JP5708779B1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル先端部に設けられた噴孔の腐食発生の判定精度を維持しつつ、その演算負荷を軽減することを課題とする。【解決手段】内燃機関の制御装置は、第１のパラメータとしてのインジェクタのノズル先端温度を検出する第１検出部と、第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出する第２検出部と、を備える。また、制御装置は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータのいずれのパラメータを選択するのかの閾値が設定されるノズル先端温度を検出する第３検出部を備える。制御装置は、噴孔腐食判定を行う際に、前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度に応じて前記第１のパラメータあるいは前記第２のパラメータのいずれかを用いるか、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの双方を用いるかを切り替える。【選択図】図４

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。しかしながら、ノズル先端温度は内燃機関停止後に継続的に低下する。このため、ある時点におけるノズル先端温度を取得したとしても、その後、ノズル先端温度がどのような経過を辿って低下し、結露発生に至るのかを正確に予測することは困難である。このため、上記特許文献１は、凝縮水の発生、すなわち、結露に起因する噴孔腐食判定において改良の余地を有している。

その一方で、噴孔腐食判定の精度を高めようとするとＥＣＵ（Electronic control unit）の演算負荷が大きくなることが考えられる。

そこで、本明細書開示の内燃機関の制御装置は、ノズル先端部に設けられた噴孔の腐食発生の判定精度を維持しつつ、その演算負荷を軽減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、第１のパラメータとしてのインジェクタのノズル先端温度を検出する第１検出部と、第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出する第２検出部と、を備え、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの少なくとも一つを用いて前記インジェクタの噴孔腐食判定を行う内燃機関の制御装置であって、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータのいずれのパラメータを選択するのかの閾値が設定されるノズル先端温度を検出する第３検出部を備え、前記噴孔腐食判定を行う際に、前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度に応じて前記第１のパラメータあるいは前記第２のパラメータのいずれかを用いるか、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの双方を用いるかを切り替える。これにより、適切な腐食発生の判定を行うことができるとともに、その際の演算負荷を軽減することができる。なお、前記第２検出部は、前記内燃機関始動時のシリンダヘッドの熱量に、前記内燃機関始動後に蓄えられる熱量を反映させて前記第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出するようにしてもよい。

具体的に、本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度が第１閾値以下の場合に、前記噴孔腐食判定に用いるパラメータとして前記第２のパラメータを用いることができる。内燃機関が始動直後である場合等、ノズル先端温度が第１閾値以下であり、噴孔腐食発生に対しシリンダヘッドの熱量の影響が大きい領域では第２のパラメータであるシリンダヘッドの熱量によって噴孔腐食が発生するか否かの判定を行う。一つのパラメータのみを用いることで演算負荷を軽減することができる。また、このような措置を選択する領域を第２のパラメータのみで噴孔腐食判定の精度が確保することができる領域に限定することで、噴孔腐食判定の精度は確保される。また、本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度が第１閾値と、該第１閾値よりも高い第２閾値との間である場合に、前記噴孔腐食判定に用いるパラメータとして前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの双方を用いることができる。ノズル先端温度が噴孔腐食発生有無の境界領域となる第１閾値と第２閾値との間である場合は、第１のパラメータと第２のパラメータの双方を用い、噴孔腐食判定を高精度に行う。

本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、前記ノズル先端温度が第１閾値よりも高い第２閾値以上である場合に、前記噴孔腐食判定に用いるパラメータとして前記第１のパラメータを用いることができる。ノズル先端温度が第２閾値以上になっているときは、第１のパラメータであるインジェクタのノズル先端温度によって噴孔腐食が発生するか否かの判定を行う。一つのパラメータのみを用いることで演算負荷を軽減することができる。また、このような措置を選択する領域を第１のパラメータのみで噴孔腐食判定の精度が確保することができる領域に限定することで、噴孔腐食判定の精度は確保される。

本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、第１のパラメータとしてのインジェクタのノズル先端温度を検出する第１検出部と、第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出する第２検出部と、を備え、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの少なくとも一つを用いて前記インジェクタの噴孔腐食判定を行う内燃機関の制御装置であって、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータのいずれのパラメータを選択するのかの閾値が設定される冷却水温を検出する第３検出部を備え、噴孔腐食判定を行う際に、前記第３検出部によって検出された冷却水温に応じて前記第１のパラメータあるいは前記第２のパラメータのいずれかを用いるか、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの双方を用いるかを切り替える。これにより、適切な腐食発生の判定を行うことができるとともに、その際の演算負荷を軽減することができる。なお、前記第２検出部は、前記内燃機関始動時のシリンダヘッドの熱量に、前記内燃機関始動後に蓄えられる熱量を反映させて前記第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出するようにしてもよい。

本明細書開示の内燃機関の制御装置によれば、ノズル先端部に設けられた噴孔の腐食発生の判定精度を維持しつつ、その演算負荷を軽減することができる。

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は第１実施形態における結露発生判定に用いるマップの一例である。 図６は第１実施形態における内燃機関始動時のヘッド熱量を算出する制御の一例を示すフロー図である。 図７は内燃機関停止時から内燃機関の再度の始動までのヘッド熱量の低下の様子を示すグラフである。 図８は内燃機関始動時のヘッド熱量を考慮した腐食発生判定の一例を示すグラフである。 図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１実施形態における結露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１０は結露が発生するか否かを判断する他の例を示すものであり、図１０（Ａ）は内燃機関停止後のノズル先端温度の低下履歴を示すベースマップであり、図１０（Ｂ）はヘッド熱量を冷却水温に換算してベースマップを用いてノズル先端温度の時間変化を予測したグラフであり、図１０（Ｃ）は露点到達時刻を算出するマップの一例である。 図１１はヘッド熱量の算出方法の一例を示すフロー図である。 図１２は第１温度計及び第２温度計の配置を示す説明図である。 図１３は第１温度計及び第２温度計の他の配置を示す説明図である。 図１４は第４実施形態における噴孔腐食判定に用いるフロー図の一例である。 図１５は判定閾値ｔｒを決定するマップの一例である。 図１６ヘッドが熱量を持っているときのノズル先端温度の低下の様子を示すグラフである。 図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第２実施形態における結露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。

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。内燃機関の気筒数は限定されないが、本実施形態における内燃機関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を参照すると各インジェクタ１０７は、シリンダヘッド１０１ａに装着されている。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。

ＥＣＵ１１１には、内燃機関１００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。また、ＥＣＵ１１１には、第１検出部１１１ａ、第２検出部１１１ｂ及び第３検出部１１１ｃを備える。第１検出部１１１ａはインジェクタ１０７のノズル先端温度Ｔｎｚｌを検出する。第２検出部１１１ｂはシリンダヘッド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。第３検出部１１１ｃは後に説明する第１のパラメータと第２のパラメータのいずれのパラメータを選択するのかの閾値が設定されるノズル先端温度を検出する。ノズル先端温度は、内燃機関１００の運転条件や、運転履歴によって変化する。

本実施形態の第１検出部１１１ａは、エンジン本体１０１内を流通する冷却水の温度に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、第１検出部１１１ａ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。

本実施形態の第２検出部１１１ｂ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、後に示す第３実施形態に示すように第２検出部は、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。

本実施形態は第３検出部１１１ｃにより検出されたノズル先端温度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が切り替えられる。具体的に、ＥＣＵ１１１は、第３検出部１１１ｃによって取得したノズル先端温度Ｔｎｚｌに応じて、第１のパラメータあるいは第２のパラメータのいずれかを用いるか、第１のパラメータと第２のパラメータの双方を用いるかを切り替える。ここで、本実施形態における第１のパラメータは、ノズル先端温度Ｔｎｚｌであり、第２のパラメータは、ヘッド熱量Ｑである。すなわち、ＥＣＵ１１１は、噴孔腐食判定に際し、ノズル先端温度Ｔｎｚｌに応じて、ノズル先端温度Ｔｎｚｌあるいはヘッド熱量Ｑを用いるか、ノズル先端温度Ｔｎｚｌとヘッド熱量Ｑを用いるかを切り替える。なお、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは冷却水の温度Ｔｗと相関性を有している。すなわち、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは、冷却水の温度Ｔｗにサチュレートし、冷却水の温度Ｔｗと相関性を有する値である。

内燃機関１００に装着されたインジェクタ１０７を示す図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、結露発生の有無を判断する。そして、必要に応じてノズル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、ノズル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シリンダヘッドの受熱量、すなわち、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、ノズル先端温度Ｔｎｚｌ及びヘッド熱量Ｑに着目してノズル１０７ａの先端部における結露発生の有無を判定する。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は内燃機関１００の制御の一例を示すフロー図である。図５は第１実施形態における結露発生判定に用いるマップの一例である。図６は第１実施形態における内燃機関始動時のヘッド熱量Ｑを算出する制御の一例を示すフロー図である。図７は内燃機関停止時から内燃機関の再度の始動までのヘッド熱量Ｑの低下の様子を示すグラフである。図８は内燃機関始動時のヘッド熱量Ｑを考慮した腐食発生判定の一例を示すグラフである。図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１実施形態における結露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。

まず、ステップＳ１では、ＥＣＵ１１１が備える第１検出部１１１ａによりノズル先端温度Ｔｎｚｌを推定するための演算を行う。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：エンジン回転数 ＩＴ：噴射時期 ＴＱ：噴射量
Ｔｗ：水温 Ｔｆ：燃温

つぎに、ステップＳ２においてステップＳ１において算出したノズル先端温度Ｔｎｚｌが第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５を参照しつつ、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、ヘッド熱量Ｑを用いることなく噴孔腐食判定を行う。

図５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、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のために、第１のパラメータと第２のパラメータを用いる。

ステップＳ２においてＹｅｓと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。すなわち、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが図９（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。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。このように領域Ｃに属する場合、噴孔腐食判定は第１のパラメータのみで行うことができるため、演算負荷が軽減される。

一方、ステップＳ２においてＮｏと判断したときはステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、ヘッド熱量Ｑを推定するための演算を行う。ここで、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ることができる。ヘッド熱量Ｑは、一例として、以下の式２によって算出、推定される。なお、一定期間τは、適合条件から、任意に設定することができる期間である。

Ｑ＝ΣＴｎｚｌ 式２

式２を用いることにより、ヘッド熱量Ｑを推定することができるが、本実施形態では、ヘッド熱量Ｑの推定の精度を向上させるために、さらに、以下の処理を行う。すなわち、図６に示すフロー図に基づいて内燃機関始動時のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔを算出し、これを以後積算される内燃機関始動後に蓄えられる熱量に反映させることで、より正確なヘッド熱量Ｑの推定を行う。図６を参照すると、ステップＳ３ａでは、内燃機関停止時のヘッド熱量Ｑｓｔｏｐを取得する。ここで、内燃機関停止時とは、前回の内燃機関の停止時を指す。すなわち、前回内燃機関停止時に算出され、記憶されていたヘッド熱量Ｑを停止時のヘッド熱量Ｑｓｔｏｐとして呼び出す。ステップＳ３ｂでは、内燃機関停止時外気温Ｔａｓｔｏｐを取得する。ここでも、内燃機関停止時とは、前回の内燃機関の停止時を指す。外気温は外気温センサ１１５によって取得される。ステップＳ３ｃでは、内燃機関停止期間ｔを取得する。すなわち、前回内燃機関停止時から今回内燃機関始動までの経過時間を取得する。ステップＳ３ｄでは、今回の内燃機関始動時の外気温Ｔａｓｔａｒｔを取得する。ステップＳ３ｅでは、外気への熱の放熱速度αを算出する。放熱速度αは、外気温が低いほど速くなる。そこで、放熱速度αは、内燃機関停止時外気温Ｔａｓｔｏｐと、内燃機関始動時外気温Ｔａｓｔａｒｔの双方を用いて算出される。具体的に、放熱速度αは、式３を用い、ＴａｓｔｏｐとＴａｓｔａｒｔのうち、より温度の低い方を採用して算出される。

α＝ｆ（Ｔａｓｔｏｐ，Ｔａｓｔａｒｔ）
＝ｋ１×ｍｉｎ（Ｔａｓｔｏｐ，Ｔａｓｔａｒｔ） 式３
ｋ１：係数

なお、演算負荷を低減するために、予め内燃機関停止時外気温Ｔａｓｔｏｐと、内燃機関始動時外気温Ｔａｓｔａｒｔのうち、一方を用いるようにしておいてもよい。具体的に、式３に代えて、式４−１又は式４−２を用いて放熱速度αを算出してもよい。

α＝ｋ２×Ｔａｓｔｏｐ 式４−１
ｋ２：係数

α＝ｋ３×Ｔａｓｔａｒｔ 式４−２
ｋ３：係数

ステップＳ３ｆでは、内燃機関の停止期間ｔと放熱速度αより内燃機関停止期間ｔ中の放熱量Ｑｏｕｔを算出する。内燃機関停止期間ｔ中の放熱量Ｑｏｕｔは、図７に示すように表すことができる。そして、ステップＳ３ｇにおいて、内燃機関停止時のヘッド熱量Ｑｓｔｏｐと内燃機関停止期間中の放熱量Ｑｏｕｔより、内燃機関始動時のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔを算出する。

このようにして算出された内燃機関始動時のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔに内燃機関始動後に蓄えられるヘッド熱量Ｑを加算することにより、その時点におけるより正確なヘッド熱量Ｑを把握することができる。このような措置は、内燃機関始動時のヘッド熱量Ｑにより、式２によって算出されるヘッド熱量Ｑを補正することになる。図８を参照すると、式２によって推定される熱量のみの場合、すなわち、始動後熱量積算のみによる場合と比較して、始動時のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔを考慮した場合の方が温度上昇の幅が大きくなる。例えば、時刻ａのタイミング、時刻ｃのタイミングで回転数及び負荷が増加したときに、式２によって推定される熱量のみの場合、始動時のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔを考慮した場合のいずれの場合も熱量は増加している。そして、例えば、時刻ｂのタイミングで腐食の判定を行うと、いずれの場合も噴孔腐食が発生するとの判定がされる。これに対し、時刻ｄのとき、式２によるヘッド熱量Ｑに基づいて噴孔腐食判定を行うと、ヘッド熱量が腐食閾値を上回ることがなく、噴孔腐食が発生すると判定される。この判定は誤判定である。一方、始動時のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔを考慮すると、噴孔腐食を回避することができる領域に入っていると判定される。このように、始動時のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔを考慮することにより、より正確な噴孔腐食判定を行うことができるようになる。例えば、内燃機関１００を停止した後、即座に再始動するような場合に、シリンダヘッド１０１ａがある程度のヘッド熱量Ｑを持った状態であるとき等に、精度よく噴孔腐食判定を行うことができる。

ステップＳ３でヘッド熱量Ｑを推定した後、ステップＳ４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Ｓ４でＮｏと判断したときは、ステップＳ５へ進む。ステップＳ４でＮｏと判断したときは、図９（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。ステップＳ５では、ヘッド熱量Ｑが閾値Ｑｒ以下であるか否かを判断する。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Ｓ５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ７へ進み、噴孔の腐食判定、すなわち、噴孔腐食が発生するとの判定を行うとともに、噴孔腐食に対する対策を実行する。ステップＳ５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。このため、ＥＣＵ１１１の演算負荷が軽減される。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。なお、ステップＳ７における噴孔腐食に対する対策としては、例えば、ＥＧＲ量を減量することによる内燃機関の昇温制御や、内燃機関の停止を禁止する等の種々の対策が挙げられる。これらの対策として、従来公知の対策を適宜採用することができる。ステップＳ５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Ｓ４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６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Ｓ４でＹｅｓと判断したときは、図９（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５及び式６を用いて行う。まず、ステップＳ１で推定したノズル先端温度ＴｎｚｌとステップＳ３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５によって算出される。

ｖ＝ｆ（Ｔｎｚｌ・Ｑ） 式５

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６によって算出される。

ｔ０＝ｆ（Ｔｎｚｌ・ｖ） 式６

式６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ａ１よりも前であるか否かを判断する。ここで、閾値ａ１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ａ１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Ｓ６で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Ｓ６でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ５でＹｅｓと判断したときと同様にステップＳ７へ進み、噴孔の腐食判定、すなわち、噴孔腐食が発生するとの判定を行うとともに、噴孔腐食に対する対策を実行する。一方、ステップＳ６でＮｏと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ノズル先端部に設けられた噴孔の腐食発生の判定精度を維持しつつ、その演算負荷を軽減することができる。

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態につき、図１０を参照しつつ説明する。第２実施形態は、第１実施形態において結露が発生するか否かを判断する方法を他の方法に置き換えたものである。すなわち、第２実施形態は、図４に示すフロー図におけるステップＳ６の処理を変更したものである。

図１０は結露が発生するか否かを判断する方法を説明する図面である。図１０（Ａ）は内燃機関停止後のノズル先端温度の低下履歴を示すベースマップである。図１０（Ｂ）はヘッド熱量を冷却水温に換算してベースマップを用いてノズル先端温度の時間変化を予測したグラフである。図１０（Ｃ）は露点到達時刻を算出するマップの一例である。

ＥＣＵ１１１は、図１０（Ａ）に示すベースマップを備える。ベースマップは、エンジン停止からの経過時間ｔと温度低下Ｔとの関係を示している。ここで、温度低下Ｔは、その時刻における温度低下量を示している。すなわち、温度の低下の仕方を表している。図１０（Ａ）から、エンジン停止直後は温度低下量が多く、すなわち、温度低下速度が速く、エンジン停止から時間が経つにつれて温度低下速度が低くなることがわかる。このようなベースマップは、エンジン毎の適合条件から得られる。ノズル先端温度Ｔｎｚｌは冷却水温Ｔｗにサチュレートする。図１０（Ｂ）は、ノズル先端温度Ｔｎｚｌがサチュレートする温度として補正後冷却水温Ｔｗ´を設定している。具体的に冷却水温Ｔｗにヘッド熱量Ｑを水温に換算した値を考慮して補正後冷却水温Ｔｗ´としている。図１０（Ｂ）に示すグラフでは、エンジン停止時のノズル先端温度Ｔｎｚｌを初期値とし、サチュレートするＴｗ´を終値として設定し、初期値と終値との間を温度の低下の仕方を表しているベースマップを用いてノズル先端温度の時間変化を予測している。そして、図１０（Ｃ）に示すようにノズル先端温度の時間変化を示すグラフに露点を当てはめ、ノズル先端温度が露点に到達する時刻ｔ０を算出し、このように求めた露点到達時刻ｔ０が予め定められた閾値ａ１以下であるか否かを判断する。露点到達時刻ｔ０が閾値ａ１より後である場合は、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。これとは逆に、露点到達時刻ｔ０が閾値ａ１より前であるときは、結露が発生し、腐食が発生すると判断する。ＥＣＵ１１１は、このような判断を行ってもよい。

（第３実施形態）
つぎに、図１１乃至図１３を参照しつつ、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態におけるヘッド熱量Ｑの推定方法を他の方法に置き換えたものである。すなわち、図４に示すフロー図におけるステップＳ３の処理を変更したものである。

図１２を参照すると、内燃機関２００は、シリンダヘッド１０１ａの前端側に第１水温センサ１１３ａを備え、後端側に第２水温センサ１１３ｂを備える。図１１を参照すると、ステップＳ１２ａでは、第１水温センサ１１３ａより上流側の冷却水温Ｔｗ１を検出する。ステップＳ１２ｂでは、第２水温センサ１１３ｂにより下流側の冷却水温Ｔｗ２を検出する。ステップＳ１２ｃでは、上流と下流の温度差ΔＴを算出する。図１２に示す例では、４気筒間の温度差ΔＴを算出することになる。ステップＳ１２ｄでは、温度計測部位を通過する冷却水量ｄＱｗを推定する。これは、内燃機関の回転数から推定する。内燃機関の回転数は、ＮＥセンサ１１２によって取得する。なお、電動ウォーターポンプが採用されている場合は、電動ウォーターポンプの回転数ＮＰによって冷却水量ｄＱｗが推定される。ついで、ステップＳ１２ｅでは、温度差ΔＴ、冷却水量ｄＱｗより、シリンダヘッド１０１ａから冷却水への放熱量ｄＱｏｕｔが算出される。具体的に、放熱量ｄＱｏｕｔは、以下の式７を用いて算出される。

Ｑｏｕｔ＝ρ・ｄＱｗ・ｃｖ・ΔＴ 式７
ρ：冷却水の密度 ｃｖ：冷却水の定容比熱

そして、ステップＳ１２ｆでは、放熱量ｄＱｏｕｔからヘッド熱量Ｑを算出する。ヘッド熱量Ｑが小さいときは、冷却水への放熱量ｄＱｏｕｔが小さくなり、この結果、温度差ΔＴが小さくなる関係がある。この関係より、ヘッド熱量Ｑを推定することができる。

このように、計測データを用いることにより、ヘッド熱量Ｑを精度よく算出することができる。なお、図１３に示す内燃機関３００のように、第１水温センサ１１３ａと第２水温センサ１１３ｂを一つの気筒を挟むように設置して温度差ΔＴを取得するようにしてもよい。

（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態について、図１４乃至図１７を参照しつつ説明する。図１４は第４実施形態における噴孔腐食判定に用いるフロー図の一例である。図１５は判定閾値ｔｒを決定するマップの一例である。図１６はヘッドが熱量Ｑを持っているときのノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下の様子を示すグラフである。図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第２実施形態における結露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。

まず、ステップＳ２１では、内燃機関始動時の冷却水温Ｔｗ０を取得する。そして、ステップＳ２２において判定閾値ｔｒを取得する。判定閾値ｔｒは、図１５に示すマップを参照することにより取得する。判定閾値ｔｒは第１閾値に相当し、内燃機関始動時の冷却水温Ｔｗ０によって決定される。判定閾値ｔｒは、噴孔腐食に対しヘッド熱量Ｑの影響が大きい領域Ａを決定するために参酌される値である。図１５を参照すると、判定閾値ｔｒは、内燃機関始動時の冷却水温Ｔｗ０が高いほど、低くなる。すなわち、判定閾値ｔｒは小さくなる。冷却水温Ｔｗ０が高いと、噴孔腐食発生有無の境界に近く、高精度に噴孔腐食判定を行うことが求められる領域に近い。そのため、判定閾値ｔｒを低く設定し、第１のパラメータと第２のパラメータの双方を用いて噴孔腐食判定を行う領域に移行し易くしている。また、他の面では、冷却水温Ｔｗ０が低ければ、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは噴孔腐食判定に影響を与えにくく、ヘッド熱量Ｑが噴孔腐食判定に与える影響が大きくなる。すなわち、冷却水温Ｔｗ０が低く、冷却水温Ｔｗと相関性を持って変化するノズル先端温度Ｔｎｚｌが低くてもヘッド熱量Ｑが大きければ、噴孔腐食を回避することができる。図１５に示すマップは、これらの現象を反映している。

ステップＳ２３では、瞬時のノズル先端温度Ｔｎｚｌを取得する。これは、第１実施形態と同様に、第１実施形態における式１を用いることによって算出される。ステップＳ２４では、ヘッド熱量Ｑを求める演算を行う。ヘッド熱量Ｑの演算は、第１実施形態と同様に式２により行う。また、この際、第１実施形態と同様に、内燃機関始動のヘッド熱量Ｑｓｔａｒｔを加味してもよい。

ステップＳ２５では、内燃機関１００の始動後の経過時間ｔが判定閾値ｔｒ以上であるか否かを判断する。ステップＳ２５でＮｏと判断したときは、ステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、ヘッド熱量Ｑが閾値Ｑｒ以下であるか否かを判断する。ステップＳ２５でＮｏと判断したときは、図１７（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Ｓ２６でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ３０へ進み、噴孔の腐食判定、すなわち、噴孔腐食が発生するとの判定を行うとともに、噴孔腐食に対する対策を実行する。ステップＳ２６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。このため、ＥＣＵ１１１の演算負荷が軽減される。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。なお、ステップＳ３０における噴孔腐食に対する対策としては、例えば、ＥＧＲ量を減量することによる内燃機関の昇温制御や、内燃機関の停止を禁止する等の種々の対策が挙げられる。これらの対策として、従来公知の対策を適宜採用することができる。ステップＳ２６でＮｏと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。この点は、第１実施形態の場合と同様である。

ステップＳ２５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒ以上であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｔｗｒは、適合条件等を参照して決定される値であり、例えば、露点に設定することができる。本実施形態では、一例として閾値Ｔｗｒは、露点に設定している。図１６を参照すると、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは、冷却水温Ｔｗにサチュレートする。このため、内燃機関が停止した後、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは冷却水温Ｔｗまで低下する。ここで、シリンダヘッドが蓄えているヘッド熱量Ｑを考慮すると、冷却水温は、測定された冷却水温に比例熱量αを加えた温度になると考えられ、ノズル先端温度Ｔｎｚｌもその温度にサチュレートする。このため、ノズル先端温度Ｔｎｚｌがサチュレートすることとなるヘッド熱量Ｑを加味した冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒ以上であれば、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが露点を下回ることがなく、噴孔腐食が回避されると判定することができる。

ステップＳ２７でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８では、ノズル先端温度Ｔｎｚｌが閾値Ｔｎｚｌ＿ｒ以上であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｔｎｚｌ＿ｒは、ノズル先端温度Ｔｎｚｌがこの値以上であれば噴孔腐食が発生しないと判断することができる値である。ステップＳ２８でＹｅｓと判断したときは、図１７（Ｃ）で示すように領域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。このように領域Ｃに属する場合、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のみで行うことができるため、演算負荷が軽減される。一方、ステップＳ２８でＮｏと判断したときは、ステップＳ３０へ進み、噴孔腐食に対する対策が採られる。

一方、ステップＳ２７でＮｏと判断したときは、ステップＳ２９へ進む。ステップＳ２９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Ｓ２７でＮｏと判断したときは、図１７（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。噴孔腐食判定に伴う具体的な演算については、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。また、ステップＳ２９でＹｅｓと判断した場合及びＮｏと判断した場合のいずれも第１実施形態と共通する措置を採るため、その詳細な説明は省略する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ノズル先端部に設けられた噴孔の腐食発生の判定精度を維持しつつ、その演算負荷を軽減することができる。

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 (6)

1. 第１のパラメータとしてのインジェクタのノズル先端温度を検出する第１検出部と、
   第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出する第２検出部と、
   を備え、
   前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの少なくとも一つを用いて前記インジェクタの噴孔腐食判定を行う内燃機関の制御装置であって、
   前記第１のパラメータと前記第２のパラメータのいずれのパラメータを選択するのかの閾値が設定されるノズル先端温度を検出する第３検出部を備え、
   前記噴孔腐食判定を行う際に、前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度に応じて前記第１のパラメータあるいは前記第２のパラメータのいずれかを用いるか、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの双方を用いるかを切り替える内燃機関の制御装置。
2. 前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度が第１閾値以下の場合に、前記噴孔腐食判定に用いるパラメータとして前記第２のパラメータを用いる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度が第１閾値と、該第１閾値よりも高い第２閾値との間である場合に、前記噴孔腐食判定に用いるパラメータとして前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの双方を用いる請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記第３検出部によって検出されたノズル先端温度が第１閾値よりも高い第２閾値以上である場合に、前記噴孔腐食判定に用いるパラメータとして前記第１のパラメータを用いる請求項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. 第１のパラメータとしてのインジェクタのノズル先端温度を検出する第１検出部と、
   第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出する第２検出部と、
   を備え、
   前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの少なくとも一つを用いて前記インジェクタの噴孔腐食判定を行う内燃機関の制御装置であって、
   前記第１のパラメータと前記第２のパラメータのいずれのパラメータを選択するのかの閾値が設定される冷却水温を検出する第３検出部を備え、
   前記噴孔腐食判定を行う際に、前記第３検出部によって検出された冷却水温に応じて前記第１のパラメータあるいは前記第２のパラメータのいずれかを用いるか、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータの双方を用いるかを切り替える内燃機関の制御装置。
6. 前記第２検出部は、前記内燃機関始動時のシリンダヘッドの熱量に、前記内燃機関始動後に蓄えられる熱量を反映させて前記第２のパラメータとしてのシリンダヘッドの熱量を検出する請求項１又は５に記載の内燃機関の制御装置。

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