JP2013238125A

JP2013238125A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2013238125A
Application number: JP2012109877A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawakami; 淳川上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-11-28

Abstract

【課題】内燃機関に使用される燃料中の硫黄濃度が変化しても、燃料噴射弁の噴孔に凝縮水が付着することを適切に抑制することを課題とする。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の温度を昇温させる加熱手段と、前記燃料噴射弁により筒内に噴射される燃料の硫黄濃度を取得する硫黄濃度取得手段と、前記硫黄濃度取得手段により硫黄濃度が高くなるほど前記加熱手段による前記燃料噴射弁の加熱量を増加させる制御部と、を備える。燃料中の硫黄濃度に応じて加熱量を変化させるため、内燃機関に使用される燃料中の硫黄濃度が変化しても、燃料噴射弁の噴孔に凝縮水が付着することを適切に抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の暖機時等、冷却水温が比較的低い状態のときに燃焼室内で水分が凝縮する現象が生じることがある。硫黄を含む燃料が使用されている場合、その凝縮水が硫酸となり、この硫酸が燃料噴射弁の噴孔に付着すると、噴孔が腐食する可能性がある。噴孔が腐食すると噴孔径が大きくなるため、噴孔周辺への凝縮水の付着を抑制する必要がある。冷却水温が低い暖機時において噴孔への凝縮水の付着を抑制する方法として、グロープラグを用いることが考えられる。例えば、燃料噴射弁の近傍にグロープラグを配置し、暖機時にグロープラグへの通電を行うことで燃料噴射弁を加熱し、燃料噴射弁での水の凝縮を抑制することが考えられる。グロープラグを備えた内燃機関は、例えば、特許文献１に開示されている。

特２００８−１９６３１１号公報

ところで、燃料中の硫黄濃度が高くなるほど、露点温度が高くなることが知られている。このため、硫黄の濃度が高い燃料が使用された場合には、一律にグロープラグによって燃料噴射弁を加熱したとしても加熱量が不足し、噴孔に凝縮水が付着し、噴孔径が拡大する可能性がある。

そこで本明細書開示の内燃機関の制御装置は、内燃機関に使用される燃料中の硫黄濃度が変化しても、燃料噴射弁の噴孔に凝縮水が付着することを適切に抑制することを課題とする。

上記課題を解決するために本明細書開示の内燃機関の制御装置は、内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の温度を昇温させる加熱手段と、前記燃料噴射弁により筒内に噴射される燃料の硫黄濃度を取得する硫黄濃度取得手段と、前記硫黄濃度取得手段により硫黄濃度が高くなるほど前記加熱手段による前記燃料噴射弁の加熱量を増加させる制御部と、を、備える。

燃料中の硫黄濃度が高くなると、燃焼ガス中の酸（ＳＯ_３）の濃度も高くなる。これに伴って、露点温度が上昇する。そこで、硫黄濃度の上昇、ひいては、露点温度の上昇に伴って燃料噴射弁の加熱量を増加させる。これにより、燃料噴射弁の加熱不足による噴孔周辺への凝縮水の付着を抑制する。

前記加熱手段は、前記燃料噴射弁の近傍に配置されるグロープラグと前記燃料噴射弁を加熱するヒータの少なくともいずれか一方を含む。内燃機関がグロープラグを備えている場合は、そのグロープラグを用いることができる。制御部は、グロープラグへの通電回数を増加させることにより、燃料噴射弁への加熱量を増加させることができる。例えば、グロープラグによる加熱では、加熱量が不足する場合は、ヒータを装備してもよい。また、グロープラグに代えて、ヒータを装備してもよい。

前記制御部は、前記加熱手段による前記燃料噴射弁の加熱制御を行うとともに、前記内燃機関の暖機促進制御を行うようにしてもよい。暖機が完了した後の内燃機関では、冷却水による冷却が行われるシリンダライナ等の方が、燃料噴射弁よりも冷却速度が速く、燃料噴射弁よりも先に露点温度まで冷却される。この結果、筒内の水分は、シリンダライナ等の周辺で凝縮し、噴孔周辺での水分の凝縮、ひいては、噴孔への凝縮水の付着が抑制される。

本明細書に開示された内燃機関の制御装置によれば、内燃機関に使用される燃料中の硫黄濃度が変化しても、燃料噴射弁の噴孔に凝縮水が付着することを適切に抑制することができる。

図１は第１実施形態の内燃機関の制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示す説明図である。図２は制御装置の制御の一例を示すフロー図である。図３（Ａ）は燃料中の硫黄濃度を取得する制御の一例を示すフロー図であり、図３（Ｂ）は内燃機関の回転数と燃料噴射量と排気のＮＯｘとの関係の一例を示すグラフであり、図３（Ｃ）は燃料の硫黄濃度が所定濃度であると仮定した場合における排気のＮＯｘ濃度と凝縮水のｐＨとの関係の一例を示すグラフである。図４は燃料中のＳ成分濃度と燃焼ガス中のＳＯ_３濃度との関係を示すグラフの一例である。図５は燃焼ガス中のＳＯ_３濃度と露点温度の関係を示すグラフの一例である。図６（Ａ）は燃焼ガス中のＳＯ_３濃度が低い場合のグロープラグの通電タイミングを示し、図６（Ｂ）は燃焼ガス中のＳＯ_３濃度が高い場合のグロープラグの通電タイミングを示すタイミングチャートの一例である。図７は燃料噴射弁先端温度の露点温度到達時期の変化を示すグラフの一例である。図８は第２実施形態の内燃機関の制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示す説明図である。図９は第２実施形態の制御装置の制御の一例を示すフロー図である。図１０は第３実施形態の制御装置の制御の一例を示すフロー図である。図１１は燃料噴射弁先端温度の露点温度到達時期の変化を示すグラフの一例である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の内燃機関の制御装置が適用される内燃機関１の概略構成を示す説明図である。内燃機関１は、吸入行程、圧縮行程、爆発行程（膨張行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得るディーゼル機関である。内燃機関１は、その内部に気筒（燃焼室）２を形成する。気筒２で発生する燃料の爆発力は、ピストン３及びコンロッド４を介してクランクシャフトの回転力に変換される。また、気筒２には、吸気通路５の最下流部をなす吸気ポート１１と、排気通路６の最上流部をなす排気ポート８とが設けられている。吸気ポート１１と気筒２との境界は吸気弁１２によって開閉される。また、排気ポート８と気筒２との境界は排気弁９によって開閉される。

また、内燃機関１は、内燃機関１の筒内（気筒２内）に燃料を噴射する燃料噴射弁１０を備えている。燃料噴射弁１０は、高圧ポンプ等によって加圧された燃料を、気筒２内に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。また、燃料噴射弁１０の近傍には、通電時に発熱して燃焼室における燃料の着火を補助するグロープラグ（以下、単に「グロー」ということがある）１５が設けられている。このブロープラグ１５は、燃料噴射弁１０の温度を昇温させる加熱手段に相当する。また、内燃機関１には、内燃機関１を冷却するための冷却水の温度を検出する冷却水温センサ２２が設けられている。この冷却水温センサ２２によって取得された冷却水温に基づいて、冷却水温と相関関係を有する各種温度を推定することができる。例えば、予めの実験等により、冷却水温に基づいて燃料噴射弁温度を推定することができる。同様に、冷却水温に基づいて気筒２の内周壁面、より具体的には、シリンダライナの温度を推定することができる。

また、排気通路６には、排気中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、微粒子（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）等を浄化する排気浄化装置７が設けられている。一方、吸気通路５には、吸気の量を制御可能なスロットル弁１４が設けられている。また、吸気通路５には、導入される吸気の量を検出するエアフローメータ１３及び、吸気の温度を検出する吸気温センサ２３が設けられている。さらに、吸気通路５には、吸気の湿度を検出する吸気湿度センサ２４が設けられている。

また、内燃機関１には、吸気通路５と排気通路６とを連通するＥＧＲ（排気再循環）通路３０が形成されている。このＥＧＲ通路３０は、排気の一部を適宜吸気通路５に再循環する機能を有する。ＥＧＲ通路３０には、同通路３０内を流れるガス（ＥＧＲガス）の流れ方向に沿って上流から下流にかけ、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲ弁３２が、順次配設されている。ＥＧＲクーラ３１にはｐＨセンサ２５が設けられている。

ＥＧＲクーラ３１は、ＥＧＲ通路３０の周囲を取り巻くように設けられ、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁３２は、無段階に開閉される電子制御弁（開閉弁）であり、ＥＧＲガスの流量を自在に調整することができる。

内燃機関１は、各種センサの信号が入力される電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：ＥＣＵ）２０を備える。ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等からなる論理演算回路を備える。ＥＣＵ２０は、後に詳細に説明するように、燃料噴射弁１０により筒内に噴射される燃料の硫黄濃度を取得する硫黄濃度取得手段として機能する。また、ＥＣＵ２０は、取得した硫黄濃度が高くなるほどグロープラグ１５による前記燃料噴射弁の加熱量を増加させる制御部に相当する。ＥＣＵ２０は、各種センサ、グロープラグ１５と協働して内燃機関の制御装置として機能する。

以上のような制御装置の制御の一例について、図２に示す。制御装置の制御はＥＣＵ２０が主体的に行う。

まず、ステップＳ１では、燃料中のＳ成分濃度検出を行う。図３（Ａ）に、Ｓ成分濃度検出のフロー図を示す。

まずステップＳ１ａで、内燃機関１の運転状態を取得する。内燃機関１の運転状態としては、例えば内燃機関１の回転数、各燃料噴射弁１０から噴射される燃料量（以下、噴射燃料量と略称することがある。）、吸気温度、ＥＧＲガス量、排気浄化装置７の温度、及び冷却水の温度が取得される。なお、内燃機関１の回転数はクランク角センサの出力信号に基づいて取得され、ＥＧＲガス量はＥＧＲ弁３２の開度に基づいて取得される。

次に、ステップＳ１ｂにおいてＥＣＵ２０は、ＥＧＲガスから生じる凝縮水のｐＨを推定する。ＥＧＲガスから生じる凝縮水には硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）及び硝酸イオン（ＮＯ_３ ⁻）が含まれており、凝縮水のｐＨはこれらの量によってほぼ決まる。硫酸イオンは排気中のＳＯｘから、硝酸イオンは排気中のＮＯｘからそれぞれ生じており、硫酸イオンの量は排気のＳＯｘ濃度と、硝酸イオンの量は排気のＮＯｘ濃度とそれぞれ相関関係を有している。上述したように排気のＳＯｘ濃度は燃料の硫黄濃度によって決まる。一方、排気のＮＯｘ濃度はエンジン１の運転状態によってほぼ決まる。そのため、凝縮水のｐＨは、燃料の硫黄濃度を所定濃度に仮定するとともに、内燃機関１の運転状態に基づいて排気のＮＯｘ濃度を推定することによって求めることができる。一般に販売されている燃料の硫黄濃度は所定範囲内に調整されているため、仮定する所定濃度には例えばこの所定範囲内の濃度を設定する。

図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）を参照して凝縮水のｐＨの推定方法を具体的に説明する。なお、図３（Ｂ）は、内燃機関１の回転数及び噴射燃料量と排気のＮＯｘ濃度との関係の一例を示している。図３（Ｃ）は、燃料の硫黄濃度が所定濃度であると仮定した場合における排気のＮＯｘ濃度と凝縮水のｐＨとの関係の一例を示している。なお、図３（Ｃ）の実線Ｌ１がこの関係を示しており、破線Ｌ２は燃料の硫黄濃度が所定濃度より低い場合における排気のＮＯｘ濃度と凝縮水のｐＨとの関係の一例を示している。凝縮水のｐＨを推定する場合、まず図３（Ｂ）を参照して内燃機関１の回転数及び噴射燃料量から排気のＮＯｘ濃度を推定する。なお、図３（Ｂ）の縦軸は燃料噴射量に限定されない。排気のＮＯｘ濃度は内燃機関１の負荷と相関しているため、図３（Ｂ）の代わりに内燃機関１のトルク又は内燃機関１のトルクと相関関係を有する種々のパラメータ（例えば吸入空気量など）及び内燃機関１の回転数と排気のＮＯｘ濃度との関係を示したマップを備え、このマップに基づいて排気のＮＯｘ濃度を推定してもよい。次に推定したＮＯｘ濃度と図３（Ｃ）に示した関係とに基づいて凝縮水のｐＨを推定する。例えば、推定したＮＯｘ濃度が図３（Ｃ）の値Ｎであった場合、凝縮水のｐＨは値Ｐ１であると推定できる。なお、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）の関係は予め実験又は数値計算などにより求め、ＥＣＵ２０のＲＯＭにそれぞれマップとして記憶させておく。以下、この推定したｐＨを推定ｐＨと称することがある。

次に、ステップＳ１ｃにおいてＥＣＵ２０は、ｐＨセンサ２５の出力信号を参照してＥＧＲガスから生じた凝縮水のｐＨを検出する。このように凝縮水のｐＨを検出することにより、ｐＨを推定したときにおける凝縮水のｐＨを検出することができる。以下、この検出したｐＨを実測ｐＨと称することがある。

続くステップＳ１ｄにおいてＥＣＵ２０は、実測ｐＨから推定ｐＨを引いた値であるペーハー差ΔｐＨに基づいて実硫黄濃度を推定する。実測ｐＨは、エンジン１の排気のＳＯｘ濃度に応じた値となるため、実硫黄濃度に対応した値となる。一方、推定ｐＨは、図３（Ｃ）の関係を示す際に仮定した所定濃度に対応した値となる。なお、推定ｐＨ及び実測ｐＨはエンジン１の運転状態がほぼ同じ状態のときにそれぞれを取得しているため、排気のＮＯｘ濃度はほぼ同じと考えられる。そのため、例えば実測ｐＨが図３（Ｃ）に示した値Ｐ２であった場合は実硫黄濃度が所定濃度より低いと推定できる。また、このときのペーハー差ΔｐＨは、実硫黄濃度と所定濃度との差に対応している。そこで、実硫黄濃度の推定は、例えば、ペーハー差ΔｐＨから実硫黄濃度を所定濃度で割った値である濃度比を求め、次に求めた濃度比と所定濃度とを掛けることによって行うことができる。以上のように、燃料中のＳ成分濃度を検出することができる。

次に、ステップＳ２では、内燃機関１がアイドル状態であるか否かを判断する。例えば、冷間状態から内燃機関１が始動したとき、燃料噴射弁１０の噴孔に凝縮水が付着し易いことを考慮したものである。具体的に、内燃機関１が完全暖機状態に至る前に停止したような場合に、燃料噴射弁１０は、シリンダライナと比較して先に露点温度まで冷却され易く、噴孔の周辺で凝縮水が発生し易いことを考慮したものである。アイドル状態であるか否かは、内燃機関１の回転数によって把握することができる。ステップＳ２でアイドル状態が検出されたら、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、大気水分量及びアイドル前の燃料噴射量の検出を行う。これは、気筒２内の水分量を推定する措置である。気筒２内の露点温度は、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度と、気筒２内の水分量（水分割合）によって算出される。そのため、気筒２内の水分量は、露点温度算出の要素となる。気筒２内の水分量は、吸入空気中の水分量と、燃料が燃焼することによって生成される水分量との合計として算出することができる。ここで、吸入空気中の水分量は、吸気湿度センサ２４により取得された値と、エアフローメータ１３により取得された空気量とから算出される。すなわち、どれだけの湿り度の空気がどれだけ吸入されたかによって算出される。一方、燃料が燃焼することによって生成される水分量は、燃料噴射量から算出することができる。具体的に、燃料の燃焼現象は、以下のように、
（ＣｎＨｍ＋Ｏ_２→ａＣＯ_２＋ｂＨ_２Ｏ）
と表せることから、燃料噴射量を把握することにより、燃料が燃焼することによって生成される水分量を算出することができる。なお、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転履歴により、燃料噴射量を把握している。

次に、ステップＳ４で気筒２内の露点温度を算出する。まず、ステップＳ１で算出した燃料中のＳ成分濃度から燃焼ガス中のＳＯ_３濃度を取得する。図４を参照すると、燃料中のＳ成分濃度と燃焼ガス中のＳＯ_３濃度とは相関関係を有する。このため、燃料中のＳ成分濃度から燃焼ガス中のＳＯ_３濃度を取得することができる。図５を参照すると、露点温度は、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度と気筒２内の水分（燃焼ガス中の水分量）と相関関係を有する。このように、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度と気筒２内の水分（燃焼ガス中の水分量）から、露点温度を算出することができる。なお、図５を参照すると露点温度は、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度が濃いほど高い。また、水分量が多いほど高い。

次に、ステップＳ５では、内燃機関１が暖機途中であるか否かを判断する。内燃機関１が暖機中であるか否かは、冷却水温センサ２３によって取得される冷却水温によって判断することができる。内燃機関１が暖機中であるか否かを判断するのは、以下の理由のよる。内燃機関１が、一旦、暖機完了の状態となり、その後、冷却過程に入るときは、燃料噴射弁１０よりもシリンダライナの方が先に露点温度まで冷却される。これは、シリンダライナは、ウォータジャケットを流通する冷却水によって冷却されるためである。シリンダライナの方が先に露点温度まで冷却されると、気筒２内の水分は、シリンダライナ周辺で凝縮する。このため、噴孔周辺で水分の凝縮することが回避され、噴孔への凝縮水の付着も抑制されることを考慮したものである。

ステップＳ５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ６へ進む。一方、ステップＳ５でＮｏと判断したとき、すなわち、暖機が完了したと判断したときは、処理は終了となる。ステップＳ６では、昇温制御内容を決定する。具体的に、露点温度に応じてグロープラグ１５への通電回数を決定する。例えば、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度が高く、水分量も多いような場合は、グロープラグ１５への通電回数を増やして、燃料噴射弁１０への加熱量を増加させる。これに対し、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度が低く、水分量も少ないような場合は、グロープラグ１５への通電回数を変更することなく、燃料噴射弁１０への加熱量増加を回避する。ここで、グロープラグ１５は、一般的に、失火防止や白煙発生抑制の目的で通電される。このため、これらの失火防止や白煙発生抑制といった目的を達成することができる通電加数を基準の通電回数とし、これに加えて、凝縮水発生を抑制するための回数を付加する。

ステップＳ６に引き続き行われるステップＳ７では、ステップＳ６で決定した内容に基づいてグロープラグをＯＮ状態とする。ステップＳ７に引き続き行われるステップＳ８では、イグニションがＯＦＦとされたか否かを判断する。イグニションがＯＦＦとされた場合は、通常、内燃機関１が停止される。ステップＳ８でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ９へ進む。一方、ステップＳ８で、Ｎｏと判断したときはステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、再び内燃機関１の暖機が完了しているか否かを判断する。ステップＳ１３でＹｅｓと判断すれば、ステップＳ１４へ進み、グロープラグ１５をＯＦＦとして一連の制御を終了する（エンド）。上述のように、暖機が完了していれば、燃料噴射弁１０の昇温が不要となるからである。

ステップＳ９では、グロープラグ１５による昇温制御の途中であるか否かを判断する。ステップＳ９でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１０へ進む。一方、ステップＳ９でＮｏと判断したときは、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ９でＮｏと判断したときは、昇温制御が完了しているということであるから、ステップＳ１０においてグロープラグ１５への通電をＯＦＦとし、引き続き行われるステップＳ１６で内燃機関１を停止すし、一連の制御を終了する（エンド）。この場合、グロープラグ１５による燃料噴射弁１０の昇温が完了し、シリンダライナの方が先に露点温度まで到達する状態とされている。この結果、燃料噴射弁１０の周辺での水分の凝縮が回避され、噴孔への凝縮水の付着が抑制される。

ステップＳ１０では、エンジン停止が必要であるか否かを判断する。具体的には、イグニションがＯＦＦとされてから所定時間が経過したか否かを判断する。内燃機関１は、ユーザーのイグニションＯＦＦという動作に対し、所定時間後に内燃機関を停止させる。ステップＳ１０でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１１へ進み、内燃機関を停止させる。そして、内燃機関１を停止させた後も引き続きグロープラグ１５への通電を継続し、燃料噴射弁１０の昇温を図る。そして、ステップＳ６による制御内容が履行された後にグロープラグ１５の通電がＯＦＦ状態とされる（ステップＳ１２）。このように、昇温制御が完了していないにもかかわらず、内燃機関１を先に停止させるのは、イグニションがＯＦＦ操作されているにもかかわらず、内燃機関１が停止しないと、ユーザーが違和感を持つため、これを回避するためである。内燃機関１が停止した後も引き続きが昇温制御が継続されることにより、グロープラグ１５による燃料噴射弁１０の昇温が完了し、シリンダライナの方が先に露点温度まで到達する状態とされている。この結果、燃料噴射弁１０の周辺での水分の凝縮が回避され、噴孔への凝縮水の付着が抑制される。一方、ステップＳ１０でＮｏと判断したときは、ステップＳ９からの処理を繰り返す。

以上が、制御装置の制御の一例である。このような制御による燃料噴射弁１０の先端温度の露点温度到達時期の変化について図７を参照しつつ説明する。図７中、第１露点は第２露点よりも低い温度である。露点温度は、上述のように、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度が濃いほど高く、また、水分量が多いほど高い。図７中、一点鎖線は、シリンダライナの温度（ライナ温度）の変化を示している。細実線は、グロープラグ１５による昇温制御がされていない状態燃料噴射弁温度を示している。太実線は、グロープラグ１５による昇温制御がされていない状態燃料噴射弁温度を示している。図７中、Ｐ１及びＰ２で示すように、第１露点の場合は、シリンダライナが先に第１露点に到達する。換言すれば、シリンダライナが先に第１露点まで冷却される。このため、グロープラグ１５による格別の昇温制御を行わなくても水分はシリンダライナで凝縮するため、噴孔への凝縮水の付着は抑制される。一方、第２露点になると、図７中、Ｐ３及びＰ４で示すように、何らの措置もとらない場合は、燃料噴射弁１０が先に露点温度に到達してしまう。この結果、気筒２内の水分が燃料噴射弁１０の周辺で凝縮し、凝縮水が噴孔に付着する可能性が高まる。そこで、グロープラグ１５へ通電し、昇温制御をする。これにより、太実線で示すように燃料噴射弁１０の温度が上昇する。この結果、図７中、Ｐ４及びＰ５で示すように、燃料噴射弁１０の温度が第２露点まで到達する時期をシリンダライナが第２露点に到達する時期の後まで遅らせることができる。これにより、噴孔への凝縮水の付着を抑制することができる。

第１実施形態によれば、燃料中の硫黄濃度に応じて加熱量を変化させるため、内燃機関に使用される燃料中の硫黄濃度が変化しても、燃料噴射弁の噴孔に凝縮水が付着することを適切に抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。第２実施形態の内燃機関５０が第１実施形態の内燃機関１と異なる点は、以下の如くである。すなわち、内燃機関５０は、燃料噴射弁１０を直接加熱するヒータ５１を備えている。ヒータ５１は、グロープラグ１５とともに燃料噴射弁１０の温度を昇温させる加熱手段に含まれる。ヒータ５１は、燃料噴射弁１０に接触させて内燃機関５０に取り付けられている。その他の構成は、第１実施形態と異なるところはないので、共通する構成要素には、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

第１実施形態では、燃料噴射弁１０の温度を昇温させる加熱手段としてグロープラグ１５のみを備えていた。グロープラグ１５は、一般的にディーゼル機関が備えているものを利用することができるため、追加の要素を設けることなく、噴孔への凝縮水の付着を抑制することができる。しかしながら、通常のグロープラグ１５だけでは、燃焼ガス中の高いＳＯ_３濃度に対応することが困難である場合も想定される。そこで、第２実施形態では、グロープラグ１５に加えて、ヒータ５１を備えている。なお、加熱手段として、ヒータ５１のみを備えるようにしてもよいし、また、加熱量の不足に対応すべく、グロープラグ１５を熱容量の大きいものにしてもよい。

次に、このような第２実施形態の内燃機関５０に適用される制御装置の制御の一例を図９に示すフロー図を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態の制御の一例である図２に示すフロー図中の処理を同一の処理については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２実施形態では、ステップＳ６に引き続いて行われるステップＳ６１において、ヒータ５１の通電が必要であるか否かを判断する。すなわち、ステップＳ６で決定した昇温制御内容を参照し、グロープラグ１５への通電回数増加だけで、対応可能であるか否かを判断する。ステップＳ６１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ７１へ進み、グロープラグ１５及びヒータ５１をＯＮ状態として燃料噴射弁１０を昇温する。一方、ステップＳ６１でＮｏと判断したときは、ステップＳ６２へ進み、グロープラグ１５のみをＯＮ状態とする。ステップＳ７１及びステップＳ６２の後は、いずれもステップＳ８へ進む。

ステップＳ１１に引き続き行われるステップＳ１２１では、グロープラグ１５及びヒータ５１をＯＦＦ状態とする。このとき、ステップＳ６２を経由しているとき、すなわち、グロープラグ１５のみを用いて燃料噴射弁１０の昇温を行っていたときは、グロープラグ１５のみをＯＦＦ状態とすればよい。ステップＳ８でＮｏと判断したときに行われるステップＳ１４１の処理、ステップＳ９でＮｏと判断したときに行われるステップＳ１５１の処理も同様である。

例えば、燃焼ガス中のＳＯ_３濃度が高かったり、水分量が多かったりする場合は、露点温度が上昇する。このような場合であっても、ヒータ５１を作動させることにより燃料噴射弁１０へ与える加熱量を補うができる。これにより、燃料噴射弁１０よりも先にシリンダライナを露点温度に到達させることができ、シリンダライナ周辺で水分を凝縮させることができる。この結果、噴孔への凝縮水の付着を抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、以下の如くである。すなわち、第３実施形態では、グロープラグ１５の通電による燃料噴射弁１０の昇温とともに、内燃機関１自体の暖機促進制御を行っている。第３実施形態の内燃機関１は、第１実施形態の内燃機関１と同一であるので、その詳細な説明は省略する。

次に、このような第３実施形態の内燃機関１に適用される制御装置の制御の一例を図１０に示すフロー図を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態の制御の一例である図２に示すフロー図中の処理を同一の処理については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３実施形態では、ステップＳ６に引き続いて行われるステップＳ６３では、内燃機関１の暖機促進制御が必要であるか否かを判断する。すなわち、ステップＳ６で決定した昇温制御内容を参照し、グロープラグ１５への通電回数増加だけで、対応可能であるか否かを判断する。ステップＳ６３でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ７２へ進み、グロープラグ１５をＯＮ状態とするとともに、暖機促進制御を開始する。一方、ステップＳ６３でＮｏと判断したときは、ステップＳ６４へ進み、グロープラグ１５のみをＯＮ状態とする。ステップＳ７２及びステップＳ６４の後は、いずれもステップＳ８へ進む。

ここで、暖機促進制御の内容について説明する。暖機促進制御は、例えば、アイドル回転数を上昇させて単位時間当たりの燃料噴射量を増やす。また、内燃機関１がＶＮ（Variable Nozzle）ターボを搭載しているような場合は、暖機促進制御は、ＶＮを絞って排気圧力を増加させ、これと同時に、スロットル弁１４を絞って温度の低い新規の吸入量を低減する等の措置を採ることができる。これにより、内燃機関１の暖機が促進される。

このような内燃機関１の暖機促進による効果について、図１１を参照して説明する。図１１中、細破線は、暖機前のシリンダライナの温度変化を示し、細実線は暖機前の燃料噴射弁の温度変化を示している。太破線は暖機後のシリンダライナの温度変化を示し、太実線は暖機後の燃料噴射弁の温度変化を示している。暖機前は、図１１中、Ｐ１１及びＰ１２で示すように、燃料噴射弁１０の方がシリンダライナよりも先に露点温度に到達する。このため、燃料噴射弁１０の周辺で気筒２内の水分が凝縮する可能性がある。一方、暖機が促進され、温度領域が情報にシフトすると、図１１中、Ｐ１３及びＰ１４で示すように、シリンダライナの方が先に露点温度に到達する。このため、シリンダライナ周辺で気筒２内の水分が凝縮する。この結果、燃料噴射弁１０の周辺での凝縮水の発生が回避され、噴孔への凝縮水の付着が抑制される。

ステップＳ１１に引き続き行われるステップＳ１２２では、グロープラグ１５をＯＦＦ状態とするとともに、暖機促進制御を終了する。このとき、ステップＳ６４を経由しているとき、すなわち、グロープラグ１５のみを用いて燃料噴射弁１０の昇温を行っていたときは、グロープラグ１５のみをＯＦＦ状態とすればよい。ステップＳ８でＮｏと判断したときに行われるステップＳ１４２の処理、ステップＳ９でＮｏと判断したときに行われるステップＳ１５２の処理も同様である。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１・・・内燃機関２・・・気筒
３・・・ピストン４・・・コンロッド
５・・・吸気通路６・・・排気通路
７・・・排気浄化装置８・・・排気ポート
９・・・排気弁１０・・・燃料噴射弁
１１・・・吸気ポート１２・・・吸気弁
１３・・・エアフローメータ１４・・・スロットル弁
１５・・・グロープラグ２０・・・ＥＣＵ
２２・・・冷却水温センサ２３・・・吸気温センサ
２４・・・吸気湿度センサ３０・・・ＥＧＲ通路
３１・・・ＥＧＲクーラ３２・・・ＥＧＲ弁

Claims

内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の温度を昇温させる加熱手段と、
前記燃料噴射弁により筒内に噴射される燃料の硫黄濃度を取得する硫黄濃度取得手段と、
前記硫黄濃度取得手段により硫黄濃度が高くなるほど前記加熱手段による前記燃料噴射弁の加熱量を増加させる制御部と、
を、備える内燃機関の制御装置。
前記加熱手段は、前記燃料噴射弁の近傍に配置されるグロープラグと前記燃料噴射弁を加熱するヒータの少なくともいずれか一方を含む請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記制御部は、前記加熱手段による前記燃料噴射弁の加熱制御を行うとともに、前記内燃機関の暖機促進制御を行う請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。