JP2017166384A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内燃機関から発せられる燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで、更に燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制することを目的とする。【解決手段】本発明では、コモンレールと、レール圧調整手段と、燃料噴射弁と、を有する内燃機関の制御装置において、燃焼騒音低減レール圧制御を実行する制御手段と、デポジット付着抑制レール圧と噴孔相関温度との相関関係と現在の噴孔相関温度とに基づいて現在のデポジット付着抑制レール圧を算出するデポジット付着抑制レール圧算出手段と、を備え、前記制御手段が、燃焼騒音低減レール圧制御の実行時に、所定の条件において、レール圧を現在のデポジット付着抑制レール圧に制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

高圧化された燃料を蓄えるコモンレールと気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁とを備えた内燃機関において、前記コモンレールにおける前記燃料の圧力（以下、「レール圧」と称する）を低下させ、燃焼騒音を低減させる技術が開示されている（特許文献１）。

また、上記のような燃料の筒内直接噴射型の内燃機関では、継続的な運転で燃料噴射弁の噴孔にデポジットが付着することが知られている。ここで、デポジットとは、気筒内で燃料や潤滑油等が燃え残った煤状の物質である。そして、特許文献２には、燃料噴射弁の先端部の温度が所定の運転状態で所定温度以上になると、デポジットが付着し易くなる旨が記載されている。

また、燃料噴射弁のノズル推定温度と、燃料噴射弁の先端に堆積するデポジットが増大するノズル推定温度として設定されるデポジット増大温度と、に基づいてパージ制御を行う技術が特許文献３に開示されている。当該技術では、燃料噴射圧力に応じてデポジット増大温度が設定されている。

特開２００１−１２３８７２号公報 特開２００８−１５７０３７号公報 特開２０１２−０２１４５５号公報 特開２００８−１８０１１１号公報 特開平９−０９６２６２号公報

従来技術によれば、内燃機関から発せられる燃焼騒音を低減させるために、レール圧を低下させる制御が行われているが、レール圧を低下させると燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着が発生し易くなる。そして、燃焼騒音を低減させたうえで更に燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制する技術は、これまでに明らかにされていない。

本発明は、内燃機関から発せられる燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで、更に燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では、燃焼騒音が発生し易くなる所定条件が成立している場合において、レール圧が、燃焼騒音を低減させるためのレール圧であって、内燃機関の通常運転時のレール圧よりも低い圧力に設定されるレール圧（以下、「燃焼騒音低減レール圧」と称する場合もある。）に制御される従来の内燃機関に対して、該所定条件が成立している場合においても、燃料噴射弁が該燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着が発生し易くなる状態（例えば、燃料噴射弁の噴孔近傍の温度が、デポジットの付着が発生し易くなる所定温度範囲内にあると推定され、且つレール圧が低い状態）にある場合には、現在のレール圧を、燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制するためのレール圧（以下、「デポジット付着抑制レール圧」と称する場合もある。）に制御する。このこと
により、燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制することができる。そして、本発明の発明者は、現在のデポジット付着抑制レール圧を、該デポジット付着抑制レール圧と燃料噴射弁の噴孔近傍の温度に相関する所定のパラメータ（以下、「噴孔相関温度」と称する場合もある。）との相関に基づいて算出し、現在のレール圧をこのように算出された現在のデポジット付着抑制レール圧に制御することによって、燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで更に燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制することができることを見出した。

より詳細には、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料を高圧化して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプによって高圧化された前記燃料を蓄えるコモンレールと、前記コモンレールにおける前記燃料の圧力であるレール圧を調整するレール圧調整手段と、前記コモンレールの前記燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、を有する前記内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の燃焼騒音を抑制する前記レール圧である燃焼騒音低減レール圧を算出する燃焼騒音低減レール圧算出手段と、所定条件が成立している場合に、前記所定条件が成立していない場合に対して前記レール圧調整手段を用いて前記レール圧を前記燃焼騒音低減レール圧算出手段によって算出される前記燃焼騒音低減レール圧に低下させる制御である燃焼騒音低減レール圧制御を実行する制御手段と、前記燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制する前記レール圧であるデポジット付着抑制レール圧と、前記燃料噴射弁の噴孔近傍の温度に相関する所定のパラメータである噴孔相関温度と、の相関関係を記憶している記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記相関関係と、前記燃焼騒音低減レール圧と、に基づいて、前記噴孔相関温度の所定範囲の下限値である所定第一温度と、前記所定範囲の上限値である所定第二温度とを算出する算出手段と、現在の前記噴孔相関温度を推定する噴孔相関温度推定手段と、前記記憶手段に記憶されている前記相関関係と、前記噴孔相関温度推定手段によって推定された現在の前記噴孔相関温度と、に基づいて、現在の前記デポジット付着抑制レール圧を算出するデポジット付着抑制レール圧算出手段と、を備え、前記記憶手段に記憶されている前記相関関係は、前記噴孔相関温度が前記デポジット付着抑制レール圧の最大圧力に対応する前記噴孔相関温度である所定温度よりも高いときに、前記デポジット付着抑制レール圧は前記噴孔相関温度が低くなるのに応じて高くなり、一方前記噴孔相関温度が前記所定温度以下であるときに、前記デポジット付着抑制レール圧は前記噴孔相関温度が低くなるのに応じて低くなるものであり、前記制御手段が、前記燃焼騒音低減レール圧制御の実行時に、前記燃焼騒音低減レール圧が前記記憶手段に記憶されている前記相関関係における前記デポジット付着抑制レール圧の最大圧力よりも低い場合であって、且つ前記噴孔相関温度推定手段によって推定された現在の前記噴孔相関温度が前記算出手段によって算出された前記所定第一温度よりも高くて且つ前記所定第二温度よりも低い場合には、前記レール圧を前記デポジット付着抑制レール圧算出手段によって算出された現在の前記デポジット付着抑制レール圧に制御する。

本発明によれば、内燃機関から発せられる燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで、更に燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制することができる。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系およびその燃料系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る燃料噴射弁のノズルの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係るデポジット付着相関を示す図である。 燃焼騒音低減レール圧と冷却水温との相関を示す図である。 本発明の実施例に係るデポジット付着相関と現在の推定ノズル温度とに基づいて算出される現在のデポジット付着抑制レール圧の算出手法を示す図である。 本発明の実施例に係るレール圧制御フローを示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るレール圧制御を行う場合のタイムチャートを示す図である。 本発明の実施例に係るレール圧制御を行う場合のレール圧と推定ノズル温度との関係を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系およびその燃料系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。

各燃料噴射弁３にはコモンレール３１から燃料が供給される。コモンレール３１には、高圧ポンプによって圧送された燃料が高圧の状態で貯留されている。コモンレール３１には、該コモンレール３１内の燃料圧力（以下、「レール圧」と称する場合もある。）を調整するためのリリーフ弁３２が設けられている。リリーフ弁３２には、コモンレール３１から燃料タンクに燃料を戻すためのリターン通路が接続されている。また、低圧ポンプと高圧ポンプとの間の燃料通路には、高圧ポンプへの燃料供給量を調節することによりレール圧を調整する流量制御弁３３が設けられている。また、コモンレール３１には、レール圧を検出する圧力センサ３４が設けられている。なお、本実施例においては、レール圧を調整するリリーフ弁３２または流量制御弁３３が、本発明におけるレール圧調整手段に相当する。

また、内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６が接続されている。また、吸気通路４にはターボチャージャ８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。

吸気通路４におけるコンプレッサ８ａよりも上流側にはエアフローメータ２６が設けられている。エアフローメータ２６は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。吸気通路４におけるコンプレッサ８ａよりも下流側にはスロットル弁９が設けられている。スロットル弁９は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。また、排気通路６は、タービン８ｂよりも下流側の図示しない触媒（例えば、ＳＣＲ触媒など）や消音器を経由して大気中に開放されている。

また、内燃機関１の吸排気系にはＥＧＲ装置１１が設けられている。ＥＧＲ装置１１は、ＥＧＲ通路１２およびＥＧＲ弁１３を備えている。ＥＧＲ通路１２は、その一端がエキゾーストマニホールド７に接続されており、その他端が吸気通路４におけるスロットル弁９よりも下流側に接続されている。ＥＧＲ弁１３は、ＥＧＲ通路１２に設けられており、該ＥＧＲ通路１２を通ってエキゾーストマニホールド７から吸気通路４に導入されるＥＧＲガスの流量を調整する。

そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、上記のエアフローメータ２６、クランクポジションセンサ２１、およびアクセルポジションセンサ２２等の各種センサが電気的に接続されている。クランクポジションセンサ２１は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ２０は、アクセルポジションセンサ２２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。

また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３、リリーフ弁３２、流量制御弁３３、スロットル弁９、およびＥＧＲ弁１３等の各種装置が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によって、これら各種装置が制御される。例えば、ＥＣＵ２０は、圧力センサ３４の検出値に基づいてリリーフ弁３２または流量制御弁３３を制御することで、レール圧を所望の圧力に調整する。

次に、本実施例に係る燃料噴射弁３のノズル３３０の構成について図２に基づいて説明する。図２（ａ）は本実施例に係る燃料噴射弁３のノズル３３０の概略構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は一般的な燃料噴射弁のノズルの概略構成を示す断面図である。本実施例に係る燃料噴射弁３は、噴孔３３１に座ぐり形状の凹部３３２が形成された座ぐり噴孔付きノズル３３０を有する。なお、本実施例では、必ずしも燃料噴射弁３のノズル３３０が座ぐり噴孔付きノズル３３０に限定されるわけではない。

（レール圧制御）
本実施例に係る内燃機関の制御装置では、現在のレール圧を変更制御するレール圧制御が実行される。そして、本実施例では、ＥＣＵ２０によって、本実施例に係るレール圧制御の一つである、現在のレール圧を燃焼騒音低減レール圧にする制御（以下、「燃焼騒音低減レール圧制御」と称する場合もある。）が実行されるか否かの判別が所定の演算周期で繰り返し行われる。ここで、燃焼騒音低減レール圧制御の実行時に、更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなる状態（例えば、燃料噴射弁３の噴孔３３１近傍の温度が、デポジットの付着が発生し易くなる所定温度範囲内にあると推定され、且つレール圧が低い状態）になっているときには、ＥＣＵ２０によって、現在のレール圧をデポジット付着抑制レール圧にする制御（以下、「デポジット付着抑制レール圧制御」と称する場合もある。）が実行される。ここで、燃焼騒音低減レール圧制御やデポジット付着抑制レール圧制御といったレール圧制御は、上述したように、ＥＣＵ２０が圧力センサ３４の検出値に基づいてリリーフ弁３２または流量制御弁３３（上述したレール圧調整手段）を制御することによって行われる。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、リリーフ弁３２または流量制御弁３３（上述したレール圧調整手段）を用いてレール圧を制御することで、本発明に係る制御手段として機能する。

上述したように、本発明者は、デポジット付着抑制レール圧と噴孔相関温度との相関関係であるデポジット付着相関に基づいて現在のデポジット付着抑制レール圧を算出し、デポジット付着抑制レール圧制御を行うことによって、燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができることを見出した。以下、デポジット付着相関について、説明する。

図３（ａ）は、デポジット付着相関を示す図である。図３（ａ）において、横軸は、燃料噴射弁３の噴孔３３１近傍の温度に相関する所定のパラメータである燃料噴射弁３のノズル３３０の温度の推定値（以下、「推定ノズル温度」と称する場合もある。）を表し、
縦軸はデポジット付着抑制レール圧を表している。本実施例では、上述した噴孔相関温度として推定ノズル温度を用いて、以下説明する。

ここで、推定ノズル温度は、下記式１を用いて算出される。
Ｔｎｚ＝Ｃ１・ＮＥ＋Ｃ２・Ｑｉ＋Ｃ３・ＩＧＴ＋Ｃ４・Ｐｉ ・・・式１
Ｔｎｚ：推定ノズル温度
ＮＥ：機関回転速度
Ｑｉ：気筒２内への燃料噴射量
ＩＧＴ：着火時期
Ｐｉ：気筒２内への燃料噴射圧力
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４：定数
ＥＣＵ２０は、上記パラメータを用いて推定ノズル温度Ｔｎｚを算出する。ただし、推定ノズル温度Ｔｎｚの算出方法はこれに限らず、周知の技術を用いることもできる。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、推定ノズル温度を算出することで、本発明に係る噴孔相関温度推定手段として機能する。

また、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着は、推定ノズル温度が所定温度範囲内（後述する推定ノズル温度Ｔ１´以上で推定ノズル温度Ｔ２´以下の範囲内）にある場合に発生し易くなる。これは、前記所定温度範囲においては、燃料噴射弁３の先端部に付着した燃料のうち軽質分が蒸発することによって該燃料の重質化が進み、重質化した燃料が燃料噴射弁３の先端部に対してバインダとして作用するからである。このとき、レール圧が所定圧より高い場合には、燃料の噴射圧力によって重質化した燃料が燃料噴射弁３の先端部にとどまることを抑制することができる。その結果、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。つまり、デポジット付着抑制レール圧は、上記作用によって燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができるレール圧を表している。また、推定ノズル温度が前記所定温度範囲よりも低い場合には、燃料が燃料噴射弁３の先端部に単に付着するだけで、付着した該燃料は煤状の物質に酸化し難い状態であるので、デポジットが付着し難くなる。また、推定ノズル温度が前記所定温度範囲よりも高い場合には、燃料噴射弁３の先端部に付着した燃料は速やかに蒸発するとともに、該燃料は自身の燃焼により酸化除去され易い状態にあるので、デポジットが付着し難くなる。

ここで、図３（ａ）において推定ノズル温度Ｔ１´は、上述した燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなる前記所定温度範囲の下限の温度を示している。また、推定ノズル温度Ｔ２´は、前記所定温度範囲の上限の温度を示している。そして、曲線Ｃ１は、デポジット付着相関を示す線である。ここで、上述したように、推定ノズル温度が推定ノズル温度Ｔ１´以上で推定ノズル温度Ｔ２´以下の範囲内にある場合に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなるが、このときのレール圧が曲線Ｃ１で示されるレール圧になると燃料の噴射圧力によって重質化した燃料が燃料噴射弁３の先端部にとどまることを抑制することができる。つまり、レール圧が曲線Ｃ１以上になる領域は、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる領域を示し、曲線Ｃ１によって囲まれる領域Ａ１は、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生してしまう領域を示している。ここで、図３（ａ）では、推定ノズル温度が推定ノズル温度Ｔ１´と推定ノズル温度Ｔ２´との概中間の温度である推定ノズル温度Ｔ３のときに、デポジット付着抑制レール圧が該デポジット付着抑制レール圧の最大圧力（以下、「所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘ」と称する場合もある。）となっている。

ここで、本実施例ではデポジット付着相関を図３（ａ）に示す線に限定する意図はなく、デポジット付着相関は内燃機関１の構造やその構成部品の形状等によって変化し得るも
のであり、例えば、図３（ｂ）における線Ｌ１および線Ｌ２で示されるような線であってもよい。図３（ａ），（ｂ）において、所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘは、領域Ａ１におけるデポジット付着抑制レール圧の最大値であり、このときの推定ノズル温度Ｔ３が、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が最も発生し易い温度（以下、「デポジット最多付着温度」と称する場合もある。）であることを意味している。つまり、推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３のときに、燃料噴射弁３の先端部に付着した燃料の重質化が進み易く重質化した該燃料が燃料噴射弁３の先端部にとどまり易くなるので、重質化した該燃料に起因する燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制するためには高いレール圧（すなわち、所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘ）が必要とされる。

そして、デポジット付着相関について、より詳しくは、推定ノズル温度が推定ノズル温度Ｔ２´よりも低くてデポジット最多付着温度Ｔ３よりも高いときに、デポジット付着抑制レール圧は推定ノズル温度が低くなるのに応じて高くなり、推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３以下であって推定ノズル温度Ｔ１´よりも高いときに、デポジット付着抑制レール圧は推定ノズル温度が低くなるのに応じて低くなる。すなわち、燃焼騒音低減レール圧制御の実行時に、更にデポジット付着抑制レール圧制御が行われる場合には、燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制するために、デポジット付着抑制レール圧は、推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３のときに所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘになり、推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３よりも高いとき及び低いときには所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも低くなるように定義される。なお、本実施例においては、所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘが、本発明におけるデポジット付着抑制レール圧の最大圧力に相当し、デポジット最多付着温度Ｔ３が、本発明におけるデポジット付着抑制レール圧の最大圧力に対応する所定温度に相当する。

ここで、本実施例では、デポジット最多付着温度を図３（ａ），（ｂ）に示される推定ノズル温度Ｔ３のように推定ノズル温度Ｔ１´と推定ノズル温度Ｔ２´との概中間の温度に限定する意図はなく、例えば、図３（ｃ）における推定ノズル温度Ｔ３´に示されるように、推定ノズル温度Ｔ１´と推定ノズル温度Ｔ２´との概中間の温度よりも高い温度であってもよい。

本実施例に係る内燃機関の制御装置では、デポジット付着相関が上述したように定義されることによって、該相関に基づいて算出される現在のデポジット付着抑制レール圧が、燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができるレール圧として定義される。ここで、デポジット付着相関は実験等に基づき予め定められ、マップまたは関数としてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０のＲＯＭが、本発明におけるデポジット付着抑制レール圧と噴孔相関温度との相関関係に相当するデポジット付着相関を記憶していることで、本発明に係る記憶手段として機能する。

ところで、上述したように、本実施例に係る内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ２０によって燃焼騒音低減レール圧制御が実行される。ここで、燃焼騒音低減レール圧は、内燃機関１の運転状態に応じて変化する値であり、内燃機関１を冷却する冷却水の温度（以下、単に「冷却水温」と称する場合もある。）、内燃機関１が吸入する空気の温度（以下、単に「吸気温」と称する場合もある。）、機関回転速度、機関負荷等と相関を有する。図４は、上記相関の一例として、燃焼騒音低減レール圧と冷却水温との相関を示す図である。図４に示すように、燃焼騒音低減レール圧と相関のある他のパラメータが同一であれば、冷却水温が低くなるほど燃焼騒音低減レール圧は低くなる。ここで、冷却水温が低くなるほど燃料噴射弁３から噴射される燃料の着火遅れが長くなる。その結果、燃焼騒音が大きくなる。つまり、冷却水温が低くなるほど大きくなる燃焼騒音を低減させるためのレール
圧として図４に示される相関が導出される。ここで、例えば図４に示す燃焼騒音低減レール圧と冷却水温との相関は、実験等に基づき予め定められ、マップまたは関数としてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、燃焼騒音低減レール圧を算出することで、本発明に係る燃焼騒音低減レール圧算出手段として機能する。

このように、燃焼騒音低減レール圧は、内燃機関１の運転状態に応じて変化する値であるので、上述したデポジット付着相関における所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも燃焼騒音低減レール圧が高くなる場合も起こり得る。そして、本実施例では、燃焼騒音低減レール圧が所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも低くなる場合であって、且つ推定ノズル温度が後述する第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い場合において、本実施例に係るデポジット付着抑制レール圧制御が実行される。一方、燃焼騒音低減レール圧が所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘ以上になる場合には、燃焼騒音低減レール圧制御の実行中に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着は発生しないので、本実施例に係るデポジット付着抑制レール圧制御は実行されない。

そして、図５は、燃焼騒音低減レール圧が所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも低くなる場合における、デポジット付着相関と現在の推定ノズル温度とに基づいて算出される現在のデポジット付着抑制レール圧の算出手法を示す図である。図５において、横軸は推定ノズル温度を表し、縦軸はレール圧を表している。

ここで、図５において、線Ｌ３は燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎを示している。そして、上述したデポジット付着相関を示している曲線Ｃ１と線Ｌ３との交点のうち、推定ノズル温度がより低い側の交点における推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１として算出され、推定ノズル温度がより高い側の交点における推定ノズル温度が第二推定ノズル温度Ｔ２として算出される。そして、推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い場合には、レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎであるとき、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなる。このように、第一推定ノズル温度Ｔ１および第二推定ノズル温度Ｔ２は、レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎであるときの燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなる温度範囲を画定するものである。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、第一推定ノズル温度Ｔ１および第二推定ノズル温度Ｔ２を算出することで、本発明に係る算出手段として機能する。そして、本実施例においては、第一推定ノズル温度Ｔ１が、本発明における所定第一温度に相当し、第二推定ノズル温度Ｔ２が、本発明における所定第二温度に相当し、第一推定ノズル温度Ｔ１以上で第二推定ノズル温度Ｔ２以下の推定ノズル温度の温度範囲が、本発明における噴孔相関温度の所定範囲に相当する。

このとき、図５に示すように、推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１よりも低い場合、または、推定ノズル温度が第二推定ノズル温度Ｔ２よりも高い場合には、デポジット付着相関が表すデポジット付着抑制レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎよりも低くなる。つまり、推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１よりも低い場合、または、推定ノズル温度が第二推定ノズル温度Ｔ２よりも高い場合には、レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎとなっていても、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。

一方、図５において、推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い場合には、デポジット付着相関が表すデポジット付着抑制レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎよりも高くなる。つまり、推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い場合には、レール圧が、デポジット付着相関が表すデポジット付着抑制レール圧となっているときに、燃料噴射
弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。また、推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１と等しいとき、または、推定ノズル温度が第二推定ノズル温度Ｔ２と等しいときには、上述したようにデポジット付着相関が表すデポジット付着抑制レール圧は燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎと等しくなり、このときにも燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。

以上より、本実施例においては、燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎが所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも低くなる場合であって、且つ推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い場合に、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているデポジット付着相関と、上記式１を用いて算出される現在の推定ノズル温度と、に基づいて現在のデポジット付着抑制レール圧が算出される。そして、現在のレール圧をこのようにして算出された現在のデポジット付着抑制レール圧に制御するデポジット付着抑制レール圧制御が実行されることによって、燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。このデポジット付着抑制レール圧制御が実行されているとき、現在の推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３のときに、現在のレール圧は所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘとなる。また、現在の推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３よりも高いときに、現在の推定ノズル温度が低くなるのに応じて現在のレール圧は高くなり、現在の推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３以下であるときに、現在の推定ノズル温度が低くなるのに応じて現在のレール圧は低くなる。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、現在のデポジット付着抑制レール圧を算出することで、本発明に係るデポジット付着抑制レール圧算出手段として機能する。

（レール圧制御フロー）
本実施例に係る内燃機関における、レール圧制御フローについて図６に基づいて説明する。図６は、本実施例に係る内燃機関における、レール圧制御フローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ２０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。

本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、ＥＣＵ２０が、冷却水温Ｔｈｗ、吸気温Ｔｈａ、燃料噴射量Ｑｉ、燃料噴射圧力Ｐｉ等のレール圧制御を実行するのに必要な各種パラメータを取得する。

次に、Ｓ１０２において、燃焼騒音低減レール圧制御が実行されるか否かを判別する閾値である冷却水温閾値Ｔｈｗｔｈ、吸気温閾値Ｔｈａｔｈが算出される。冷却水温閾値Ｔｈｗｔｈ、吸気温閾値Ｔｈａｔｈは、機関回転速度、機関負荷等と相関を有する。そして、ＥＣＵ２０のＲＯＭには、これら相関がマップまたは関数として予め記憶されている。Ｓ１０２では、これらマップまたは関数を用いて冷却水温閾値Ｔｈｗｔｈ、吸気温閾値Ｔｈａｔｈが算出される。そして、Ｓ１０３において、冷却水温Ｔｈｗが冷却水温閾値Ｔｈｗｔｈ以下であるか否か、または、吸気温Ｔｈａが吸気温閾値Ｔｈａｔｈ以下であるか否かが判別される。Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４の処理へ進む。一方、Ｓ１０３において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。すなわち、燃焼騒音低減レール圧制御、またはデポジット付着抑制レール圧制御は実行されない。なお、本実施例においては、Ｓ１０３において肯定判定される場合が、本発明における、燃焼騒音低減レール圧制御が実行される所定条件が成立している場合に相当し、Ｓ１０３において否定判定される場合が、本発明における該所定条件が成立していない場合に相当する。

Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４において、燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎが算出される。ＥＣＵ２０のＲＯＭには、例えば図４に示すような燃焼騒音低
減レール圧ＰＣｃｎと冷却水温Ｔｈｗとの相関がマップまたは関数として予め記憶されている。Ｓ１０４では、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている、燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎと、冷却水温、吸気温、機関回転速度、機関負荷等との相関に基づくマップまたは関数を用いて燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎが算出される。そして、Ｓ１０５において、燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎが所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘより小さいか否かが判別される。ここで、所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘは、デポジット付着相関とともにＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。また、上述したように、燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎが所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも小さい場合にデポジット付着抑制レール圧制御が実行される。つまり、Ｓ１０５において、デポジット付着抑制レール圧制御が実行されるか否かの一次判別が行われる。Ｓ１０５において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６の処理へ進み、Ｓ１０５において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１２の処理へ進む。

Ｓ１０５において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０６において、現在の推定ノズル温度Ｔｎｚが算出される。Ｓ１０６では、上記式１が表す関数または上記式１に基づくマップを用いて、現在の推定ノズル温度Ｔｎｚが算出される。次に、Ｓ１０７において、第一推定ノズル温度Ｔ１および第二推定ノズル温度Ｔ２が算出される。Ｓ１０７では、図５で説明したように、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているデポジット付着相関と、Ｓ１０４において算出される燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎと、に基づいて、第一推定ノズル温度Ｔ１および第二推定ノズル温度Ｔ２が算出される。

次に、Ｓ１０８において、現在の推定ノズル温度Ｔｎｚが第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低いか否かが判別される。ここで、上述したように、レール圧が所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも低い燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎのときに、現在の推定ノズル温度Ｔｎｚが第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い場合に、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなる。そして、このような場合に、デポジット付着抑制レール圧制御が実行されることによって、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が抑制される。つまり、Ｓ１０８において、デポジット付着抑制レール圧制御が実行されるか否かの二次判別が行われる。Ｓ１０８において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０９の処理へ進み、Ｓ１０８において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１１の処理へ進む。

Ｓ１０８において肯定判定された場合、すなわち、燃焼騒音低減制御時に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなるのでデポジット付着抑制レール圧制御が実行される必要があると判別された場合、次に、Ｓ１０９において、現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓが算出される。Ｓ１０９では、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているデポジット付着相関と、Ｓ１０６において算出される現在の推定ノズル温度Ｔｎｚと、に基づいて現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓが算出される。そして、Ｓ１１０において、現在のレール圧ＰＣを現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓにする、デポジット付着抑制レール圧制御が実行される。Ｓ１１０では、ＥＣＵ２０によって、リリーフ弁３２または流量制御弁３３が制御されることにより、現在のレール圧ＰＣが現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓに制御される。そして、Ｓ１１０の処理の後、本フローの実行が終了される。

また、Ｓ１０８において否定判定された場合、次に、Ｓ１１１において、現在のレール圧ＰＣを、Ｓ１０４において算出され所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも低くなっている燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎにする、燃焼騒音低減レール圧制御が実行される。Ｓ１１１では、ＥＣＵ２０によって、リリーフ弁３２または流量制御弁３３が制御されることにより、現在のレール圧ＰＣが燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎに制御される。そして、Ｓ１１１の処理の後、本フローの実行が終了される。

また、Ｓ１０５において否定判定された場合、次に、Ｓ１１２において、現在のレール圧ＰＣを、Ｓ１０４において算出された所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘ以上の圧力である燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎにする、燃焼騒音低減レール圧制御が実行される。上述したように、燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎが所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘ以上になるときには、本実施例に係るデポジット付着抑制レール圧制御は実行されない。Ｓ１１２では、ＥＣＵ２０によって、リリーフ弁３２または流量制御弁３３が制御されることにより、現在のレール圧ＰＣが燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎに制御される。そして、Ｓ１１２の処理の後、本フローの実行が終了される。

本実施例によれば、上述したレール圧制御フローに基づいて、現在のレール圧ＰＣを現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓに制御することによって、内燃機関から発せられる燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで、更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。

次に、上述したレール圧制御が実行されているときの、レール圧と燃焼騒音との関係について、図７Ａのタイムチャートを用いて説明する。以下に説明するタイムチャートは、燃焼騒音低減レール圧制御が実行されているときに更にデポジット付着抑制レール圧制御が実行される場合と、従来技術のレール圧制御による場合、すなわち図６に示す本実施例に係るレール圧制御が実行されない場合と、を示している。

図７Ａは、内燃機関１の機関負荷を下げていく過程における、気筒２内への燃料噴射量（以下、単に「燃料噴射量」と称する場合もある。）、レール圧、推定ノズル温度、燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着量（以下、単に「デポジット付着量」と称する場合もある。）、および燃焼騒音のタイムチャートを示すものである。図７Ａに示す運転状態は、内燃機関１の機関負荷の低下によって燃焼騒音が発生し易くなる状態（例えば、機関負荷の低下に起因する冷却水温の低下によって、燃焼騒音が発生し易くなる状態）となっていて、燃焼騒音低減レール圧制御が実行される。ここで、図７Ａにおいて、燃焼騒音低減レール圧制御が実行されているときに更にデポジット付着抑制レール圧制御が実行される場合を実線で表し、従来技術のレール圧制御による場合、すなわち図６に示す本実施例に係るレール圧制御が実行されない場合を破線で表している。

図７Ａに示すように、内燃機関１の機関負荷の低下をうけて、時刻ｔ１および時刻ｔ２において、レール圧を下げる燃焼騒音低減レール圧制御が実行される。このとき、レール圧の低下によって、時刻ｔ１および時刻ｔ２において燃焼騒音が低減され、レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎとなる時刻である時刻ｔ２においては、燃焼騒音が抑制された状態となっている。そして、推定ノズル温度は、時刻ｔ２経過後に継続して低下していき、該推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１よりも低くなった状態（後述する時刻ｔ４経過後の状態）でほぼ一定温度となる。ここで、図７Ｂに、図７Ａに示すレール圧制御を行う場合のレール圧と推定ノズル温度との関係を示す。そして、図７Ｂにおける第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い温度範囲が、燃焼騒音を低減させるためにレール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎとされたときに燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなる温度範囲を示している。

そして、図７Ａ，図７Ｂに示すように、内燃機関１の機関負荷を下げていく過程で推定ノズル温度は低下する。このとき、推定ノズル温度は、第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高くて第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低い上記温度範囲を通って、第一推定ノズル温度Ｔ１よりも低くなった状態でほぼ一定温度となる。つまり、燃料噴射弁３は、所定期間、上述した燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着が発生し易くなる状態になることになる。このとき、デポジット付着抑制レール圧制御が実行されない場合、すなわち、図７
Ａにおけるレール圧のタイムチャートの破線で示されるように、時刻ｔ２経過後においてレール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎに制御される場合には、図７Ａにおけるデポジット付着量のタイムチャートの破線で示されるように、推定ノズル温度が低下していき該温度が第二推定ノズル温度Ｔ２となる時刻である時刻ｔ３において、デポジット付着量は該付着量がほぼ０の状態から増加し始める。そして、時刻ｔ３から、推定ノズル温度が更に低下していき該温度が第一推定ノズル温度Ｔ１となる時刻である時刻ｔ４にかけて、デポジット付着量が増加していく。そして、時刻ｔ４経過後においては、燃料噴射弁３の噴孔３３１にデポジットが堆積したままの状態となる。

一方で、デポジット付着抑制レール圧制御が実行される場合には、図７Ａにおけるレール圧のタイムチャートの実線で示されるように、時刻ｔ３経過後においてレール圧が現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓに制御される。詳しくは、時刻ｔ３以前には燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎに制御されていたレール圧が、時刻ｔ３経過後に該燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎよりも高い圧力である現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓに制御される。このとき、先ず、レール圧は、推定ノズル温度の低下に応じて高くなり、推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３になるとき所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘとなる。そして、推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３よりも低下していくときには、レール圧は、推定ノズル温度の低下に応じて所定最大レール圧ＰＣｄｓｍａｘよりも低くなっていき、推定ノズル温度が第一推定ノズル温度Ｔ１以下となるとき、レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎになる。

上記のようにデポジット付着抑制レール圧制御が実行される場合には、図７Ａにおけるデポジット付着量のタイムチャートの実線で示されるように、デポジット付着量は該付着量がほぼ０の状態を維持する。そして、デポジット付着抑制レール圧制御が実行される場合の燃焼騒音は、図７Ａにおける燃焼騒音のタイムチャートの実線で示されるように、レール圧が燃焼騒音低減レール圧ＰＣｃｎから現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓに増加するのに伴って、やや増加する。このとき、デポジット付着抑制レール圧制御が実行されるときの燃焼騒音の時間履歴は、現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓの時間履歴と相関を有する。

ここで、本実施例においては、図７Ａ，図７Ｂに示すように、推定ノズル温度が第二推定ノズル温度Ｔ２よりも低くてデポジット最多付着温度Ｔ３よりも高い場合に、レール圧は、推定ノズル温度が低くなるのに応じて高くなり、推定ノズル温度がデポジット最多付着温度Ｔ３以下であって第一推定ノズル温度Ｔ１よりも高い場合に、レール圧は、推定ノズル温度が低くなるのに応じて低くなる。つまり、本実施例では、現在のデポジット付着抑制レール圧ＰＣｄｓが上述したように燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制するレール圧として定義されることによって、上述した燃焼騒音の増加における増加代が最小限に抑えられる。

以上に述べたように、本実施例によれば、内燃機関１から発せられる燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで、更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。

＜変形例１＞
実施例１は、燃料噴射弁３の噴孔３３１近傍の温度に相関する所定のパラメータとして推定ノズル温度を用いる例である。これに対し、本変形例は、前記所定のパラメータとして、インテークマニホールド５の熱の授受により推定されるインテークマニホールド５の温度（以下、「推定インマニ温度」と称する場合もある。）を用いる例である。本変形例において、上記実施例１と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。

ここで、推定インマニ温度は、インテークマニホールド５に流入する空気やＥＧＲガスの熱量、インテークマニホールド５から流出する空気やＥＧＲガスの熱量、内燃機関１からインテークマニホールド５への熱伝導による伝熱量、およびインテークマニホールド５の表面から周囲へ放熱する放熱量等に基づいて、ＥＣＵ２０によって算出される。さらに、デポジット付着相関はデポジット付着抑制レール圧と推定インマニ温度との相関として定義される。

そして、噴孔相関温度として推定インマニ温度を用いる本変形例では、噴孔相関温度として推定ノズル温度を用いる上記実施例１と同様にして、現在のデポジット付着抑制レール圧が算出されることによって、内燃機関から発せられる燃焼騒音をできるだけ低減させたうえで、更に燃料噴射弁３の噴孔３３１へのデポジットの付着を抑制することができる。

１・・・内燃機関
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸気通路
５・・・インテークマニホールド
６・・・排気通路
２０・・ＥＣＵ
３１・・コモンレール
３２・・リリーフ弁
３３・・流量制御弁
３４・・圧力センサ

Claims (1)

1. 燃料を高圧化して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプによって高圧化された前記燃料を蓄えるコモンレールと、前記コモンレールにおける前記燃料の圧力であるレール圧を調整するレール圧調整手段と、前記コモンレールの前記燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、を有する前記内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の燃焼騒音を抑制する前記レール圧である燃焼騒音低減レール圧を算出する燃焼騒音低減レール圧算出手段と、
   所定条件が成立している場合に、前記所定条件が成立していない場合に対して前記レール圧調整手段を用いて前記レール圧を前記燃焼騒音低減レール圧算出手段によって算出される前記燃焼騒音低減レール圧に低下させる制御である燃焼騒音低減レール圧制御を実行する制御手段と、
   前記燃料噴射弁の噴孔へのデポジットの付着を抑制する前記レール圧であるデポジット付着抑制レール圧と、前記燃料噴射弁の噴孔近傍の温度に相関する所定のパラメータである噴孔相関温度と、の相関関係を記憶している記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されている前記相関関係と、前記燃焼騒音低減レール圧と、に基づいて、前記噴孔相関温度の所定範囲の下限値である所定第一温度と、前記所定範囲の上限値である所定第二温度とを算出する算出手段と、
   現在の前記噴孔相関温度を推定する噴孔相関温度推定手段と、
   前記記憶手段に記憶されている前記相関関係と、前記噴孔相関温度推定手段によって推定された現在の前記噴孔相関温度と、に基づいて、現在の前記デポジット付着抑制レール圧を算出するデポジット付着抑制レール圧算出手段と、を備え、
   前記記憶手段に記憶されている前記相関関係は、前記噴孔相関温度が前記デポジット付着抑制レール圧の最大圧力に対応する前記噴孔相関温度である所定温度よりも高いときに、前記デポジット付着抑制レール圧は前記噴孔相関温度が低くなるのに応じて高くなり、一方前記噴孔相関温度が前記所定温度以下であるときに、前記デポジット付着抑制レール圧は前記噴孔相関温度が低くなるのに応じて低くなるものであり、
   前記制御手段が、前記燃焼騒音低減レール圧制御の実行時に、前記燃焼騒音低減レール圧が前記記憶手段に記憶されている前記相関関係における前記デポジット付着抑制レール圧の最大圧力よりも低い場合であって、且つ前記噴孔相関温度推定手段によって推定された現在の前記噴孔相関温度が前記算出手段によって算出された前記所定第一温度よりも高くて且つ前記所定第二温度よりも低い場合には、前記レール圧を前記デポジット付着抑制レール圧算出手段によって算出された現在の前記デポジット付着抑制レール圧に制御する、内燃機関の制御装置。

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