JP6149816B2

JP6149816B2 - 制御装置

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Publication number: JP6149816B2
Application number: JP2014142857A
Authority: JP
Inventors: 佳史村上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2017-06-21
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Also published as: JP2016017508A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

燃焼室内に臨むように配置されるインジェクターから、燃焼室内に燃料を直接噴射する内燃機関が知られている。筒内噴射式とも呼ばれるこのような内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関と比較して、燃料の噴射から燃焼までの時間が短いため、燃料の霧化に工夫を要する。その工夫の一つとして、インジェクターに供給する燃料の圧力を高圧ポンプによって高めるように構成することで、噴射直後から燃料を霧化させている。

筒内噴射式の内燃機関では、燃料の燃焼に伴ってデポジット（不完全燃焼物）が生成され、燃料の噴射を適切に行えなくなるという課題がある。より具体的には、デポジットがインジェクターの先端の噴射孔に堆積することで、燃料の通過が阻害され、理論空燃比を達成するために適切な流量で燃料を噴射できなくなるという課題がある。

このような課題に対し、例えば下記特許文献１には、インジェクター（噴射弁）に供給する燃料の圧力を変化させることで、デポジット（黒化）による弊害を排除しようとする内燃機関の駆動方法が記載されている。詳細には、この駆動方法では、インジェクターで生成したデポジットの量（黒化量）を種々の方法により求めるとともに、それが所定の閾値を超えた場合は、インジェクターに供給する燃料の圧力（燃圧）を通常運転時よりも高めるように制御している。これにより、勢いよく噴射される燃料によってデポジットがインジェクターから剥離して除去されるため、その後、インジェクターは適切な流量で燃料を噴射することが可能となる。

特開２００４−３１６６４５号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の内燃機関においては、燃圧を通常運転時よりも高めることでデポジットの除去を行うため、デポジットの除去を行う度に燃料の供給量が増えることになる。このような燃料の過剰供給によって、燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比から乖離し、エミッションの増加や、ドライバビリティの低下を引き起こすという新たな課題がある。

ところで、本発明者の検討によれば、デポジットの除去のために燃圧を高めたとしても、インジェクターからの燃料噴射量が回復し易い場合と回復し難い場合とがあることが判明した。上述した燃圧を高めることによるエミッションやドライバビリティへの影響を考慮すれば、インジェクターからの燃料噴射量が回復しやすい場合に限定して燃圧を高めることが好ましい。しかしながら、デポジットの性状は、使用される燃料に含まれる不純物の種類や、内燃機関の構成や使用条件などによって複雑に変化する。また、同一構成の内燃機関であっても、その個体差により、生成されるデポジットの性状にも差異が生じる。したがって、燃圧を高めることで効率良くデポジットを除去できる条件を予め把握することは容易ではなく、未だその手法は確立されていなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エミッションやドライバビリティに及ぼす影響を限定的なものとしながらも、インジェクターに生成されるデポジットを除去することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、内燃機関（２０）の制御装置（６０）であって、燃焼室（２０１ａ）内に燃料を直接噴射するインジェクター（２０６）に供給される燃料の圧力を、前記内燃機関の通常の運転状況に対応する第１燃圧と、前記第１燃圧よりも高い第２燃圧又は第３燃圧となるように調整する圧力調整手段（６０５）と、前記インジェクターから噴射される燃料の流量が、目標空燃比に基づいて定められる要求流量に応じた閾値以下に低下している対処要状況か、前記閾値以下には低下していない対処不要状況かを判定する流量判定手段（６０１）と、前記対処要状況の場合に、前記インジェクター圧力が前記第２燃圧となるように前記圧力調整手段を制御し、且つ、前記内燃機関の回転数及び負荷の少なくとも一方を指標として区分された複数の運転状態それぞれにおける前記流量に基づいて、前記複数の運転状態の中から前記流量の回復度合が比較的大きい運転状態を燃圧アップ状態として選択するモニター実行手段（６０２）と、前記対処要状況の場合であって前記内燃機関が前記燃圧アップ状態となった場合に、前記インジェクター圧力が前記第３燃圧となるように前記圧力調整手段を制御する除去実行手段（６０４）と、を備える。

本発明に係る制御装置では、対処要状況になると、モニター実行手段が燃料の圧力（以下、「燃圧」ともいう）を第２燃圧に上昇させ、流量の回復度合が比較的大きい運転状態を燃圧アップ状態として選択する。この第２燃圧への上昇は対処要状況になった場合に行われるので、内燃機関が対処要状況になったという実際の状況に合わせて、どの条件で流量が回復するのかを的確に把握することができる。除去実行手段は、このように的確に選択された燃圧アップ状態の場合に燃圧を第３燃圧に上昇させるので、流量の回復度合が高い状況でのみ燃圧を上昇させることになり、結果として燃圧を上昇させる場面を極力減らしながらも、その限られた場面でデポジットを効果的に除去することができる。これにより、内燃機関の使用条件や個体差がどのように変動したとしても、エミッションやドライバビリティに及ぼす影響を限定的なものとしつつ、デポジットを効果的に除去することが可能となる。

本発明によれば、エミッションやドライバビリティに及ぼす影響を限定的なものとしながらも、インジェクターに生成されるデポジットを除去することが可能な内燃機関の制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るＥＣＵを適用した駆動システムの概略構成図である。図１に示すＥＣＵの機能的なブロックを説明するための制御ブロック図である。本発明の実施形態に係るＥＣＵによる制御を示すフローチャートである。図３に示されているモニターモードにおける処理の流れを示すフローチャートである。図３に示されているデポジット除去モードにおける処理の流れを示すフローチャートである。内燃機関の運転状態の区分を説明する図である。本発明の実施形態に係るＥＣＵによる制御の一例を示すタイムチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、駆動システムＤＳは、内燃機関２０と、吸排気系統４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０（制御装置）と、を備える。駆動システムＤＳは、自動車といった車両を駆動するための動力源となる系である。

内燃機関２０は、いわゆる筒内噴射式のエンジンである。内燃機関２０は、シリンダー２０１と、ピストン２０２と、クランクシャフト２０３と、吸気ポート２０４と、排気ポート２０５と、インジェクター２０６と、高圧ポンプ２０７と、スパークプラグ２０８と、燃圧センサー２０９と、を備えている。

内燃機関２０は、複数のシリンダー２０１を備えている。図１では、便宜上１つのシリンダー２０１のみを図示しているけれども、実際には奥行方向に複数のシリンダー２０１を備えている。各シリンダー２０１の内部には、上下方向に往復運動するピストン２０２が配置されている。各ピストン２０２は、クランクシャフト２０３によって連結されており、それぞれが異なるタイミングで上下に往復運動するように構成されている。

シリンダー２０１の上部内壁面とピストン２０２との間には、燃焼室２０１ａが形成されている。各シリンダー２０１には、燃焼室２０１ａ内に空気を導入する吸気ポート２０４と、燃焼室２０１ａ内から排気ガスを排出する排気ポート２０５と、が設けられている。各シリンダー２０１には、吸気ポート２０４と燃焼室２０１ａとの間を開閉する吸気バルブ２０１ｂと、排気ポート２０５と燃焼室２０１ａとの間を開閉する排気バルブ２０１ｃと、が設けられている。

各シリンダー２０１には、インジェクター２０６と、スパークプラグ２０８と、が取り付けられている。インジェクター２０６に至る燃料供給経路には、高圧ポンプ２０７と、燃圧センサー２０９と、が設けられている。インジェクター２０６の先端には、噴射孔２０６ａが設けられている。インジェクター２０６は、その先端の噴射孔２０６ａが燃焼室２０１ａ内に臨むように取り付けられている。インジェクター２０６は、噴射孔２０６ａから燃焼室２０１ａ内に燃料（ガソリン）を直接噴射する。燃料は、高圧ポンプ２０７によって圧力を高められ、燃圧を調整するための吐出制御弁であるスピル弁（不図示）を介してインジェクター２０６に供給されているので、噴射孔２０６ａから噴射した直後に霧化する。

燃圧センサー２０９は、インジェクター２０６に供給される燃料の圧力（以下、「燃圧」ともいう）を測定し、電気信号に変換してＥＣＵ６０に出力するセンサーである。スパークプラグ２０８は、ＥＣＵ６０からの制御信号に応じて高電圧が印加される点火装置である。この高電圧の印加により、スパークプラグ２０８の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２０１ａ内の混合気が着火され、燃焼する。

吸排気系統４０は、吸気流路４０１と、排気流路４０２と、を有している。吸気流路４０１は、内燃機関２０の吸気ポート２０４に外部から空気を導入するための流路である。排気流路４０２は、内燃機関２０の排気ポート２０５から排気ガスを外部に導くための流路である。

吸気流路４０１の上流側端部にはエアクリーナー４０１ａが設けられている。吸気流路４０１のエアクリーナー４０１ａが設けられている部分よりも下流側には、エアフロメーター４０１ｂが設けられている。エアフロメーター４０１ｂは、エアクリーナー４０１ａを通過して吸気流路４０１を流れる空気の流量を測定し、電気信号に変換してＥＣＵ６０に出力するものである。

吸気流路４０１のエアフロメーター４０１ｂよりも下流側と、排気流路４０２とに渡って、ターボチャージャー４０３が設けられている。ターボチャージャー４０３は、コンプレッサー４０３ａと、タービン４０３ｂと、を有する。コンプレッサー４０３ａは吸気流路４０１に配置され、タービン４０３ｂは排気流路４０２に配置されている。

吸気流路４０１のコンプレッサー４０３ａが設けられている部分よりも下流側には、スロットルバルブ４０１ｃと、サージタンク４０１ｄと、が順に設けられている。スロットルバルブ４０１ｃは、モーター（不図示）の駆動によりスロットル開度を調整するように構成されており、内燃機関２０に供給する空気の流量の調整を行う。スロットルバルブ４０１ｃを通過した空気は、サージタンク４０１ｄを通過して、内燃機関２０の吸気ポート２０４に供給される。

排気流路４０２には、上流側から順に、ターボチャージャー４０３のタービン４０３ｂと、触媒装置４０２ａと、マフラー４０２ｂと、が順に設けられている。内燃機関２０の排気ポート２０５から排出された排気ガスは、排気流路４０２を流れ、タービン４０３ｂを回転させる。これにより、タービン４０３ｂと同軸に固定されているコンプレッサー４０３ａが回転する。タービン４０３ｂを通過した排気ガスは、次に、触媒装置４０２ａを通過することで浄化され、マフラー４０２ｂを通って車両の後部から排出される。また、排気流路４０２のタービン４０３ｂと触媒装置４０２ａとの間の部位には空燃比センサー４０２ｃが設けられている。空燃比センサー４０２ｃは、触媒装置４０２ａに供給される排気ガスの空燃比を測定し、電気信号に変換してＥＣＵ６０に出力するセンサーである。

ＥＣＵ６０は、駆動システムＤＳ全体を統合制御する制御装置である。ＥＣＵ６０は、エアフロメーター４０１ｂ、燃圧センサー２０９、及び空燃比センサー４０２ｃと電気的に接続されており、それぞれから電気信号を受信して処理を行う。また、ＥＣＵ６０は、スロットルバルブ４０１ｃ、高圧ポンプ２０７、インジェクター２０６、及びスパークプラグ２０８とも電気的に接続されており、それぞれに制御信号を送信してそれらの制御を行う。

ＥＣＵ６０は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、メモリーを備えたデジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した電気信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、ＥＣＵ６０には機能的な制御ブロックが構成される。図２は、ＥＣＵ６０を、このような機能的な制御ブロック図として示したものである。尚、ＥＣＵ６０を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図２に示す制御ブロックに分割されている必要はなく、複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。ＥＣＵ６０として後述する処理フローを実行できるように構成されていれば、ＥＣＵ６０内部の実際の構成は当業者が適宜変更できうるものである。

図２に示されるように、ＥＣＵ６０は、機能的な制御ブロックとして、流量判定部６０１（流量判定手段）と、モニター実行部６０２（モニター実行手段）と、格納部６０３と、除去実行部６０４（除去実行手段）と、圧力調整部６０５（圧力調整手段）と、回転数取得部６０６と、負荷取得部６０７と、を備えている。

流量判定部６０１は、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量が、要求される流量に基づいて定められる閾値以下に低下している「対処要状況」か、閾値以下には低下していない「対処不要状況」か、を判定する部分である。インジェクター２０６に要求される燃料の流量とは、目標空燃比を達成するために必要となる燃料の噴射量を意味する。本実施形態では燃圧に関わらず目標空燃比となるように燃料噴射量を制御しているので、この制御の具体的な一例を説明する。
ＥＣＵ６０は、内燃機関２０のシリンダー吸入空気量を算出するとともに、燃圧センサー２０９で測定される燃圧である実燃圧を読み込む。また、ＥＣＵ６０は、内燃機関２０に要求される運転状態に基づいて、目標空燃比を算出する。ＥＣＵ６０は、シリンダー吸入空気量と目標空燃比とに基づいて、必要となる要求燃料噴射量を算出する。インジェクター２０６から噴射される燃料の流量は、インジェクター２０６が通常の状態（補正可能な程度の閉塞状態含む）であれば実燃圧によって定まるので、ＥＣＵ６０は要求燃料噴射量と実燃圧とから要求噴射時間を算出する。ＥＣＵ６０がインジェクター２０６を駆動するための制御信号を出力してから実際にインジェクター２０６から燃料が噴射されるまでの時間差は、無効噴射時間として算出される。ＥＣＵ６０は、要求噴射時間と無効噴射時間とからインジェクター２０６を実際に駆動するインジェクター駆動時間を算出し、このインジェクター駆動時間に基づいてインジェクター２０６を駆動する。
このように、ＥＣＵ６０は燃圧に関わらず狙いの燃料噴射量となるようにインジェクター２０６を駆動しているけれども、インジェクター２０６にデポジットが蓄積してくると、インジェクター２０６から実際に噴射される燃料の流量が低下する。デポジットの蓄積量が少なければ、インジェクター駆動時間を調整することで狙いの燃料噴射量が確保されるが、デポジットの蓄積量がある量を超えるとそのような補正では対処できなくなりデポジットの除去が必要となる。そこで本実施形態では、このようにデポジットの除去が必要となる程度に燃料噴射量が低下したことを判断するために、要求される燃料噴射量に応じた閾値を設定するものとしている。そこで、上述したようにインジェクター２０６から噴射される燃料の流量が、要求される流量に基づいて定められる閾値以下に低下したか否かに基づいて、「対処要状況」か「対処不要状況」かを判断している。尚、流量判定部６０１は、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量を直接測定するセンサーからその情報を取得してもよいけれども、空燃比センサー４０２ｃや燃圧センサー２０９によって測定される情報に基づいて推定することも好ましい態様である。

流量判定部６０１が、空燃比センサー４０２ｃによって測定される排気ガスの空燃比に基づいて、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量を推定する態様について説明する。まず、燃焼室２０１ａ内の混合気の空燃比は、排気ガスの空燃比から推定することができる。燃焼室２０１ａ内の混合気は、インジェクター２０６から噴射される燃料と吸気ポート２０４から取り込まれる空気とが混合されたものであるため、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量は、排気ガスの空燃比から推定することができる。排気ガスの空燃比が標準的な空燃比よりも大きい場合、空気の流量に対して燃料の流量が少ないリーンな状態にあると推定される。従って、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量が、狙いの流量よりも少なくなっていることになるので、噴射孔２０６ａにデポジットが堆積しているものと推定される。このようにして流量判定部６０１は、空燃比センサー４０２ｃによって測定される排気ガスの空燃比に基づいて燃料の流量を推定し、「対処要状況」か「対処不要状況」かを判定する。

続いて、流量判定部６０１が、燃圧センサー２０９によって測定される燃料の圧力に基づいて、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量を推定する態様について説明する。インジェクター２０６から燃料を噴射すると、その噴射量に応じて燃圧は低下する。噴射孔２０６ａにデポジットが堆積すると、燃料が噴射孔２０６ａを通過しにくくなるため、燃圧の低下量は通常の低下量よりも小さくなる。従って、流量判定部６０１は、燃料噴射の際に燃圧センサー２０９が測定する燃圧の低下度合に基づいて、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量を推定し、「対処要状況」か「対処不要状況」かを判定することができる。

流量判定部６０１は、以上のようにして「対処要状況」か「対処不要状況」かを判定し、その結果をモニター実行部６０２及び除去実行部６０４に出力する。

モニター実行部６０２及び除去実行部６０４について説明するのに先立って、モニター実行部６０２及び除去実行部６０４によって制御される圧力調整部６０５について説明する。圧力調整部６０５は、高圧ポンプ２０７の動作状況を調整する部分である。圧力調整部６０５は、インジェクター２０６に供給される燃料の圧力を、内燃機関２０の通常の運転状況に対応する第１燃圧Ｐ１と、第１燃圧Ｐ１よりも高い第２燃圧Ｐ２、第１燃圧Ｐ１よりも高い第３燃圧Ｐ３となるように調整する部分である。第２燃圧Ｐ２及び第３燃圧Ｐ３は、第１燃圧Ｐ１よりも高ければよく、互いの大小関係は限定されない。ただし、後述するように第２燃圧Ｐ２は第３燃圧Ｐ３よりも低くなるように設定されるのが好ましい態様である。

モニター実行部６０２は、流量判定部６０１の判定結果が「対処要状況」の場合に、燃圧が第２燃圧Ｐ２となるように圧力調整部６０５を制御するモニターモードを実行する。モニター実行部６０２は更に、内燃機関２０の回転数及び負荷の少なくとも一方を指標として区分された複数の運転状態それぞれにおける燃料の流量に基づいて、それら複数の運転状態の中から流量の回復度合が比較的大きい運転状態を「燃圧アップ状態」として選択する。モニター実行部６０２は、「燃圧アップ状態」として選択した運転状態を格納部６０３に格納する。モニター実行部６０２は、複数の運転状態それぞれの出現頻度に基づいて「燃圧アップ状態」を選択することも好ましい態様である。

内燃機関２０の回転数は、回転数取得部６０６が取得しモニター実行部６０２及び除去実行部６０４に出力する。内燃機関２０の負荷は、負荷取得部６０７が取得しモニター実行部６０２及び除去実行部６０４に出力する。

回転数取得部６０６は、クランクシャフト２０３の回転状況を検出するクランクポジションセンサー（不図示）や、スパークプラグ２０８への電圧印加状況などから、内燃機関２０の回転数を取得する部分である。負荷取得部６０７は、スロットルバルブ４０１ｃのスロットル開度等から内燃機関２０の負荷（トルク）を取得する部分である。

除去実行部６０４は、流量判定部６０１の判定結果が「対処要状況」の場合であって、内燃機関２０が格納部６０３に格納されている「燃圧アップ状態」となった場合に、燃圧が第３燃圧Ｐ３となるように圧力調整部６０５を制御するデポジット除去モードを実行する。すなわち、「対処要状況」の場合であって内燃機関２０が「燃圧アップ状態」となった場合は、「対処不要状況」よりも高圧ポンプ２０７からインジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高める。
インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高める方法の一例を説明する。まず、ＥＣＵ６０は、燃圧センサー２０９で測定される燃圧である実燃圧を読み込む。ＥＣＵ６０は、この実燃圧と、「燃圧アップ状態」における目標燃圧との比較を行い、実燃圧が目標燃圧よりも低い場合は、前述したスピル弁を燃圧が高まる方向に制御する。一方、実燃圧が目標燃圧よりも高い場合は、前述したスピル弁を燃圧が低くなる方向に制御する。ＥＣＵ６０は、以上のようなスピル弁の制御を、実燃圧が目標燃圧と一致するまで繰り返し行う。

デポジット除去モードを実行してインジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高めると、勢いよく噴射される燃料によってデポジットが剥離して除去される。これにより、燃料がインジェクター２０６の噴射孔２０６ａをスムーズに通過できる状態とし、噴射できる燃料の流量を回復させることが可能となる。

インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高めると、燃焼室２０１ａ内の混合気の空燃比が理論空燃比から乖離し、エミッションが増加し、車両のドライバビリティの低下を引き起こすおそれがある。そこで、除去実行部６０４は、上述のとおり、内燃機関２０が格納部６０３に格納されている「燃圧アップ状態」となった場合に限りデポジット除去モードを実行することで、エミッションやドライバビリティに及ぼす影響を限定的なものとするように構成されている。

引き続いて、図３,４,５,６,７を参照しながら、ＥＣＵ６０の動作、特にモニターモード及びデポジット除去モードについて説明する。尚、この説明では、フローチャートを示す図３から図５を主として参照しながら説明を行い、運転状態や制御の一例を示す図６及び図７を参照するものとする。まず、図６及び図７について説明する。

図６に示されるように、内燃機関２０の回転数及び負荷（トルク）を指標として、内燃機関２０の運転状態を複数に区分している。回転数ｎ１を基準として、内燃機関２０の回転数を低回転領域と高回転領域とに区分するとともに、内燃機関負荷Ｔ１を基準として、内燃機関２０の負荷を低負荷領域と高負荷領域とに区分している。これにより、内燃機関２０の運転状態は、低回転・低負荷領域の「運転状態Ａ」と、低回転・高負荷領域の「運転状態Ｂ」と、高回転・低負荷領域の「運転状態Ｃ」と、高回転・高負荷領域の「運転状態Ｄ」と、の４つに区分されている。

内燃機関２０の回転数及び負荷は、燃焼室２０１ａ内の温度と相関があり、インジェクター２０６の噴射孔２０６ａの温度、並びに、噴射孔２０６ａにおけるデポジットの生成し易さに影響する因子である。内燃機関２０の回転数及び負荷が、車両の走行に応じて変化することで、内燃機関２０の運転状態も運転状態Ａ〜Ｄのいずれかとなるように変化する。

図７では、縦軸側に「内燃機関回転数」「内燃機関負荷」「内燃機関運転状態」「燃料供給圧力」「燃料流量低下率」を示し、横軸側には時間軸を取ることで、それぞれがどのように変化しているかを示している。図７においては、時刻ｔ０から時刻ｔ１までが「通常運転」、時刻ｔ１から時刻ｔ５までが「モニターモード」、時刻ｔ５から時刻ｔ９までが「デポジット除去モード」となる例を示している。

ここで、高圧ポンプ２０７が、第１燃圧Ｐ１でインジェクター２０６に燃料を供給している場合において、噴射孔２０６ａにデポジットが全く堆積していない状態で噴射できる燃料の流量（Ｑ０）と、ある状態において噴射できる燃料の流量（Ｑ１）との差分（Ｑ０−Ｑ１）を、その状態における燃料流量低下量と定義する。さらに、燃料流量低下量（Ｑ０−Ｑ１）と、噴射孔２０６ａにデポジットが全く堆積していない状態で噴射できる燃料の流量（Ｑ０）との比（（Ｑ０−Ｑ１）／Ｑ０）を、その状態における燃料流量低下率と定義する。

図３に示されるように、流量判定部６０１は、燃料流量低下率が閾値であるｑ３以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ３０１）。図７に示されるように、第１燃圧Ｐ１で燃料をインジェクター２０６に供給している通常運転時（時刻ｔ０〜ｔ１）では、インジェクター２０６の噴射孔２０６ａにおけるデポジットの堆積が進行することにより、燃料流量低下率は継時的に上昇する。燃料流量低下率が閾値ｑ３以上でない場合（Ｓ３０１：Ｎｏ）は、流量判定部６０１は「対処不要状況」であると判定し、燃料流量低下率の判定を継続する。

時刻ｔ１で、燃料流量低下率が閾値であるｑ３に達すると（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、流量判定部６０１は、インジェクター２０６から噴射される燃料の流量が閾値（燃料流量低下率の閾値ｑ３に対応する値）以下に低下している「対処要状況」であると判定し、ステップＳ３０２の処理に進む。ステップＳ３０２において、ＥＣＵ６０は、「燃圧アップ状態」を選択済みであるか否かを判定する。ＥＣＵ６０は、「燃圧アップ状態」を選択済みでない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）ステップＳ３０３の処理に進み、「燃圧アップ状態」を選択済みである場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）ステップＳ３０４の処理に進む。

ステップＳ３０３において、モニター実行部６０２はモニターモードを実行する。モニターモードは、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高めれば、デポジットの除去を効率良く行うことができる内燃機関２０の運転状態を判別し、燃圧アップ状態として選択するための運転モードである。

ステップＳ３０４において、除去実行部６０４はデポジット除去モードを実行する。デポジット除去モードは、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を大きく高め、噴射孔２０６ａに堆積しているデポジットを除去するための運転モードである。

続いて、図４を参照しながらモニターモードの制御について説明する。モニター実行部６０２は、圧力調整部６０５を制御して高圧ポンプ２０７を通常運転時よりも高速で駆動させることで、インジェクター２０６に供給される燃料の圧力を第１燃圧Ｐ１から第２燃圧Ｐ２に高める（ステップＳ４０１）。次に、モニター実行部６０２は、このように燃料の圧力を高めた状態において、内燃機関２０の運転状態Ａ〜Ｄにおける燃料流量低下率の変化、すなわち燃料の流量の回復度合の検知を開始する（ステップＳ４０２）。

図７に示されるように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、内燃機関２０は運転状態Ｂにあるが、その間の燃料流量低下率はｑ４まで上昇している。すなわち、内燃機関２０が運転状態Ｂにある場合では、噴射孔２０６ａに堆積しているデポジットは除去し難い性状になっており、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高めても、燃料の流量の回復度合は小さいと推定できる。

次に、時刻ｔ２で、内燃機関２０が運転状態Ａに移行すると、燃料流量低下率が低下し始める。さらに、時刻ｔ３で、内燃機関２０が運転状態Ｃに移行しても、燃料流量低下率が引き続き低下し、ｑ２に至る。すなわち、内燃機関２０が運転状態Ａあるいは運転状態Ｃにある場合では、噴射孔２０６ａに堆積しているデポジットは除去し易い性状になっており、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高めることで、燃料の流量の回復度合は大きくなると推定できる。

次に、時刻ｔ４で、内燃機関２０が運転状態Ｄに移行すると、それまで低下していた燃料流量低下率が再度上昇し始める。すなわち、内燃機関２０が運転状態Ｄにある場合では、噴射孔２０６ａに堆積しているデポジットは除去し難い性状になっており、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高めても、燃料の流量の回復度合は小さいと推定できる。

モニター実行部６０２は、モニターモード開始からの経過時間をカウントしており、モニターモード開始から１時間を経過するまで、内燃機関２０の運転状態Ａ〜Ｄのそれぞれの運転状態における燃料の流量の回復度合の検知を行う。同時に、モニター実行部６０２は、ステップＳ４０２で、モニターモード開始から１時間を経過するまでの間に、内燃機関２０が運転状態Ａ〜Ｄのそれぞれとなる頻度を検知する。

モニター実行部６０２は、モニターモード開始から１時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ４０３）。モニター実行部６０２は、モニターモード開始から１時間を経過してないと判定した場合（Ｓ４０３：Ｎｏ）、ステップＳ４０２の処理を継続する。モニター実行部６０２は、モニターモード開始から１時間が経過すると（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０４の処理に進む。

モニター実行部６０２は、運転状態Ａ〜Ｄの中からデポジット除去モードを実行する運転状態を「燃圧アップ状態」として選択し、格納部６０３に格納する（ステップＳ４０４）。前述したように、内燃機関２０は運転状態Ａあるいは運転状態Ｃにあるときに、燃料の流量の回復度合が大きかったほか、モニターモード開始から１時間の間に、内燃機関２０が運転状態Ａあるいは運転状態Ｃとなる頻度も十分にあったことから、モニター実行部６０２は、運転状態Ａ及び運転状態Ｃを「燃圧アップ状態」として選択する。

モニター実行部６０２は、高圧ポンプ２０７の駆動を緩和させることでインジェクター２０６に供給する燃料の圧力を第１燃圧Ｐ１に低下させて、モニターモードの実行を終了する（ステップＳ４０５）。

続いて、図５を参照しながらデポジット除去モードの制御について説明する。除去実行部６０４は、内燃機関２０が「燃圧アップ状態」（運転状態Ａ及び運転状態Ｃ）にあるか否かを判断する（ステップＳ５０１）。すなわち、除去実行部６０４は、噴射孔２０６ａに堆積しているデポジットが除去し易い性状になっており、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を高めれば、燃料の流量の大幅な回復を期待できる状態にあるか否かを判断する。内燃機関２０が「燃圧アップ状態」ではない場合（Ｓ５０１：Ｎｏ）、除去実行部６０４はステップＳ５０４の処理に進み、内燃機関２０が「燃圧アップ状態」である場合（Ｓ５０１：Ｙｅｓ）はステップＳ５０２の処理に進む。

ステップＳ５０４において、除去実行部６０４は、圧力調整部６０５を制御して、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を通常運転時と同様に第１燃圧Ｐ１として内燃機関２０を運転させる。

ステップＳ５０２において、除去実行部６０４は、圧力調整部６０５を制御して高圧ポンプ２０７をモニターモード実行時よりも高速で駆動させ、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を第１燃圧Ｐ１から第３燃圧Ｐ３（＞Ｐ２）に高める。これにより、勢いよく噴射される燃料によってデポジットが剥離し、噴射孔２０６ａから除去される。インジェクター２０６の噴射孔２０６ａにおける燃料の通過が改善されることで、燃料流量低下率が低下する。

除去実行部６０４は、燃料流量低下率が、閾値であるｑ１以下となったか否かを判断する（ステップＳ５０３）。燃料流量低下率がｑ１以下でない場合（Ｓ５０３：Ｎｏ）、すなわち、デポジットが十分に除去されておらず、インジェクター２０６の噴射孔２０６ａを燃料がスムーズに通過できる状態となっていない場合は、除去実行部６０４はデポジット除去モードを継続する。

内燃機関２０が運転状態Ａ及び運転状態Ｃのいずれでもない例えば運転状態Ｂに移行したと除去実行部６０４が判断すると（Ｓ５０１：Ｎｏ、例えば図７の時刻ｔ７から時刻ｔ８の間）、除去実行部６０４は、圧力調整部６０５を制御して高圧ポンプ２０７の駆動を通常運転時と同等まで緩和させることで、インジェクター２０６に供給する燃料の圧力を第３燃圧Ｐ３から第１燃圧Ｐ１に低下させる（ステップＳ５０４）。

デポジットの除去により燃料流量低下率が低下し、ｑ１以下となると（Ｓ５０３：Ｙｅｓ、例えば図７の時刻ｔ９）、除去実行部６０４は、デポジット除去モードを終了する。燃料流量低下率がｑ１以下まで低下したことから、インジェクター２０６の噴射孔２０６ａは燃料がスムーズに通過できる状態となり、その後は、理論空燃比を達成するために適切な流量で燃料を噴射することが可能となる。

以上のように、モニターモードの実行により、燃料の圧力を高めればデポジットの除去を効率良く行うことができる運転状態である「燃圧アップ状態」を選択するとともに、デポジット除去モードの実行により、「燃圧アップ状態」となった場合に燃料の圧力を通常運転時よりも高めることで、燃料の圧力を常時高める場合と比較して、エミッションやドライバビリティに及ぼす影響を限定的なものとしながらも、デポジットを除去することが可能となる。

また、モニターモードにおける燃料の圧力である第２燃圧Ｐ２が、デポジット除去モードにおける燃料の圧力である第３燃圧Ｐ３よりも低くなるように高圧ポンプ２０７を駆動させることも好ましい制御態様である。通常モードの第１燃圧Ｐ１より高い燃圧であれば、デポジットの除去容易性が判断できるため、モニターモードではエミッション等に及ぼす影響を抑制しながら、効率良くデポジットの除去を行うことができる運転状態である「燃圧アップ状態」を選択することができる。その後のデポジット除去モードでは、確実にデポジットの除去を行うことができる第３燃圧Ｐ３によって燃料を噴射し、確実にデポジットを除去できるようになるけれども、このデポジット除去モードの実行は限られた「燃圧アップ状態」のときのみである。このように「燃圧アップ状態」の把握のために最低限必要な燃圧である第２燃圧Ｐ２に設定することと、確実にデポジットを除去するための燃圧である第３燃圧Ｐ３に設定することとを使い分けることで、エミッション等に及ぼす影響を限定的なものとすることが可能となる。

仮に、モニターモードで選択した「燃圧アップ状態」が、内燃機関２０の使用条件において、出現頻度が比較的低いものであった場合、デポジット除去モードにおいてデポジットの除去が十分に行われないおそれがある。

そこで、本実施形態では、モニター実行部６０２は、モニターモードにおいて運転状態Ａ〜Ｄのそれぞれの出現頻度を検知し、当該出現頻度に基づいて、「燃圧アップ状態」の選択を行う。このため、モニターモードでは、内燃機関２０の使用条件を考慮して比較的出現頻度が高い運転状態を「燃圧アップ状態」として選択し、デポジット除去モードでは、デポジットの除去を十分に行うことが可能となる。

尚、上述した本実施形態では、回転数及び負荷の両方を指標として内燃機関２０の運転状態を区分する場合について説明したけれども、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、回転数及び負荷の一方のみを指標として、内燃機関２０の運転状態を区分してもよい。また、内燃機関２０の運転状態の区分の数も、内燃機関２０の回転数及び負荷のそれぞれで複数の基準を設定し、４つ以上としてもよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

２０：内燃機関
２０１ａ：燃焼室
２０６：インジェクター
６０：ＥＣＵ（制御装置）
６０１：流量判定部（流量判定手段）
６０２：モニター実行部（モニター実行手段）
６０４：除去実行部（除去実行手段）
６０５：圧力調整部（圧力調整手段）

Claims

内燃機関（２０）の制御装置（６０）であって、
燃焼室（２０１ａ）内に燃料を直接噴射するインジェクター（２０６）に供給される燃料の圧力を、前記内燃機関の通常の運転状況に対応する第１燃圧と、前記第１燃圧よりも高い第２燃圧又は第３燃圧となるように調整する圧力調整手段（６０５）と、
前記インジェクターから噴射される燃料の流量が、目標空燃比に基づいて定められる要求流量に応じた閾値以下に低下している対処要状況か、前記閾値以下には低下していない対処不要状況かを判定する流量判定手段（６０１）と、
前記対処要状況の場合に、前記インジェクター圧力が前記第２燃圧となるように前記圧力調整手段を制御し、且つ、前記内燃機関の回転数及び負荷の少なくとも一方を指標として区分された複数の運転状態それぞれにおける前記流量に基づいて、前記複数の運転状態の中から前記流量の回復度合が比較的大きい運転状態を燃圧アップ状態として選択するモニター実行手段（６０２）と、
前記対処要状況の場合であって前記内燃機関が前記燃圧アップ状態となった場合に、前記インジェクター圧力が前記第３燃圧となるように前記圧力調整手段を制御する除去実行手段（６０４）と、
を備える制御装置。
前記モニター実行手段は、前記第２燃圧が前記第３燃圧よりも低くなるように前記圧力調整手段を制御する請求項１に記載の制御装置。
前記モニター実行手段は、前記複数の運転状態それぞれの出現頻度に基づいて前記燃圧アップ状態の選択を行う請求項１又は２に記載の制御装置。