JP2007170190A - インジェクタ噴出孔詰まり除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの通常運転中にインジェクタ噴出孔詰まりに対して容易で、かつ効率よくデポジット等の除去を行うことができるインジェクタ噴出孔詰まり除去装置を提供することである。
【解決手段】ＥＣＵ１１０のＣＰＵ１１１は、エンジン１００の運転中であって、インジェクタ２１０からエンジンの駆動のための燃料の噴出を停止させた場合に、インジェクタ２１０に噴出孔詰まり除去動作を指示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料をエンジン内の燃焼室に噴出させるインジェクタ噴出孔の詰まりを除去するインジェクタ噴出孔詰まり除去装置に関する。

従来、内燃機関において適切に燃焼を行うことに関して、種々の開発がおこなわれている。例えば、特許文献１には、内燃機関の燃料供給装置におけるインジェクタのデポジット除去を簡易かつ良好に行うことができる内燃機関の燃料供給装置について開示されている。

特許文献１記載の内燃機関の燃料供給装置では、燃圧を変更自由に燃料噴出弁に供給する燃料供給通路において、始動時に所定時間、通常時より高圧とし、噴射パルス幅も大きく制御することによって、燃料噴出弁の噴孔に堆積するデポジットを、除去することができる。

特開２００５−９０２３１号公報

しかしながら、特許文献１記載の燃料供給装置では、エンジンの始動時に所定時間通常運転時よりも高圧力で燃料を供給して燃料噴出弁から噴出させているため、始動直後以外においてインジェクタの不良を改善することができない。すなわち、特にデポジットやインジェクタ噴出孔詰まりの要因となる煤等は、走行中に発生するものであるが、所定時間経過後の運転中のインジェクタにデポジットが付着した場合、インジェクタの不良を改善することができない。

また、常に始動時にデポジット除去制御を行っているため、デポジットが付着していない場合においても、燃料を消費するため好ましくない状態が生じる。

さらに、特許文献１記載の燃料供給装置においては、燃料の噴出圧を通常よりも高くすることとしているが、ディーゼル内燃機関においては、燃料の噴出圧も燃焼室における最適な燃焼のための適合要素であるため、容易に変更することはできない。

本発明の目的は、エンジンの通常運転中にインジェクタ噴出孔詰まりに対して容易で、かつ効率よくデポジット等の除去を行うことができるインジェクタ噴出孔詰まり除去装置を提供することである。

課題を解決するための手段および効果

（１）
本発明に係るインジェクタ噴出孔詰まり除去装置は、エンジンの燃焼室に燃料を供給するインジェクタと、エンジンの駆動およびインジェクタの作動を制御する制御装置とを含み、制御装置は、エンジンの運転中であって、かつインジェクタから当該エンジンの駆動のための燃料を停止させる場合に、インジェクタの噴出孔の詰まりを除去させるために当該インジェクタから燃料を噴出させるインジェクタ噴出孔詰まり除去動作を当該インジェクタに行うように指示するものである。

本発明に係るインジェクタ噴出孔詰まり除去装置においては、制御装置によりエンジンの駆動およびインジェクタからの燃料噴出の制御が行われる。

エンジンの駆動のためのインジェクタからの燃料噴出が行われている状態で、運転者に違和感を与える振動を発生させることなく噴出孔詰まりを修復するには、燃料噴射状態を決めるために複雑な計算が必要となるが、この場合、制御装置により、エンジンが運転中であって、かつエンジンの駆動のためのインジェクタからの燃料噴出が停止された場合に、インジェクタに噴出孔詰まり除去動作を指示するので、ある程度少ない量の燃料を噴射する等をしておけば運転者に違和感を与える振動を発生させることなく噴出孔詰まりを修復することができるので、燃料噴射状態を決めるための計算が容易である。

（２）
制御装置は、アクセルオフの場合に、インジェクタに噴出孔詰まり除去動作を指示することが好ましい。

制御装置は、アクセルオフの場合に、インジェクタに対して噴出孔詰まり除去動作を指示することができる。すなわち、エンジン始動時ではなく通常の運転最中において、運転者に違和感を与える振動を発生させることなく、インジェクタの噴出孔詰まりを修復することができる。その結果、運転中に最も生じやすい煤の発生直後にインジェクタの噴出孔詰まりを修復することができるので、デポジットを蓄積させることなく、インジェクタの噴出孔詰まりから容易に復帰させることができる。

（３）
インジェクタ噴出孔詰まり除去装置は、インジェクタに圧力を調整して燃料を供給する燃料ポンプをさらに備え、制御装置は、エンジンの駆動のための燃料の噴出圧よりも高い噴出圧でインジェクタの噴出孔詰まり除去動作を行わせるために高圧の燃料を当該インジェクタから噴出させるように指示してもよい。

この場合、インジェクタにエンジンの駆動のための燃料の噴出圧（例えば１００Ｍｐａ）よりも高圧の燃料（例えば、１４０Ｍｐａ）を供給することができるため、インジェクタ噴出孔詰まりを確実に修復することができる。

（４）
制御装置は、インジェクタの噴出孔詰まりを判定する判定装置をさらに備えてもよい。

この場合、判定装置によりインジェクタの噴出孔詰まりを確実に検出し、判定することができるため、インジェクタ噴出孔詰まりが発生した場合に、制御装置からインジェクタにインジェクタ噴出孔詰まり除去動作を確実に指示することができる。その結果、容易にインジェクタ噴出孔詰まりを除去することができる。

（５）
制御装置は、エンジンの吸気行程から排気行程に至る１サイクル期間中においてエンジンの駆動のためにインジェクタから燃料を噴出する場合に対応するタイミングで、インジェクタ噴出孔詰まり除去動作時にインジェクタから燃料を噴出させてもよい。

この場合、インジェクタ噴出孔詰まり除去動作をエンジンの駆動のための噴出タイミングに対応させているので、インジェクタ噴出孔詰まり除去動作時に運転者に違和感を与えることを防止することができる。また、併せて予備噴射時においても燃料を高圧で噴射することができるので、効率良くインジェクタ噴出孔詰まり除去動作を行うことができる。

（６）
制御装置は、インジェクタ噴出孔詰まり除去動作時にインジェクタから１サイクル期間中に燃料を複数回噴出させてもよい。

この場合、１サイクル中に、インジェクタから複数回燃料の噴出を行うことにより、インジェクタの噴出孔詰まりに対して効率良く燃料を噴出させることができる。また、複数回の燃料噴出時において、予備噴射時の圧力または通常噴射時の圧力を組み合わせる、またはいずれか一方を繰り返すことにより、間欠噴射のパターンを複数設けることができるので、インジェクタ噴出孔詰まりを確実に除去することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態においては、インジェクタ不良検出装置およびそれを備えたインジェクタ噴出孔詰まり除去装置を、水冷式の４サイクルディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施の形態に係るインジェクタ噴出孔詰まり除去装置を適用したエンジン１００の構成の一例を示す模式図である。

図１に示すように、エンジン１００は、クランクポジションセンサ１２０、アクセル開度センサ１３０、各気筒２００、燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ。）２１０、コモンレール３００、コモンレール圧センサ３１０、燃料供給管３２０、燃料ポンプ４００、ポンププーリ４１０、クランクプーリ４２０、ベルト４３０、エアクリーナボックス５００、エアーフローセンサ５１０、遠心過給機（以下、ターボチャージャと呼ぶ。）６００、コンプレッサハウジング６１０、タービンハウジング６２０、インタークーラ７００、吸気枝管８００、吸気管８１０、吸気絞り弁８２０、吸気絞り用アクチュエータ８３０、排気枝管９００、排気管９１０、排気絞り弁９２０、排気絞り用アクチュエータ９３０、排気温度センサ９４０、ＤＰＦ排気圧力センサ９４１、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter：以下、単にＤＰＦという。）９５０、排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）９６０、流量調整弁（以下、ＥＧＲ弁とする。）９７０およびＥＧＲクーラ９８０を含む。

ここで、ＤＰＦ９５０とは、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質を減少させるフィルタである。また、ＥＧＲ（EXHAUST GAS RECIRCULATION）とは、排気ガス再循環のことで排気ガスの一部を吸気側に入れることにより、吸入空気の酸素濃度が低下して燃焼温度・燃焼速度を低減し、Ｎｏｘの排出量を減少させるものである。

また、図１に示すように、エンジン１００の周囲には、エンジン１００を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：以下、ＥＣＵと呼ぶ。）１１０が設けられている。ＥＣＵ１１０は、運転者の要求に応じて、またはエンジン１００の動作条件に応じてエンジン１００の動作状態を制御するユニットである。このＥＣＵ１１０の詳細については後述する。また、ＥＣＵ１１０には、後述するようにクランクポジションセンサ１２０、アクセル開度センサ１３０等の信号が入力される。さらに、ＥＣＵ１１０は、メータパネル表示装置１４０の表示指示が制御できるように接続される。

次に、図１のエンジン１００の詳細構成について説明する。図１に示すように、エンジン１００を構成する各気筒２００の燃焼室には、直接燃料を噴射するインジェクタ２１０がそれぞれ設けられる。

各インジェクタ２１０には、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（以下、コモンレールと呼ぶ。）３００が接続される。コモンレール３００には、コモンレール３００内に充填された燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ３１０が取り付けられている。

また、コモンレール３００には、燃料ポンプ４００に連通するように燃料供給管３２０が設けられる。ここで、燃料ポンプ４００は、エンジン１００の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプである。燃料ポンプ４００の入力軸に取り付けられたポンププーリ４１０は、エンジン１００の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ４２０とベルト４３０とを介して連結されている。

このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ４００の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ４００は、伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。

燃料ポンプ４００から吐出された燃料は、燃料供給管３２０を介してコモンレール３００へ供給され、コモンレール３００において所定圧まで蓄圧されて各気筒２００のインジェクタ２１０へ分配される。そして、インジェクタ２１０に駆動電流が印加されると、インジェクタ２１０が開弁し、その結果、インジェクタ２１０から各気筒２００内へ燃料が噴射される。なお、本実施の形態においては、インジェクタ２１０からの噴射タイミングは、エンジン１００のピストン（図示せず）が２サイクルする度に１回発生する。

また、エンジン１００には、吸気枝管８００が接続されており、吸気枝管８００の各枝管は、各気筒２００の燃焼室および吸気ポート（図示省略）を介して連通して設けられる。

吸気枝管８００は、吸気管８１０に接続され、この吸気管８１０は、エアクリーナボックス５００に接続されている。エアクリーナボックス５００より下流の吸気管８１０には、吸気管８１０内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアーフローセンサ５１０が取り付けられている。具体的にこのエアーフローセンサ５１０には、電熱線が設けられており、空気通過量が多いと電熱線の温度が下がる。それにより、電熱線の温度を一定温度に保つように電圧の上昇が行われる。この場合の電圧上昇に比例して空気通過量が算定される。

吸気管８１０における吸気枝管８００の上流に位置する部位には、吸気管８１０内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁８２０が設けられている。この吸気絞り弁８２０には、吸気絞り弁８２０をステップモータ等で開閉駆動させる吸気絞り用アクチュエータ８３０が取り付けられている。

エアーフローセンサ５１０と吸気絞り弁８２０との間に位置する吸気管８１０には、排気の熱エネルギを駆動源として作動するターボチャージャ６００のコンプレッサハウジング６１０が設けられ、コンプレッサハウジング６１０より下流の吸気管８１０には、コンプレッサハウジング６１０内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ７００が設けられている。

このように構成された吸気系において、エアクリーナボックス５００内に流入した吸気は、塵埃等が除去された後、吸気管８１０を介してコンプレッサハウジング６１０に流入される。

コンプレッサハウジング６１０に流入した吸気は、コンプレッサハウジング６１０に内装されたコンプレッサホイール（図示せず）の回転によって圧縮される。コンプレッサハウジング６１０内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ７００において冷却された後、吸気絞り弁８２０によって流量調節されて吸気枝管８００に流入される。吸気枝管８００に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２００の燃焼室へ分配され、各気筒２００のインジェクタ２１０から噴射された燃料を着火源としてともに燃焼される。

一方、エンジン１００には、排気枝管９００が接続され、排気枝管９００の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２００の燃焼室と連通している。

排気枝管９００は、ターボチャージャ６００のタービンハウジング６２０と接続されている。タービンハウジング６２０は、排気管９１０と接続され、この排気管９１０は、下流でマフラー（図示省略）に接続されている。

排気管９１０の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒を担持したＤＰＦ９５０が設けられている。ＤＰＦ９５０より上流の排気管９１０には、排気管９１０内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ９４０が取り付けられている。また、排気温度センサ９４０の近傍には、排気管９１０内を流通する排気の圧力に対応した電気信号を出力するＤＰＦ排気圧力センサ９４１が取り付けられている。

ＤＰＦ９５０より下流の排気管９１０には、排気管９１０内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁９２０が設けられている。この排気絞り弁９２０には、排気絞り弁９２０をステップモータ等で開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ９３０が取り付けられている。

このように構成された排気系では、エンジン１００の各気筒２００で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管９００へ排出され、次いで排気枝管９００からターボチャージャ６００のタービンハウジング６２０へ流入する。タービンハウジング６２０に流入した排気は、排気が持つ運動エネルギを利用してタービンハウジング６２０内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング６１０のコンプレッサホイールへ伝達される。

タービンハウジング６２０から排出された排気は、排気管９１０を介してＤＰＦ９５０へ流入し、排気中の微粒子（例えば煤）が捕集され且つ有害ガス成分が除去又は浄化される。ＤＰＦ９５０で微粒子を捕集され且つ有害ガス成分を除去又は浄化された排気は、必要に応じて排気絞り弁９２０によって流量を調節された後にマフラーを介して大気中に放出される。

また、排気枝管９００と吸気枝管８００とは、排気枝管９００内を流通する排気の一部を吸気枝管８００へ再循環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路と呼ぶ。）９６０を介して連通されている。このＥＧＲ通路９６０の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じてＥＧＲ通路９６０内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、ＥＧＲ弁とする。）９７０が設けられている。

ＥＧＲ弁９７０より上流側のＥＧＲ通路９６０には、ＥＧＲ通路９６０内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ９８０が設けられている。ＥＧＲクーラ９８０には、冷却水通路（図示省略）が設けられエンジン１００を冷却するための冷却水の一部が循環される。

このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁９７０が開弁されると、ＥＧＲ通路９６０が導通状態となり、排気枝管９００内を流通する排気の一部がＥＧＲ通路９６０へ流入し、ＥＧＲクーラ９８０を経て吸気枝管８００へ導かれる。

その際、ＥＧＲクーラ９８０では、ＥＧＲ通路９６０内を流通するＥＧＲガスとエンジン１００の冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。

ＥＧＲ通路９６０を介して排気枝管９００から吸気枝管８００へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８００の上流から流れてきた新しい吸気と混ざり合いつつ各気筒２００の燃焼室へ導かれる。

ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）等のように、自ら燃焼することがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されている場合、混合気の燃焼温度を低下させることができる。その結果、窒素酸化物（ＮＯx）の発生量を抑制することができる。

さらに、ＥＧＲクーラ９８０においてＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下するとともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときに燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することを防止でき、燃焼室内に供給される新しい吸気の量（新しい吸気の体積）を不要に減少させることもない。

続いて、図２は、エンジン１００のＥＣＵ１１０の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、ＥＣＵ１１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用記憶装置）１１２、ＲＡＭ（Random Access Memory：記憶装置）１１３、バックアップＲＡＭ１１４、Ａ／Ｄ（analog to digital translation）変換装置１１５、入力ポート１１６、出力ポート１１７および双方向性バス１１８を含む。なお、ＥＣＵ１１０では、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３、バックアップＲＡＭ１１４が、双方向性バス１１８を介して入力ポート１１６からの信号を受け取り、制御信号を出力ポート１１７から出力することができるように構成される。

図２に示すように、ＥＣＵ１１０には、コモンレール圧センサ３１０、エアーフローセンサ５１０、排気温度センサ９４０、ＤＰＦ排気圧力センサ９４１、アクセル開度センサ１３０、クランクポジションセンサ１２０等の各種センサが電気配線を介して接続される。それにより、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ１１０のＡ／Ｄ変換装置１１５に入力され、アナログ−デジタル変換が行われる。なおクランクポジションセンサ１２０については、デジタル出力が可能であるため、入力ポート１１６に直接接続されている。

アナログ−デジタル変換された各種センサの信号は、入力ポート１１６および双方向性バス１１８を介してＣＰＵ１１１に与えられるとともに、ＲＡＭ１１３またはバックアップＲＡＭ１１４に与えられる。バックアップＲＡＭ１１４は、エンジン１００の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリから構成される。

例えば、ＲＯＭ１１２にはインジェクタ２１０を制御するための燃料噴射制御ルーチン、インジェクタ噴出孔詰まり検出除去ルーチン、吸気絞り弁８２０を制御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁９２０を制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁９７０を制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、燃料噴射量を補正するための燃料噴射量補正ルーチン等のアプリケーションプログラム等が記憶されている。

また、ＲＯＭ１１２は、上記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。ここで、制御マップとは、例えばエンジン１００の運転状態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示す燃料噴射量制御マップ、エンジン１００の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、エンジン１００の運転状態と吸気絞り弁８２０の目標開度との関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、エンジン１００の運転状態と排気絞り弁９２０の目標開度との関係を示す排気絞り弁開度制御マップ、エンジン１００の運転状態とＥＧＲ弁９７０の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マップ、エンジン１００の運転状態と排気圧力センサ９４１の圧力増加率との関係を示す圧力増加率マップ等である。

続いて、ＲＡＭ１１４には、各センサからの出力信号やＣＰＵ１１１の演算結果等が格納される。この演算結果とは、例えば、クランクポジションセンサ１２０がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数等である。これらのデータは、クランクポジションセンサ１２０がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。

以上のように、ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１２に記憶されたアプリケーションプログラムを読み込み、入力された各種センサの信号に基づいて動作する。例えば、ＣＰＵ１１１は、各種センサの信号に基づいて、インジェクタ制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、ＥＧＲ制御、燃料噴射量補正制御等を実行する。特に本実施の形態においては、ＣＰＵ１１１は、後述するインジェクタ噴出詰まり除去ルーチンを実行し、ＲＯＭ１１２に記憶された処理に基づいて各種センサの信号を判定し、双方向性バス１１８および出力ポート１１７を介してインジェクタ２１０、吸気絞り用アクチュエータ８３０、排気絞り用アクチュエータ９３０、ＥＧＲ弁９７０等に動作信号を与える。

次いで、図３は、ＣＰＵ１１１のインジェクタ噴出孔詰まり検出除去ルーチンについて説明する。図３は、ＣＰＵ１１１の処理動作を示すフローチャートである。

まず、ＣＰＵ１１１は、インジェクタ２１０以外の部品が正常か否か判定する（ステップＳ１）。例えば、ＣＰＵ１１１は、バックアップＲＡＭ１１４に記憶された機関回転数、アクセル開度センサ１３０の出力信号（アクセル開度）、エアーフローセンサ５１０の出力信号値（検知空気量）、燃料噴射量等を読み出し、正常か否かを判定する。ここで、正常でない場合とは、例えば、エアーフローセンサ５１０の検知空気量が全く検出されない場合等、ＣＰＵ１１１が所定の信号を受け取らないと判定する場合である。その他、ＥＧＲ弁９７０の動作がリフトセンサ（図示せず）により異常と判定される場合、またはインテークマニホールドの圧力を検知する圧力センサ（図示せず）からの値が異常である場合等がある。

ＣＰＵ１１１がインジェクタ２１０以外の部品が故障していると判定した場合、他の部品の故障を表示するように指示する（ステップＳ２）。具体的にＣＰＵ１１１は、メータパネル表示装置１４０に運転者に対する警告を報知させる。運転者は、メータパネル表示装置１４０の警告を認識し、部品の交換を行うことができる。

なお、この場合、ＥＣＵ１１０のＣＰＵ１１１からメータパネル表示装置１４０に直接的に指示を与えるのではなく、ＣＰＵ１１１が他の中央処理演算装置と通信し、他の中央演算処理装置がメータパネル表示装置１４０に指示を与えるように構成してもよい。

次に、ＣＰＵ１１１は、インジェクタ２１０以外の部品が正常であると判定した場合、発生トルクの算出を行う（ステップＳ３）。ここで、ＣＰＵ１１１は、クランクポジションセンサ１２０からの信号を用いてクランクの角加速度から発生トルクを算出する。

なお、本実施の形態においては、クランクポジションセンサ１２０等の角加速度センサを用いて発生トルクを算出したが、これに限定されず、他の任意のセンサ、例えば、トルクセンサまたは歪みゲージを用いて発生トルクを算出してもよい。

次いで、ＣＰＵ１１１は、要求トルクの演算を行う（ステップＳ４）。要求トルクの演算とは、例えば、エンジン１００の運転状態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示す燃料噴射量制御マップまたは、エンジン１００の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ等から、インジェクタ２１０からの燃料噴射量または噴射タイミング、吸気の空気量（エアーフローセンサ５１０の検出値）を抽出して算出される。

次に、ＣＰＵ１１１は、要求トルクから発生トルクを減算した値が一定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５）。ここでの一定値とは、要求トルクと発生トルクとの許容差を示す値である。

要求トルクから発生トルクを減算した値が一定値よりも大きいと判定された場合、ＣＰＵ１１１は、ＤＰＦ排気圧力センサ９４１からの信号を読み込む（ステップＳ６）。そして、ＣＰＵ１１１は、読み込んだＤＰＦ排気圧力センサ９４１からの信号に基づいて、ＤＰＦ圧力増加率が所定値以上か否かを判定する（ステップＳ７）。

ここで、所定値について説明する。図４は所定値を説明するための模式図である。図４の縦軸は圧力を示し、横軸は時間を示す。

ここで、所定値とは、インジェクタ２１０において燃料の噴出口の詰まりが発生しているか否かを判定するための値である。

図４においては、直線Ｎは、正常な場合の圧力、すなわちインジェクタ２１０において燃料の噴出口の詰まりが生じていない場合の圧力線を示し、直線Ａは、インジェクタ２１０において燃料の噴出口の詰まりが生じた場合の圧力線を示す。

例えば、図４に示すように、運転状態が一定の場合、時間が経過するにつれてＤＰＦ９５０に補集された微粒子の量が増えていくことにより、直線Ｎに示すように、圧力が増加していく。ここで、インジェクタ２１０の燃料の噴出口に詰まりが発生したと仮定した場合、煤が通常よりも多く発生するので圧力増加率が高くなり、直線Ａのように変動する。この場合の所定値とは、直線ＮにおけるΔＴ（ステップＳ６においてＤＰＦ排気圧力センサ９４１からの信号を読み込む期間）における圧力増加量に一定値を加えた値となる。圧力増加量は、ＣＰＵ１１１が保有する圧力増加率マップより求める。一定値とはセンサまたは実験データの誤差分を考慮した値である。そして、ＤＰＦ排気圧力センサ９４１から実際に検出した値を基に求めたΔＴにおける圧力増加量と上記所定値とを比較することでインジェクタ２１０の燃料の噴出口の詰まりの有無を検出する。具体的には、ＤＰＦ排気圧力センサ９４１から求めた圧力増加量が所定値以下であれば、インジェクタ２１０は正常であると判定し、逆に、ＤＰＦ排気圧力センサ９４１から求めた圧力増加量が所定値以下であればインジェクタ２１０は正常であると判定し、逆にＤＰＦ排気圧力センサ９４１から求めた圧力増加量が所定値よりも大きければインジェクタ２１０の燃料の噴出口が詰まっていると判定する。

続いて、図３に示すように、ＤＰＦ圧力増加率が所定値未満であると判定された場合、またはステップＳ５の処理において要求トルクから発生トルクを減算した値が一定値よりも小さいと判定された場合には、ＣＰＵ１１１は処理を終了する。

すなわち、ステップＳ５の処理における値が一定値よりも小さいと判定された場合、ＣＰＵ１１１は、ＥＣＵ１１０から要求された要求トルクの値と、実際に発生している発生トルクの値との差が許容される範囲内であるため、正常に内燃機関が駆動しており、インジェクタ２１０からの燃料噴出の詰まりが発生していない状態であると判定する。これにより、ＣＰＵ１１１によるインジェクタ２１０の詰まりは発生していないものと推測され、ＣＰＵ１１１は処理を終了する。

一方、ＤＰＦ圧力増加率が一定値よりも小さくないと判定された場合、ＣＰＵ１１１は、処理フラグが『０』か否かを判定する（ステップＳ８）。

処理フラグが『０』であると判定された場合、ＣＰＵ１１１は、続いて減速時の燃料カット中か否かを判定する（ステップＳ９）。具体的にＣＰＵ１１１は、クランクポジションセンサ１２０から発生トルクの有無を判定し、さらに、インジェクタ２１０に対して燃料供給停止の制御指示を行ったか否かで判定を行う。すなわち、クランクポジションセンサ１２０からの信号に基づいて、エンジン１００が駆動しているか否かの判定を行う。このように、エンジン１００が駆動している状態で、かつインジェクタ２１０から燃焼室への燃料供給を停止している状態とは、エンジン１００の回転数を減少させている状態、すなわちアクセルをオフにして、エンジン１００の回転数を低下させている場合である。

したがって、ＣＰＵ１１１は、エンジン１００の回転数を減少させる場合、すなわち、燃料カット中であると判定した場合、ＣＰＵ１１１は、噴出孔詰まり除去を指示する（ステップＳ１０）。この噴出孔詰まり除去工程におけるインジェクタ２１０に与える信号の詳細については後述する。ＣＰＵ１１１は、噴出孔詰まり除去を指示した後、処理フラグを『０』から『１』に変更する（ステップＳ１１）。

続いて、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１１の処理の後、ステップＳ３に戻りステップＳ３〜ステップＳ７の処理を繰り返す。

ここで、ステップＳ５の処理において要求トルクから発生トルクを減算した値が一定値以下であれば、ＣＰＵ１１１は、インジェクタ２１０の作動不良（詰まり）が修復されたとして処理を終了する。同様に、ステップＳ７の処理においてＤＰＦ圧力増加率が所定値の範囲内であれば、ＣＰＵ１１１は、インジェクタ２１０の作動不良（詰まり）が修復されたとして処理を終了する。

一方、インジェクタ２１０の作動不良（詰まり）が除去されず、ステップＳ８の処理を行う場合、ＣＰＵ１１１は、処理フラグが『１』であると判定し、インジェクタ２１０の故障を表示するよう指示する（ステップＳ１２）。この場合、ＣＰＵ１１１は、上述したメータパネル表示装置１４０に故障した警告を報知させる。それにより、運転者は、インジェクタ２１０の交換を認識（認知）することができる。

なお、本実施の形態においては、処理フラグ『０』の場合にのみ、ステップＳ９〜ステップＳ１１の処理を行うこととしたが、これに限定されず、ステップＳ９の処理を行う毎に処理フラグを累積加算させ、例えば、処理フラグが『１１１』に達するまでステップＳ９〜ステップＳ１１の処理を繰り返し行うように設定してもよい。

なお、本実施の形態においては、ＤＰＦ９５０の前におけるＤＰＦ排気圧力センサ９４１を用いることとしたが、これに限定されず、ディーゼル内燃機関において、コスト増加を容認する場合、またはガソリン内燃機関において、他の任意のセンサ、例えば、スモークセンサ等をＤＰＦ９５０の前に配設し、スモークセンサの透過率が低下した場合、例えば、煤が排気中に多く発生し、赤外線投光に対する受光量が低下したことに基づいてＣＰＵ１１１が、インジェクタ噴出孔詰まり、またはインジェクタ作動不良を判定することとしてもよい。

続いて、図５は、図３のステップＳ９の噴出孔詰まり除去の工程の一例を示す図である。

図５に示すように、ＣＰＵ１１１は、まず燃料ポンプ４００の回転数をＵＰするよう指示する（ステップＳ１１０）。続いて、ＣＰＵ１１１は、インジェクタ２１０に噴射開始指示を行う（ステップＳ１１１）。

この場合、コモンレール３００内の圧力が上昇し、インジェクタ２１０から噴出される燃料の圧力を高めることができる。例えば、通常の運転時には、約１００Ｍｐａの圧力値を、ディーゼル内燃機関の燃焼において問題が生じない圧力値（例えば、１４０Ｍｐａ）まで高めることができる。それにより、インジェクタ２１０に付着しているデポジットまたは煤等を除去できる可能性が高くなり、インジェクタ２１０の詰まり除去を確実に行うことができる。

なお、本実施の形態においては、ステップＳ１１０の処理により燃料ポンプ４００の回転数を大きくすることとしたが、これに限定されず、他の任意の回転数に設定するように指示してもよく、例えばアイドリング時の回転数に設定するようにしてもよい。

次に、図６は、図５に示すインジェクタ２１０への噴射開始指示の一例を示す図である。

図６（ａ）は、通常のエンジン１００動作時におけるインジェクタ２１０の動作を示し、図６（ｂ）は噴出孔詰まり除去工程におけるインジェクタ２１０の動作の一例を示し、図６（ｃ）は噴出孔詰まり除去工程におけるインジェクタ２１０の動作の他の例を示し、図６（ｄ）は噴出孔詰まり除去工程におけるインジェクタ２１０の動作のさらに他の例を示す。図６の縦軸は、インジェクタ２１０の圧力を示し、図６の横軸はインジェクタ２１０からの噴出時間を示す。

図６（ａ）に示すように、通常のエンジン１００のピストンが２往復する期間中に、インジェクタ２１０から低圧力で期間Ｔ１の間における噴出動作と、高圧力で期間Ｔ２の間における噴出動作と、の二つの噴出が行われる。

このように、ディーゼル内燃機関においては、燃焼室の燃焼効率を向上させるために、予備的な燃料噴射を行った後、再度燃料噴射を行って燃焼室内の好適な燃焼を実現している。ここで、期間Ｔ１は、例えば３００μｓ以上５００μｓ以下であり、期間Ｔ２は、例えば８００μｓ以上１５００μｓ以下の範囲である。また、高圧力とは、例えば約１００Ｍｐａ以上１８０Ｍｐａ以下が好ましく、低圧力とは、例えば約３２ＭＰａ以上１００Ｍｐａ未満が好ましい。

図６（ｂ）に示すように、噴出孔詰まり除去工程におけるインジェクタ２１０は、高圧力（例えば、１４０Ｍｐａ）で、期間Ｔ２と同期して４回の燃料噴出の噴出動作を行う。この図６（ｂ）に示すように、インジェクタ２１０から高圧の燃料を噴出させることにより、インジェクタ２１０の詰まりを確実に除去することができる。なお、この４回の燃料噴出の圧力を低圧力（例えば、３２Ｍｐａ）にしても間欠噴射により、ディジット除去または煤除去を行うことができ、十分な効果を得ることができる。

また、図６（ｃ）に示すように、噴出孔詰まり除去工程におけるインジェクタ２１０は、高圧力（例えば、１４０Ｍｐａ）で期間Ｔ２中に１／４×（Ｔ２）期間で２回の燃料噴出動作を行う。この図６（ｃ）に示すように、インジェクタ２１０から高圧の燃料を噴出させるとともに、所定の時間インジェクタ２１０から高圧の燃料を噴出させないことにより、インジェクタ２１０の詰まりに対して確実に高圧力の燃料を衝突させることができるので、インジェクタ２１０の詰まりを確実に除去することができる。なお、この２回の燃料噴出の圧力を低圧力（例えば、３２Ｍｐａ）にしても間欠噴射により、十分な効果を得ることができる。また、運転者に違和感を与えないようなインジェクタ２１０の詰まり除去動作時における燃料の噴射量、噴射圧力、噴射タイミング等は、実験等により事前に求めておくことができる。

次に、図６（ｄ）に示すように、噴出孔詰まり除去工程におけるインジェクタ２１０は、高圧力（例えば、１４０Ｍｐａ）で、期間Ｔ２中に１／４×（Ｔ２）期間で１回の燃料噴出の噴出動作を行う。この図６（ｄ）に示すように、インジェクタ２１０から高圧の燃料を１回だけ噴出させることでエンジン１００の回転数低下をスムーズにし、さらに燃料の消費を抑制することができる。なお、この２回の燃料噴出の圧力を低圧力（例えば、３２Ｍｐａ）にしても間欠噴射により、十分な効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、ディーゼル内燃機関について説明をしたが、これに限定されず、ガソリン内燃機関等、任意の内燃機関に用いてもよい。

さらに、本実施の形態においては、インジェクタ２１０からのインジェクタ２１０詰まり除去動作を、通常の噴出タイミングと同期させることとしたが、これに限定されず、他の任意の期間、例えば排気サイクル期間中等に行ってもよい。

以上のように、本実施の形態に係るインジェクタ噴出孔詰まり除去装置においては、ＣＰＵ１１１により、エンジン１００が駆動されつつ、インジェクタ２１０から燃料の噴出が停止された場合に、インジェクタ噴出孔詰まり除去動作をエンジンの運転状態におけるインジェクタ２１０からの燃料の噴出動作タイミングと同期させて指示するので、運転者に違和感を与える振動を発生させることなく、インジェクタ２１０の噴出孔詰まりを容易でかつ効率よく修復することができる。

また、ＥＣＵ１１０によりインジェクタ２１０の詰まりを確実に検出し、エンジン１００の回転数をアイドリング回転数まで減少させる場合で、かつインジェクタ２１０から燃料噴出を停止させた場合に、インジェクタ２１０に対して高圧の燃料を１回または複数回間欠噴射させるため、インジェクタの噴出孔詰まりを確実に改善することができる。

また、特に、ディーゼル内燃機関においては、空燃費センサを設けていないため、空燃費センサ等の新たな部材を設ける必要がなく、部材のコスト増加を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、ＤＰＦ排気圧力センサ９４１をＤＰＦ９５０の上流に設けることとして説明したが、これに限定されず、他の任意のセンサ、例えば、ＤＰＦの上流と下流とに設け、上流と下流との差圧を検出する圧力センサであってもよい。また、本実施の形態においては、排気絞り弁９２０および排気絞り用アクチュエータ９３０を設けることとしているが、これに限定されず、排気絞り弁９２０および排気絞り用アクチュエータ９３０を設けないこととしてもよい。

本発明にかかるインジェクタ噴出孔詰まり除去装置においては、エンジン１００がエンジンに相当し、インジェクタ２１０がインジェクタに相当し、ＤＰＦ９５０が微粒子フィルタに相当し、エアーフローセンサ５１０がエアーフローセンサに相当し、ＥＣＵ１１０が判定装置、インジェクタ不良検出装置および制御装置に相当し、燃料ポンプ４００が燃料ポンプに相当する。

本発明は、上記の好ましい実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

本実施の形態に係るインジェクタ噴出孔詰まり除去装置を適用したエンジンの構成の一例を示す模式図 エンジンのＥＣＵの構成を示すブロック図 ＣＰＵの処理動作を示すフローチャート 圧力増加率を説明するための模式図 図３のステップＳ９の噴出孔詰まり除去の工程の一例を示す図 図５に示すインジェクタへの噴射開始指示の一例を示す図

符号の説明

１００ エンジン
２１０ インジェクタ
９５０ ＤＰＦ
５１０ エアーフローセンサ
１１０ ＥＣＵ
４００ 燃料ポンプ

Claims (6)

1. エンジンの燃焼室に燃料を供給するインジェクタと、
   前記エンジンの駆動および前記インジェクタの作動を制御する制御装置と、を含み、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの運転中であって、かつ前記インジェクタから当該エンジンの駆動のための燃料の噴出を停止させる場合に、前記インジェクタの噴出孔の詰まりを除去させるために当該インジェクタから燃料を噴出させるインジェクタ噴出孔詰まり除去動作を当該インジェクタに行うように指示することを特徴とするインジェクタ噴出孔詰まり除去装置。
2. 前記制御装置は、
   アクセルオフの場合に、前記インジェクタに噴出孔詰まり除去動作を指示することを特徴とする請求項１記載のインジェクタ噴出孔詰まり除去装置。
3. 前記インジェクタに圧力を調整して燃料を供給する燃料ポンプをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの駆動のための燃料の噴出圧よりも高い噴出圧で前記インジェクタの噴出孔詰まり除去動作を行わせるために高圧の燃料を当該インジェクタから噴出させるように指示することを特徴とする請求項１または請求項２記載のインジェクタ噴出孔詰まり除去装置。
4. 前記制御装置は、
   前記インジェクタの噴出孔詰まりを判定する判定装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインジェクタ噴出孔詰まり除去装置。
5. 前記制御装置は、
   前記エンジンの吸気行程から排気行程に至る１サイクル期間中において前記エンジンの駆動のためにインジェクタから燃料を噴出する場合に対応するタイミングで、前記インジェクタ噴出孔詰まり除去動作時に前記インジェクタから燃料を噴出させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインジェクタ噴出孔詰まり除去装置。
6. 前記制御装置は、
   前記インジェクタ噴出孔詰まり除去動作時に前記インジェクタから前記１サイクル期間中に燃料を複数回噴出させることを特徴とする請求項５記載のインジェクタ噴出孔詰まり除去装置。

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