JP2015094347A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタにおける噴孔腐食を回避することを課題とする。【解決手段】内燃機関の制御装置は、シリンダヘッドにインジェクタが設けられた内燃機関の制御装置であって、少なくとも前記シリンダヘッドの熱量に基づいて、前記インジェクタにおける噴孔腐食が発生するか否かを判定する判定部と、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記シリンダヘッドの熱量を前記噴孔腐食が回避されると判定される閾値以上とする燃料噴射形態を選択する燃料噴射制御部と、を備える。シリンダヘッドの熱量を増す燃料噴射形態が選択されることにより、ノズル先端温度が低下し難くなり、ノズル先端部への凝縮水の付着が抑制され、噴孔腐食が回避される。【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の筒内へ燃料を噴射するインジェクタのノズル先端部に水分が結露し、凝縮水が付着することに起因して、ノズル先端部に設けられた噴孔が腐食する可能性があることが知られている。ノズル先端部へ結露するか否かは、ノズル先端温度と筒内雰囲気の露点との関係の影響を受ける。この観点から、特許文献１には、ノズル先端温度を推定し、推定されたノズル先端温度に基づいてＥＧＲ量を調節し、腐食を低減する提案がされている。

特開２０１０−２５５４６２号公報

上記特許文献１で開示されているようにノズル先端部に凝縮水が付着するか否かには、ノズル先端温度が関与している。ノズル先端温度を正確に把握することでインジェクタにおける噴孔腐食が発生するか否かの判定精度が向上する。しかしながら、ノズル先端温度を正確に把握したとしても、その後の対策が不十分であるとインジェクタにおける噴孔腐食を回避することができない。

そこで、本明細書開示の内燃機関の制御装置は、インジェクタにおける噴孔腐食を適切に回避することを課題とする。

かかる課題を解決するために、本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、シリンダヘッドにインジェクタが設けられた内燃機関の制御装置であって、少なくとも前記シリンダヘッドの熱量に基づいて、前記インジェクタにおける噴孔腐食が発生するか否かを判定する判定部と、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記シリンダヘッドの熱量を前記噴孔腐食が回避されると判定される閾値以上とする燃料噴射形態を選択する燃料噴射制御部と、を備える。シリンダヘッドの熱量を増す燃料噴射形態が選択されることにより、ノズル先端温度が低下し難くなり、ノズル先端部への凝縮水の付着が抑制され、噴孔腐食が回避される。

前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較して、前記内燃機関の１サイクルにおける燃料噴射回数を増加する燃料噴射形態を選択する。１サイクルにおける燃料噴射回数を増加することによりシリンダヘッド近傍における燃焼を促し、シリンダヘッドにおける冷却損失を増大させてシリンダヘッドの熱量を増加する。これにより、ノズル先端温度が低下し難くなり、ノズル先端部への凝縮水の付着が抑制され、噴孔腐食が回避される。

前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較してアフター噴射量を増量する燃料噴射形態を選択する。アフター噴射量を増量することにより、シリンダヘッドにおける冷却損失を増大させてシリンダヘッドの熱量を増加する。これにより、ノズル先端温度が低下し難くなり、ノズル先端部への凝縮水の付着が抑制され、噴孔腐食が回避される。

前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較してアフター噴射適用運転条件領域を拡大した燃料噴射形態を選択する。アフター噴射を行うことによりシリンダヘッドにおける冷却損失を増大させてシリンダヘッドの熱量を増加する。これにより、ノズル先端温度を低下し難くし、ノズル先端部への凝縮水の付着を抑制し、噴孔腐食を回避する。

前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、一回の燃料噴射における初期噴射率の傾きを、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合の初期噴射率の傾きよりも小さくする燃料噴射形態を選択する。初期噴射率を小さくすることにより、燃料噴射のペネトレーションを小さくし、シリンダヘッド近傍での燃焼を促進する。この結果、シリンダヘッドにおける冷却損失を増大させてシリンダヘッドの熱量を増加する。これにより、ノズル先端温度を低下し難くし、ノズル先端部への凝縮水の付着を抑制し、噴孔腐食を回避する。

本明細書開示の内燃機関の制御装置によれば、インジェクタにおける噴孔腐食を回避することができる。

図１は第１実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。 図２は内燃機関に装着されたインジェクタの説明図である。 図３は内燃機関停止後のノズル先端温度の低下の様子を示す説明図である。 図４は第１実施形態の内燃機関の制御の一例を示すフロー図である。 図５は噴孔腐食判定の制御の一例を示すフロー図である。 図６は第１実施形態における噴孔腐食判定に用いるマップの一例である。 図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１実施形態における噴孔腐食発生判定における判定方法の振り分けを示す説明図である。 図８は噴射回数決定方法の説明図である。 図９は噴射回数マップの一例を示す説明図である。 図１０は第１実施形態における燃料噴射指令のタイムチャートの一例を示す説明図である。 図１１（Ａ）は噴孔腐食が発生しないと判定されたときの燃焼の様子を示す模式図であり、図１１（Ｂ）は燃料噴射回数を増加したときの燃料の様子を示す模式図である。 図１２は燃料噴射形態変更の効果を示す説明図である。 図１３はヘッド熱量が閾値となる目標ヘッド熱量を上回ることを示す説明図である。 図１４は第２実施形態の内燃機関の制御の一例を示すフロー図である。 図１５は第２実施形態におけるアフター噴射制御マップの一例である。 図１６は第２実施形態における燃料噴射形態変更の効果を示す説明図である。 図１７は第３実施形態の内燃機関の制御の一例を示すフロー図である。 図１８は第３実施形態における燃料噴射指令のタイムチャートの一例を示す説明図である。 図１９は初期噴射率決定方法の説明図である。 図２０は初期噴射率の傾きが異なる燃料噴射毎の燃料噴射率の時間変化を示すグラフである。 図２１（Ａ）は噴孔腐食が発生しないと判定されたときの燃焼の様子を示す模式図であり、図２１（Ｂ）は初期噴射率の傾きを小さくしたときの燃料の様子を示す模式図である。 図２２（Ａ）は初期噴射率の傾きの大きさが小であるときのペネトレーションを示し、図２２（Ｂ）は初期噴射率の傾きの大きさが中であるときのペネトレーションを示し、図２２（Ｃ）は初期噴射率の傾きの大きさが大であるときのペネトレーションを示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。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。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の内燃機関１００の概略構成を示す説明図である。図２は内燃機関１００に装着されたインジェクタ１０７の説明図である。内燃機関１００には、燃料噴射装置１が組み込まれている。第１実施形態における内燃機関１００は、筒内噴射を行う内燃機関、より具体的にはディーゼル内燃機関であるが、ガソリン内燃機関とすることもできる。内燃機関１００は４気筒である。内燃機関１００は、シリンダヘッド１０１ａとシリンダブロック１０１ｂを備えたエンジン本体１０１を備え、そのエンジン本体１０１に♯１気筒〜♯４気筒を備える。燃料噴射装置１は、♯１気筒〜♯４気筒に対応して、♯１インジェクタ１０７−１〜♯４インジェクタ１０７−４を備える。具体的に、♯１気筒には、♯１インジェクタ１０７−１が装着され、♯２気筒には♯２インジェクタ１０７−２が装着されている。♯３気筒には♯３インジェクタ１０７−３が装着され、♯４気筒には♯４インジェクタ１０７−４が装着されている。♯１インジェクタ１０７−１〜♯４インジェクタ１０７−４はそれぞれコモンレール１２０に接続され、コモンレール１２０から高圧の燃料が供給される。図２を参照するとシリンダヘッド１０１ａに各インジェクタ１０７が設けられている。各インジェクタ１０７は、シート部を介してシリンダヘッド１０１ａとの間で熱の授受を行う。

内燃機関１００は、エンジン本体１０１に取り付けられたインテークマニホールド１０２、エキゾーストマニホールド１０３を備える。インテークマニホールド１０２には、吸気管１０４が接続されている。エキゾーストマニホールド１０３には排気管１０５が接続されると共に、ＥＧＲ通路１０８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路１０８の他端は、吸気管１０４に接続されている。ＥＧＲ通路１０８には、ＥＧＲクーラ１０９が設けられている。また、ＥＧＲ通路１０８には、排気ガスの流通状態を制御するＥＧＲバルブ１１０が設けられている。吸気管１０４には、エアフロメータ１０６が接続されている。エアフロメータ１０６は、ＥＣＵ１１１に電気的に接続されている。ＥＣＵ１１１には、インジェクタ１０７−ｉ（ｉは気筒番号を示す）、具体的に、♯１インジェクタ１０７−１〜♯４インジェクタ１０７−４が電気的に接続されている。ＥＣＵ１１１は、制御装置として機能し、後に詳述する各種制御を行う。また、ＥＣＵ１１１は、インジェクタ１０７における噴孔腐食が発生するか否かの判定部として機能するとともに、インジェクタからの燃料噴射形態を選択する燃料噴射制御部として機能する。

ＥＣＵ１１１には、内燃機関の回転数を測定するＮＥセンサ１１２、冷却水の温度を測定する水温センサ１１３及び燃料の温度を測定する燃温センサ１１４、外気温センサ１１５が電気的に接続されている。ＥＣＵ１１１には、内燃機関１００の各種制御に用いられるマップ類が格納されている。ＥＣＵ１１１は、各種センサと協働してインジェクタ１０７の先端温度Ｔｎｚｌを検出し、さらに、シリンダヘッド１０１ａが蓄えている熱量Ｑ（以下、ヘッド熱量Ｑという。）を検出する。

ＥＣＵ１１１は、エンジン本体１０１内を流通する冷却水の温度に内燃機関毎の適合条件を考慮してインジェクタ１０７のノズル先端温度Ｔｎｚｌを推定するが、他の方法によってノズル先端温度Ｔｎｚｌを検出してもよい。例えば、ＥＣＵ１１１は、ノズル先端温度Ｔｎｚｌを温度センサによって直接検出してもよい。また、ノズル先端温度Ｔｎｚｌと相関性を有する他の値を用いてノズル先端温度Ｔｎｚｌを推定するようにしてもよい。

ＥＣＵ１１１は、燃焼ガスからの被熱として瞬時の温度を積算することによってヘッド熱量Ｑを推定するが、他の方法によってヘッド熱量Ｑを検出してもよい。例えば、ＥＣＵ１１１は、冷却水の温度変化ΔＴを用いて直接的にヘッド熱量Ｑを検出してもよい。

ＥＣＵ１１１は、ノズル先端温度Ｔｎｚｌを機関温度として採用し、検出したノズル先端温度Ｔｎｚｌに応じて噴孔腐食判定に用いるパラメータの組み合わせを切り替える。ノズル先端温度Ｔｎｚｌは冷却水の温度Ｔｗと相関性を有するため、機関温度として冷却水の温度Ｔｗを採用してもよい。

図２を参照すると、シリンダヘッド１０１ａに装着されたインジェクタ１０７は、先端部にノズル１０７ａを備えている。ノズル１０７ａには、噴孔が設けられている。このようなノズル１０７ａの先端部に凝縮水が結露し、付着すると腐食が発生する可能性がある。噴孔の周辺が腐食すると、噴孔の噴孔径が変化する可能性がある。噴孔径が変化すると、適切な燃料噴射に影響を与えることになる。そこで、ＥＣＵ１１１は、結露発生の有無、すなわち、噴孔腐食が生じるか否かを判断する。そして、必要に応じて噴孔腐食防止制御を行う。

ここで、図３を参照して、内燃機関停止後のノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下の様子について説明する。図３中、実線と一点鎖線は、いずれも内燃機関停止前後のノズル先端温度Ｔｎｚｌの推移を示している。実線と一点鎖線は、内燃機関停止時において、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが一致している。ところが、内燃機関停止後のノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下速度は、実線の方が一点鎖線よりも緩慢であり、遅い。この結果、一点鎖線で示すノズル先端温度Ｔｎｚｌが露点に到達する時間ｔ１よりも、実線で示すノズル先端温度Ｔｎｚｌが露点に到達する時間ｔ２の方が長い。露点到達時間が長い方が、ノズル先端部以外の部分で結露する可能性が高くなり、噴孔腐食防止の面で有利である。このように、内燃機関停止時のノズル先端温度Ｔｎｚｌが同じであるにもかかわらず、ノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下速度が異なるのは、内燃機関停止前のヘッド熱量Ｑが異なるためである。図３を参照すると、実線と一点鎖線とでは、ノズル先端温度Ｔｎｚｌの履歴が異なっており、この結果、図３中、ハッチングを施して示した分だけ、実線の方が一点鎖線よりもヘッド熱量Ｑが多い。このヘッド熱量Ｑの差が、内燃機関停止後のノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下速度の差として現れていると考えられる。

そこで、本実施形態の内燃機関１００では、ヘッド熱量Ｑに基づいてノズル１０７ａの先端部における結露発生の有無を判定する。なお、結露発生があると判定されたときは、噴孔腐食が発生すると判定することとする。以下、図４乃至図９を参照しつつ、ＥＣＵ１１１による内燃機関１００の制御の一例について説明する。なお、図４は第１実施形態の内燃機関１００の制御の一例を示すフロー図である。図５は噴孔腐食判定の制御の一例を示すフロー図である。図６は第１実施形態における噴孔腐食判定に用いるマップの一例である。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１実施形態における噴孔腐食発生判定における判定方法の振り分けを示す説明図である。図８は噴射回数決定方法の説明図である。図９は噴射回数マップの一例を示す説明図である。図１０は燃料噴射指令のタイムチャートの一例を示す説明図である。図１１（Ａ）は噴孔腐食が発生しないと判定されたときの燃焼の様子を示す模式図であり、図１１（Ｂ）は燃料噴射回数を増加したときの燃料の様子を示す模式図である。図１２は燃料噴射形態変更の効果を示す説明図である。図１３はヘッド熱量Ｑが閾値となる目標ヘッド熱量Ｑｒを上回ることを示す説明図である。

まず、ステップＳ１では、腐食発生フラグが有るか否かを判断する。腐食発生フラグは、以下に説明するように図５に示すフロー図に従った処理を経ることにより立てられる。

まず、ステップＳ１１では、ＥＣＵ１１１によりノズル先端温度Ｔｎｚｌを推定するための演算を行う。ノズル先端温度Ｔｎｚｌは、第１のパラメータとなる。ここで、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは、その時々、すなわち、瞬時のノズル先端温度である。ノズル先端温度Ｔｎｚｌは、一例として、以下の式１によって算出、推定される。

Ｔｎｚｌ
＝ｆ（ＮＥ・ＩＴ・ＴＱ）−ｆ（Ｔｗ・Ｔｆ） 式１

ＮＥ：内燃機関回転数 ＩＴ：噴射時期 ＴＱ：噴射量（トルク）
Ｔｗ：水温 Ｔｆ：燃温

つぎに、ステップＳ１２においてステップＳ１１において算出したノズル先端温度Ｔｎｚｌがノズル先端温度Ｔｎｚｌに関する第２閾値に相当する腐食回避ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ｂ以下であるか否かを判断する。ここで、図６を参照しつつ、ノズル先端温度Ｔｎｚｌに関する第１閾値に相当する判定方法切替ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ａと、第２閾値に相当する腐食回避ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ｂについて説明する。判定方法切替ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ａは、噴孔腐食の発生に対し、ヘッド熱量Ｑの影響が大きい領域Ａを規定している。このため、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが、判定方法切替ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ａ以下であるときは、噴孔腐食の発生に影響の大きいヘッド熱量Ｑのみで噴孔腐食判定を行う。

一方、腐食回避ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ｂは、腐食回避が可能である領域Ｃを規定している。すなわち、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが、腐食回避ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ｂ以上であるときは、この状態で内燃機関１００が停止されても噴孔腐食が回避されると判断される。このため、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが、腐食回避ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ｂ以上であるときは、第２のパラメータであるヘッド熱量Ｑを用いることなく噴孔腐食判定を行う。

図６を参照すると、第２閾値は第１閾値よりも大きい。ノズル先端温度Ｔｎｚｌが第１閾値と第２閾値との間となる領域Ｂは、噴孔腐食発生の有無の境界が存在している領域である。このため、この領域では、高精度の噴孔腐食判定、すなわち、噴孔の腐食が発生するか否かの判定を行うべく、第１のパラメータと第２のパラメータが用いられる。

ステップＳ１２においてＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１７ａを経て処理は終了となる（エンド）。この場合、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが図７（Ｃ）に示すように領域Ｃに属し、この状態で内燃機関１００が停止されても噴孔腐食が回避されると判断される。そこで、ステップＳ１７ａでは、腐食回避フラグが立てられる。ノズル先端温度Ｔｎｚｌが腐食回避ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ｂ以上であり、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが十分高いときは、内燃機関１００を停止し、各部の温度が低下し始めても、ノズル１０７ａの先端部以外の部分が先に露点に到達する。このため、先に露点に到達した部分に結露が生じ、ノズル１０７ａの先端部の結露が回避され、この結果、噴孔腐食が回避される。

一方、ステップＳ１２においてＮｏと判断したときはステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、ヘッド熱量Ｑを推定するための演算を行う。ヘッド熱量Ｑの演算は、どのような方法を用いてもよい。ヘッド熱量Ｑは、例えば、以下の式２によって算出、推定することができる。ヘッド熱量Ｑは、ステップＳ１で算出した瞬時のノズル先端温度Ｔｎｚｌを一定期間τ分、積算した値として求められる。一定期間τは、適合条件から設定される期間である。

Ｑ＝ΣＴｎｚｌ 式２

ステップＳ１３でヘッド熱量Ｑを推定した後、ステップＳ１４では、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが第１閾値に相当する判定方法切替ノズル先端温度Ｔｎｚｌ＿ａ以上であるか否かを判断する。ステップＳ１４でＮｏと判断したときは、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ヘッド熱量Ｑがヘッド熱量に関する閾値Ｑｒ以下であるか否かを判断する。ステップＳ１４でＮｏと判断したときは、図７（Ａ）に示すように噴孔腐食の発生に対してヘッド熱量Ｑの影響が大きい領域Ａに属することになる。閾値Ｑｒは、噴孔腐食を回避することができる熱量であり、ヘッド熱量Ｑが閾値Ｑｒ以下であるときは、噴孔腐食が発生すると判断する。ステップＳ１５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１７ｃへ進み、噴孔腐食が発生するとの判定を行い、腐食発生フラグを立てる。ステップＳ１５における噴孔腐食判定は、第２のパラメータであるヘッド熱量Ｑのみを用いて行う。ノズル先端温度Ｔｎｚｌが領域Ａに属するときは、噴孔腐食の発生に対してヘッド熱量Ｑの影響が大きいことからヘッド熱量Ｑのみを用いて噴孔腐食の発生の有無を判定することとしても、その判定精度は確保される。ステップＳ１５でＮｏと判断したときは、ステップＳ１７ｂを経て処理は終了となる（エンド）。ステップＳ１７ｂでは、腐食回避フラグが立てられる。

一方、ステップＳ１４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、第１のパラメータであるノズル先端温度Ｔｎｚｌと、第２のパラメータであるヘッド熱量Ｑの双方を用いて噴孔腐食が発生するか否かを判断する。ステップＳ１４でＹｅｓと判断したときは、図７（Ｂ）で示すように噴孔腐食発生有無の境界付近の領域Ｂとなる。このため、ノズル先端温度Ｔｎｚｌとヘッド熱量Ｑの双方を用いて精度よく噴孔腐食判定を行う。具体的に、噴孔腐食判定は、以下の式３及び式４を用いて行う。まず、ステップＳ１１で推定したノズル先端温度ＴｎｚｌとステップＳ１３で推定したヘッド熱量Ｑに基づいて、ノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下速度ｖを算出する。低下速度ｖは、一例として、以下の式３によって算出される。

ｖ＝ｆ（Ｔｎｚｌ・Ｑ） 式３

そして、算出した低下速度ｖに基づいて露点到達時間ｔ０を算出する。露点到達時間ｔ０は、一例として、以下の式４によって算出される。

ｔ０＝ｆ（Ｔｎｚｌ・ｖ） 式４

式４により露点到達時刻ｔ０を算出した後は、この露点到達時刻ｔ０が予め定められた閾値ａ０よりも前であるか否かを判断する。ここで、閾値ａ０は、ノズル先端部における結露が発生するか否かを判断するための値として実機毎の適合によって定められた値である。露点到達時刻ｔ０が閾値ａ０よりも後である場合は、その時点において内燃機関１００を停止したとしてもノズル先端部における結露発生は回避されると判断する。ステップＳ１６における噴孔腐食判定は、第１のパラメータであるノズル先端温度Ｔｎｚｌと、第２のパラメータであるヘッド熱量Ｑの双方を用いるため、高精度の判定を行うことができる。ステップＳ１６でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１５でＹｅｓと判断したときと同様にステップＳ１７ｃへ進み、噴孔の腐食判定を行って、腐食発生フラグを立てる。一方、ステップＳ１６でＮｏと判断したときは、ステップＳ１７ｄを経て処理は終了となる（エンド）。ステップＳ１７ｄでは、腐食回避フラグが立てられる。

図４に示すフロー図におけるステップＳ１では、腐食発生フラグ又は腐食回避フラグのいずれが立っているのかを判定する。そして、腐食発生フラグが立っておらず、ステップＳ１でＮｏと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、内燃機関１００の燃料噴射形態として、１サイクルにおける燃料噴射回数を増加する形態が採用され、内燃機関の１サイクルにおける燃料の噴射回数が決定される。噴射回数は、運転条件（ＴＱ、ＮＥ、Ｔｗ、その他）及び図９に示す噴射回数マップを参照して決定される。噴射回数の決定に際しては、そのときの内燃機関１００の運転状態に応じた排気許容値が参照される。図８（Ａ）を参照すると、スモークに関する排気許容値は、内燃機関１００の負荷に応じて決められる。噴孔腐食が有ると判定されたときは、噴孔腐食が無いと判定されたときと比較して、噴射回数を増加する。本実施形態では、メイン噴射が分割されている。図８（Ｂ）を参照すると、噴射回数が多いほど、ヘッドへの冷却損失が多くなることがわかる。ヘッドへの冷却損失が多くなると、ヘッド熱量Ｑが増す。このように噴射回数を増す場合は、排気が許容値内となるようにする。具体的な噴射制御は、図９に一例を示すマップに基づいて行われる。すなわち、内燃機関の回転数ＮＥと燃料噴射量（トルク）ＴＱに応じて噴射回数を決定する。ステップＳ２において噴射回数が決定された後は、ステップＳ３において、噴射制御が実施される。図１０を参照すると、噴孔腐食が有ると判定されたときの燃料噴射では、噴孔腐食が無いと判定されたときに一回で噴射されている燃料量が分割噴射されている。図１１（Ａ）を参照すると、一回の噴射量が多いと、ペネトレーションが大きくなる。これに対し、図１１（Ｂ）に示すように、分割された噴射として、噴射回数を増加すると、一回あたりの燃料噴射のペネトレーションが小さくなる。この結果、シリンダヘッド１０１ａ近傍での燃焼が促進され、シリンダヘッド１０１ａへの冷却損失が増す。これにより、ヘッド熱量Ｑが増す。なお、図１１（Ａ）、（Ｂ）では、冷却損失の大きさを矢示の大きさによって概念的に表している。図１２を参照して、噴射回数を増加させる燃料噴射形態を選択した場合の効果を説明する。分割噴射として噴射回数を増加させることにより、シリンダヘッド１０１ａ近傍での燃焼が促進される結果、ヘッドへの冷却損失が増加する。これにより、図１３に示すように、目標ヘッド熱量Ｑｒを上回ることができ、噴孔腐食発生領域から抜け出すことができる。

ステップＳ３で噴射制御が実施された後は、再び図５に示すフロー図に基づく処理及びステップＳ１の処理を繰り返す。ただし、２回目以降のヘッド熱量推定では、以下の式５−１及び式５−２を用いる。

ｄＱ＝（ａ・ＮＥ＋ｂ・ＩＴ＋ｃ・ＴＱ）×α−ｇ・Ｔｗ＋ｅ 式５−１
ただし、α＝ｈ・Ｎ

ＮＥ：内燃機関回転数 ＩＴ：噴射時期 ＴＱ：噴射量（トルク）
Ｔｗ：水温 α：噴射回数増加によるヘッド蓄熱補正係数
Ｎ ：噴射回数
ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｇ、ｈ：係数

Ｑ＝ΣｄＱ 式５−２

繰り返し行われたステップＳ１の処理でＮｏと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。一方、ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１でＮｏと判断されるまで噴射回数を増加する燃料噴射形態を継続する。これにより、噴孔腐食を回避する状態とすることができる。

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態につき、図１４乃至図１６を参照しつつ説明する。図１４は第２実施形態の内燃機関１００の制御の一例を示すフロー図である。図１５は第２実施形態におけるアフター噴射制御マップの一例である。図１６は第２実施形態における燃料噴射形態変更の効果を示す説明図である。第２実施形態は、アフター噴射量を増量する燃料噴射形態を採用する。すなわち、ＥＣＵ１１１によって噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記判定部によって噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較してアフター噴射量を増量する。また、噴孔腐食が発生すると判定された場合に、噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較してアフター噴射適用運転条件領域を拡大した燃料噴射形態を選択する。

図１４を参照すると、ステップＳ１において噴孔腐食フラグが有るか否かを判定する。このステップＳ１の処理は、図５に示すフロー図に基づく処理が行われることを含めて第１実施形態と共通するので、その詳細な説明は省略する。ステップＳ１でＮｏと判断したときに処理が終了となる点も第１実施形態と同様である。ステップＳ１に引き続き行われるステップＳ２１では、内燃機関１００の燃料噴射形態として、アフター噴射量を決定する形態が採用される。ステップＳ２１には、図１５に一例を示すアフター噴射制御マップを参照してアフター噴射を行うか否かの判断も含められる。噴孔腐食フラグが立てられているときは、アフター噴射適用運転条件領域をアフター噴射拡大領域まで拡げて適用する。アフター噴射量は、運転条件（ＴＱ、ＮＥ、Ｔｗ、その他）及び図１５に示すアフター噴射制御マップを参照して決定される。アフター噴射量の決定に際し、第１実施形態の場合と同様にそのときの内燃機関１００の運転状態に応じた排気許容値が参照される。ステップＳ２１においてアフター噴射量が決定された後は、ステップＳ３において、噴射制御が実施される。アフター噴射量が増大すると、図１６に示すように、熱量自体が増加し、ヘッドへの冷却損失が多くなることがわかる。ヘッドへの冷却損失が多くなると、ヘッド熱量Ｑが増す。これにより、第１実施形態と同様に、目標ヘッド熱量Ｑｒを上回ることができ、噴孔腐食発生領域から抜け出すことができる。第２実施形態では、アフター噴射が行われる領域も拡大されており、ヘッド熱量Ｑが目標ヘッド熱量Ｑｒを上回り易くなっている。

ステップＳ３で噴射制御が実施された後は、再び図５に示すフロー図に基づく処理及びステップＳ１の処理を繰り返す。ただし、２回目以降のヘッド熱量推定では、以下の式６−１及び式６−２を用いる。

ｄＱ＝（ａ・ＮＥ＋ｂ・ＩＴ＋ｃ・ＴＱ）×β−ｇ・Ｔｗ＋ｅ 式６−１
ただし、β＝ｉ・Ｑａ

ＮＥ：内燃機関回転数 ＩＴ：噴射時期 ＴＱ：噴射量（トルク）
Ｔｗ：水温 β：アフター噴射によるヘッド蓄熱補正係数
Ｑａ：アフター噴射量
ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ：係数

Ｑ＝ΣｄＱ 式６−２

繰り返し行われたステップＳ１の処理でＮｏと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。一方、ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１でＮｏと判断されるまでアフター噴射量を増加し、また、アフター噴射を行う運転領域を拡大する燃料噴射形態を継続する。これにより、噴孔腐食を回避する状態とすることができる。

（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態につき、図１７乃至図２１を参照しつつ説明する。図１７は第３実施形態の内燃機関の制御の一例を示すフロー図である。図１８は第３実施形態における燃料噴射指令のタイムチャートの一例を示す説明図である。図１９は初期噴射率決定方法の説明図である。図２０は初期噴射率の傾きが異なる燃料噴射毎の燃料噴射率の時間変化を示すグラフである。図２１（Ａ）は噴孔腐食が発生しないと判定されたときの燃焼の様子を示す模式図であり、図２１（Ｂ）は初期噴射率の傾きを小さくしたときの燃料の様子を示す模式図である。図２２（Ａ）は初期噴射率の傾きの大きさが小であるときのペネトレーションを示し、図２２（Ｂ）は初期噴射率の傾きの大きさが中であるときのペネトレーションを示し、図２２（Ｃ）は初期噴射率の傾きの大きさが大であるときのペネトレーションを示す説明図である。第３実施形態は、一回の燃料噴射における初期噴射率の傾きを小さくする燃料噴射形態を採用する。すなわち、一回の燃料噴射における初期噴射率の傾きを、ＥＣＵ１１１によって噴孔腐食が発生しないと判定された場合の初期噴射率の傾きよりも小さくする。ここで、初期噴射率の傾きは、燃料を噴射するときの初期の段階における単位時間当たりの燃料噴射量であり、図１８において参照符号ｘ０やｘ１で示される燃料噴射指令の立ち上がりにおける傾き（角度）に相当する。

図１７を参照すると、ステップＳ１において噴孔腐食フラグが有るか否かを判定する。このステップＳ１の処理は、図５に示すフロー図に基づく処理が行われることを含めて第１実施形態と共通するので、その詳細な説明は省略する。ステップＳ１でＮｏと判断したときに処理が終了となる点も第１実施形態と同様である。ステップＳ１に引き続き行われるステップＳ２２では、内燃機関１００の燃料噴射形態として、初期噴射率の傾きを小さくする形態が採用される。初期噴射率の傾きは、運転条件（ＴＱ、ＮＥ、Ｔｗ、その他）及び噴射率制御マップを参照して決定される。噴射率の決定に際しては、そのときの内燃機関１００の運転状態に応じた排気許容値が参照される。図１９（Ａ）を参照すると、スモークに関する排気許容値は、内燃機関１００の負荷に応じて決められる。噴孔腐食が有ると判定されたときは、噴孔腐食が無いと判定されたときと比較して、初期噴射率の傾きを小さくする。図１９（Ｂ）を参照すると、初期噴射率の傾きが小さいほど、ヘッドへの冷却損失が多くなることがわかる。図２１や図２２（Ａ）〜（Ｃ）を参照すると、初期噴射率の大小に応じてペネトレーションの大小が変化することがわかる。図２０に示す傾き小の場合は、図２２（Ａ）に示すように噴射初期においてペネトレーションが小さく、傾き中の場合は、図２２（Ｂ）に示すように噴射初期においてペネトレーションが大きくなる。傾き大となると、図２２（Ｃ）に示すようにさらにペネトレーションが大きくなる。図２１（Ａ）に示す燃料噴射の様子と図２１（Ｂ）に示す燃料噴射の様子を比較すると、図２１（Ｂ）に示す燃料噴射の方のペネトレーションが小さい。ペネトレーションが小さいと、シリンダヘッド１０１ａへの冷却損失が大きくなる。この結果、ヘッド熱量Ｑが増す。ステップＳ２２において初期噴射率が決定された後は、ステップＳ３において、噴射制御が実施される。これにより、第１実施形態と同様に、目標ヘッド熱量Ｑｒを上回ることができ、噴孔腐食発生領域から抜け出すことができる。

ステップＳ３で噴射制御が実施された後は、再び図５に示すフロー図に基づく処理及びステップＳ１の処理を繰り返す。ただし、２回目以降のヘッド熱量推定では、以下の式７−１及び式７−２を用いる。

ｄＱ＝（ａ・ＮＥ＋ｂ・ＩＴ＋ｃ・ＴＱ）×γ−ｇ・Ｔｗ＋ｅ 式７−１
ただし、γ＝ｆ・ｄＱｉ

ＮＥ：内燃機関回転数 ＩＴ：噴射時期 ＴＱ：噴射量（トルク）
Ｔｗ：水温 γ：初期噴射率傾きによるヘッド蓄熱補正係数
ｄＱｉ：初期噴射率傾き
ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｇ、ｆ：係数

Ｑ＝ΣｄＱ 式７−２

繰り返し行われたステップＳ１の処理でＮｏと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。一方、ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１でＮｏと判断されるまで初期噴射率の傾きを小さくする燃料噴射形態を継続する。これにより、噴孔腐食を回避する状態とすることができる。

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１ 燃料噴射装置 １００ 内燃機関
１０１ エンジン本体 １０２ インテークマニホールド
１０３ エキゾーストマニホールド １０４ 吸気管
１０５ 排気管 １０７ インジェクタ
１１１ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (5)

1. シリンダヘッドにインジェクタが設けられた内燃機関の制御装置であって、
   少なくとも前記シリンダヘッドの熱量に基づいて、前記インジェクタにおける噴孔腐食が発生するか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記シリンダヘッドの熱量を前記噴孔腐食が回避されると判定される閾値以上とする燃料噴射形態を選択する燃料噴射制御部と、
   を、備える内燃機関の制御装置。
2. 前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較して、前記内燃機関の１サイクルにおける燃料噴射回数を増加する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較してアフター噴射量を増量する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合と比較してアフター噴射適用運転条件領域を拡大する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記燃料噴射制御部は、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生すると判定された場合に、一回の燃料噴射における初期噴射率の傾きを、前記判定部によって前記噴孔腐食が発生しないと判定された場合の初期噴射率の傾きよりも小さくする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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