JP2003106192A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インジェクタに付着するデポジットの生成を
十分に抑制する。 【解決手段】 機関回転数Ｎｅに対する平均有効圧Ｐｍ
ｅとをもとに、デポジットが生成しやすいデポジット生
成領域Ｓを予め規定しておく（ステップ１１０）。機関
運転状態に応じて設定された噴射条件が、このデポジッ
ト生成領域にある時間を積算し（ステップ１１４）、所
定の積算値Ｔａを越えた場合には、分割パイロット噴射
から単発パイロット噴射に変更し、インジェクタの動作
頻度を抑えると共に、インジェクタ内を流れる燃料の流
速を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コモンレール式の
燃料噴射装置の動作制御を行うことにより、内燃機関の
１燃焼サイクル内において、燃料の主噴射から時間間隔
を経て副噴射を行うようにした内燃機関の燃料噴射制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃
料噴射装置として、共通の高圧燃料管から各気筒毎に設
けられた噴射ノズルに燃料を分配するコモンレール式の
燃料噴射装置が知られている。そして、このような燃料
噴射装置を用いて、各気筒の１燃焼サイクル内におい
て、主噴射から時間間隔を隔ててパイロット噴射などの
副噴射を行うことにより、燃焼圧力の急激な立ち上がり
を軽減して、燃焼騒音の抑制やすすを低減させる内燃機
関の燃料噴射制御装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば特開平９−１５
１７７０号には、副噴射を多段に分割して実行する燃料
噴射制御が開示されており、燃料噴射弁の噴孔近傍にデ
ポジットが付着した場合に燃料噴射量を補正すること
で、機関運転状態に応じた所望の燃料量を噴射できるこ
とが開示されている。

【０００４】しかし、この特開平９−１５１７７０号に
は、燃料噴射弁の噴孔近傍に、ある程度のデポジットが
付着した後の制御処理が開示されており、噴孔近傍にデ
ポジットが徐々に付着堆積していく過程でも、燃料噴射
弁の噴射性能が少しずつ変化するため、この間、正確な
噴射量制御が実施できないおそれがある。

【０００５】このような観点より、デポジットを噴孔近
傍に付着させないことが重要であるとの認識により、本
発明は、燃料噴射弁の噴孔近傍に対する、デポジットの
付着を十分に抑制することができる内燃機関の燃料噴射
制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１にかか
る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の１燃焼サ
イクル内において、燃料の主噴射から時間間隔を経て副
噴射を行うように、燃料噴射弁の動作制御を行う内燃機
関の燃料噴射制御装置であって、副噴射を複数回に分割
して噴射する分割副噴射と主噴射との噴射条件を、機関
運転状態をもとに設定する第１設定手段と、機関回転数
と燃料噴射圧力とで規定される所定の範囲を、燃料噴射
弁にデポジットを生成し得る生成領域として予め規定し
ており、第１設定手段で設定された噴射条件が、この生
成領域内であるか否かを、このときの機関回転数に応じ
て判定する判定手段と、判定手段によって噴射条件が生
成領域内であると判定される間における、機関運転時間
又は機関走行距離の少なくとも一方を積算する積算手段
と、積算手段の積算結果が所定のしきい値を越えた場合
に、第１設定手段で設定された分割副噴射の分割回数を
より少ない回数に変更して、主噴射及び副噴射の各噴射
条件を設定する第２設定手段とを備えて構成する。

【０００７】デポジットが生成しやすい生成領域は、予
め実験的に把握することができ、この生成領域を機関回
転数と燃料噴射圧力で規定しておく。そして、この生成
領域に該当する条件での噴射が、何時間或いはどの程度
の走行距離に亘って行われたのかを積算手段によって積
算する。この積算結果が所定のしきい値を越えた場合
に、第２設定手段によって、分割副噴射の分割回数をよ
り少ない回数に変更する。これは、燃料噴射弁のノズル
先端部の温度が高いほど、デポジットの堆積傾向が大と
なることから、分割副噴射の回数を減少させることで、
燃料噴射弁の作動頻度が減少して、ノズル先端部の温度
が上昇することが抑えられる。

【０００８】請求項２にかかる内燃機関の燃料噴射制御
装置は、請求項１における内燃機関の燃料噴射制御装置
において、第２設定手段では、副噴射として、主噴射に
先立って圧縮行程中に１回のみ燃料噴射を実行する単発
副噴射を設定する。

【０００９】燃料噴射弁のノズルを通過する燃料の流量
が小さい場合にも、デポジットが生成しやすい。そこ
で、副噴射を分割せずに１回にまとめて噴射することに
より、燃料噴射弁のノズルを通過する燃料の流量を大と
して、デポジットの生成を抑制する。

【００１０】請求項３にかかる内燃機関の燃料噴射制御
装置は、請求項２における内燃機関の燃料噴射制御装置
において、第２設定手段で変更した噴射条件が、生成領
域内であるか否かを、このときの機関回転数に応じて再
度判定する再判定手段と、再判定手段によって噴射条件
が生成領域内であると判定される間における、機関運転
時間又は機関走行距離の少なくとも一方を再度積算する
再積算手段と、再積算手段の積算結果が所定のしきい値
を越えた場合に単発副噴射を禁止すると共に、この単発
副噴射を禁止した場合における主噴射の噴射条件を設定
する第３設定手段とをさらに備えて構成する。

【００１１】第２設定手段によって、分割副噴射を単発
副噴射に切り換えることで、デポジットがより生成し難
い条件に変更したが、変更した噴射条件下において、さ
らに、再判定手段及び再積算手段によって、デポジット
の生成領域か否かの判定と、その間の時間又は距離を積
算する。そして、この積算結果が再び所定のしきい値を
越えた場合には、第３設定手段によって、単発副噴射を
禁止して主噴射の噴射条件を設定する。これにより、燃
料の噴射時期を１回にまとめられるため、一回の燃料噴
射量が増大すると共に、燃料噴射弁の作動頻度も減少す
るので、デポジットの生成がより抑制される。

【００１２】請求項４にかかる内燃機関の燃料噴射制御
装置は、請求項３における内燃機関の燃料噴射制御装置
において、第３設定手段で設定された主噴射の噴射条件
をもとに、排気行程上死点付近で燃料を噴射する排気上
死点噴射を実行するか否かを判定し、排気上死点噴射を
実行すると判定した場合に、主噴射及び排気上死点噴射
の噴射条件を設定する第４設定手段をさらに備えて構成
する。

【００１３】第３設定手段によって、燃料の噴射時期を
主噴射の１回にまとめると、主噴射のみでは、騒音が増
加したり失火の懸念が増す場合もおこり得る。このよう
な場合には、第４設定手段によって、より着火しやす
く、かつ騒音も抑制できる燃焼環境を作るべく、排気上
死点噴射を実行することとし、この場合、第４設定手段
では排気上死点噴射の噴射条件を設定すると共に、この
排気上死点噴射を考慮した主噴射の噴射条件も設定す
る。

【００１４】請求項５にかかる内燃機関の燃料噴射制御
装置は、内燃機関の１燃焼サイクル内において、燃料の
主噴射から時間間隔を経て副噴射を行うように、燃料噴
射弁の動作制御を行う内燃機関の燃料噴射制御装置であ
って、当該内燃機関の運転状態がアイドリング状態の際
に、燃料噴射弁に所定量を超えるデポジットが付着して
いるか否かを判定する判定手段と、判定手段により、燃
料噴射弁に所定量を超えるデポジットが付着していると
判定した場合に、排気行程上死点付近で燃料を噴射する
排気上死点噴射を実行する実行手段とを備えて構成す
る。

【００１５】内燃機関の運転状態がアイドリング状態の
際には、例えば多量の排気上死点噴射を実施することも
可能であり、実行手段によってこのような排気上死点噴
射を実行することで、燃料噴射弁に付着したデポジット
が効果的に除去される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下の本発明の各実施形態につい
て説明する。

【００１７】図１に、後述する各実施形態に共通となる
ディーゼルエンジン（内燃機関）の全体的な構成を概略
的に示す。エンジン本体１は４つの気筒が一列に配置さ
れており、サージタンク２に連通する４本の吸気管３を
介して各気筒に吸入空気が供給される。一方、エンジン
の排気系には各気筒から排気される排気ガスを集合させ
る排気マニホールド５が設けられており、排気マニホー
ルド５には排気管６が接続されている。排気管６の途中
にはＨＣの存在下で排気ガス中のＮＯｘを還元浄化する
ＮＯｘ触媒を備えるＮＯｘ還元触媒７が設けられてい
る。ＮＯｘ触媒は所定量のＨＣの存在下でＮＯｘとＨＣ
とを選択的に反応させる性質を持っており、例えば金属
を担持したゼオライトで構成されるものを用いることが
できる。

【００１８】各気筒には燃料を噴射するインジェクタ
（燃料噴射弁）４が設けられており、各インジェクタ４
は、燃焼供給管９を介して、コモンレール８と呼ばれる
高圧燃料蓄圧室に接続されており、コモンレール８から
各インジェクタ４に高圧燃料が供給される機構となって
いる。各インジェクタ４はＥＣＵ（Electronic Control
Unit）１００の制御信号に基づき、所定の時期にインジ
ェクタ４内部のニードル弁を開弁させることによって、
この開弁時間とコモンレール８の燃料圧力とに応じた所
定量の燃料を、各気筒内に噴射する。

【００１９】また、高圧ポンプ１１は、燃料タンク内に
蓄えられた燃料をコモンレール８内に供給するポンプで
あり、例えばエンジンのクランク軸の回転力を用いて駆
動されると共に、コモンレール８への燃料の供給量を、
コモンレール８内の燃料圧力に応じて変化させることが
できる機構となっている。

【００２０】図２に示すように、ＥＣＵ１００は、互い
に接続された入力インターフェイス１１０、ＣＰＵ１２
０、ＲＡＭ１３０、ＲＯＭ１４０、出力インターフェイ
ス１５０を備えた電子制御ユニットとして構成してお
り、入力インターフェイス１１０には、機関回転数及び
クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ２０、
アクセルペダルの踏み込み量となるアクセル開度に応じ
た信号を出力するアクセル開度センサ２２、コモンレー
ル８の燃料圧力を検出するコモンレール圧センサ２４、
吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ２６、吸気側カ
ムシャフト（図示せず）のカム角度を検出するカム角セ
ンサ２８、機関冷却水の水温を検出する水温センサ３
０、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ３２などの
各種センサの検出結果などが入力される。そして、入力
インターフェイス１１０に与えられた各信号は、必要に
応じて変換されてＣＰＵ１２０に送られ、ＣＰＵ１２０
ではこれらの各信号や、ＲＡＭ１３０、ＲＯＭ１４０等
に記憶されている制御処理プログラムや各種データをも
とに、燃料の噴射量、噴射時期、圧力などの制御値を演
算する。演算された制御信号は出力インターフェイス１
５０で適切な信号に変換されて高圧ポンプ１１や個々の
インジェクタ４等に送られる。なお、吸気側カムシャフ
トには、吸気弁の開閉時期を変更し得る可変バルブタイ
ミング装置６０が設けられており、可変バルブタイミン
グ装置６０の動作制御もＥＣＵ１００によって実行され
る。

【００２１】このようにＥＣＵ１００では、個々のイン
ジェクタ４の動作制御を行って、燃料の噴射量、噴射時
期を制御しており、コモンレール式の燃料噴射制御装置
を構成しているため、各気筒の１燃焼サイクル内に複数
回の燃料噴射を行うことが可能である。そこで、機関出
力トルクを発生させるべく概ね圧縮行程上死点付近で行
われる主噴射とは別に、主噴射から進角側又は遅角側に
時間間隔を隔てて副噴射を行うようにしている。副噴射
としては、パイロット噴射（前噴射）、ポスト噴射（後
噴射）、ＨＣ供給用噴射、排気上死点噴射が挙げられ
る。

【００２２】パイロット噴射は主噴射に先立って少量の
燃料を噴射する副噴射であり、例えば圧縮上死点前（以
下、「圧縮上死点前」を「ＢＴＤＣ」と記す）７０°〜
０°クランク角（以下、「クランク角」を「ＣＡ」と記
す）程度で行われる。主噴射に対する時期的間隔が大き
いときには予混合気を形成し、小さいときには主噴射に
よって噴射された燃料を着火燃焼させるための着火源を
形成する。なお、このパイロット噴射は、複数回に分け
て実行することも可能であり、従って予混合気形成用の
パイロット噴射と着火源形成用のパイロット噴射との双
方の噴射を行うこともできる。

【００２３】ポスト噴射は燃焼ガス又は排気ガス中のＨ
Ｃを完全燃焼させて機関から排出されるすすを低減する
ため、主噴射が完了した後に行われる副噴射である。こ
のポスト噴射は燃焼室内に燃焼火炎が残存している間に
行われるのが好ましく、例えば主噴射完了後のＢＴＤＣ
０°〜−３０°ＣＡ（圧縮上死点後０°〜３０°ＣＡ）
程度に行われる。

【００２４】ＨＣ供給用噴射は、ＮＯｘ還元触媒７に還
元剤としてＨＣ（炭化水素）を供給するための副噴射で
あり、例えばＢＴＤＣ−１５０°〜−２１０°ＣＡ程度
に行われる。ＨＣ供給用噴射による燃料は完全燃焼する
ことなく、ＮＯｘ還元触媒７に到達し、流入するＮＯｘ
を還元する。

【００２５】排気上死点噴射は、吸入空気と噴霧燃料と
の予混合時間を十分に確保して予混合を促進させるた
め、排気行程の上死点付近となる、ＢＴＤＣ３２０°〜
３４０°ＣＡ程度に行われる副噴射である。また、排気
上死点噴射は、ピストンが上死点付近に現れた際に噴射
するため、噴射された燃料が気化せずに液状のまま直接
気筒の内壁面に到達して、気筒内壁面の潤滑油膜を洗い
流してしまう、いわゆるボアフラッシングの発生を十分
に低減させることができる。従って、例えば機関回転数
が４０００ｒｐｍ程度の高い回転数になると、パイロッ
ト噴射を分割して実行しても許容レベル以上の噴霧燃料
がシリンダボアに衝突する場合があり、このような場合
には、副噴射の噴射タイミングとして、前述したパイロ
ット噴射に加えて排気上死点噴射も含められ、それぞれ
の噴射時期や噴射量が設定される。なお、排気上死点噴
射も分割して実行することも可能である。

【００２６】各種の副噴射が行われるか否かは、機関の
運転状態に応じて定められ、各種副噴射の噴射時期、噴
射量の設定処理は、ＥＣＵ１００で実行される。

【００２７】インジェクタ４のノズル先端部にデポジッ
トが付着堆積する場合があるが、ＥＣＵ１００では、こ
のデポジットの生成を抑制するような次のような燃料噴
射制御を実行している。

【００２８】図３に、デポジットの生成を抑制する燃料
噴射の制御処理例を示す。なお、図３で示す制御ルーチ
ン１は所定時間毎の割り込みによって実行される。

【００２９】まずステップ１０２では、機関回転数Ｎｅ
とアクセル開度Ａｃｃｐとを読み込む。ＲＯＭ１４０に
は、機関出力トルクを要求トルクに一致させるために最
適な燃料噴射時期が、機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ａ
ｃｃｐとから得られるマップの形で記憶されており、こ
のときの機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃｐとから
該当する主噴射の燃料噴射時期を読み込む。またＲＯＭ
１４０には、機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃｐと
に応じて、１組の（主噴射の噴射量Ｑ、噴射圧力ＰＣ）
が予め規定された（Ｑ、ＰＣ）マップが記憶されてお
り、続くステップ１０４では、ステップ１０２で読み込
んだ関回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃｐとをもとに、
（Ｑ、ＰＣ）マップから主噴射の噴射量（噴射時間）Ｑ
と主噴射の噴射圧力ＰＣを設定する。また、ここで設定
された噴射圧力ＰＣは、後述する分割パイロット噴射
（分割副噴射）の燃料噴射圧力として、そのまま設定さ
れる。

【００３０】また、ＲＯＭ１４０には、噴射量Ｑと機関
回転数Ｎｅとに応じて、分割パイロット噴射の噴射回数
と、個々の分割パイロット噴射の噴射時期と噴射量が規
定されたマップが予め記憶されており、ステップ１０６
では、主噴射の噴射量Ｑと機関回転数Ｎｅとをもとに、
このマップから対応する分割パイロット噴射の噴射条件
をそれぞれ設定する。

【００３１】このようにして各噴射条件を設定した後、
ステップ１０７に進み、主噴射の噴射量の補正処理を実
行する。ステップ１０４で設定した主噴射の噴射量は、
分割パイロット噴射が実行されない場合を想定して設定
された噴射量であり、この段階で分割パイロット噴射の
噴射条件が確定したため、主噴射の噴射量Ｑに対して、
実行する分割パイロット噴射に応じた所定の補正を実行
する。

【００３２】そしてステップ１０８に進み、ステップ１
０６で設定した分割パイロット噴射の噴射条件及びステ
ップ１０７で補正した主噴射の噴射条件に応じた制御信
号を出力インターフェイス１５０に対して出力し、燃料
噴射を実行させる。

【００３３】この後、ステップ１１０に進み、このルー
チンで設定した噴射条件で燃料噴射を実行した場合に、
インジェクタ４のノズル先端部における噴孔近傍に、デ
ポジットが生成しやすい状況かを判断する。

【００３４】インジェクタ４のノズル先端部にデポジッ
トが堆積し易い原因としては、次の２つの要因が挙げら
れる。まず、インジェクタ４のノズル温度が高い場合で
ある。この実施形態で示すように、副噴射としてパイロ
ット噴射を複数回に分割して実施する分割パイロット噴
射を実行する場合などには、インジェクタ４の作動回数
が増加するため、これが原因となってインジェクタ４の
ノズル温度を上昇させ、デポジットを生成させる要因と
なる。もう一つの要因としては、インジェクタ４のノズ
ル内を流通する燃料の流速が小さい場合である。このよ
うな分割パイロット噴射を実行すると、所定の燃料を複
数回に分けて噴射することになるため、１回の噴射によ
る燃料噴射量が減少して、これがデポジットを生成する
要因ともなる。

【００３５】また、図４に示すように、ノズル先端温度
が高いほどＨＣ悪化度が増す傾向があり、インジェクタ
４のノズル内を通過する燃料の流速が高い流速Ｂに比べ
て、流速が低い流速Ａの方が、ノズル先端温度の増加に
対するＨＣ悪化度が大きくなっている。さらに、図５に
示すように、一定条件の分割パイロット噴射を連続して
実行すると、図５の例では経過時間がおよそ５時間を越
えると、次第にＨＣ悪化度が増している。図４や図５の
ような結果となるのは、デポジットの生成が大きく関係
していると考えられ、このことよりデポジットの生成量
とＨＣ悪化度とは強い相関があるといえる。

【００３６】このような関係を考慮して、本実施形態に
適用する内燃機関に関して、デポジットが生成し易い状
況を予め実験的に求めることができ、その結果を図６に
示す。図６は機関回転数Ｎｅに対する平均有効圧Ｐｍｅ
を示しており、噴射量限界線Ｌの下側にあって、斜線で
示す領域がデポジットの生成領域Ｓである。機関回転数
Ｎｅと平均有効圧Ｐｍｅとの関係が、この領域内にある
状況下でデポジット生成しやすいことが実験的に求めら
れた。

【００３７】そこで、ステップ１１０では、平均有効圧
Ｐｍｅは出力トルクの排気量換算値であるため、例えば
今回のルーチンで設定された１燃焼サイクルにおける総
燃料噴射量をもとに平均有効圧Ｐｍｅを算出するととも
に、このときの機関回転数Ｎｅと算出した平均有効圧Ｐ
ｍｅをもとに、今回のルーチンで設定した噴射条件が図
６におけるデポジットの生成領域Ｓ内にあるか否かを判
断する。

【００３８】今回のルーチンで設定した噴射条件がデポ
ジットの生成領域Ｓの外側にある場合には、ステップ１
１０で「Ｎｏ」と判断されてステップ１１２に進み、後
述する経過時間の積算値Ｔａが設定中であるかが判断さ
れるが、この時点では積算値Ｔａ＝０であって未設定で
あるため、「Ｎｏ」と判断されて、このままこのルーチ
ンを終了する。

【００３９】これに対し、今回のルーチンで設定した噴
射条件がデポジットの生成領域Ｓ内にある場合には、ス
テップ１１０で「Ｙｅｓ」と判断されてステップ１１４
に進み、噴射条件が生成領域Ｓ内である間の経過時間
（機関運転時間）をタイマで計時し、この間の経過時間
の積算値Ｔａを算出する。

【００４０】続くステップ１１６では、ステップ１１４
で算出した積算値Ｔａが所定のしきい値Ｔ１（例えばＴ
１＝１時間）より短い時間であるかを判断し、「Ｙｅ
ｓ」の場合には、このままこのルーチンを終了する。

【００４１】次のルーチンにおけるステップ１１０にお
いて、設定した噴射条件がデポジットの生成領域Ｓ内に
ある場合には、ステップ１１４に進み、この間の経過時
間を前回のルーチンで算出した積算値Ｔａに加えて積算
値Ｔａの値を更新する。

【００４２】これに対し、設定した噴射条件がデポジッ
トの生成領域Ｓの領域外にある場合には、ステップ１１
０からステップ１１２に進み、経過時間の積算値Ｔａが
設定中であるため、「Ｙｅｓ」と判断されてステップ１
１８に進む。

【００４３】そしてステップ１１８では、このルーチン
で設定した噴射条件が、インジェクタ４のノズル先端部
に堆積しつつあるデポジットを除去させ得るキャンセル
領域内となる噴射条件であるかが判断される。

【００４４】例えば機関運転状態が高負荷の場合には、
短時間に多量の燃料がインジェクタ４から噴出されるた
め、インジェクタ４のノズル先端部にデポジットが生成
・堆積していた場合であっても、この多量の燃料噴射に
よってデポジットが除去される。したがってこの実施形
態では、図６のグラフに示すように、平均有効圧Ｐｍｅ
が所定のしきい値Ｐｍｅthより大きい領域を、このよう
にしてデポジットが除去され得るキャンセル領域として
規定しており、このルーチンで設定した噴射条件が、こ
のキャンセル領域内の噴射条件であるかを判断する。

【００４５】この判断より、キャンセル領域外の噴射条
件である場合には、ステップ１１８で「Ｎｏ」と判断さ
れてこのルーチンを終了するが、キャンセル領域内の場
合には「Ｙｅｓ」と判断されてステップ１２０に進み、
生成したデポジットが除去されたため、デポジットの生
成領域Ｓ内となる機関運転時間の積算値Ｔａをゼロにリ
セットして、このルーチンを終了する。

【００４６】一方、この積算値Ｔａがゼロにリセットさ
れない状況が続くと、次第に積算値Ｔａが増加してい
き、この積算値Ｔａが所定のしきい値Ｔ１を越えると、
ステップ１１６で「Ｎｏ」と判断されて、ステップ１２
２に進み、以下に説明する制御ルーチン２を起動させ
る。そして、続くステップ１２４では、この後、後述す
る起動要求があるまで、この制御ルーチン１の起動を禁
止する起動禁止処理を実行し、続くステップ１２６で積
算値Ｔａをゼロにリセットして、このルーチンを終了す
る。

【００４７】なお、図３のフローチャートでは、噴射条
件がキャンセル領域にある場合には（ステップ１１８で
「Ｙｅｓ」）、直ちにデポジットが除去されたものとし
て判断したが、たとえば、キャンセル領域内となる噴射
条件が所定時間継続した場合に、デポジットが除去され
たものとして判断してもよい。

【００４８】このように制御ルーチン１の制御の下で、
分割パイロット噴射を実施していたが、デポジットの生
成領域Ｓ内での機関運転の積算時間がしきい値Ｔ１を越
えて長くなったため、次の制御ルーチン２ではデポジッ
トの生成を抑制する制御を実行する。この制御ルーチン
２では、パイロット噴射を複数回に分割して実施する分
割パイロット噴射から、パイロット噴射を１回だけ実施
する単発パイロット噴射に切り換える。このように単発
パイロット噴射に切り換えることで、パイロット噴射の
燃料噴射時期が１回にまとまるため、一回の燃料噴射量
が増大してインジェクタノズル内を流通する燃料の流速
が高められると共に、インジェクタの作動頻度も減少す
るので、デポジットの生成がより抑制される。

【００４９】図７に制御ルーチン２のフローチャートを
示す。なお、この制御ルーチン２は、制御ルーチン１の
起動が禁止されている間、所定時間毎の割り込みによっ
て実行される。

【００５０】まず、ステップ２０２では、機関回転数Ｎ
ｅとアクセル開度Ａｃｃｐとを読み込み、続くステップ
２０４では、ステップ２０２で読み込んだ関回転数Ｎｅ
とアクセル開度Ａｃｃｐとをもとに、主噴射の噴射時期
を設定するとともに、前述した（Ｑ、ＰＣ）マップから
主噴射の噴射量（噴射時間）Ｑと主噴射の噴射圧力ＰＣ
を設定する。また、ここで設定された噴射圧力ＰＣは、
後述する単発パイロット噴射（単発副噴射）の燃料噴射
圧力として、そのまま設定される。

【００５１】また、ＲＯＭ１４０には、噴射量Ｑと機関
回転数Ｎｅとに応じて、単発パイロット噴射の噴射時期
と噴射量が規定されたマップが予め記憶されており、ス
テップ２０６では、主噴射の噴射量Ｑと機関回転数Ｎｅ
とをもとに、このマップから対応する単発パイロット噴
射の噴射条件を設定する。

【００５２】このようにして各噴射条件を設定した後、
ステップ２０７に進み、主噴射の噴射量の補正処理を実
行する。ステップ２０４で設定した主噴射の噴射量は、
単発パイロット噴射が実行されない場合を想定して設定
された噴射量であり、この段階で単発パイロット噴射の
噴射条件が確定したため、主噴射の噴射量Ｑに対して、
実行する単発パイロット噴射に応じた所定の補正を実行
する。

【００５３】そしてステップ２０８に進み、ステップ２
０６で設定した単発パイロット噴射の噴射条件及びステ
ップ２０７で補正した主噴射の噴射条件に応じた制御信
号を出力インターフェイス１５０に対して出力し、燃料
噴射を実行させる。

【００５４】この後、ステップ２１０に進み、このルー
チンで設定した噴射条件で燃料噴射を実行した場合に、
インジェクタ４のノズル先端部にデポジットが生成しや
すい状況かを判断する。この判断は、制御ルーチン１の
ステップ１１０と同様に実施して、今回のルーチンで設
定した噴射条件が図６におけるデポジットの生成領域Ｓ
内にあるか否かを判断する。

【００５５】今回のルーチンで設定した噴射条件がデポ
ジットの生成領域Ｓの外側にある場合には、ステップ２
１０で「Ｎｏ」と判断されてステップ２１２に進み、後
述する経過時間の積算値Ｔｂが設定中であるかが判断さ
れるが、この時点では積算値Ｔｂ＝０であって未設定で
あるため、「Ｎｏ」と判断されて、このままこのルーチ
ンを終了する。

【００５６】これに対し、今回のルーチンで設定した噴
射条件がデポジットの生成領域Ｓ内にある場合には、ス
テップ２１０で「Ｙｅｓ」と判断されてステップ２１４
に進み、噴射条件が生成領域Ｓ内である間の経過時間
（機関運転時間）をタイマで計時し、この間の経過時間
の積算値Ｔｂを算出する。

【００５７】続くステップ２１６では、ステップ２１４
で算出した積算値Ｔｂが所定のしきい値Ｔ２（例えばＴ
２＝１時間）より短い時間であるかを判断し、「Ｙｅ
ｓ」の場合には、このままこのルーチンを終了する。

【００５８】次のルーチンにおけるステップ２１０にお
いて、設定した噴射条件がデポジットの生成領域Ｓ内に
ある場合には、ステップ２１４に進み、この間の経過時
間を前回のルーチンで算出した積算値Ｔｂに加えて積算
値Ｔｂの値を更新する。

【００５９】これに対し、設定した噴射条件がデポジッ
トの生成領域Ｓの領域外にある場合には、ステップ２１
０からステップ２１２に進み、経過時間の積算値Ｔｂが
設定中であるため、「Ｙｅｓ」と判断されてステップ２
１８に進む。

【００６０】そしてステップ２１８では、このルーチン
で設定した噴射条件が、インジェクタ４のノズル先端部
に堆積しつつあるデポジットを除去させ得るキャンセル
領域内となる噴射条件であるかが判断される。この判断
も制御ルーチン１のステップ１１８と同様に、このルー
チンで設定した噴射条件から得られる平均有効圧Ｐｍｅ
が、しきい値Ｐｍｅthよりも大きいキャンセル領域かを
判断する（図６参照）。

【００６１】この判断より、キャンセル領域外の噴射条
件である場合には、ステップ２１８で「Ｎｏ」と判断さ
れてこのルーチンを終了するが、キャンセル領域内の場
合には「Ｙｅｓ」と判断されてステップ２２０に進む。

【００６２】このようにステップ２２０に進む場合に
は、蓄積しつつあったデポジットが除去されたことにな
るため、このような場合には、この制御ルーチン２を終
了させて、再び制御ルーチン１によるデポジット堆積状
態の監視を開始する。

【００６３】すなわち、ステップ２１９に進み、再び制
御ルーチン１のステップ１２２における起動要求がある
まで、この制御ルーチン２の起動を禁止する起動禁止処
理を実行し、続くステップ２２０で積算値Ｔｂをゼロに
リセットする。そして、ステップ２２１に進み、再び制
御ルーチン１を起動させる処理を実行した後、このルー
チンを終了する。

【００６４】一方、この積算値Ｔｂがゼロにリセットさ
れない状況が続くと、次第に積算値Ｔｂが増加してい
き、この積算値Ｔｂが所定のしきい値Ｔ２を越えると、
ステップ２１６で「Ｎｏ」と判断されて、ステップ２２
２に進み、以下に説明する制御ルーチン３を起動させ
る。そして、続くステップ２２４では、この後、再び制
御ルーチン１のステップ１２２における起動要求がある
まで、この制御ルーチン２の起動を禁止する起動禁止処
理を実行し、続くステップ２２６で積算値Ｔｂをゼロに
リセットして、このルーチンを終了する。

【００６５】なお、図７のフローチャートでは、噴射条
件がキャンセル領域にある場合には（ステップ２１８で
「Ｙｅｓ」）、直ちにデポジットが除去されたものとし
て判断したが、たとえば、キャンセル領域内となる噴射
条件が所定時間継続した場合に、デポジットが除去され
たものとして判断してもよく、この継続時間も制御ルー
チン１の場合に比べて、より長い時間を設定してもよ
い。

【００６６】このように制御ルーチン２の制御の下、デ
ポジットの生成・堆積を抑制するために単発パイロット
噴射を実施していたが、デポジットの生成領域Ｓ内での
機関運転の積算時間がしきい値Ｔ２を越えて長くなった
ため、制御ルーチン３ではデポジットの生成をより抑制
する制御を実行する。この制御ルーチン３では、デポジ
ットの生成を十分に抑制するために、原則として燃料噴
射を主噴射のみに切り換える。燃料噴射を主噴射のみに
切り換えることで、燃料の噴射時期が主噴射の１回のみ
にまとめられるため、一回の燃料噴射量が増大してイン
ジェクタノズル内を流通する燃料の流速が高められると
共に、インジェクタの作動頻度も減少するので、デポジ
ットの生成がより抑制される。

【００６７】図８に制御ルーチン３のフローチャートを
示す。なお、この制御ルーチン３は、制御ルーチン１及
び制御ルーチン２の起動が禁止されている間、所定時間
毎の割り込みによって実行される。

【００６８】まず、ステップ３０２では、機関回転数Ｎ
ｅとアクセル開度Ａｃｃｐとを読み込み、続くステップ
３０４では、ステップ３０２で読み込んだ関回転数Ｎｅ
とアクセル開度Ａｃｃｐとをもとに、主噴射の噴射時期
を設定するとともに、前述した（Ｑ、ＰＣ）マップから
主噴射の噴射量（噴射時間）Ｑと主噴射の噴射圧力ＰＣ
を設定する。また、ここで設定された噴射圧力ＰＣは、
後述する排気上死点噴射の燃料噴射圧力として、そのま
ま設定される。

【００６９】続くステップ３０６では、排気上死点噴射
の実行領域かを判断する。これは、燃料噴射を主噴射の
みとすると、燃焼騒音が増大したり、失火の懸念が高ま
る場合もあるため、このような場合には主噴射に加え
て、排気行程の上死点付近で燃料を噴射する排気上死点
噴射を実行する。これにより、燃焼室内に噴霧燃料と空
気との予混合状態を作り出すことができ、着火しやすい
雰囲気が形成されるため、燃焼騒音が抑制され、着火性
も向上する。

【００７０】このような燃焼騒音や失火の問題が生じ得
る機関運転状態としては、例えば図９の斜線で示す領域
のように、機関回転数Ｎｅが比較的低く、かつ、燃料噴
射量が多い場合である。そこでステップ３０６では、こ
のとき設定された主噴射の燃料噴射量と機関回転数Ｎｅ
との関係が、図９の斜線で示す領域内にあるか否かを判
断し、この領域内にある場合には、排気上死点噴射を実
行する必要があると判断する。

【００７１】主噴射の燃料噴射量と機関回転数Ｎｅとの
関係が、図９の斜線で示す領域の外側にある場合には、
ステップ３０６で「Ｎｏ」と判断されてステップ３１２
に進み、ステップ３０４で設定された主噴射の噴射条件
に応じた制御信号を、出力インターフェイス１５０に対
して出力して燃料噴射を実行させる。

【００７２】これに対し、主噴射の燃料噴射量と機関回
転数Ｎｅとの関係が、図９の斜線で示す領域内にある場
合には、ステップ３０６で「Ｙｅｓ」と判断されてステ
ップ３０８に進み、排気上死点噴射の噴射条件を設定す
る。ＲＯＭ１４０には、噴射量Ｑと機関回転数Ｎｅとに
応じて、排気上死点噴射の噴射時期と噴射量が規定され
たマップが予め記憶されており、ステップ３０８では、
主噴射の噴射量Ｑと機関回転数Ｎｅとをもとに、このマ
ップから対応する排気上死点噴射の噴射条件を設定す
る。

【００７３】続くステップ３１０では、主噴射の噴射量
の補正処理を実行する。ステップ３０４で設定した主噴
射の噴射量は、排気上死点噴射が実行されない場合を想
定して設定された噴射量であり、この段階で排気上死点
噴射の噴射条件が確定したため、主噴射の噴射量Ｑに対
して、実行する排気上死点噴射に応じた所定の補正を実
行する。

【００７４】そしてステップ３１２に進み、ステップ３
０８で設定した排気上死点噴射の噴射条件及びステップ
３１０で補正した主噴射の噴射条件に応じた制御信号を
出力インターフェイス１５０に対して出力し、燃料噴射
を実行させる。

【００７５】この後、ステップ３１４では、平均有効圧
Ｐｍｅをもとに、このルーチンで設定した噴射条件が、
インジェクタ４に堆積しつつあるデポジットを除去させ
得るキャンセル領域内となる噴射条件であるかが判断さ
れる（図６参照）。ステップ３１４で「Ｎｏ」と判断さ
れるとこのままこのルーチンが終了するため、ステップ
３１４で「Ｎｏ」と判断される間は、デポジットの生成
を十分に抑制させることを目的として燃料噴射が継続し
て実行されることになる。

【００７６】この過程でステップ３１４で「Ｙｅｓ」と
判定された場合、すなわち、平均有効圧Ｐｍｅがしきい
値Ｐｍｅthを越えるような、キャンセル領域内となる噴
射条件が設定された場合には、蓄積しつつあったデポジ
ットが除去されたことになるため、この制御ルーチン３
を終了させて、再び制御ルーチン１によるデポジット堆
積状態の監視を開始する。

【００７７】すなわちステップ３１６に進んで、再び制
御ルーチン２のステップ２２２における起動要求がある
まで、この制御ルーチン３の起動を禁止する起動禁止処
理を実行する。そして、ステップ３１８に進み、再び制
御ルーチン１を起動させる処理を実行した後、このルー
チンを終了する。

【００７８】なお、図８のフローチャートでは、噴射条
件がキャンセル領域にある場合には（ステップ３１４で
「Ｙｅｓ」）、直ちにデポジットが除去されたものとし
て判断したが、たとえば、キャンセル領域内となる噴射
条件が所定時間継続した場合に、デポジットが除去され
たものとして判断してもよく、この継続時間も制御ルー
チン１、２の場合に比べて、より長い時間を設定しても
よい。

【００７９】次に他の実施形態について説明する。

【００８０】このようにインジェクタ４にデポジットが
堆積している状況では、強制的にデポジットを除去する
燃料噴射制御を実行することも可能であり、このような
処理を行う制御ルーチン４について、図１０のフローチ
ャートに沿って説明する。なお、制御ルーチン４はイグ
ニションスイッチのオン操作によって起動する。

【００８１】まず、ステップ４０２では、デポジットの
付着・堆積状態が大であるかが判断される。これは、先
に説明した制御ルーチン１，２又は３をもとに判断する
ことができ、制御ルーチン１，２における経過時間の積
算値Ｔａ或いはＴｂが、所定の積算値を越える場合にデ
ポジットの付着・堆積状態が大であると判断することが
できる。また、制御ルーチン３を実行中の場合には、デ
ポジットの付着・堆積が大であると判断することもでき
る。

【００８２】ステップ４０２で「Ｎｏ」と判断された場
合にはこのルーチンを終了するが、「Ｙｅｓ」と判断さ
れた場合には、ステップ４０４に進み、機関負荷が無負
荷状態か否かを、駆動車輪と機関出力との間の連結が解
除されているアイドリング状態であるか否かをもとに判
断する。アイドリング状態でない場合にはこのルーチン
を終了するが、アイドリング状態の場合には次のステッ
プ４０６に進み、予め多量の燃料を噴射するように規定
した排気上死点噴射を開始する。これにより、インジェ
クタ４に付着・堆積したデポジットを効果的に除去する
ことができる。

【００８３】そしてステップ４０８に進んで、所定の表
示ランプを点灯させて、デポジットを除去するための燃
料噴射制御が実行中であることを運転者に知らせる。

【００８４】続くステップ４１０では、この排気上死点
噴射を開始して、予め規定した所定時間が経過したかを
判断し、「Ｎｏ」の場合には再びステップ４０６以降の
処理を繰り返し実行する。

【００８５】そして排気上死点噴射を開始して予め規定
した所定時間が経過した場合には、ステップ４１０で
「Ｙｅｓ」と判断されてステップ４１２に進み、表示ラ
ンプを消灯させるなどの所定の終了処理を実行した後、
このルーチンを終了する。

【００８６】以上説明した実施形態では、噴射条件がデ
ポジットの生成領域Ｓ内である間の経過時間（機関運転
時間）を計測する場合を例示したが、この例に限定する
ものではなく、例えば噴射条件がデポジットの生成領域
Ｓ内である間の機関走行距離を計測し、この積算距離が
所定の距離に達した時点で、同様の処理を実行すること
も可能である。

【００８７】また、デポジットが生成し易い状況を把握
する際に平均有効圧Ｐｍｅを用いたが、例えば燃料噴射
量を用いて判断してもよく、例えば、１回の燃料噴射で
噴射される平均燃料噴射量や、１燃焼サイクルで噴射さ
れる総燃料噴射量などで代用することも可能である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、デポジットが生
成しやすい生成領域での機関走行時間或いは機関走行距
離が所定値を越えた場合に、分割副噴射の分割回数をよ
り少ない回数に変更する第２設定手段を粗なる構成を採
用した。これにより、分割副噴射の回数を減少させるこ
とで、燃料噴射弁の作動頻度が減少させてノズル先端部
の温度が上昇することを抑えることができると共に、ノ
ズル内を流通する燃料の流速を高めることができるた
め、デポジットの生成を十分に抑制することがかのとな
る。

【００８９】また、請求項５にかかる内燃機関の燃料噴
射制御装置によれば、デポジットが付着していると判定
した場合に、アイドリング時に排気上死点噴射を実行す
る実行手段を備えるので、走行中の運転状態に影響を及
ぼすことなく、効果的にデポジットを除去することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジンの全体的な構成を概略的に
示す構成図である。

【図２】ＥＣＵの構成と、ＥＣＵを中心とした信号の入
出力関係を示すブロック図である。

【図３】デポジットの生成を抑制する燃料噴射の制御処
理例を示すフローチャートである。

【図４】インジェクタのノズル先端温度とＨＣ悪化度と
の関係を示すグラフである。

【図５】機関の継続運転時間とＨＣ悪化度との関係を示
すグラフである。

【図６】デポジットの生成領域Ｓを示す説明図である。

【図７】デポジットの生成を抑制する燃料噴射の制御処
理例を示すフローチャートである。

【図８】デポジットの生成を抑制する燃料噴射の制御処
理例を示すフローチャートである。

【図９】排気上死点噴射の実行領域を示す説明図であ
る。

【図１０】デポジットを除去するための燃料噴射の制御
処理例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン本体、４…インジェクタ、７…ＮＯｘ還元
触媒、８…コモンレール、６０…可変バルブタイミング
装置、１００…ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA13 BA15 CA03 CA09 DA33 EB02 EB22 FA00 FA02 FA10 FA11 FA20 FA38 3G301 HA02 JA14 KA07 LB11 MA19 MA23 NA06 NB11 NE06 PA07Z PA10Z PB08Z PE03Z PE08Z PE10Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の１燃焼サイクル内において、
   燃料の主噴射から時間間隔を経て副噴射を行うように、
   燃料噴射弁の動作制御を行う内燃機関の燃料噴射制御装
   置であって、 前記副噴射を複数回に分割して噴射する分割副噴射と前
   記主噴射との噴射条件を、機関運転状態をもとに設定す
   る第１設定手段と、 機関回転数と燃料噴射圧力とで規定される所定の範囲
   を、前記燃料噴射弁にデポジットを生成し得る生成領域
   として予め規定しており、前記第１設定手段で設定され
   た前記噴射条件が、この生成領域内であるか否かを、こ
   のときの機関回転数に応じて判定する判定手段と、 前記判定手段によって前記噴射条件が前記生成領域内で
   あると判定される間における、機関運転時間又は機関走
   行距離の少なくとも一方を積算する積算手段と、 前記積算手段の積算結果が所定のしきい値を越えた場合
   に、前記第１設定手段で設定された分割副噴射の分割回
   数をより少ない回数に変更して、前記主噴射及び副噴射
   の各噴射条件を設定する第２設定手段とを備える内燃機
   関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２設定手段では、副噴射として、
   前記主噴射に先立って圧縮行程中に１回のみ燃料噴射を
   実行する単発副噴射を設定する請求項１記載の内燃機関
   の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 前記第２設定手段で変更した噴射条件
   が、前記生成領域内であるか否かを、このときの機関回
   転数に応じて再度判定する再判定手段と、 前記再判定手段によって前記噴射条件が前記生成領域内
   であると判定される間における、機関運転時間又は機関
   走行距離の少なくとも一方を再度積算する再積算手段
   と、 前記再積算手段の積算結果が所定のしきい値を越えた場
   合に前記単発副噴射を禁止すると共に、この単発副噴射
   を禁止した場合における主噴射の噴射条件を設定する第
   ３設定手段とをさらに備える請求項２記載の内燃機関の
   燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 前記第３設定手段で設定された前記主噴
   射の噴射条件をもとに、排気行程上死点付近で燃料を噴
   射する排気上死点噴射を実行するか否かを判定し、排気
   上死点噴射を実行すると判定した場合に、主噴射及び排
   気上死点噴射の噴射条件を設定する第４設定手段をさら
   に備える請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】 内燃機関の１燃焼サイクル内において、
   燃料の主噴射から時間間隔を経て副噴射を行うように、
   燃料噴射弁の動作制御を行う内燃機関の燃料噴射制御装
   置であって、 当該内燃機関の運転状態がアイドリング状態の際に、前
   記燃料噴射弁に所定量を超えるデポジットが付着してい
   るか否かを判定する判定手段と、 前記判定手段により、前記燃料噴射弁に所定量を超える
   デポジットが付着していると判定した場合に、排気行程
   上死点付近で燃料を噴射する排気上死点噴射を実行する
   実行手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置。