンレール１３に蓄え、コモンレール１３から供給される高圧燃料を電磁式のインジェクタ４により各気筒内に噴射するものである。コモンレール式燃料噴射システムでは、サプライポンプ１４で昇圧された高圧燃料をコモンレール１３に蓄えることにより、エンジン回転数や負荷に影響されず、低速時などでも常に安定した噴射圧を確保することができる。
【００２７】
サプライポンプ１４は、例えば、クランクシャフト８の回転によって駆動されるものであり、燃料タンク１５内の燃料をコモンレール１３に向けて圧送するようになっている。サプライポンプ１４は、図示しないサクションコントロールバルブを備えており、ＥＣＵ１００からの信号に基づいてサクションコントロールバルブが制御されることで、コモンレール１３に圧送する燃料が調量され、コモンレール１３内の圧力（以下、この圧力をコモンレール圧という）が制御されるようになっている。すなわち、サクションコントロールバルブを備えるサプライポンプ１４およびＥＣＵ１００は、サクションコントロールバルブを介してコモンレール圧を制御するとともに、インジェクタ４のコイル５３への通電、非通電を制御することにより、後述するノズルニードル４０を開弁あるいは閉弁させる。ここで、実際にノズルニードル４０が後述する噴孔４１ａを開放する駆動力は、コモンレール圧である。したがって、サプライポンプ１４およびＥＣＵ１００は、コモンレール圧に応じて噴孔４１ａを開閉させるようノズルニードル４０を後述するノズルボディ４１内で摺動させるニードル弁駆動手段としての機能を有する。
【００２８】
コモンレール１３には、各インジェクタ４が接続されており、コモンレール１３から各インジェクタ４に高圧燃料が供給される。つまり、サプライポンプ１４は、噴射圧の指令値に応じてインジェクタ４に供給する燃料の圧力を制御する圧力制御手段として機能する。コモンレール１３には、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ１６が設けられている。
【００２９】
ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。
【００３０】
また、ＥＣＵ１００には、前述した水温センサ７、クランク角センサ１０、吸気温センサ、吸気圧センサ、コモンレール圧センサ１６、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１７等の各種センサ類や、インジェクタ４、サプライポンプ１４のサクションコントロールバルブ等の各種装置が電気的に接続されている。
【００３１】
次に、図２〜図４を参照して、インジェクタ４の詳細な構成について説明する。
【００３２】
図２に示すように、インジェクタ４は、ニードル弁としてのノズルニードル４０と、ノズルニードル４０を軸方向に摺動可能に収容するノズルボディ４１と、ノズルニードル４０を閉弁側に付勢するスプリング４２を収容するロアボディ４３と、インレットボディ４４と、電磁弁装置４５とを含んで構成されている。
【００３３】
ノズルボディ４１とロアボディ４３、およびロアボディ４３とインレットボディ４４は、それぞれリテーニングナットにより締結されている。
【００３４】
ノズルボディ４１は、略筒状体に形成され、先端部に、高圧燃料を燃焼室３（図１参照）に噴射するための噴孔４１ａを１個または複数個備えている。また、ノズルボディ４１の内部には、軸方向中間部位に燃料溜り室４１ｂが形成されている。ノズルボディ４１の内部の先端部には、ノズルニードル４０が閉弁時に着座する弁座４１ｃが形成されている。
【００３５】
さらに、ノズルボディ４１には、上端側の合わせ面から燃料溜り室４１ｂへ延びる燃料送出路４１ｄが形成されている。この燃料送出路４１ｄは、後述する燃料供給路４３ａと連通し、コモンレール１３内で蓄圧された高圧燃料を、燃料溜り室４１ｂを経由して弁座４１ｃ側へ送り込むための燃料通路である。
【００３６】
ロアボディ４３は、略筒状体に形成されており、内部に、スプリング４２およびノズルニードル４０を駆動するための制御ピストン４６を軸方向に摺動可能に収容している。スプリング４２とノズルニードル４０との間には、環状部材４７が配置されており、ノズルニードル４０を閉弁方向に付勢するスプリング４２のスプリング受け部を構成している。制御ピストン４６は、環状部材４７を介してノズルニードル４０に間接的に当接可能に構成されている。さらに、ロアボディ４３には、インレットボディ４４に設けられた燃料導入路４４ａと燃料送出路４１ｄとを連通する燃料供給通路４３ａが設けられている。
【００３７】
制御ピストン４６の上端部側には、電磁弁装置４５により高圧燃料が給排される圧力制御室４８が設けられている。この圧力制御室４８内の燃料の圧力を増減することで、ノズルニードル４０を閉弁および開弁する。具体的には、圧力制御室４８内の燃料の圧力が低下すると、ノズルニードル４０および制御ピストン４６がスプリング４２の付勢力に抗して図中、軸方向上方に移動し、ノズルニードル４０が開弁する。一方、圧力制御室４８内の燃料の圧力が増加すると、ノズルニードル４０および制御ピストン４６がスプリング４２の付勢力によって図中、軸方向下方に移動し、ノズルニードル４０が閉弁する。
【００３８】
電磁弁装置４５は、圧力制御室４８と低圧通路４９とを断続する電磁二方弁である。電磁弁装置４５は、ロアボディ４３に固定されている。この電磁弁装置４５と制御ピストン４６との間には、弁ボディとしてのオリフィス部材５０が設けられている。
【００３９】
図３に示すように、オリフィス部材５０には、アウトオリフィス５０ａと、インオリフィス５０ｂとが設けられている。アウトオリフィス５０ａとインオリフィス５０ｂとは、圧力制御室４８を介して連通されている。インオリフィス５０ｂは、前述した燃料供給通路４３ａと圧力制御室４８とを連通している。
【００４０】
オリフィス部材５０の上端側には、弁ハウジングとしてのバルブボディ５１が設けられている。バルブボディ５１には、前述した低圧通路４９が設けられている。また、バルブボディ５１の内部には、弁室５１ａが形成されており、この弁室５１ａに弁部材５２が収容されている。弁部材５２は、後述するバルブアーマチャ５６の端面に取り付けられている。
【００４１】
図２に示すように、電磁弁装置４５は、コイル５３と、固定コア５５と、バルブアーマチャ５６を含んで構成されている。
【００４２】
コイル５３は、コネクタ５４と一体的に形成されたターミナルピン５４ａに電気的に接続され、ＥＣＵ１００（図１参照）と接続されている。固定コア５５およびバルブアーマチャ５６は、それぞれ磁性材で構成されている。電磁弁装置４５では、電流供給によりコイル５３に発生する電磁力を利用し、固定コア５５の磁極面からバルブアーマチャ５６の磁極面に向けて磁束が流れ、磁束密度に応じた吸引力がバルブアーマチャ５６に作用するよう構成されている。
【００４３】
次に、このように構成された電磁弁装置４５を有するインジェクタ４の動作について、説明する。
【００４４】
コモンレール１３に蓄えられた高圧燃料は、図示しない高圧配管を通じて燃料導入路４４ａに供給され、燃料供給通路４３ａおよび燃料送出路４１ｄを介して燃料溜り室４１ｂに供給される。このとき、供給される高圧燃料の一部がインオリフィス５０ｂを介して圧力制御室４８に供給される。
【００４５】
コイル５３への非通電時には、バルブアーマチャ５６および弁部材５２が付勢部材５９の付勢力によりアウトオリフィス５０ａを閉塞する方向に押し当てられて、弁部材５２がアウトオリフィス５０ａの上端開口周りに形成された弁座に着座する。これにより、アウトオリフィス５０ａが閉塞され、圧力制御室４８から弁室５１ａおよび低圧通路４９への燃料流れが遮断される。
【００４６】
このとき、圧力制御室４８に蓄えられている燃料圧力は、コモンレール圧とほぼ同一の圧力に維持される。圧力制御室４８に蓄えられている燃料圧力により制御ピストン４６を介してノズルニードル４０を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力（以下、第１作用力）と、スプリング４２の付勢力によるノズルニードル４０を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力（以下、第２作用力）との和が、燃料溜り室４１ｂおよび弁座４１ｃ近傍のコモンレール圧によりノズルニードル４０が噴孔開放方向に受ける作用力（以下、第３作用力）より大きくなっている。そのため、ノズルニードル４０は、弁座４１ｃに着座し、噴孔４１ａが閉塞される。その結果、噴孔４１ａから燃料は噴射されない。
【００４７】
一方、コイル５３への通電が開始されると、コイル５３に電磁力が発生し、固定コア５５とバルブアーマチャ５６の両磁極面間に発生する磁気吸引力により、バルブアーマチャ５６が固定コア５５方向に吸引される。このとき、バルブアーマチャ５６とともに弁部材５２が弁座から離座する。その結果、弁部材５２は、固定コア５５方向に移動する。
弁部材５２の弁座からの離座により、アウトオリフィス５０ａを介して圧力制御室４８から弁室５１ａおよび低圧通路４９へ流れる燃料流れが発生する。これにより、圧力制御室４８内の燃料が低圧側に開放されるため、圧力制御室４８内の燃料圧力による制御ピストン４６を下方に押圧する押圧力が低下する。つまり、第１作用力が減少する。
【００４８】
したがって、第１作用力および第２作用力の和よりも第３作用力が大きくなると、ノズルニードル４０が弁座４１ｃより離座し、上方へリフトする。ノズルニードル４０がリフトすると、噴孔４１ａが開放され、噴孔４１ａより燃料が噴射される。
【００４９】
また、コイル５３への通電が停止されると、コイル５３の電磁力が消滅するため、付勢部材５９の付勢力によりバルブアーマチャ５６および弁部材５２が弁座方向に移動する。弁部材５２が弁座に着座すると、圧力制御室４８から弁室５１ａおよび低圧通路４９への燃料の流出が停止される。そして、圧力制御室４８内の燃料圧力が増加し、第１作用力および第２作用力の和が第３作用力に勝るようになると、ノズルニードル４０が下方へ移動し、弁座４１ｃに着座して燃料噴射が終了する。
【００５０】
次に、図４を参照して、ノズルニードル４０の摺動部分におけるデポジットについて説明する。
【００５１】
図４に示すようにノズルニードル４０の摺動部分Ａには、デポジットが付着することがある。摺動部分Ａにデポジットが付着する要因としては、例えば燃料や金属不活性剤、酸化防止剤、洗浄剤、防錆剤、着色剤等の添加剤の劣化等が挙げられる。なお、この摺動部分Ａに付着するデポジットとしては、ノズルニードル４０の外周面に付着するデポジット、およびノズルボディ４１の摺動面（内周面）に付着するデポジットがある。
【００５２】
この摺動部分Ａに付着したデポジットは、冷却水温が低いとき等は特に固着が進み、ノズルニードル４０の摺動抵抗の増大を引き起こす。ノズルニードル４０の摺動抵抗が増加すると、ノズルニードル４０の移動が妨げられることから例えばノズルニードル４０を開弁しようとしても正常なリフト位置までリフトさせることができないおそれがある。この場合、燃料噴射制御において所望の燃料噴射量を得ることができないといった問題が生ずる。
【００５３】
噴孔４１ａに堆積するデポジットであれば、例えば噴射圧を高めることで除去することが可能であるが、上述の摺動部分Ａに付着したデポジットに対しては有効でない。
【００５４】
ここで、摺動部分Ａに付着したデポジットによるノズルニードル４０の摺動抵抗に関して、ノズルニードル４０を上下に摺動させる摺動動作（開閉動作）の繰り返しによる摺動抵抗を計測した結果、図５に示すような特性が得られた。
【００５５】
すなわち、図５に示すように、初期、特に初回の摺動抵抗は大きいが、２回目以降の摺動抵抗は初回の摺動抵抗と比較して非常に低くなる。このような特性から、初回の摺動動作によって摺動部分Ａに付着したデポジットの固着状態が緩和されることがわかる。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、摺動部分Ａに付着したデポジットによる摺動抵抗の低減を目的として、ＥＣＵ１００によりディーゼルエンジン１の始動直後の例えばアイドル運転状態においてコモンレール圧を一時的に昇圧することにより無効噴射期間内でノズルニードル４０を摺動させる無噴射開閉動作を行うようにしている。
【００５７】
ここで、無効噴射期間とは、インジェクタ４の応答遅れによる、燃料噴射に有効に寄与しない期間である。換言すれば、無効噴射期間は、燃料を噴射しない限界の噴射期間を意味し、例えば、図６に示すように、インジェクタ４のコイル５３への通電が開始され、実際に噴射量が生ずるまでの噴射期間Ｔ０である。
【００５８】
次に、図７を参照して、無効噴射期間内でノズルニードル４０を摺動させる無噴射開閉動作の原理について説明する。
【００５９】
図７に示すように、インジェクタ４のコイル５３への通電が未だ開始されていない時間ｔ１より前においては、ノズルニードル４０のリフト量が−Ｌ１［μｍ］程度である。つまり、この状態では、弁座４１ｃの弾性変形によりノズルニードル４０の沈み込みが生じている。
【００６０】
その後、時間ｔ１においてコイル５３への通電が開始されると、ノズルニードル４０が開弁方向に摺動し始め、時間ｔ２となるとそのリフト量が０となる。この時間ｔ１〜ｔ２の間は、リフト量が未だ０以下であることから、噴孔４１ａは開放されておらず、したがって燃料の噴射は実行されていない。つまり、時間ｔ１〜ｔ２の間は、無効噴射期間である。
【００６１】
そして、時間ｔ２においてコイル５３への通電が解除され、ノズルニードル４０が時間ｔ２を境に閉弁方向に向かって摺動し、弁座４１ｃに着座して噴孔４１ａが閉塞される。
【００６２】
こうした動作により、ノズルニードル４０は、無効噴射期間内で上下に摺動、すなわち開閉動作することとなる。このときの開閉動作を、燃料の噴射が行われない無噴射開閉動作という。なお、実際に燃料が噴射される場合には、時間ｔ２以後もコイル５３への通電が維持されるので、そのリフト量が図中、破線で示すように上昇し、規定の噴射期間が終了するとコイル５３への通電が解除されることにより、リフト量が低下する。
【００６３】
また、この無噴射開閉動作においては、コイル５３への通電が開始されると、ノズルニードル４０を開弁方向に向かって摺動させるために、コモンレール圧が一時的に高められる。具体的には、ＥＣＵ１００がサプライポンプ１４に備えられたサクションコントロールバルブを制御することによりコモンレール１３に圧送される燃料を調量することで、コモンレール圧を一時的に高めるようにしている。
【００６４】
ここで、無噴射開閉動作におけるコモンレール圧は、ノズルニードル４０を開弁方向（噴孔開放方向）に付勢する第３作用力として作用する。したがって、図８に示すように、コモンレール圧が高くなるほど、ノズルニードル４０を開弁方向に摺動させる第３作用力に相当する開弁力が増大する。
【００６５】
また、この無噴射開閉動作において一時的に高められるコモンレール圧は、摺動部分Ａに付着したデポジットによる摺動抵抗（特に、初期の摺動抵抗）に打ち勝ってノズルニードル４０を開弁方向に摺動させる必要があるため、図８に示すように、摺動抵抗に打ち勝つだけの開弁力を発生させるコモンレール圧に制御される。
【００６６】
本実施の形態においては、こうした無噴射開閉動作は、ディーゼルエンジン１の始動直後のアイドル運転状態においてＥＣＵ１００により実行される。
【００６７】
次に、図９を参照して、ＥＣＵ１００による無噴射開閉動作の処理について説明する。
【００６８】
まず、ＥＣＵ１００は、ディーゼルエンジン１の回転変動、詳しくはクランクシャフト８の回転変動に基づき、ディーゼルエンジン１の複数の気筒２のうち、いずれの気筒が失火しているか否かを判定する失火気筒判定を行う（ステップＳ１）。
【００６９】
例えば、ＥＣＵ１００は、ディーゼルエンジン１の回転変動量ｅｄｎｅが規定の失火判定値Ａを上回った回数を気筒別にカウントするとともに、そのカウントされた回数の多い気筒を失火気筒として特定することができる。また、失火気筒判定の方法としては、上述した方法の他、例えば各気筒２の膨張行程ごとに逐次、クランクシャフト８の角加速度ｄω／ｄｔを算出し、算出した角加速度ｄω／ｄｔが所定の失火判定閾値を下回った場合には、その気筒で失火が発生したものと判定する方法等を用いてもよい。この場合、失火判定閾値を下回った角加速度ｄω／ｄｔがいずれの気筒の膨張行程時に算出された角加速度であるかを特定することで失火気筒を特定できる。こうした失火気筒判定を行うＥＣＵ１００は、本発明に係る失火判定手段を構成する。
【００７０】
次いで、ＥＣＵ１００は、対象気筒が失火気筒であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ＥＣＵ１００は、対象気筒が失火気筒でないと判定した場合には、本処理を終了する。
【００７１】
一方、ＥＣＵ１００は、対象気筒が失火気筒であると判定した場合には、水温センサ７から入力されるディーゼルエンジン１の冷却水温ｅｔｈｗが予め定められた所定の水温Ｂ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、所定の水温Ｂは、摺動部分Ａに付着したデポジットがノズルニードル４０の摺動抵抗を増大させて噴射量の低下を引き起こすと判断できる程度まで同デポジットが固着していると判断できる冷却水温であり、予め実験的に求めてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【００７２】
ＥＣＵ１００は、冷却水温ｅｔｈｗが所定の水温Ｂ未満でないと判定した場合には、本処理を終了する。
【００７３】
一方、ＥＣＵ１００は、冷却水温ｅｔｈｗが所定の水温Ｂ未満であると判定した場合には、サプライポンプ１４に備えられたサクションコントロールバルブを制御することによりコモンレール圧ｅｐｃｒを予め定められた所定の圧力Ｐ０に昇圧する（ステップＳ４）。ここで、所定の圧力Ｐ０は、上述したように、摺動部分Ａに付着したデポジットに起因した摺動抵抗に打ち勝つだけの開弁力を発生させるコモンレール圧とされる。
【００７４】
次いで、ＥＣＵ１００は、対象気筒である失火気筒を無効噴射期間Ｔ０でマルチ噴射させるように、インジェクタ４の噴射期間を制御する（ステップＳ５）。
【００７５】
ここで、マルチ噴射としては、メイン噴射ｅｔｑｍに先立って少量の燃料を噴射するパイロット噴射（ｅｔｑｐｌ１、ｅｔｑｐｌ２）、メイン噴射ｅｔｑｍ、およびメイン噴射ｅｔｑｍの後に少量の燃料を再度噴射するアフター噴射ｅｔｑａｔが挙げられる。
【００７６】
ＥＣＵ１００は、これら各噴射の噴射期間をそれぞれ無効噴射期間Ｔ０に設定して、各噴射において無噴射開閉動作を行う。したがって、対象の失火気筒では、これらマルチ噴射を行っても実際に燃料は噴射されず、ノズルニードル４０が上下に微量に摺動し、元の閉弁状態に戻る無噴射開閉動作が行われることとなる。
【００７７】
以上のように、ＥＣＵ１００は、失火気筒に対して無噴射開閉動作を行う。さらに、ＥＣＵ１００は、失火気筒がある場合でも冷却水温ｅｔｈｗが所定の水温Ｂ未満でない場合には、無噴射開閉動作を実行しない。つまり、ＥＣＵ１００は、対象気筒が失火気筒であり、かつ冷却水温ｅｔｈｗが所定の水温Ｂ未満であることを条件に無噴射開閉動作を実行する。なお、上述したステップＳ３の判定を省略し、冷却水温ｅｔｈｗに関わらず、無噴射開閉動作を実行するようにしてもよい。
【００７８】
また、上述の所定の圧力Ｐ０および噴射期間Ｔ０は、ＥＣＵ１００のＲＯＭにマップ化されて記憶されている。この無噴射開閉動作時のコモンレール圧および噴射期間のマップは、圧力Ｐ０よりも低圧のコモンレール圧および噴射期間Ｔ０よりも長い噴射期間がマップ化された通常時のマップと別に設けられている。したがって、無噴射開閉動作の実行時は、通常時のマップから無噴射開閉動作時のマップに切り替えることで、上述した無噴射開閉動作を実行可能とされる。
【００７９】
こうした無噴射開閉動作は、ディーゼルエンジン始動直後のアイドル運転状態において行われる。
【００８０】
次に、図１０を参照して、ディーゼルエンジン始動時における無噴射開閉動作について説明する。
【００８１】
図１０に示すように、上述の無噴射開閉動作を実行するために、ディーゼルエンジン始動直後のアイドル運転状態の時間ｔ３〜ｔ４の間は、コモンレール圧が図中、破線で示すように一時的に昇圧される。この時間ｔ３〜ｔ４は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程の４行程分の期間である。つまり、この時間ｔ３〜ｔ４の間におけるマルチ噴射において、対象気筒（失火気筒）に対して無噴射開閉動作が実行される。
【００８２】
また、時間ｔ３〜ｔ４の間は、エンジン回転数は、アイドル運転状態におけるアイドル回転数に維持されている。このとき、対象気筒である失火気筒においては、噴射期間が無効噴射期間Ｔ０とされることから、他の気筒（失火していない気筒）と比べて、図中、破線で示すように噴射期間が短くなる。
【００８３】
さらに、コモンレール圧は、複数の気筒２（図１参照）で共通である。このため、失火気筒における無噴射開閉動作を行うためにコモンレール圧が昇圧されると、他の気筒では、通常設定されるコモンレール圧よりも高いコモンレール圧で燃料噴射が行われることとなる。したがって、他の気筒では、噴射量が通常時よりも多くなってしまう。そこで、本実施の形態では、失火気筒の無噴射開閉動作に伴うコモンレール圧の昇圧と同時に、他の気筒における噴射期間を短くしている。これにより、コモンレール圧の昇圧によりディーゼルエンジン１のエンジン回転数が上昇してしまうことを防止することができる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、ディーゼルエンジン１の始動直後にコモンレール圧を一時的に昇圧することにより無効噴射期間内でノズルニードル４０を摺動させる無噴射開閉動作を行う。この無噴射開閉動作によりノズルニードル４０を摺動させると、摺動部分Ａに付着したデポジットによるノズルニードル４０に対する摺動抵抗を、当該無噴射開閉動作後において低減させることができる。これにより、無噴射開閉動作後においては、当該デポジットによってノズルニードル４０の摺動抵抗が増大することを防止することができる。したがって、摺動抵抗の増大によってノズルニードル４０の移動が妨げられることがなく、燃料噴射量の低下を防止することができる。
【００８５】
また、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、失火していると判定された失火気筒に対して無噴射開閉動作を行う。このため、摺動部分Ａに付着したデポジットによりノズルニードル４０の摺動が妨げられ、その結果、燃料噴射量が低下して失火に至ったと判断できる気筒に対してのみ無噴射開閉動作を行うことができる。したがって、効率的に無噴射開閉動作を行うことができる。
【００８６】
さらに、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置は、ディーゼルエンジン１の冷却水温ｅｔｈｗが予め定められた所定の水温Ｂ未満であることを条件に無噴射開閉動作を行う。このため、付着したデポジットが固着し易く、ノズルニードル４０の摺動抵抗を増大させる可能性の高いと考えられる冷却水温の比較的低い状況下においてのみ、効率的に無噴射開閉動作を行うことができる。
【００８７】
なお、本実施の形態においては、無噴射開閉動作をディーゼルエンジン始動直後のアイドル運転状態において実行するようにしたが、これに限らず、例えばディーゼルエンジン始動直後であってアイドル運転状態移行前に実行するようにしてもよい。この場合、無噴射開閉動作を行うためにコモンレール圧を昇圧することに関しては、本実施の形態と同様であるが、コモンレール圧の昇圧方法が異なる。具体的には、図１１に示すように、ディーゼルエンジン１の始動直後におけるエンジン回転数の吹け上がり時の慣性トルクをサプライポンプ１４の駆動トルクに回すことで、コモンレール圧を一時的に昇圧させるようにしている。このとき、対象気筒（失火気筒）以外の他の気筒では、上述の吹け上がり時の慣性トルクが上述の駆動トルクに回されることでディーゼルエンジン１の出力トルクが減少することを防止するため、図中、破線で示すように噴射期間を通常の噴射期間よりも長くなるようにした。こうした例によれば、本実施の形態と比べて早期に無噴射開閉動作を行うことができ、摺動部分Ａに付着したデポジットによるノズルニードル４０に対する摺動抵抗を早期に低減させることができる。また、エンジン回転数の吹け上がり時の慣性トルクを利用してコモンレール圧の昇圧を行うので、効率的に無噴射開閉動作を行うことができる。
【００８８】
以上説明したように、本発明に係る燃料噴射制御装置は、インジェクタのニードル弁の摺動部分に付着するデポジットによってニードル弁の摺動抵抗の増大を防止することにより燃料噴射量の低下を防止することができ、例えばコモンレール式の燃料噴射制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２  気筒
３  燃焼室
４  インジェクタ
７  水温センサ
８  クランクシャフト
１０  クランク角センサ
１３  コモンレール
１４  サプライポンプ（ニードル弁駆動手段）
４０  ノズルニードル（ニードル弁）
４１  ノズルボディ
４１ａ  噴孔
４１ｂ  燃料溜り室
４１ｃ  弁座
４２  スプリング
４５  電磁弁装置
４８  圧力制御室
５３  コイル
５６  バルブアーマチャ
１００  ＥＣＵ（ニードル弁駆動手段、失火判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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