JP2020118102A

JP2020118102A - 燃料噴射装置

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Publication number: JP2020118102A
Application number: JP2019010720A
Authority: JP
Inventors: 和輝上野; Kazuteru Ueno
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: US10975796B2; JP6748745B2; CN111486015A; CN111486015B; US20200240349A1

Abstract

【課題】空燃比のずれを抑えつつ、インジェクタに付着したデポジットを良好に除去する。【解決手段】燃料噴射装置１００は、インジェクタ１９と、燃圧を調整する高圧ポンプ用のポンプソレノイド２５と、デポジットを除去するクリーニングモードの開始を決定するクリーニング決定部４２と、運転状態に応じて１サイクルの燃料噴射回数がそれぞれ１回および複数回である単発噴射および分割噴射のいずれかを実行するようにインジェクタ１９を制御するとともに、ポンプソレノイド２５を制御するインジェクタ制御部４３およびポンプ制御部４４と、を備える。インジェクタ制御部４３およびポンプ制御部４４は、分割噴射時にクリーニングモードの開始が決定されると、単発噴射を実行するようにインジェクタ１９を制御し、その後、燃圧を上昇させるようにポンプソレノイド２５を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の気筒を有する内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

この種の装置として、従来、燃料噴射弁の噴射口に付着したデポジットを除去するように構成された装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置では、燃料噴射弁の噴射口にデポジットが付着していると判定されると、付着していないと判定されるときよりも、燃料噴射圧力を高めるとともに、１サイクルでの燃料の噴射回数を、複数回から１回等に低減する。

特開２０１６−３５７０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、複数の気筒の全てについての噴射回数が低減するまでの間に、燃料噴射量が増大し、空燃比にずれが生じるおそれがある。

本発明の一態様は、複数の気筒を有する内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射装置であって、複数の気筒に対応付けて設けられた複数の燃料噴射弁と、複数の燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を調整する圧力調整部と、複数の燃料噴射弁の噴射口に付着したデポジットを除去するデポジット除去動作の開始を決定するデポジット除去決定部と、内燃機関の運転状態に応じて、１サイクルの燃料噴射回数がそれぞれ１回および複数回である単発噴射および分割噴射のいずれかを実行するように複数の燃料噴射弁を制御するとともに、圧力調整部を制御する動作制御部と、を備える。動作制御部は、内燃機関の運転状態に応じて分割噴射を実行するように複数の燃料噴射弁を制御しているとき、デポジット除去決定部によりデポジット除去動作の開始が決定されると、噴射回数を減らすように複数の燃料制御弁を制御し、その後、燃料の圧力を上昇させるように圧力調整部を制御する。

本発明によれば、空燃比にずれを生じさせることなく、デポジットを良好に除去することができる。

本発明の実施形態に係る燃料噴射装置を有するエンジンの要部構成を概略的に示す図。本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の要部構成を示すブロック図。本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の主たる動作の一例を示すタイムチャート。図２のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の具体的な動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る燃料噴射装置は、火花点火式の内燃機関であるエンジンに適用される。エンジンは、動作周期（１サイクル）の間に吸気、膨張、圧縮および排気の４つの行程を経る４サイクルエンジンであり、例えば４気筒や６気筒などの複数の気筒（シリンダ）を有する。

図１は、本実施形態に係る燃料噴射装置を有するエンジン１の要部構成を概略的に示す図である。なお、図１には、複数の気筒のうちの単一の気筒の構成が示される。図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロックに形成されたシリンダ２と、シリンダ２の内部に摺動可能に配置されたピストン３と、ピストン３とシリンダヘッドとの間に形成された燃焼室４と、を有する。ピストン３は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結され、シリンダ２の内壁に沿ってピストン３が往復動することにより、クランクシャフト６が回転する。クランクシャフト６は、各シリンダ２の動作周期の間に２回転する。

シリンダヘッドには、吸気ポート１１と排気ポート１２とが設けられる。燃焼室４には、吸気ポート１１を介して吸気通路１３が連通する一方、排気ポート１２を介して排気通路１４が連通する。吸気ポート１１は吸気バルブ１５により開閉され、排気ポート１２は排気バルブ１６により開閉される。吸気バルブ１５の上流側の吸気通路１３には、スロットルバルブ１７が設けられる。スロットルバルブ１７は、例えばバタフライ弁により構成され、スロットルバルブ１７により燃焼室４への吸気量が調整される。吸気バルブ１５と排気バルブ１６とは、不図示の動弁機構により、クランクシャフト６の回転に同期した所定のタイミングで開閉駆動される。

シリンダヘッドおよびシリンダブロックのいずれかには、それぞれ燃焼室４に臨むように点火プラグ１８および直噴式のインジェクタ１９が装着される。点火プラグ１８は、吸気ポート１１と排気ポート１２との間に配置され、電気エネルギーにより火花を発生し、燃焼室４内の燃料と空気との混合気を点火する。インジェクタ１９は、シリンダブロックの側方かつ吸気バルブ１５の近傍に配置され、電気エネルギーにより駆動されて、燃焼室４内に燃料を噴射する。すなわち、インジェクタ１９は、筒内噴射型の燃料噴射弁として構成される。なお、インジェクタ１９の配置はこれに限らず、点火プラグ１８の近傍に配置することもできる。インジェクタ１９は、例えばピエゾアクチュエータにより駆動され、高い応答性を有する。

インジェクタ１９は、エンジン１の運転状態に応じて１サイクルで１回または複数回の燃料を噴射する。例えば吸気行程で１回、吸気行程で２回、吸気行程で３回のいずれかの噴射を実現する。吸気行程で１回の噴射（単発噴射）を行う噴射モードを単発噴射モードと呼び、吸気行程で２回または３回の噴射（分割噴射）を行う噴射モードを分割噴射モードと呼ぶ。分割噴射を行うときは、同一の運転状態で単発噴射を行うときよりも、１回の噴射当たりの燃料噴射量が少ない。

インジェクタ１９には、燃料供給部２０から燃料が供給される。燃料供給部２０は、燃料タンク２１に貯留された燃料を吸い込む低圧ポンプ２２と、低圧ポンプ２２により吸い込まれた燃料を昇圧する高圧ポンプ２３とを有する。高圧ポンプ２３で目標圧まで昇圧された燃料が各インジェクタ１９に供給される。

高圧ポンプ２３は、弁機構２４と、加圧室２６内を往復動（上下動）するプランジャ２７とを有する。弁機構２４は、低圧ポンプ２２と加圧室２６との間に設けられ、ポンプソレノイド２５の駆動により開閉する開閉弁として構成される。プランジャ２７の端部は、クランクシャフト６の回転に同期してカム軸２８ａを中心に回転するカム２８の周面に当接される。プランジャ２７は、カム２８の回転により上下動し、プランジャ２７の上動により加圧室２６の容積が縮小し、下動により容積が拡大する。低圧ポンプ２２の吐出側管路にはレギュレータ２９が接続され、レギュレータ２９により調圧された燃料が、弁機構２４を介して加圧室２６に供給される。

加圧室２６に燃料が供給された後、弁機構２４が閉弁されると、プランジャ２７の上動により燃料が昇圧され、昇圧された燃料がインジェクタ１９に導かれる。これにより、燃圧を瞬時に目標圧まで上昇させることができるとともに、ポンプソレノイド２５の駆動により弁機構２４の開閉を制御することで、燃圧を所定の目標圧に調圧することができる。なお、プランジャ２７が上動した際に弁機構２４が開弁していると、加圧室２６内の燃料がレギュレータ２９を介して燃料タンク２１に戻される。

このような構成においては、インジェクタ１９の先端部の噴射口の近傍にデポジット（カーボン等）が付着し、堆積するおそれがある。デポジットの堆積が生じると、インジェクタ１９の噴射特性が変化し、所望の燃料量を精度よく噴射することが困難となり、エンジン１の制御性が悪化する。そこで、本実施形態では、堆積したデポジットを除去する際に、燃圧を高めるとともに単発噴射により燃料を噴射する。これにより、堆積したデポジットを燃料により吹き飛ばすことができる。以下では、デポジットを除去する燃料噴射の態様、すなわち、燃圧を高めるとともに単発噴射により燃料を噴射する態様を、クリーニングモードと呼ぶ。

ところで、本実施形態のように複数気筒を有するエンジン１では、気筒毎に燃料噴射のタイミングがずれる。したがって、単発噴射への切換は気筒毎に順次行われ、全ての気筒のインジェクタ１９が分割噴射を行っている状態から全ての気筒のインジェクタ１９が単発噴射を行うようになるまでには、所定時間（例えば１サイクル分の時間）を要する。換言すると、クリーニングモードの開始からクリーニングモードが完全な態様で実行されるまでの間にタイムラグが生じる。この点を考慮せずに、分割噴射で燃料を噴射しているときにクリーニングモードを実行すると、単発噴射に切り換わる前、すなわち分割噴射が完了する前に、燃圧が上昇するインジェクタ１９が生じる。その結果、当該インジェクタ１９からの燃料噴射量が増大し、実空燃比が目標値に対し大きくずれるおそれがある。このようなクリーニングモード実行時における空燃比のずれを抑えるために、本実施形態は以下のように燃料噴射装置を構成する。

図２は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置１００の要部構成を示すブロック図である。図２に示すように燃料噴射装置１００は、燃料噴射制御用のコントローラ４０を中心として構成され、コントローラ４０に接続された各種のセンサやアクチュエータなどを有する。具体的には、コントローラ４０には、クランク角センサ３１と、エアフローセンサ３２と、水温センサ３３と、燃圧センサ３４と、インジェクタ１９（厳密にはインジェクタ駆動用アクチュエータ）と、ポンプソレノイド２５とが接続される。

クランク角センサ３１は、クランクシャフト６に設けられ、クランクシャフト６の回転に伴いパルス信号を出力するように構成される。コントローラ４０は、クランク角センサ３１からのパルス信号に基づいて、エンジン回転数を算出するとともに、各気筒のピストン３が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置に位置する時点を特定する。

エアフローセンサ３２は、吸気通路１３に設けられ、エアフローセンサ３２からの信号により、シリンダ２に吸入される吸気量が検出される。水温センサ３３は、エンジン１の冷却水が循環する循環経路に設けられ、水温センサ３３からの信号により、エンジン冷却水温が検出される。燃圧センサ３４は、高圧ポンプ２３の下流における燃料供給経路に設けられ、燃圧センサ３４からの信号により、インジェクタ１９に供給される燃料の圧力（燃圧）が検出される。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成され、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部４５と、Ｉ／Ｏインターフェース等のその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。記憶部４５には、予め各種マップや閾値、制御プログラム等が記憶される。コントローラ４０は、センサ３１〜３４からの信号に基づいてインジェクタ１９とポンプソレノイド２５とに制御信号を出力する。

演算部４１は、機能的構成として、クリーニングモードを実行するか否かを決定するクリーニング決定部４２と、インジェクタ１９を制御するインジェクタ制御部４３と、ポンプソレノイド２５を制御するポンプ制御部４４とを有する。

クリーニング決定部４２は、前提条件判定部４２１と、実施条件判定部４２２とを有する。クリーニング決定部４２は、前提条件判定部４２１で、クリーニングモードを行うための前提条件が成立していると判定され、かつ、実施条件判定部４２２でクリーニングモードを行うための実施条件が成立していると判定されると、クリーニングモードを実行すると決定する。一方、クリーニング決定部４２は、前提条件および実施条件のいずれかが不成立のときは、クリーニングモードを実行しないと決定する。

前提条件判定部４２１は、定期的なインジェクタ１９のクリーニング（デポジット除去）の要否を判定するために、前提条件の成否を判定する。前提条件は、エンジン始動時に成立するとともに、クリーニングモードの終了時から起算して燃料使用量が所定量となる度に成立する。前提条件は、その成立後にクリーニングモードが所定時間継続して実行されると、不成立となる。すなわち、この場合には、噴射口の近傍に除去すべき程度のデポジットが付着していないと考えられるため、前提条件は不成立となる。

実施条件判定部４２２は、クリーニングモードを有効に行い得る運転状態であるか否かを判定するために、実施条件の成否を判定する。実施条件は、エンジン冷却水温Ｔｗが暖機後に相当する所定値Ｔｗ１以上、かつ、シリンダ２の吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１以上、かつ、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以上、かつ、燃料の圧力Ｐｆが所定値Ｐｆ１未満のときに成立する。所定値Ｐｆ１は、デポジットの除去に寄与する最低燃圧に相当する。すなわち、燃圧Ｐｆが所定値Ｐｆ１以上であれば、燃圧Ｐｆをさらに上昇させなくてもデポジットの除去が可能であるため、実施条件が不成立となる。なお、クリーニングモード時の目標燃圧であるクリーニング圧Ｐｆ２は、デポジットを十分に除去することが可能な燃圧であり、所定値Ｐｆ１よりも高い値に設定される（図５参照）。

インジェクタ制御部４３は、吸入行程におけるインジェクタ１９の目標噴射回数（噴射モード）を設定する噴射回数設定部４３１を有し、インジェクタ１９が所定のタイミングで目標噴射回数の燃料を噴射するようにインジェクタ１９に制御信号を出力する。噴射回数設定部４３１は、まず、予め記憶部４５に記憶された噴射特性を表す噴射マップ等を用いて運転状態に応じた基準噴射回数を決定する。噴射マップは、例えばエンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｇａとをパラメータとしたマップであり、所定のエンジン回転数Ｎｅにおいて吸入空気量Ｇａが低い領域で単発噴射、高い領域で分割噴射となるようなマップである。

噴射回数設定部４３１は、インジェクタ１９が分割噴射モードで駆動されているときに、クリーニング決定部４２によりクリーニングモード実行と決定されると、目標噴射回数を１回に変更する。これにより、運転状態に拘らずに噴射モードが単発噴射モードに切り換えられ、複数のインジェクタが順次単発噴射モードとなる。また、噴射回数設定部４３１は、インジェクタ１９が単発噴射モードで駆動されているときに、クリーニング決定部４２によりクリーニングモード実行と決定されると、その後、基準噴射回数が複数になっても目標噴射回数を１回に保つ。これにより運転状態に拘らずに分割噴射モードへの切換が禁止され、単発噴射モードが維持される。クリーニング決定部４２によりクリーニングモード実行と決定されないときは、噴射回数設定部４３１は、基準噴射回数を目標噴射回数に設定する。

ポンプ制御部４４は、目標燃圧を設定する燃圧設定部４４１を有し、実燃圧が目標燃圧となるようにポンプソレノイド２５に制御信号を出力する。燃圧設定部４４１は、まず、予め記憶部４５に記憶された燃圧特性を表す燃圧マップ等を用いて運転状態に応じた基準燃圧Ｐｆ０を決定する。燃圧マップは、例えばエンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｇａとをパラメータとしたマップであり、所定のエンジン回転数Ｎｅにおいて吸入空気量Ｇａが高いほど基準燃圧Ｐｆ０が高くなるようなマップである。

燃圧設定部４４１は、インジェクタ１９が分割噴射モードで駆動されているときに、クリーニング決定部４２によりクリーニングモード実行と決定されると、全てのインジェクタ１９が単発噴射に切り換わったか否か、すなわち、燃圧上昇許可条件の成否を判定する。そして、全てのインジェクタ１９が単発噴射に切り換わったと判定すると、燃圧上昇許可条件が成立したと判定し、目標燃圧をクリーニング圧Ｐｆ２まで高める。燃圧上昇許可条件は、例えば単発噴射モードへの切換を開始してから所定時間Δｔの経過後に成立する。所定時間Δｔは、例えば動作周期に相当する時間に設定される。

所定時間Δｔの経過を条件とする代わりに、インジェクタ制御部４３が全てのインジェクタに単発噴射を実行させたことを、燃圧上昇許可条件としてもよい。クランク角センサ３１により、クランクシャフト６の所定数（例えば２回転分）の回転が検出されたことを、燃圧上昇許可条件としてもよい。クリーニング決定部４２によりクリーニングモード実行と決定されないときは、燃圧設定部４４１は、基準燃圧Ｐｆ０を目標燃圧に設定する。なお、所定時間Δｔの計時は、クリーニングモード実行時だけでなく、通常制御時に分割噴射モードから単発噴射モードに切り換わった際にも行われる（図５のディレイタイマ参照）。

図３は、本実施形態に係る燃料噴射装置１００の主たる動作の一例を示すタイムチャートである。図３に示すように、初期状態では、分割噴射モードで、かつ、燃圧が基準燃圧Ｐｆ０の下で燃料が噴射されている。このとき、時点ｔａで、クリーニングモードの実行が決定されると（クリーニングフラグオン）、噴射モードが気筒毎に順次単発噴射モードに切り換わる。その後、所定時間Δｔの経過後の時点ｔｂで、全ての気筒のインジェクタ１９の噴射モードが単発噴射モードに切り換わると、燃圧が基準燃圧Ｐｆ０からクリーニング圧Ｐｆ２に上昇する。

このように全てのインジェクタ１９の噴射モードが単発噴射モードに切り換わるまでは、目標燃圧を基準燃圧Ｐｆ０に設定することで、分割噴射モードから単発噴射モードに切り換わる過渡期に、インジェクタ１９からの燃料噴射量が過大になることを防止できる。その結果、実空燃比と目標値との間にずれが生じることを抑制できる。そして、全てのインジェクタ１９が単発噴射モードに切り換わった後に燃圧をクリーニング圧Ｐｆ２まで高めることで、インジェクタ１９の噴射口に付着したデポジットを容易に除去することができ、良好なクリーニングモードを実現できる。

図４は、予め記憶部４５に記憶されたプログラムに従いコントローラ４０の演算部４１で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジン始動後に開始され、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、センサ３１〜３４からの信号を読み込む。次いで、ステップＳ２で、予め定められた噴射マップ等を用いて運転状態に応じた基準噴射回数を設定する。次いで、ステップＳ３で、予め定められた燃圧マップ等を用いて運転状態に応じた基準燃圧Ｐｆ０を設定する。次いで、ステップＳ４で、噴射モードが分割噴射モードであるか否かを判定する。ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ６に進む。

ステップＳ５、ステップＳ６では、いずれもセンサ３１〜３４からの信号に基づいてクリーニングモードを実行する必要があるか否かを判定する。すなわち、水温センサ３３により検出されたエンジン冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ１以上、かつ、エアフローセンサ３２により検出された吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１以上、かつ、クランク角センサ３１により検出されたエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以上、かつ、燃圧センサ３４により検出された燃圧Ｐｆが所定値Ｐｆ１未満であるか否かを判定する。

ステップＳ５またはステップステップＳ６で否定されるとステップＳ７に進み、通常制御を実行する。通常制御においては、ステップＳ２で設定された基準噴射回数で燃料を噴射させるようにインジェクタ１９に制御信号を出力するとともに、燃圧がステップＳ３で設定された基準燃圧Ｐｆ０となるようにポンプソレノイド２５に制御信号を出力して、処理を終了する。なお、通常制御において、分割噴射モードから単発噴射モードに切り換わると、その度に所定時間Δｔの計時を開始する。

ステップＳ５で肯定されるとステップＳ８に進み、複数のインジェクタ１９に制御信号を出力して噴射モードを単発噴射モードに順次切り換え、複数のインジェクタ１９の噴射回数をそれぞれ１回に変更する。次いで、ステップＳ９で、全てのインジェクタ１９が単発噴射に切り換わったか否か、すなわち、単発噴射モードへの切換開始から所定時間Δｔが経過したことにより燃圧上昇許可条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ９で否定されるとステップＳ８に戻る。ステップＳ９で肯定されるとステップＳ１０に進み、ポンプソレノイド２５に制御信号を出力して燃圧をクリーニング圧（クリーニング燃圧）Ｐｆ２まで上昇させ、処理を終了する。

一方、ステップＳ６で肯定されるとステップＳ１１に進み、単発噴射モードを継続して、ステップＳ１０に進む。すなわち、この場合にはクリーニングモードを継続して処理を終了する。

図５は、本実施形態に係る燃料噴射装置１００の具体的な動作の一例を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、エンジン始動時からのエンジン冷却水温Ｔｗ、吸入空気量Ｇａ、エンジン回転数Ｎｅ、燃圧Ｐｆおよび噴射モードの時間経過に伴う変化をそれぞれ示すとともに、クリーニングモードの実行に係る前提条件、実施条件および燃圧上昇許可条件の成否をそれぞれフラグ（前提条件フラグ、実施条件フラグおよび燃圧上昇許可フラグ）のオンオフで示す。さらに、図５は、単発噴射モードへの切換開始から所定時間Δｔを計時するディレイタイマの変化と、前提条件の成否に係る液圧上昇カウンタおよび使用燃料量Ｇｆの変化とをそれぞれ示す。なお、燃圧Ｐｆの特性において、実燃圧を実線で、基準燃圧Ｐｆ０を点線で示す。

図５に示すように、エンジン始動後には、エンジン冷却水温Ｔｗと、吸入空気量Ｇａと、エンジン回転数Ｎｅと、燃圧Ｐｆとがそれぞれ徐々に上昇する。そして、時点ｔ１で、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以上となり、時点ｔ２で、エンジン冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ１以上となり、時点ｔ３で、吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１以上になると、燃圧Ｐｆは所定値Ｐｆ１未満であるため、実施条件が成立する（実施条件フラグオン）。このとき、エンジン始動後の初期状態ではクリーニングモードを実行する必要があるため、前提条件が既に成立している（前提条件フラグオン）。このため、時点ｔ３で、前提条件および実施条件の双方が成立するため、クリーニングモードの実行が決定され、噴射モードが分割噴射モードから単発噴射モードに切り換わる（ステップＳ８）。

時点ｔ３でクリーニングモードの実行が決定されると、ディレイタイマがカウントを開始する。時点ｔ４で、タイマが所定時間Δｔを計時すると、燃圧上昇許可条件が成立し（燃圧上昇許可条件フラグオン）、燃圧Ｐｆがクリーニング圧Ｐｆ２まで上昇する（ステップＳ１０）。これにより、空燃比のずれを生じさせることなく、エンジン始動時にインジェクタ１９の先端部に付着していたデポジットを除去することができる。時点ｔ４で、燃圧上昇が開始されると、燃圧上昇カウンタが所定回数Ｎ１のカウント（所定時間の計時）を開始する。

その後、時点ｔ５で、燃圧Ｐｆ（基準燃圧Ｐｆ０）が所定値Ｐｆ１以上になると、実施条件が不成立となり（実施条件フラグオフ）、燃圧上昇許可条件も不成立となる（燃圧上昇許可条件フラグオフ）。これによりクリーニングモードの実行が停止して通常制御に移行し、目標燃圧がクリーニング圧Ｐｆ２から基準燃圧Ｐｆ０まで低下する（ステップＳ７）。このとき、噴射回数は基準噴射回数（図５の例では２回噴射）となり、単発噴射モードから分割噴射モードに切り換わる。なお、時点ｔ５以降の燃圧Ｐｆは、デポジットの除去に寄与する所定値Ｐｆ１以上であるため、液圧上昇カウンタはカウントを継続する。

時点６で、通常制御時に基準噴射回数が１回に変化すると、噴射モードが単発噴射モードに切り換わる。このとき、ディレイタイマが所定時間Δｔの計時を開始する。その後、時点ｔ７で、基準燃圧Ｐｆ０が所定値Ｐｆ１未満になると、実施条件が再び成立する。このとき、既にディレイタイマが所定時間Δｔの計時を終了しているため、燃圧上昇許可条件が同時に成立する。したがって、時点ｔ７でクリーニングモードが開始されるとともに、燃圧Ｐｆがクリーニング圧Ｐｆ２まで上昇する（ステップＳ１０）。以降、クリーニングモードの実行中は、運転状態に応じた基準噴射回数が複数になっても分割噴射モードへの切換が禁止される。

時点ｔ８で、基準燃圧Ｐｆ０が所定値Ｐｆ１以上になると、実施条件が再び不成立となり、燃圧上昇許可条件も不成立となる。これにより通常制御に移行し、目標燃圧がクリーニング圧Ｐｆ２から基準燃圧Ｐｆ０まで低下する（ステップＳ７）。このとき、噴射回数は基準噴射回数（図５の例では２回噴射）となり、単発噴射モードから分割噴射モードに切り換わる。

その後、時点ｔ９で、液圧上昇カウンタが所定回数Ｎ１をカウントすると、燃圧が所定値Ｐｆ１以上であった十分な時間が経過して、インジェクタ１９の先端部が十分に清掃されていると判断される。このため、デポジットを除去する必要がないため、前提条件が不成立となる（前提条件フラグオフ）。この状態では、例えば時点ｔ１０〜時点ｔ１１の範囲で、エンジン冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ１以上、かつ、吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１以上、かつ、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以上かつ、燃圧Ｐｆが所定値Ｐｆ１未満となって実施条件が成立しても、クリーニングモード実行とならず、通常制御により噴射回数および燃圧が制御される。

時点ｔ１２で、液圧上昇カウンタが０になった時点ｔ９からの使用燃料量Ｇｆ（積算量）が所定値ΔＧｆに達すると、デポジットを除去する必要があると判断されて、再び前提条件が成立する（前提条件フラグオン）。但し、図５の例では、時点ｔ１２で吸入空気量Ｇａが所定値Ｇａ１未満で、かつ、燃圧Ｐｆが所定値Ｐｆ１以上であるため、実施条件は不成立であり、クリーニングモードへは移行しない。時点ｔ１２では、燃圧Ｐｆが所定値Ｐｆ１以上であるために、液圧上昇カウンタが所定回数Ｎ１のカウントを開始するが、時点ｔ１３で所定値Ｐｆ１未満になると、カウントを停止する。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）複数の気筒を有するエンジン１へ燃料を噴射する燃料噴射装置１００は、複数の気筒に対応付けて設けられた複数のインジェクタ１９と、複数のインジェクタ１９に供給する燃料の圧力を調整する高圧ポンプ２３と、複数のインジェクタ１９の噴射口に付着したデポジットを除去するデポジット除去動作、すなわちクリーニングモード実行の開始を決定するクリーニング決定部４２と、エンジン１の運転状態に応じて、１サイクルの燃料噴射回数がそれぞれ１回および複数回である単発噴射および分割噴射のいずれかを実行するように複数のインジェクタ１９を制御するとともに、高圧ポンプ２３（ポンプソレノイド２５）を制御するインジェクタ制御部４３およびポンプ制御部４４と、を備える（図１，２）。インジェクタ制御部４３は、エンジン１の運転状態に応じて分割噴射を実行するように複数のインジェクタ１９を制御しているとき、クリーニングモード実行の開始が決定されると、単発噴射を実行するように複数のインジェクタ１９を制御し、ポンプ制御部４４は、その後、燃料の圧力を上昇させるように高圧ポンプ２３を制御する（図３）。

この構成により、分割噴射モードから単発噴射モードへ噴射モードを切り換える過渡期に、実空燃比と目標値との間にずれが生じることを抑制することができるとともに、単発噴射モードへの切換後に燃圧を上昇させることでデポジットを良好に除去することができる。

（２）ポンプ制御部４４は、クリーニングモード実行の開始決定により単発噴射を実行するようにインジェクタ１９の制御が開始されてから、所定時間Δｔが経過すると、燃圧を上昇させるように高圧ポンプ２３を制御する。これにより空燃比にずれを生じさせない最適なタイミングで燃圧を上昇させることができる。

（３）ポンプ制御部４４は、クリーニングモード実行の開始決定により単発噴射を実行するようにインジェクタ１９の制御が開始されてから、全てのインジェクタ１９が単発噴射を実行すると、燃圧を上昇させるように高圧ポンプ２３を制御することもできる。これにより、空燃比にずれを生じさせるクリーニングモードが実行されることを、確実に防止できる。

（４）ポンプ制御部４４は、単発噴射を実行するようにインジェクタ１９を制御しているとき、クリーニングモード実行の開始が決定されると、分割噴射の実行を禁止した上で、即座に燃圧を上昇させるように高圧ポンプ２３を制御する。これにより、単発噴射モードで運転中にデポジットを除去する必要が生じたとき、デポジットの除去を直ちに行うことができる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、複数の気筒に対応付けて設けられた筒内噴射型の複数のインジェクタ１９（燃料噴射弁）を有するようにエンジン１を構成したが、内燃機関は、筒内噴射型の燃料噴射弁に加え、吸気通路に燃料を噴射するポート噴射型の燃料噴射弁を有するものであってもよい。上記実施形態では、インジェクタ１９に供給する燃料の圧力を高圧ポンプ２３により調整するようにしたが、圧力調整部の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、クリーニング決定部４２が前提条件の成否および実施条件の成否を判定し、両条件が同時に成立すると、インジェクタ１９の噴射口に付着したデポジットを除去するデポジット除去動作であるクリーニングモードの開始を決定するようにしたが、デポジット除去決定部の構成はこれに限らない。例えばデポジット量をセンサ等により検出し、所定値以上のデポジット量が検出されると、デポジット除去動作の開始を決定してもよい。

上記実施形態では、エンジン１の運転状態に応じて分割噴射を実行するようにインジェクタ１９を制御しているとき、クリーニングモードの開始が決定されると、単発噴射を実行するようにインジェクタ制御部４３が複数のインジェクタ１９を制御し、その後、所定時間Δｔが経過すると、あるいは複数のインジェクタ１９が単発噴射を実行すると、ポンプ制御部４４が燃圧をクリーニング圧まで上昇させるように高圧ポンプ２３を制御したが、動作制御部の構成はこれに限らない。例えば、クリーニングモードの開始が決定されると、単発噴射を実行するのではなく分割噴射の回数を減らすようにしてもよい。また、分割噴射の回数を減らした状態でインジェクタ１９を制御しているときに、クリーニングモードの開始が決定されると、噴射回数を増やすことを禁止した上で、即座に燃圧を上昇させるように高圧ポンプ２３を制御してもよい。すなわち、運転状態に応じて分割噴射を実行しているとき、デポジット除去動作の開始が決定されると、少なくとも噴射回数を減らするように複数の燃料制御弁を制御し、その後、燃料の圧力を上昇させるように圧力調整部を制御するのであれば、動作制御部の構成はいかなるものでもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１エンジン、２シリンダ、１９燃料噴射弁、２３高圧ポンプ、２５ポンプソレノイド、４２クリーニング決定部、４３インジェクタ制御部、４４ポンプ制御部、１００燃料噴射装置

Claims

複数の気筒を有する内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射装置であって、
前記複数の気筒に対応付けて設けられた複数の燃料噴射弁と、
前記複数の燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を調整する圧力調整部と、
前記複数の燃料噴射弁の噴射口に付着したデポジットを除去するデポジット除去動作の開始を決定するデポジット除去決定部と、
前記内燃機関の運転状態に応じて、１サイクルの燃料噴射回数がそれぞれ１回および複数回である単発噴射および分割噴射のいずれかを実行するように前記複数の燃料噴射弁を制御するとともに、前記圧力調整部を制御する動作制御部と、を備え、
前記動作制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記分割噴射を実行するように前記複数の燃料噴射弁を制御しているとき、前記デポジット除去決定部により前記デポジット除去動作の開始が決定されると、噴射回数を減らすように前記複数の燃料制御弁を制御し、その後、燃料の圧力を上昇させるように前記圧力調整部を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記動作制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記分割噴射を実行するように前記複数の燃料噴射弁を制御しているとき、前記デポジット除去決定部により前記デポジット除去動作の開始が決定されると、噴射回数を減らすように前記複数の燃料制御弁を制御し、その後、所定時間が経過すると、前記燃料の圧力を上昇させるように前記圧力調整部を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記動作制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記分割噴射を実行するように前記複数の燃料噴射弁を制御しているとき、前記デポジット除去決定部により前記デポジット除去動作の開始が決定されると、噴射回数を減らすように前記複数の燃料制御弁を制御し、その後、前記複数の燃料噴射弁が噴射回数を減らすと、前記燃料の圧力を上昇させるように前記圧力調整部を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置において、
前記動作制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記分割噴射を実行するように前記複数の燃料噴射弁を制御しているとき、前記デポジット除去決定部により前記デポジット除去動作の開始が決定されると、前記単発噴射を実行するように前記複数の燃料制御弁を制御し、その後、燃料の圧力を上昇させるように前記圧力調整部を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置において、
前記動作制御部は、前記噴射回数を減らすように前記複数の燃料噴射弁を制御しているとき、前記デポジット除去決定部により前記デポジット除去動作の開始が決定されると、噴射回数を増やすことを禁止した上で、即座に前記燃料の圧力を上昇させるように前記圧力調整部を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
請求項４に記載の燃料噴射装置において、
前記動作制御部は、前記単発噴射を実行するように前記複数の燃料噴射弁を制御しているとき、前記デポジット除去決定部により前記デポジット除去動作の開始が決定されると、前記分割噴射の実行を禁止した上で、即座に前記燃料の圧力を上昇させるように前記圧力調整部を制御することを特徴とする燃料噴射装置。