(57)【要約】【課題】混合気の圧縮漏れに伴う不具合の発生を抑制する内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１００の燃焼室９に燃料を噴射するインジェクタ１と、インジェクタ１からの燃料の噴射を制御する制御部５とを備え、インジェクタ１は、バルブボディー１０と、バルブボディー１０の先端に設けられ、燃焼室９に開口する燃料の噴射孔１ｈとを備える内燃機関の制御装置αである。この内燃機関の制御装置αは、バルブボディー１０における燃焼室９に露出しない部分に設けられる歪センサ１１を備え、制御部５は、歪センサ１１の測定結果に基づいてインジェクタ１からの燃料の噴射を停止する。【選択図】図１
2017180309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタからの燃料の噴射を制御する制御部とを備え、前記インジェクタは、バルブボディーと、前記バルブボディーの先端に設けられ、前記燃焼室に開口する前記燃料の噴射孔とを備える内燃機関の制御装置であって、
前記バルブボディーにおける前記燃焼室に露出しない部分に設けられる歪センサを備え、
前記制御部は、前記歪センサの測定結果に基づいて前記インジェクタからの燃料の噴射を停止する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合気の圧縮漏れを検知し、インジェクタからの燃料の噴射を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室に燃料を噴射する内燃機関において、燃焼室に圧力センサを設けることが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。燃焼室に圧力センサを設けることで、混合気が十分に圧縮されていない状態、即ち混合気の圧縮漏れを検知することができる。特許文献１では、内燃機関の初動時に圧縮漏れが生じ易いことを課題とし、圧縮漏れの度合いに応じて燃料の噴射量を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６６５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
混合気の圧縮漏れは、内燃機関の初動時に限って生じるものではなく、例えば排気ポートを閉じる排気バルブの閉じ不良などによっても生じる。混合気の圧縮漏れがあると混合気の燃焼が不十分になり、未燃焼の燃料が燃焼ガスと共に排気ポートに排気される。未燃焼の燃料は、例えば、排気ガス浄化装置の触媒を溶損させ、触媒の機能を低下させるといった不具合を引き起こす恐れがある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、混合気の圧縮漏れに伴う不具合の発生を抑制する内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するには、例えばシリンダヘッドの位置から燃焼室内に臨む圧力センサを設け、その圧力センサによって圧縮漏れを検知し、燃料の噴射を停止すれば良い。しかし、その場合、圧力センサのシール構造が燃焼室の気密の弱点となる恐れがあり、圧縮漏れの原因の一つとなり得る。また、燃焼室内は混合気の爆発に曝されるため、その爆発に長期間耐えうる圧力センサを利用する必要がある。本発明者らは、これらの問題点を考慮し、以下に示す本発明を完成させた。
【０００７】
本発明の一態様に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタからの燃料の噴射を制御する制御部とを備え、前記インジェクタは、バルブボディーと、前記バルブボディーの先端に設けられ、前記燃焼室に開口する前記燃料の噴射孔とを備える内燃機関の制御装置である。この内燃機関の制御装置は、前記バルブボディーにおける前記燃焼室に露出しない部分に設けられる歪センサを備え、前記制御部は、前記歪センサの測定結果に基づいて前記インジェクタからの燃料の噴射を停止する。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成では、燃焼室の圧力を受けるインジェクタのバルブボディーの歪量を測定することで、燃焼室内の圧力を推定し、混合気の圧縮漏れを検知する。内燃機関の制御装置に備わる制御部は、混合気の圧縮漏れがあると判断したら、インジェクタからの燃料の噴射を停止するため、混合気の圧縮漏れに伴う不具合の発生を抑制することができる。
【０００９】
また、上記構成では、混合気の圧縮漏れを検知するための歪センサが、バルブボディーにおける燃焼室に露出しない位置に設けられているため、歪センサを設けることによって燃焼室の気密の弱点が増えることがない。そのため、歪センサによって圧縮漏れの可能性が高まることはない。しかも、歪センサは混合気の爆発に直接曝されるわけではないので、歪センサには故障などの不具合が生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る内燃機関の燃焼室周りの概略構成図である。
【図２】実施形態１に係る内燃機関の制御装置による内燃機関の制御の一例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】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る内燃機関を図面に基づいて説明する。
【００１２】
＜実施形態１＞
≪内燃機関≫
初めに、図１に基づいてディーゼルエンジン（内燃機関）１００の概略構成を説明する。内燃機関１００は、ピストン２と、内部でピストン２を往復させるシリンダライナー３と、シリンダライナー３の上部に配置されるシリンダヘッド４と、を備える。ピストン２の頂面には凹部２０が設けられており、この凹部２０によって燃焼室９が構成される。シリンダヘッド４の位置には、吸気ポート６と排気ポート７が設けられており、両ポート６，７はシリンダライナー３の内部に繋がっている。吸気ポート６のシリンダライナー３側の開口端である吸気孔は吸気バルブ６ｂによって開閉され、排気ポート７のシリンダライナー３側の開口端である排気孔は排気バルブ７ｂによって開閉される。
【００１３】
内燃機関１００の燃焼室９の天井部分、即ちシリンダヘッド４のうち、燃焼室９に対向するルーフ面からは、燃焼室９に燃料を噴射するインジェクタ１の先端が露出している。インジェクタ１は、筒状のバルブボディー１０と、その内部に配置されるニードルバルブ（図示せず）を備え、バルブボディー１０の先端に燃料の通り道となる複数の噴射孔１ｈが形成されている。このような構成を備えるインジェクタ１では、ニードルバルブが後退（バルブボディー１０の先端とは反対側に移動）することで、噴射孔１ｈから燃料が噴射される。インジェクタ１は、エンジンコントロールユニットなどで構成される制御部５に繋がっており、制御部５の指令によってニードルバルブが進退することで、燃料の噴射量や時間を調節することができる。ニードルバルブは、ソレノイドなどやピエゾ素子などで進退される。
【００１４】
内燃機関１００の各部材間の繋ぎ目の部分には、燃焼室９の気密を保つシール部材が設けられる。例えば、ピストン２の外周には、ピストン２の側面とシリンダライナー３の内周面との間をシールするピストンリング（シール部材）８Ａが設けられている。また、シリンダライナー３の上端面とシリンダヘッド４の下端面との間にもシール部材８Ｂが設けられている。その他、インジェクタ１のバルブボディー１０の外周面とシリンダヘッド４との間にもシール部材８Ｃが設けられている。その他、図示していないが、吸気バルブ６ｂ（排気バルブ７ｂ）と、吸気孔（排気孔）との接触箇所にもシール部材が設けられている。
【００１５】
≪内燃機関の制御装置≫
内燃機関１００では、ピストン２が上昇することで燃焼室９の混合気が圧縮され、混合気の爆発が生じる。ここで、吸気バルブ６ｂや排気バルブ７ｂの閉じ不良や、シール部材８Ａ〜８Ｃのいずれかのシール不良などによって混合気の圧縮が不十分となる圧縮漏れが生じると、未燃焼の燃料が排気ポート７に流入する恐れがある。未燃焼の燃料は、排気ガス浄化装置の触媒を溶損させるなどの不具合を生じさせる恐れがある。その対策として、本実施形態では、圧縮漏れを検知して、インジェクタ１からの燃料の噴射を停止する内燃機関の制御装置αを設けている。以下、内燃機関の制御装置αの構成を詳細に説明する。
【００１６】
内燃機関の制御装置αは、内燃機関１００のインジェクタ１と、インジェクタ１からの燃料の噴射を制御する制御部５と、インジェクタ１のバルブボディー１０に設けられる歪センサ１１とで構成される。
【００１７】
歪センサ１１は、バルブボディー１０の軸方向の歪量を測定し、その測定結果を制御部５に伝送する部材であって、例えば市販のものを利用することができる。歪センサ１１は、バルブボディー１０の外周面のうち、燃焼室９に露出しない部分に設けても良いし、バルブボディー１０に内蔵させても良い。バルブボディー１０は、燃焼室９の混合気の圧縮や爆発の圧力を受けて軸方向に歪むので、バルブボディー１０に設けた歪センサ１１の測定結果から燃焼室９の圧力を推定することができる。つまり、歪センサ１１の測定結果から混合気の圧縮漏れの有無も推定することができる。
【００１８】
制御部５は、歪センサ１１の測定結果に基づいて、混合気の圧縮漏れの有無を判断し、圧縮漏れがあると判断したときに、インジェクタ１からの燃料の噴射を停止する。圧縮漏れの有無の判断には、内燃機関の１サイクルの間に測定したバルブボディー１０の最大歪量が所定値以下か否かで判断すると良い。１サイクル中で、燃焼室９の圧力が最大になるのは、混合気の爆発時である。１サイクルを特定するために、ピストン２が連結されるクランクシャフトの回転角の情報を利用しても良い。
【００１９】
燃料の噴射を停止した後、制御部５は、インストルメントパネルに設けられるエンジンチェックランプを点灯させるなどして、運転者に内燃機関１００の修理の必要性を通知する。ここで、圧縮漏れの原因が、例えば吸気バルブ６ｂや排気バルブ７ｂに異物が挟まるといった一時的な不具合によるものであれば、内燃機関１００を空クランキングする（燃料を噴射せずにピストン２を上下させる）ことで、吸気バルブ６ｂや排気バルブ７ｂの閉じ不良が解消する可能性がある。そのような制御の一例を図２に基づいて以下に説明する。
【００２０】
≪制御例≫
以下の制御を行なう制御部５は、図１に示すように、圧縮漏れ判断部５０と、噴射停止指令部５１と、空クランキング指令部５２と、噴射再開指令部５３と、警告指令部５４とを備える。圧縮漏れ判断部５０は、バルブボディー１０の最大歪量が所定値以下であるか否かに基づいて圧縮漏れの有無を判断する。噴射停止指令部５１は、圧縮漏れ判断部５０によって圧縮漏れがあると判断されたときにインジェクタ１からの燃料の噴射を停止するように指令する。空クランキング指令部５２は、燃料の噴射停止後、内燃機関１００に所定回数の空クランキングを指令する。噴射再開指令部５３は、所定回数の空クランキングの後に、圧縮漏れ判断部５０によって圧縮漏れが解消されたと判断されたときに、インジェクタ１に燃料の噴射の再開を指令する。警告指令部５４は、所定回数の空クランキング後に、圧縮漏れ判断部５０によって圧縮漏れがあると判断されたときに、運転者に内燃機関１００の修理を促す警告を発する。
【００２１】
図２のフローチャートに示すように、制御部５の圧縮漏れ判断部５０は、歪センサ１１の測定結果に基づいて、１サイクル中のバルブボディー１０の最大歪量が所定値Ｘ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１）。所定値Ｘは、実験によって求めたバルブボディー１０の歪量と、燃焼室９の圧力との相関関係に基づいて決定された値である。つまり、最大歪量が所定値Ｘ以下であると、燃焼室９の圧力が、圧縮漏れが生じたときの圧力であると判断する。ここで、所定値Ｘには、運転条件に応じた複数の所定値Ｘがある。例えば、高過給圧、高燃料噴射量となる高負荷時に対応した所定値Ｘ１、低過給圧、低燃料噴射量となる低負荷時に対応した所定値Ｘ２などがあり、圧縮漏れ判断部５０は、運転条件に応じた所定値Ｘを選択し、ステップＳ１の比較を行う。ステップＳ１の判断結果がイエスの場合、制御部５の噴射停止指令部５１はインジェクタ１からの燃料の噴射を停止し（ステップＳ２）、ノーの場合、圧縮漏れ判断部５０はステップＳ１の判断を繰り返す。
【００２２】
燃料の噴射を停止した後、制御部５の空クランキング指令部５２は、内燃機関１００に空クランキングを行なわせ、燃焼室９内の気体の入れ換えを行なう。空クランキングの間も吸気バルブ６ｂと排気バルブ７ｂは動作するので、その動作に伴って吸気バルブ６ｂや排気バルブ７ｂの閉じ不良が解消する可能性がある。そこで、空クランキング指令部５２は、空クランキングが所定回数を超えたか否かを判断する（ステップＳ３）。空クランキングの回数は、適宜選択することができる。
【００２３】
空クランキングの回数が所定数を超えたら、制御部５の圧縮漏れ判断部５０は、空クランキング時のバルブボディー１０の最大歪量が所定値Ｙ以下であるか否かを判断する（ステップＳ４）。空クランキング時のバルブボディー１０の歪量は、ピストン２が上死点にあるとき、即ち燃焼室９が最も圧縮された状態のときに最大になると考えられる。空クランキング時は燃料の噴射を行なっていないので、混合気の爆発は生じない。従って、所定値Ｙは、ステップＳ１の所定値Ｘよりも低い値である。所定値Ｙも、予め実験によって求めたバルブボディー１０の歪量と、燃焼室９の圧力との相関関係に基づいて決定すれば良い。所定値Ｙにも、所定値Ｘと同様に、運転条件に応じた複数の所定値Ｙがある。圧縮漏れ判断部５０は、運転条件に応じた所定値Ｙを選択し、ステップＳ４の比較を行う。
【００２４】
バルブボディー１０の最大歪量が所定値Ｙ超（ステップＳ４の判断結果がノー）であれば、制御部５の圧縮漏れ判断部５０は、圧縮漏れが解消したと判断し、制御部５の噴射再開指令部５３は、燃料の噴射の再開をインジェクタ１に指令する（ステップＳ６）。圧縮漏れが解消したということは、吸気バルブ６ｂや排気バルブ７ｂに閉じ不良が生じていたが、それが解消したと考えることができる。
【００２５】
一方、バルブボディー１０の最大歪量が所定値Ｙ以下（ステップＳ４の判断結果がイエス）であれば、制御部５の圧縮漏れ判断部５０は、圧縮漏れが継続していると判断し、制御部５の警告指令部５４は、エンジンチェックランプなどを点灯させ、運転者に内燃機関１００の修理を促す（ステップＳ５）。空クランキングを行なっても圧縮漏れが解消しないということは、吸気バルブ６ｂや排気バルブ７ｂに回復不能の閉じ不良が生じているか、シール部材８Ａ〜８Ｃのいずれかにシール不良が生じていると考えることができる。
【００２６】
≪効果≫
以上説明した内燃機関の制御装置αによれば、混合気の圧縮漏れを検知し、インジェクタ１からの燃料の噴射を停止するため、混合気の圧縮漏れに伴う不具合の発生を抑制することができる。また、歪センサ１１は、バルブボディー１０における燃焼室９に露出しない位置に設けられているため、歪センサ１１を設けることによって燃焼室９の気密の弱点が増えることがない。そのため、歪センサ１１によって圧縮漏れの可能性が高まることはない。しかも、歪センサ１１は混合気の爆発に直接曝されるわけではないので、歪センサ１１には故障などの不具合が生じ難い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の内燃機関の制御装置は、混合気の圧縮漏れの検知に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１００  内燃機関
α  内燃機関の制御装置
１  インジェクタ  １０  バルブボディー  １ｈ  噴射孔  １１  歪センサ
２  ピストン  ２０  凹部
３  シリンダライナー
４  シリンダヘッド
５  制御部
５０  圧縮漏れ判断部  ５１  噴射停止指令部  ５２  空クランキング指令部
５３  噴射再開指令部  ５４  警告指令部
６  吸気ポート  ６ｂ  吸気バルブ
７  排気ポート  ７ｂ  排気バルブ
８Ａ〜８Ｃ  シール部材
９  燃焼室
【図１】
2017180309.tif 000003
【図２】
2017180309.tif 000004