内燃機関の燃料噴射システム
【課題】燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁における異物の除去性能を好適に維持する。
【解決手段】内燃機関の運転状態に基づいて、噴射弁本体の内部におけるニードル部のリフト位置を、燃料噴孔が全開状態となる全開位置又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように該リフト位置を制御する燃料噴射システムにおいて、ニードル部のリフト位置を中間位置とする中間リフト制御が所定回数以上行われると、該ニードル部のリフト位置を全開位置とするフルリフト制御を強制的に実行する。
【解決手段】内燃機関の運転状態に基づいて、噴射弁本体の内部におけるニードル部のリフト位置を、燃料噴孔が全開状態となる全開位置又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように該リフト位置を制御する燃料噴射システムにおいて、ニードル部のリフト位置を中間位置とする中間リフト制御が所定回数以上行われると、該ニードル部のリフト位置を全開位置とするフルリフト制御を強制的に実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射について、気筒での所望の燃焼を実現するために、燃料噴射弁からの燃料噴射を適切に調整する構成が望まれる。たとえば、気筒内に燃料を直接噴射する直噴型燃料噴射では、燃料噴射弁からの燃料噴射率（単位時間当たりの燃料噴射量）を調整することで、気筒内に形成される燃料噴霧の状態を内燃機関の運転状態に適合したものとすることができる。そこで、燃料噴射率を調整できる構成として、燃料噴射弁内のノズルニードルのリフト位置（燃料噴孔を開閉するための燃料噴射弁内部でのノズルニードルの移動後の位置）を、全閉位置と全開位置の間の中間位置に制御する技術が開発されている（例えば、特許文献１を参照。）。当該技術では、燃料噴射の初期と後期とで燃料噴射率を変更するために、または燃料噴射率を適宜切り替えるために、ノズルニードルのリフト位置の制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７０６８２号公報
【特許文献２】特開２００５−５３５８３２号公報
【特許文献３】国際公開第２００７／１１９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料噴射弁の構成としては、燃料噴孔の近くのシート部に対して接触、離間をして当該噴孔の開閉を行うニードル部が、燃料噴射弁本体の内部でリフトすることで燃料の噴射が実行される構成が、一般には採用されている。ここで、ニードル部が燃料噴孔を全閉状態とする全閉位置と全開状態とする全開位置との間の任意の中間位置に、そのリフト位置が制御されることで、全開状態にあるときの燃料噴射とは異なった燃料噴射を実現することができる。その一例として、上記の通り燃料噴射率をニードル部のリフト位置を介して制御したり、燃料噴射弁による最小噴射量の改善を図ったりすることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、ニードル部が中間位置にリフトされた場合（以下、「中間リフト」という）、全開位置にリフトされた場合（以下、「フルリフト」という）と比べて、ニードル部とシート部（閉弁時にニードル部が当節する部位）との間の距離が短くなるため、当該部位での燃料圧損が大きくなる。その結果、燃料噴射弁における実際の燃料噴射圧が低下してしまうため、燃圧による燃料噴射弁内の異物の除去性能が悪化するおそれがある。
【０００６】
また、燃料噴射弁には、供給される噴射燃料に含まれる異物を除去する目的で、その供給口近傍にフィルタ部が設けられる場合がある。このような場合、中間リフトにおけるニードル部のリフト量がこのフィルタ部のメッシュサイズよりも小さくなると、中間リフト時に、フィルタ部によって除去できなかった異物を燃料噴射弁の外部に排出することが難しくなる。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁における異物の除去性能を好適に維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、上記課題を解決するために、燃料噴射システムにおいて燃料噴射弁を中間リフト制御した回数が所定回数以上となった場合には、強制的なフルリフト制御を行う構成を採用した。これは、中間リフト制御した回数が所定回数以上となった場合には、中間リフトによる燃料噴射弁の実際の燃料噴射圧の低下に起因して、燃料噴射弁が異物を除去すべき状態にあり得ると考えたからである。
【０００９】
そこで、詳細には、本発明は、内燃機関の燃料噴射システムにおいて、燃料噴孔を介して内燃機関の燃料を噴射する噴射弁本体と、前記噴射弁本体の内部をその軸方向にリフト可能に配置され、前記燃料噴孔の開閉を行うニードル部と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記噴射弁本体の内部における前記ニードル部のリフト位置を、前記燃料噴孔が全開状態となる全開位置、又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように該リフト位置を制御するリフト制御手段と、前記リフト制御手段によって、前記ニードル部のリフト位置を前記中間位置とする中間リフト制御が所定回数以上行われると、該ニードル部のリフト位置を前記全開位置とするフルリフト制御を強制的に実行する強制フルリフト制御手段と、を備える。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムでは、リフト制御手段によって噴射弁に組み込まれるニードル部のリフト位置が制御される。例えば、リフト制御手段によって、比較的多量の燃料噴射を行う必要がある場合には、ニードル部を全開位置までリフトするフルリフト制御が行われ、必要な噴射量に応じて全開位置でのニードル部の保持が継続される。一方で、燃料噴射量を少なくする必要がある場合には、リフト制御手段が、その必要噴射量に応じてニードル部が到達すべき所定の中間位置まで該ニードル部をリフトする中間リフト制御が行われる。また、上記燃料噴射弁がいわゆる直噴型燃料噴射弁である場合には、その気筒内への燃料噴射率を小さくするような場合にも、この中間リフト制御が行われる。ただし、本発明に係る燃料噴射システムにおける噴射弁は、直噴型燃料噴射弁であっても、ポート噴射型燃料噴射弁であってもよい。このように、リフト制御手段は、内燃機関の運転状態、すなわち気筒内に必要とされる燃料の噴射形態に応じて、ニードル部のリフト位置を制御する。なお、本発明におけるニードル部に関する中間位置とは、全閉位置と全開位置との間の固定された位置を示すものではなく、内燃機関の運転状態に応じて必要とされる燃料噴射の形態の実現のために採るべき位置であって、その位置は、当該燃料噴射の形態に応じて適宜変更されてもよい。
【００１１】
このようにリフト制御手段によるニードル部のリフト位置の制御が行われることで、本発明に係る燃料噴射システムでは、内燃機関の運転状態に応じた適切な燃料噴射の形態を実現することが可能となる。しかしながら、中間リフト制御が行われている場合、ニードル部と燃料噴孔近くのシート部（閉弁時にニードル部が当接し、閉弁状態を形成する部位）との間の距離が、フルリフト制御時と比べて短くなるため、当該部位での燃料噴射における圧損が大きくなる。したがって、中間リフト制御時での実際の燃料噴射圧が低下する傾向にあり、その結果、燃料噴射弁の内部に存在する異物を弁外部に排出する異物除去性能が悪化するおそれがある。特に、内燃機関において、少量の燃料噴射が求められる低負荷での運転が求められている時間が長くなると、上述した異物除去性能の悪化が生じる可能性が高くなる。
【００１２】
そこで、本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムでは、強制フルリフト制御手段によって、中間リフト制御が所定回数以上行われるとフルリフト制御を強制的に実行する強制フルリフト制御が行われる構成が採用されている。当該構成によって、強制的にフルリフト制御が行われることで、噴射弁の異物除去性能を好適に維持することが可能となる。ここで言う所定回数は、中間リフト制御による異物除去性能の悪化が生じている可能性が高いと判断し得るための閾値であり、予め行われる実験等を踏まえて適宜設定されてもよい
。また、燃料噴射弁内で形成される異物については、その形成条件等を踏まえて、当該所定回数を適宜変更してもよい。
【００１３】
なお、強制フルリフト制御手段による強制的なフルリフト制御は、リフト制御手段によって内燃機関の運転状態に応じて行われるフルリフト制御とは異なるものである。したがって、本来であればリフト制御手段によって内燃機関の運転状態に応じてニードル部のリフト位置が制御されるのが好ましいことを踏まえれば、当該強制的なフルリフト制御は、異物除去性能の維持に必要な回数もしくは時間だけ実行されるのが好ましいが、異物除去性能の維持に十分である限りにいては、本発明においては、強制的なフルリフト制御が行われる回数等は特段に制限はされない。
【００１４】
ここで、上記内燃機関の燃料噴射システムにおいて、前記強制フルリフト制御手段は、前記中間リフト制御が連続して前記所定回数行われたときに、前記フルリフト制御を強制的に実行してもよい。中間リフト制御が連続して行われると、その途中でリフト制御手段によるフルリフト制御（強制的なフルリフト制御ではないフルリフト制御）が行われないため、燃料噴射弁内部に異物が滞留してしまう可能性が高くなる。そこで、上記のように、中間リフト制御が連続して所定回数継続された場合に、強制的なフルリフト制御が行われることで、強制的なフルリフト制御の頻度を抑制しながらも、異物除去性能の悪化を防止することが可能となる。
【００１５】
なお、連続した中間リフト制御の途中で、１回もしくは数回のフルリフト制御が行われた程度では、十分に異物除去性能を向上させた状態にはなり得ない可能性を踏まえ、ある程度の回数以下の前記リフト制御手段によるフルリフト制御は、中間リフト制御の連続性を阻害しないように構成してもよい。すなわち、この場合は、中間リフト制御が行われている途中で、ある程度の回数のフルリフト制御が行われても、続けて中間リフト制御の回数をカウントしていき、上記所定回数との比較が行われることになる。
【００１６】
ここで、上述までの内燃機関の燃料噴射システムにおいて、前記噴射弁本体には、噴射のために供給される燃料に含まれる異物を除去するためのメッシュを有するフィルタ部が設けられている場合、前記所定回数は、前記ニードル部が前記中間位置に至る際のリフト量が前記フィルタ部の異物除去のためのメッシュサイズより小さい所定リフト量以下となる、前記中間リフト制御の実行回数であってもよい。
【００１７】
噴射弁本体にメッシュを有するフィルタ部が備えられることで、燃料噴射のために供給される燃料内に含まれる異物を予め除去することが可能となる。しかし、異物の除去性能を高めるべくメッシュのサイズを小さくすると、燃料供給における圧損が上昇したり、メッシュの強度が低下したりする可能性がある。そこで、メッシュサイズがある程度のサイズにならざるを得ないなか、中間リフト制御時のリフト量が、このメッシュサイズよりも小さくなる場合には、メッシュによって捕集されずに噴射弁体に供給された異物が、中間リフト制御時には外部に排出されずに内部に滞留してしまい、適切な燃料噴射を妨げる可能性が高くなる。そこで、リフト量がメッシュサイズより小さくなる中間リフト制御の実行回数が所定回数以上となると、燃料噴射弁内部での異物の滞留の可能性があると想定し、上述の強制的なフルリフト制御を実行するようにしてもよい。この結果、異物除去性能を好適に維持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁における異物の除去性能を好適に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の燃料噴射システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す燃料噴射システムで用いられる燃料噴射弁の構成を示す図である。
【図３】図１に示す燃料噴射システムにおいて実行される燃料噴射制御の第一のフローチャートである。
【図４】図１に示す燃料噴射システムにおいて実行される燃料噴射制御の第二のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
＜実施例＞
本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る燃料噴射システム１の概略構成であり、特に燃料噴射弁７の近傍に着目した縦断面の概略構成を示す図である。燃料噴射システム１が搭載される内燃機関は車両駆動用の筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。当該内燃機関において、気筒８には吸気ポート２および排気ポート３がつながれている。吸気ポート２は吸気弁３の開閉を通して吸気を気筒８内に送り込み、排気ポート３は排気弁５の開閉を通して燃焼ガス等を排気として内燃機関の排気系へ送り出す。気筒８内にはピストン９が配され、ピストン９に対向する気筒８の頂部には点火プラグ６が、気筒内の混合気に点火可能となるように配されている。また、内燃機関１では、燃料噴射弁７が吸気ポート２の下側（すなわち、吸気ポート２が設けられるシリンダヘッドにおいて、よりシリンダブロック側に近い側）に設けられている。そして、燃料噴射弁７の噴射方向は、概略的には気筒８の内部において斜め下方向に設定されている。
【００２２】
ここで、燃料噴射弁７の詳細な構成について、図２に基づいて説明する。図２は燃料噴射弁７の概略断面図である。燃料噴射弁７はソレノイド駆動方式の燃料噴射弁であり、そのボディ７８内に燃料が流れる通路７１が形成されており、その通路７１には導入口７７を介して図示しない内燃機関のデリバリパイプから燃料が供給され、供給された燃料は後述するニードル弁７３の動作に伴って燃料噴孔７６から噴射される。なお、この導入口７７には、燃料に含まれる微小の異物を除去するためのフィルタ部７９が設置されている。フィルタ部７９は異物除去のためのメッシュを有しており、そのメッシュサイズは、除去すべき異物の大きさ等に応じて適宜設定される。しかし、メッシュサイズが小さくなり過ぎるとそこで生じる圧損が顕著となり、また、メッシュサイズのバラツキによる燃料噴射弁７の燃料噴射能力への影響も大きくなるため、本実施例では、例えば、後述するフルリフト時のニードル弁７３のリフト量よりも大きく設定されている。
【００２３】
ここで、燃料噴射弁７において通路７１の内部にはプランジャ７２が摺動自在に設けられている。プランジャ７２の先端には、ニードル弁７３が形成されており、通常はコイルスプリング７４でニードル弁７３が燃料噴孔７６を閉じる方向に付勢されている（図中の下方への付勢）。また、プランジャ７２を囲むように環状のソレノイドコイル７５がボディ７８内に設けられており、このソレノイドコイル７５が励磁されると、プランジャ７２に対して吸引力が働き、コイルスプリング７４の付勢力に抗してプランジャ７２を上昇させることが可能となる。したがって、燃料噴射弁７においては、ソレノイドコイル７５への供給電流量を調整することでプランジャ７２に作用する吸引力が制御され、当該吸引力とコイルスプリング７４による付勢力とのバランスによって、ニードル弁７３による燃料噴孔７６の開閉が制御されることになる。なお、ニードル弁７３のリフト位置制御につい
ては、後述する。
【００２４】
また、図１に示す燃料噴射システム１には、電子制御装置であるＥＣＵ３０が搭載されており、燃料噴射システム１およびそれを搭載する内燃機関における各種の制御が実行される。また、当該内燃機関には、アクセル開度センサ３１がＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ３２がＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度等を算出する。更に内燃機関に設けられている各種センサ等からの各検出値もＥＣＵ３０に電気的に引き渡され、燃料噴射弁７からの燃料噴射量や燃料噴射時期等の制御、その他のＥＣＵ３０における各種の制御に供される。
【００２５】
ここで、ＥＣＵ３０による制御の一例として、内燃機関の運転状態としての機関負荷に応じた燃料噴射量の制御が挙げられる。燃料噴射弁７において燃料噴孔７６の開閉を直接制御しているのはニードル弁７３である。このニードル弁７３が燃料噴孔７６を開くように上方にリフトし、再び下降して燃料噴孔７６を塞ぐことで、燃料噴射弁７による一回の燃料噴射が実現されることになる。ここで、仮にニードル弁７３のリフト量が一定であると、燃料噴射弁７による一回当たりの最小の燃料噴射量は、ニードル弁７３が燃料噴孔７６を塞いでいる全閉位置から燃料噴孔７６を全開とする全開位置（すなわち、最上昇位置）を、該全開位置に停止することなく一往復したときの噴射量となる。したがって、このようにニードル弁７３のリフト量が一定となってしまうと、当該最小の燃料噴射量よりも少ない燃料を噴射することが実質的に困難となる。そこで、本発明に係る燃料噴射システム１では、内燃機関の機関負荷に応じた量の燃料噴射を実現できるように、ニードル弁７３のリフト量を可変とする制御、すなわち、燃料噴射時のニードル弁７３のリフト位置（全閉位置から上昇して到達する位置）を、全閉位置と全開位置の間の任意の位置とすることを可能とする制御が行われる。本明細書では、ニードル弁７３を全閉位置から全開位置へリフトさせるケースを「フルリフト」と称し、全閉位置から上記の中間位置までリフトさせるケースを「中間リフト」と称することとする。
【００２６】
なお、ニードル弁７３の中間リフトは、ソレノイドコイル７５に供給する駆動電流を調整することで実行される。たとえば、中間リフトの実行時には、ニードル弁７３がコイルスプリング７４を圧縮するために必要な押圧力および通路７１内でプランジャ７２に作用する摩擦力等を考慮して、フルリフト時のソレノイドコイル７５への供給電流を調整しソレノイドコイル７５に供給すればよい。
【００２７】
このように燃料噴射弁７においてはニードル弁７３の中間リフト制御を実行することで、内燃機関の運転状態に応じた適切な量の燃料噴射が実現できる。しかしながら、中間リフト制御が実行されると、ニードル弁７３の先端部とシート部（閉弁時にニードル弁７３が当接し、閉弁状態を形成する部位）７３ａとの間の距離が、フルリフト制御時と比べて短くなるため、当該部位での燃料圧損が大きくなる。その結果、燃料噴射弁７における実際の燃料噴射圧が低下してしまい、燃圧による燃料噴射弁内の異物の除去性能が悪化するおそれがある。上記の通り、燃料噴射弁７の燃料入口にはフィルタ部７９が設けられているが、そのメッシュサイズは、フルリフト時のリフト量より大きく設定されているため、フィルタ部７９のメッシュをくぐり抜けてしまった異物が、特に、中間リフト制御によっては外部に排出されにくくなり、中間リフト制御が継続的に実行されることで、燃料噴射弁７内の異物が滞留し、燃料噴射弁７の燃料噴射能力を低下させる可能性がある。
【００２８】
そこで、図３に、中間リフト制御による燃料噴射が可能な燃料噴射弁７を有する燃料噴射システム１において、中間リフト制御時に懸念される燃料噴射弁７内の異物除去性能の悪化を可及的に回避するための燃料噴射制御のフローを示す。当該燃料噴射制御は、ＥＣ
Ｕ３０によって実行されるものである。
【００２９】
先ず、Ｓ１０１では、内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射、すなわち、必要とされる燃料噴射量に適合すべくニードル弁７３のリフト位置制御が行われる。内燃機関の運転状態は、アクセル開度センサ３１の検出値を基に算出される機関負荷とクランクポジションセンサ３２の検出値を基に算出される機関回転速度で定義され、その運転状態が実現されるように燃料噴射弁７の噴射時期と噴射量が制御される。そして、概略的に述べると、少量の燃料噴射を行う必要がある場合や燃料噴射率を低く制御する必要がある場合には、中間リフト制御が行われ、ニードル弁７３のリフト位置が全開位置に到達する前の中間位置に制御される。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００３０】
Ｓ１０２では、中間リフト制御が実行されているか否かが判定される。Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、否定判定されるとＳ１０６へ進む。Ｓ１０３へ進むと、中間リフト回数（中間リフト制御の累積実行回数）ＮＬがインクリメントされる。なお、このインクリメント処理は、燃料噴射弁７において、ニードル弁７３がリフトして燃料噴孔７６を開口させ、その後、下降して燃料噴孔７６を閉口させるまでの流れを、一回のリフト実行回数として累積していくものである。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００３１】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３でインクリメント処理された中間リフト回数ＮＬが所定回数ＮＬ０以上となっているか否かが判定される。ここで言う所定回数ＮＬ０は、上記の通り中間リフト制御が行われることで燃料噴射弁７の異物除去性能の悪化が生じている可能性が高いと判断するための、中間リフト制御の累積実行回数である。当該所定回数ＮＬ０は、燃料噴射弁７の噴射特性や、使用する燃料の中に含まれる異物の平均的な大きさ等を実験的に測定し、適宜設定してもよい。また、燃料噴射弁７の異物除去性能に関する異物については、燃料噴射弁７の外部から供給される異物に限定されるものではなく、燃料噴射を行い続けることで燃料噴射弁７の内部に形成される異物（デポジット等）も含まれる。したがって、中間リフト制御が実行され続けることで、燃料噴射弁７の内部に異物が堆積しやすい場合には、当該異物が除去すべき大きさ等になり得る中間リフト制御の累積実行数を所定回数ＮＬ０と設定してもよい。Ｓ１０４で肯定判定されるとＳ１０５へ進み、否定判定されるとＳ１０２以降の処理が再び行われる。
【００３２】
Ｓ１０５では、中間リフト回数ＮＬが所定回数ＮＬ０以上であり異物除去性能が低下していることをうけて、強制的フルリフト制御が実行される。ここでいう「強制的」とは、本来はＳ１０１で示すように内燃機関の運転状態に従って燃料噴射弁７の燃料噴射、特にフルリフト制御が行われるか、中間リフト制御が行われるかは調整されるものであるが、中間リフト制御が所定回数ＮＬ０以上行われて、燃料噴射弁７の内部に異物が滞留している可能性があることをもって、内燃機関の運転状態にかかわらず強制的にフルリフト制御を行うことを意味するものである。当該強制的なフルリフト制御が行われることで、少なくとも中間リフト制御が行われる場合と比べて、燃料噴射弁の実際の燃料噴射圧を高めることができ、異物除去性能の維持を図ることができる。なお、異物除去性能を好適な状態に維持するために、当該強制的なフルリフト制御を継続する時間は適宜設定されればよいが、燃料噴射弁７の燃料噴射は、本来的には内燃機関の運転状態に従って制御されるのが好ましいことを踏まえれば、強制的なフルリフト制御は異物除去性能の維持に十分な範囲で可及的に短く設定するのが好ましい。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０１以降の処理が再び行われる。
【００３３】
ここで、上記Ｓ１０２で否定判定された場合に行われるＳ１０６の処理について説明する。Ｓ１０６では、Ｓ１０２で中間リフト制御が実行されていないことをうけて、中間リフト回数ＮＬのリセットが行われる。中間リフト制御が実行されていないことはフルリフ
ト制御が行われていることを意味する。そこで、Ｓ１０６の処理としては、フルリフト制御が行われると、上述したＳ１０５での強制的フルリフト制御と同じように燃料噴射弁７の異物除去性能を維持させることになるため、中間リフト回数ＮＬをリセットするものである。なお、連続した中間リフト制御の間に１回又は数回程度のフルリフト制御が内燃機関の運転状態に従って行われたとしても、十分に燃料噴射弁７の異物除去性能の維持を図ることが難しい場合も有り得る。そこで、Ｓ１０６における中間リフト回数ＮＬのリセットは、Ｓ１０２の否定判定が、燃料噴射弁７の異物除去性能を維持し得る程度に連続して行われたときに、すなわち内燃機関の運転状態に従って同程度連続してフルリフト制御が実行されたときに行われるようにしてもよい。
【００３４】
本制御によれば、中間リフト制御の実行によって燃料噴射弁７の内部に異物が滞留し、その異物除去性能が低下していると想定される場合には、強制的なフルリフト制御が行われる。これにより、異物除去性能の維持が図られる。また、強制的なフルリフト制御の後は、再び内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射が行われることから、中間リフト制御による適切な燃料噴射を実現し、その利益を享受することも可能となる。
【００３５】
＜変形例＞
ここで、図４に、燃料噴射弁７に関する燃料噴射制御の変形例を示す。当該変形例に係る処理のうち、上記図３に示す燃料噴射制御の処理と同一の処理については、同一の参照番号を付すことで、その詳細な説明は割愛する。なお、変形例においては、燃料噴射弁７に設けられたフィルタ部７９のメッシュのサイズは、フルリフト制御時のニードル弁７３のリフト量よりも小さい値に設定されている。
【００３６】
ここで、変形例に係る燃料噴射制御では、Ｓ１０２で肯定判定された後、すなわち中間リフト制御が実行されていると判定されると、Ｓ２０１に係る判定が行われる。そして、Ｓ２０１では、その中間リフト制御におけるリフト量が、フィルタ部７９のメッシュサイズより小さいか否かが判定される。Ｓ２０１で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、そこで中間リフト回数ＮＬのインクリメントが行われる。また、Ｓ２０１で否定判定されると、Ｓ１０２以降の処理が再び行われる。
【００３７】
Ｓ２０１に係る判定が行われた上で中間リフト回数ＮＬのインクリメント処理が行われるようにした目的は、フィルタ部７９のメッシュのサイズが、フルリフト制御時のニードル弁７３のリフト量よりも小さい値に設定されていることを踏まえたものである。すなわち、中間リフト制御のうち、メッシュをくぐり抜けた異物が外部に排出されにくい状態に陥る一部の中間リフト制御のみを、燃料噴射弁７の異物除去性能を低下させる燃料噴射の形態として捉え、その中間リフト制御の累積実行回数が所定回数以上となったときに、上記の強制的なフルリフト制御を実行することで、強制的なフルリフト制御の頻度を可及的に抑制しながら、燃料噴射弁７の異物除去性能の維持を図ることができる。
【００３８】
なお、図４に示した燃料噴射制御は、フィルタ部７９のメッシュサイズがフルリフト制御時のニードル弁７３のリフト量よりも小さい値に設定されていることを前提とした例示であるが、本発明の技術思想を踏まえれば、メッシュサイズがそのように限定されることは必ずしも必要ではない。フィルタ部７９による異物の除去にかかわらず、中間リフト制御を行うことで燃料噴射弁７の内部に蓄積される異物（デポジット等）を外部に除去するような場合においても、異物の除去の観点からリフト量がメッシュサイズより小さくなる中間リフト制御の実行回数を基準として、強制的なフルリフト制御の実行の可否を判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・・燃料噴射システム
２・・・・吸気ポート
３・・・・排気ポート
４・・・・吸気弁
５・・・・排気弁
６・・・・点火プラグ
７・・・・燃料噴射弁
７ａ・・・・燃料噴霧
８・・・・気筒
９・・・・ピストン
３０・・・・ＥＣＵ
３１・・・・アクセル開度センサ
３２・・・・クランクポジションセンサ
７３・・・・ニードル弁
７３ａ・・・・シート部
７６・・・・燃料噴孔
７９・・・・フィルタ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射について、気筒での所望の燃焼を実現するために、燃料噴射弁からの燃料噴射を適切に調整する構成が望まれる。たとえば、気筒内に燃料を直接噴射する直噴型燃料噴射では、燃料噴射弁からの燃料噴射率（単位時間当たりの燃料噴射量）を調整することで、気筒内に形成される燃料噴霧の状態を内燃機関の運転状態に適合したものとすることができる。そこで、燃料噴射率を調整できる構成として、燃料噴射弁内のノズルニードルのリフト位置（燃料噴孔を開閉するための燃料噴射弁内部でのノズルニードルの移動後の位置）を、全閉位置と全開位置の間の中間位置に制御する技術が開発されている（例えば、特許文献１を参照。）。当該技術では、燃料噴射の初期と後期とで燃料噴射率を変更するために、または燃料噴射率を適宜切り替えるために、ノズルニードルのリフト位置の制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７０６８２号公報
【特許文献２】特開２００５−５３５８３２号公報
【特許文献３】国際公開第２００７／１１９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料噴射弁の構成としては、燃料噴孔の近くのシート部に対して接触、離間をして当該噴孔の開閉を行うニードル部が、燃料噴射弁本体の内部でリフトすることで燃料の噴射が実行される構成が、一般には採用されている。ここで、ニードル部が燃料噴孔を全閉状態とする全閉位置と全開状態とする全開位置との間の任意の中間位置に、そのリフト位置が制御されることで、全開状態にあるときの燃料噴射とは異なった燃料噴射を実現することができる。その一例として、上記の通り燃料噴射率をニードル部のリフト位置を介して制御したり、燃料噴射弁による最小噴射量の改善を図ったりすることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、ニードル部が中間位置にリフトされた場合（以下、「中間リフト」という）、全開位置にリフトされた場合（以下、「フルリフト」という）と比べて、ニードル部とシート部（閉弁時にニードル部が当節する部位）との間の距離が短くなるため、当該部位での燃料圧損が大きくなる。その結果、燃料噴射弁における実際の燃料噴射圧が低下してしまうため、燃圧による燃料噴射弁内の異物の除去性能が悪化するおそれがある。
【０００６】
また、燃料噴射弁には、供給される噴射燃料に含まれる異物を除去する目的で、その供給口近傍にフィルタ部が設けられる場合がある。このような場合、中間リフトにおけるニードル部のリフト量がこのフィルタ部のメッシュサイズよりも小さくなると、中間リフト時に、フィルタ部によって除去できなかった異物を燃料噴射弁の外部に排出することが難しくなる。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁における異物の除去性能を好適に維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、上記課題を解決するために、燃料噴射システムにおいて燃料噴射弁を中間リフト制御した回数が所定回数以上となった場合には、強制的なフルリフト制御を行う構成を採用した。これは、中間リフト制御した回数が所定回数以上となった場合には、中間リフトによる燃料噴射弁の実際の燃料噴射圧の低下に起因して、燃料噴射弁が異物を除去すべき状態にあり得ると考えたからである。
【０００９】
そこで、詳細には、本発明は、内燃機関の燃料噴射システムにおいて、燃料噴孔を介して内燃機関の燃料を噴射する噴射弁本体と、前記噴射弁本体の内部をその軸方向にリフト可能に配置され、前記燃料噴孔の開閉を行うニードル部と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記噴射弁本体の内部における前記ニードル部のリフト位置を、前記燃料噴孔が全開状態となる全開位置、又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように該リフト位置を制御するリフト制御手段と、前記リフト制御手段によって、前記ニードル部のリフト位置を前記中間位置とする中間リフト制御が所定回数以上行われると、該ニードル部のリフト位置を前記全開位置とするフルリフト制御を強制的に実行する強制フルリフト制御手段と、を備える。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムでは、リフト制御手段によって噴射弁に組み込まれるニードル部のリフト位置が制御される。例えば、リフト制御手段によって、比較的多量の燃料噴射を行う必要がある場合には、ニードル部を全開位置までリフトするフルリフト制御が行われ、必要な噴射量に応じて全開位置でのニードル部の保持が継続される。一方で、燃料噴射量を少なくする必要がある場合には、リフト制御手段が、その必要噴射量に応じてニードル部が到達すべき所定の中間位置まで該ニードル部をリフトする中間リフト制御が行われる。また、上記燃料噴射弁がいわゆる直噴型燃料噴射弁である場合には、その気筒内への燃料噴射率を小さくするような場合にも、この中間リフト制御が行われる。ただし、本発明に係る燃料噴射システムにおける噴射弁は、直噴型燃料噴射弁であっても、ポート噴射型燃料噴射弁であってもよい。このように、リフト制御手段は、内燃機関の運転状態、すなわち気筒内に必要とされる燃料の噴射形態に応じて、ニードル部のリフト位置を制御する。なお、本発明におけるニードル部に関する中間位置とは、全閉位置と全開位置との間の固定された位置を示すものではなく、内燃機関の運転状態に応じて必要とされる燃料噴射の形態の実現のために採るべき位置であって、その位置は、当該燃料噴射の形態に応じて適宜変更されてもよい。
【００１１】
このようにリフト制御手段によるニードル部のリフト位置の制御が行われることで、本発明に係る燃料噴射システムでは、内燃機関の運転状態に応じた適切な燃料噴射の形態を実現することが可能となる。しかしながら、中間リフト制御が行われている場合、ニードル部と燃料噴孔近くのシート部（閉弁時にニードル部が当接し、閉弁状態を形成する部位）との間の距離が、フルリフト制御時と比べて短くなるため、当該部位での燃料噴射における圧損が大きくなる。したがって、中間リフト制御時での実際の燃料噴射圧が低下する傾向にあり、その結果、燃料噴射弁の内部に存在する異物を弁外部に排出する異物除去性能が悪化するおそれがある。特に、内燃機関において、少量の燃料噴射が求められる低負荷での運転が求められている時間が長くなると、上述した異物除去性能の悪化が生じる可能性が高くなる。
【００１２】
そこで、本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムでは、強制フルリフト制御手段によって、中間リフト制御が所定回数以上行われるとフルリフト制御を強制的に実行する強制フルリフト制御が行われる構成が採用されている。当該構成によって、強制的にフルリフト制御が行われることで、噴射弁の異物除去性能を好適に維持することが可能となる。ここで言う所定回数は、中間リフト制御による異物除去性能の悪化が生じている可能性が高いと判断し得るための閾値であり、予め行われる実験等を踏まえて適宜設定されてもよい
。また、燃料噴射弁内で形成される異物については、その形成条件等を踏まえて、当該所定回数を適宜変更してもよい。
【００１３】
なお、強制フルリフト制御手段による強制的なフルリフト制御は、リフト制御手段によって内燃機関の運転状態に応じて行われるフルリフト制御とは異なるものである。したがって、本来であればリフト制御手段によって内燃機関の運転状態に応じてニードル部のリフト位置が制御されるのが好ましいことを踏まえれば、当該強制的なフルリフト制御は、異物除去性能の維持に必要な回数もしくは時間だけ実行されるのが好ましいが、異物除去性能の維持に十分である限りにいては、本発明においては、強制的なフルリフト制御が行われる回数等は特段に制限はされない。
【００１４】
ここで、上記内燃機関の燃料噴射システムにおいて、前記強制フルリフト制御手段は、前記中間リフト制御が連続して前記所定回数行われたときに、前記フルリフト制御を強制的に実行してもよい。中間リフト制御が連続して行われると、その途中でリフト制御手段によるフルリフト制御（強制的なフルリフト制御ではないフルリフト制御）が行われないため、燃料噴射弁内部に異物が滞留してしまう可能性が高くなる。そこで、上記のように、中間リフト制御が連続して所定回数継続された場合に、強制的なフルリフト制御が行われることで、強制的なフルリフト制御の頻度を抑制しながらも、異物除去性能の悪化を防止することが可能となる。
【００１５】
なお、連続した中間リフト制御の途中で、１回もしくは数回のフルリフト制御が行われた程度では、十分に異物除去性能を向上させた状態にはなり得ない可能性を踏まえ、ある程度の回数以下の前記リフト制御手段によるフルリフト制御は、中間リフト制御の連続性を阻害しないように構成してもよい。すなわち、この場合は、中間リフト制御が行われている途中で、ある程度の回数のフルリフト制御が行われても、続けて中間リフト制御の回数をカウントしていき、上記所定回数との比較が行われることになる。
【００１６】
ここで、上述までの内燃機関の燃料噴射システムにおいて、前記噴射弁本体には、噴射のために供給される燃料に含まれる異物を除去するためのメッシュを有するフィルタ部が設けられている場合、前記所定回数は、前記ニードル部が前記中間位置に至る際のリフト量が前記フィルタ部の異物除去のためのメッシュサイズより小さい所定リフト量以下となる、前記中間リフト制御の実行回数であってもよい。
【００１７】
噴射弁本体にメッシュを有するフィルタ部が備えられることで、燃料噴射のために供給される燃料内に含まれる異物を予め除去することが可能となる。しかし、異物の除去性能を高めるべくメッシュのサイズを小さくすると、燃料供給における圧損が上昇したり、メッシュの強度が低下したりする可能性がある。そこで、メッシュサイズがある程度のサイズにならざるを得ないなか、中間リフト制御時のリフト量が、このメッシュサイズよりも小さくなる場合には、メッシュによって捕集されずに噴射弁体に供給された異物が、中間リフト制御時には外部に排出されずに内部に滞留してしまい、適切な燃料噴射を妨げる可能性が高くなる。そこで、リフト量がメッシュサイズより小さくなる中間リフト制御の実行回数が所定回数以上となると、燃料噴射弁内部での異物の滞留の可能性があると想定し、上述の強制的なフルリフト制御を実行するようにしてもよい。この結果、異物除去性能を好適に維持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料噴射弁のニードル部を中間リフトさせる燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁における異物の除去性能を好適に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の燃料噴射システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す燃料噴射システムで用いられる燃料噴射弁の構成を示す図である。
【図３】図１に示す燃料噴射システムにおいて実行される燃料噴射制御の第一のフローチャートである。
【図４】図１に示す燃料噴射システムにおいて実行される燃料噴射制御の第二のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
＜実施例＞
本発明に係る内燃機関の燃料噴射システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る燃料噴射システム１の概略構成であり、特に燃料噴射弁７の近傍に着目した縦断面の概略構成を示す図である。燃料噴射システム１が搭載される内燃機関は車両駆動用の筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。当該内燃機関において、気筒８には吸気ポート２および排気ポート３がつながれている。吸気ポート２は吸気弁３の開閉を通して吸気を気筒８内に送り込み、排気ポート３は排気弁５の開閉を通して燃焼ガス等を排気として内燃機関の排気系へ送り出す。気筒８内にはピストン９が配され、ピストン９に対向する気筒８の頂部には点火プラグ６が、気筒内の混合気に点火可能となるように配されている。また、内燃機関１では、燃料噴射弁７が吸気ポート２の下側（すなわち、吸気ポート２が設けられるシリンダヘッドにおいて、よりシリンダブロック側に近い側）に設けられている。そして、燃料噴射弁７の噴射方向は、概略的には気筒８の内部において斜め下方向に設定されている。
【００２２】
ここで、燃料噴射弁７の詳細な構成について、図２に基づいて説明する。図２は燃料噴射弁７の概略断面図である。燃料噴射弁７はソレノイド駆動方式の燃料噴射弁であり、そのボディ７８内に燃料が流れる通路７１が形成されており、その通路７１には導入口７７を介して図示しない内燃機関のデリバリパイプから燃料が供給され、供給された燃料は後述するニードル弁７３の動作に伴って燃料噴孔７６から噴射される。なお、この導入口７７には、燃料に含まれる微小の異物を除去するためのフィルタ部７９が設置されている。フィルタ部７９は異物除去のためのメッシュを有しており、そのメッシュサイズは、除去すべき異物の大きさ等に応じて適宜設定される。しかし、メッシュサイズが小さくなり過ぎるとそこで生じる圧損が顕著となり、また、メッシュサイズのバラツキによる燃料噴射弁７の燃料噴射能力への影響も大きくなるため、本実施例では、例えば、後述するフルリフト時のニードル弁７３のリフト量よりも大きく設定されている。
【００２３】
ここで、燃料噴射弁７において通路７１の内部にはプランジャ７２が摺動自在に設けられている。プランジャ７２の先端には、ニードル弁７３が形成されており、通常はコイルスプリング７４でニードル弁７３が燃料噴孔７６を閉じる方向に付勢されている（図中の下方への付勢）。また、プランジャ７２を囲むように環状のソレノイドコイル７５がボディ７８内に設けられており、このソレノイドコイル７５が励磁されると、プランジャ７２に対して吸引力が働き、コイルスプリング７４の付勢力に抗してプランジャ７２を上昇させることが可能となる。したがって、燃料噴射弁７においては、ソレノイドコイル７５への供給電流量を調整することでプランジャ７２に作用する吸引力が制御され、当該吸引力とコイルスプリング７４による付勢力とのバランスによって、ニードル弁７３による燃料噴孔７６の開閉が制御されることになる。なお、ニードル弁７３のリフト位置制御につい
ては、後述する。
【００２４】
また、図１に示す燃料噴射システム１には、電子制御装置であるＥＣＵ３０が搭載されており、燃料噴射システム１およびそれを搭載する内燃機関における各種の制御が実行される。また、当該内燃機関には、アクセル開度センサ３１がＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ３２がＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度等を算出する。更に内燃機関に設けられている各種センサ等からの各検出値もＥＣＵ３０に電気的に引き渡され、燃料噴射弁７からの燃料噴射量や燃料噴射時期等の制御、その他のＥＣＵ３０における各種の制御に供される。
【００２５】
ここで、ＥＣＵ３０による制御の一例として、内燃機関の運転状態としての機関負荷に応じた燃料噴射量の制御が挙げられる。燃料噴射弁７において燃料噴孔７６の開閉を直接制御しているのはニードル弁７３である。このニードル弁７３が燃料噴孔７６を開くように上方にリフトし、再び下降して燃料噴孔７６を塞ぐことで、燃料噴射弁７による一回の燃料噴射が実現されることになる。ここで、仮にニードル弁７３のリフト量が一定であると、燃料噴射弁７による一回当たりの最小の燃料噴射量は、ニードル弁７３が燃料噴孔７６を塞いでいる全閉位置から燃料噴孔７６を全開とする全開位置（すなわち、最上昇位置）を、該全開位置に停止することなく一往復したときの噴射量となる。したがって、このようにニードル弁７３のリフト量が一定となってしまうと、当該最小の燃料噴射量よりも少ない燃料を噴射することが実質的に困難となる。そこで、本発明に係る燃料噴射システム１では、内燃機関の機関負荷に応じた量の燃料噴射を実現できるように、ニードル弁７３のリフト量を可変とする制御、すなわち、燃料噴射時のニードル弁７３のリフト位置（全閉位置から上昇して到達する位置）を、全閉位置と全開位置の間の任意の位置とすることを可能とする制御が行われる。本明細書では、ニードル弁７３を全閉位置から全開位置へリフトさせるケースを「フルリフト」と称し、全閉位置から上記の中間位置までリフトさせるケースを「中間リフト」と称することとする。
【００２６】
なお、ニードル弁７３の中間リフトは、ソレノイドコイル７５に供給する駆動電流を調整することで実行される。たとえば、中間リフトの実行時には、ニードル弁７３がコイルスプリング７４を圧縮するために必要な押圧力および通路７１内でプランジャ７２に作用する摩擦力等を考慮して、フルリフト時のソレノイドコイル７５への供給電流を調整しソレノイドコイル７５に供給すればよい。
【００２７】
このように燃料噴射弁７においてはニードル弁７３の中間リフト制御を実行することで、内燃機関の運転状態に応じた適切な量の燃料噴射が実現できる。しかしながら、中間リフト制御が実行されると、ニードル弁７３の先端部とシート部（閉弁時にニードル弁７３が当接し、閉弁状態を形成する部位）７３ａとの間の距離が、フルリフト制御時と比べて短くなるため、当該部位での燃料圧損が大きくなる。その結果、燃料噴射弁７における実際の燃料噴射圧が低下してしまい、燃圧による燃料噴射弁内の異物の除去性能が悪化するおそれがある。上記の通り、燃料噴射弁７の燃料入口にはフィルタ部７９が設けられているが、そのメッシュサイズは、フルリフト時のリフト量より大きく設定されているため、フィルタ部７９のメッシュをくぐり抜けてしまった異物が、特に、中間リフト制御によっては外部に排出されにくくなり、中間リフト制御が継続的に実行されることで、燃料噴射弁７内の異物が滞留し、燃料噴射弁７の燃料噴射能力を低下させる可能性がある。
【００２８】
そこで、図３に、中間リフト制御による燃料噴射が可能な燃料噴射弁７を有する燃料噴射システム１において、中間リフト制御時に懸念される燃料噴射弁７内の異物除去性能の悪化を可及的に回避するための燃料噴射制御のフローを示す。当該燃料噴射制御は、ＥＣ
Ｕ３０によって実行されるものである。
【００２９】
先ず、Ｓ１０１では、内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射、すなわち、必要とされる燃料噴射量に適合すべくニードル弁７３のリフト位置制御が行われる。内燃機関の運転状態は、アクセル開度センサ３１の検出値を基に算出される機関負荷とクランクポジションセンサ３２の検出値を基に算出される機関回転速度で定義され、その運転状態が実現されるように燃料噴射弁７の噴射時期と噴射量が制御される。そして、概略的に述べると、少量の燃料噴射を行う必要がある場合や燃料噴射率を低く制御する必要がある場合には、中間リフト制御が行われ、ニードル弁７３のリフト位置が全開位置に到達する前の中間位置に制御される。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００３０】
Ｓ１０２では、中間リフト制御が実行されているか否かが判定される。Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、否定判定されるとＳ１０６へ進む。Ｓ１０３へ進むと、中間リフト回数（中間リフト制御の累積実行回数）ＮＬがインクリメントされる。なお、このインクリメント処理は、燃料噴射弁７において、ニードル弁７３がリフトして燃料噴孔７６を開口させ、その後、下降して燃料噴孔７６を閉口させるまでの流れを、一回のリフト実行回数として累積していくものである。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００３１】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３でインクリメント処理された中間リフト回数ＮＬが所定回数ＮＬ０以上となっているか否かが判定される。ここで言う所定回数ＮＬ０は、上記の通り中間リフト制御が行われることで燃料噴射弁７の異物除去性能の悪化が生じている可能性が高いと判断するための、中間リフト制御の累積実行回数である。当該所定回数ＮＬ０は、燃料噴射弁７の噴射特性や、使用する燃料の中に含まれる異物の平均的な大きさ等を実験的に測定し、適宜設定してもよい。また、燃料噴射弁７の異物除去性能に関する異物については、燃料噴射弁７の外部から供給される異物に限定されるものではなく、燃料噴射を行い続けることで燃料噴射弁７の内部に形成される異物（デポジット等）も含まれる。したがって、中間リフト制御が実行され続けることで、燃料噴射弁７の内部に異物が堆積しやすい場合には、当該異物が除去すべき大きさ等になり得る中間リフト制御の累積実行数を所定回数ＮＬ０と設定してもよい。Ｓ１０４で肯定判定されるとＳ１０５へ進み、否定判定されるとＳ１０２以降の処理が再び行われる。
【００３２】
Ｓ１０５では、中間リフト回数ＮＬが所定回数ＮＬ０以上であり異物除去性能が低下していることをうけて、強制的フルリフト制御が実行される。ここでいう「強制的」とは、本来はＳ１０１で示すように内燃機関の運転状態に従って燃料噴射弁７の燃料噴射、特にフルリフト制御が行われるか、中間リフト制御が行われるかは調整されるものであるが、中間リフト制御が所定回数ＮＬ０以上行われて、燃料噴射弁７の内部に異物が滞留している可能性があることをもって、内燃機関の運転状態にかかわらず強制的にフルリフト制御を行うことを意味するものである。当該強制的なフルリフト制御が行われることで、少なくとも中間リフト制御が行われる場合と比べて、燃料噴射弁の実際の燃料噴射圧を高めることができ、異物除去性能の維持を図ることができる。なお、異物除去性能を好適な状態に維持するために、当該強制的なフルリフト制御を継続する時間は適宜設定されればよいが、燃料噴射弁７の燃料噴射は、本来的には内燃機関の運転状態に従って制御されるのが好ましいことを踏まえれば、強制的なフルリフト制御は異物除去性能の維持に十分な範囲で可及的に短く設定するのが好ましい。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０１以降の処理が再び行われる。
【００３３】
ここで、上記Ｓ１０２で否定判定された場合に行われるＳ１０６の処理について説明する。Ｓ１０６では、Ｓ１０２で中間リフト制御が実行されていないことをうけて、中間リフト回数ＮＬのリセットが行われる。中間リフト制御が実行されていないことはフルリフ
ト制御が行われていることを意味する。そこで、Ｓ１０６の処理としては、フルリフト制御が行われると、上述したＳ１０５での強制的フルリフト制御と同じように燃料噴射弁７の異物除去性能を維持させることになるため、中間リフト回数ＮＬをリセットするものである。なお、連続した中間リフト制御の間に１回又は数回程度のフルリフト制御が内燃機関の運転状態に従って行われたとしても、十分に燃料噴射弁７の異物除去性能の維持を図ることが難しい場合も有り得る。そこで、Ｓ１０６における中間リフト回数ＮＬのリセットは、Ｓ１０２の否定判定が、燃料噴射弁７の異物除去性能を維持し得る程度に連続して行われたときに、すなわち内燃機関の運転状態に従って同程度連続してフルリフト制御が実行されたときに行われるようにしてもよい。
【００３４】
本制御によれば、中間リフト制御の実行によって燃料噴射弁７の内部に異物が滞留し、その異物除去性能が低下していると想定される場合には、強制的なフルリフト制御が行われる。これにより、異物除去性能の維持が図られる。また、強制的なフルリフト制御の後は、再び内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射が行われることから、中間リフト制御による適切な燃料噴射を実現し、その利益を享受することも可能となる。
【００３５】
＜変形例＞
ここで、図４に、燃料噴射弁７に関する燃料噴射制御の変形例を示す。当該変形例に係る処理のうち、上記図３に示す燃料噴射制御の処理と同一の処理については、同一の参照番号を付すことで、その詳細な説明は割愛する。なお、変形例においては、燃料噴射弁７に設けられたフィルタ部７９のメッシュのサイズは、フルリフト制御時のニードル弁７３のリフト量よりも小さい値に設定されている。
【００３６】
ここで、変形例に係る燃料噴射制御では、Ｓ１０２で肯定判定された後、すなわち中間リフト制御が実行されていると判定されると、Ｓ２０１に係る判定が行われる。そして、Ｓ２０１では、その中間リフト制御におけるリフト量が、フィルタ部７９のメッシュサイズより小さいか否かが判定される。Ｓ２０１で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、そこで中間リフト回数ＮＬのインクリメントが行われる。また、Ｓ２０１で否定判定されると、Ｓ１０２以降の処理が再び行われる。
【００３７】
Ｓ２０１に係る判定が行われた上で中間リフト回数ＮＬのインクリメント処理が行われるようにした目的は、フィルタ部７９のメッシュのサイズが、フルリフト制御時のニードル弁７３のリフト量よりも小さい値に設定されていることを踏まえたものである。すなわち、中間リフト制御のうち、メッシュをくぐり抜けた異物が外部に排出されにくい状態に陥る一部の中間リフト制御のみを、燃料噴射弁７の異物除去性能を低下させる燃料噴射の形態として捉え、その中間リフト制御の累積実行回数が所定回数以上となったときに、上記の強制的なフルリフト制御を実行することで、強制的なフルリフト制御の頻度を可及的に抑制しながら、燃料噴射弁７の異物除去性能の維持を図ることができる。
【００３８】
なお、図４に示した燃料噴射制御は、フィルタ部７９のメッシュサイズがフルリフト制御時のニードル弁７３のリフト量よりも小さい値に設定されていることを前提とした例示であるが、本発明の技術思想を踏まえれば、メッシュサイズがそのように限定されることは必ずしも必要ではない。フィルタ部７９による異物の除去にかかわらず、中間リフト制御を行うことで燃料噴射弁７の内部に蓄積される異物（デポジット等）を外部に除去するような場合においても、異物の除去の観点からリフト量がメッシュサイズより小さくなる中間リフト制御の実行回数を基準として、強制的なフルリフト制御の実行の可否を判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・・燃料噴射システム
２・・・・吸気ポート
３・・・・排気ポート
４・・・・吸気弁
５・・・・排気弁
６・・・・点火プラグ
７・・・・燃料噴射弁
７ａ・・・・燃料噴霧
８・・・・気筒
９・・・・ピストン
３０・・・・ＥＣＵ
３１・・・・アクセル開度センサ
３２・・・・クランクポジションセンサ
７３・・・・ニードル弁
７３ａ・・・・シート部
７６・・・・燃料噴孔
７９・・・・フィルタ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴孔を介して内燃機関の燃料を噴射する噴射弁本体と、
前記噴射弁本体の内部をその軸方向にリフト可能に配置され、前記燃料噴孔の開閉を行うニードル部と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記噴射弁本体の内部における前記ニードル部のリフト位置を、前記燃料噴孔が全開状態となる全開位置、又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように該リフト位置を制御するリフト制御手段と、
前記リフト制御手段によって、前記ニードル部のリフト位置を前記中間位置とする中間リフト制御が所定回数以上行われると、該ニードル部のリフト位置を前記全開位置とするフルリフト制御を強制的に実行する強制フルリフト制御手段と、
を備える、内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項２】
前記強制フルリフト制御手段は、前記中間リフト制御が連続して前記所定回数行われたときに、前記フルリフト制御を強制的に実行する、
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記噴射弁本体には、噴射のために供給される燃料に含まれる異物を除去するためのメッシュを有するフィルタ部が設けられ、
前記所定回数は、前記ニードル部が前記中間位置に至る際のリフト量が前記フィルタ部の異物除去のためのメッシュサイズより小さい所定リフト量以下となる、前記中間リフト制御の実行回数である、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項１】
燃料噴孔を介して内燃機関の燃料を噴射する噴射弁本体と、
前記噴射弁本体の内部をその軸方向にリフト可能に配置され、前記燃料噴孔の開閉を行うニードル部と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記噴射弁本体の内部における前記ニードル部のリフト位置を、前記燃料噴孔が全開状態となる全開位置、又は該燃料噴孔が全閉状態となる全閉位置と該全開位置との間の任意の中間位置となるように該リフト位置を制御するリフト制御手段と、
前記リフト制御手段によって、前記ニードル部のリフト位置を前記中間位置とする中間リフト制御が所定回数以上行われると、該ニードル部のリフト位置を前記全開位置とするフルリフト制御を強制的に実行する強制フルリフト制御手段と、
を備える、内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項２】
前記強制フルリフト制御手段は、前記中間リフト制御が連続して前記所定回数行われたときに、前記フルリフト制御を強制的に実行する、
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記噴射弁本体には、噴射のために供給される燃料に含まれる異物を除去するためのメッシュを有するフィルタ部が設けられ、
前記所定回数は、前記ニードル部が前記中間位置に至る際のリフト量が前記フィルタ部の異物除去のためのメッシュサイズより小さい所定リフト量以下となる、前記中間リフト制御の実行回数である、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０４３２６（Ｐ２０１３−１０４３２６Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７３３５（Ｐ２０１１−２４７３３５）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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