JP2021042708A

JP2021042708A - 内燃機関およびその制御方法

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Publication number: JP2021042708A
Application number: JP2019164866A
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Inventors: 雄貴鈴木; Yuki Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
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Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-03-18
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Abstract

【課題】高圧ポンプに接続された第１燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第２燃料噴射弁とを含む内燃機関において、コストアップや重量増を抑えつつ、第２燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を抑制する。【解決手段】本開示の内燃機関は、高圧ポンプに接続された第１燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第２燃料噴射弁と、第２燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に当該第２燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、低圧ポンプから第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を残存量が閾値以上である場合に比べて増加させる制御装置とを含む。【選択図】図３

Description

本開示は、高圧ポンプに接続された第１燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第２燃料噴射弁とを含む内燃機関およびその制御方法に関する。

従来、内燃機関の排気管内を通る排ガスを浄化する排気浄化ユニットと、排気浄化ユニットを再生するための燃料を排ガス中に噴射（添加）する添加弁と、添加弁からの燃料を排気管内に導入する導入通路を形成する導入通路形成部材と、内燃機関の運転条件に応じて添加弁からの燃料の噴射量を制御する添加制御ユニットと、空気圧縮ポンプおよび流量調整弁を含むと共に排気管の外部から空気を取り込んで導入通路内に供給する圧縮機構と、圧縮機構から導入通路内に供給される空気の量を内燃機関の運転条件に応じて調整する空気量制御ユニットとを含む内燃機関の排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この排気浄化装置の空気量制御ユニットは、導入通路の温度が所定高温度に達しているときに、加圧された空気を当該導入通路内に供給するように圧縮機構を制御する。また、添加制御ユニットは、導入通路の温度が所定高温度に達すると共に再生可能温度となっている状態での空気の供給期間に略同期し、かつ当該供給期間より短い所定の噴射期間中に、排ガス中に燃料を噴射するように添加弁を開弁させる。これにより、外部から取り込まれた空気により導入通路形成部材や添加弁が冷却されると共に付着燃料が排除され、導入通路の排気管内への開口側にデポジットとして堆積するおそれのある付着物が排気管内に吹き飛ばされる。

特開２０１８−０８０７０５号公報

上記従来の内燃機関の排気浄化装置によれば、添加弁からの燃料噴射量の経時変化を抑制して排気浄化装置の信頼性を向上させると共に、噴孔の詰まりを防止するための添加弁からの燃料噴射の頻度を抑えて燃費を改善させることができる。しかしながら、内燃機関に空気圧縮ポンプおよび流量調整弁を含む圧縮機構等を追加することで当該内燃機関のコストアップや重量増を招いてしまう。

そこで、本開示は、高圧ポンプに接続された第１燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第２燃料噴射弁とを含む内燃機関において、コストアップや重量増を抑えつつ、第２燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を抑制することを主目的とする。

本開示の内燃機関は、高圧ポンプに接続された第１燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第２燃料噴射弁とを含む内燃機関において、前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第２燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させる制御装置を備えるものである。

本開示の内燃機関の制御装置は、第２燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に当該第２燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、低圧ポンプから第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を当該残存量が閾値以上である場合に比べて増加させる。これにより、第２燃料噴射弁から燃料が噴射されない間に、第２燃料噴射弁の噴孔外への燃料の漏れ量（油密量）を減らしつつ、サック部および噴孔内を燃料で満たしておくことができる。この結果、内燃機関のコストアップや重量増を抑えつつ、第２燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、前記制御装置は、前記残存量が前記閾値未満である場合、前記残存量が前記閾値に達するまで前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第２燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも高くするものであってもよい。これにより、第２燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が少ない場合に、第２燃料噴射弁の噴孔外への燃料の漏れ量を減らしつつ、速やかにサック部および噴孔内を燃料で満たすことが可能となる。

更に、前記制御装置は、前記残存量が前記閾値以上である場合、前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第２燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも低くするものであってもよい。これにより、第２燃料噴射弁から燃料が噴射されない間に、第２燃料噴射弁の噴孔外への燃料の漏れ量（油密量）をできるだけ少なくして第２燃料噴射弁の噴孔の外部におけるデポジットの発生を極めて良好に抑制すること可能となる。

また、前記制御装置は、前記第２燃料噴射弁から定期的に燃料を噴射させると共に、前記残存量が前記閾値に達していなくても、前記第２燃料噴射弁からの前記燃料噴射を開始する前の所定のタイミングで前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記必要噴射圧にするものであってもよい。これにより、第２燃料噴射弁から燃料を適正に噴射させることが可能となる。

更に、前記第１燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室に対して燃料を供給する燃料噴射弁であってもよく、前記第２燃料噴射弁は、前記内燃機関の排気通路に燃料を噴射する燃料添加弁であってもよい。

また、前記第１燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁であってもよく、前記第２燃料噴射弁は、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁であってもよい。

本開示の内燃機関の制御方法は、高圧ポンプから供給される噴射する第１燃料噴射弁と、低圧ポンプから供給される燃料を噴射する第２燃料噴射弁とを含む内燃機関の制御方法において、前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第２燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させるものである。

かかる方法によれば、内燃機関のコストアップや重量増を抑えつつ、第２燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。

本開示の内燃機関を示す概略構成図である。本開示の内燃機関の第２燃料噴射弁の要部を示す拡大断面図である。本開示の内燃機関において、第２燃料噴射弁の噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を抑制するために実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。本開示の内燃機関の低圧ポンプから第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力変化を示すタイムチャートである。本開示の他の内燃機関を示す概略構成図である。

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の内燃機関としてのエンジン１を例示する概略構成図である。同図に示すエンジン１は、複数（本実施形態では、例えば４つ）の燃焼室２内でピストン３により圧縮加熱された空気に対して噴射される軽油等の燃料（液体燃料）を自己発火させ、燃料の燃焼に伴うピストン３の往復運動をクランクシャフト（図示省略）の回転運動へと変換するディーゼルエンジンである。エンジン１は、図示するように、吸気管４と、スロットルバルブ５と、吸気マニホールド６と、複数の吸気弁７と，複数の筒内噴射弁（第１燃料噴射弁）８と、複数の排気弁９と、排気マニホールド１０と、排気管１１と、ターボチャージャー（過給機）１２と、インタークーラー（冷却器）１３と、排気浄化装置１４とを含む。

スロットルバルブ５は、吸気管４内の通路面積を変更可能な例えば電子制御式のスロットルバルブである。吸気マニホールド６は、吸気管４および各燃焼室２の吸気ポートに接続される。複数の吸気弁７は、それぞれ対応する燃焼室２の吸気ポートを開閉する。複数の筒内噴射弁８は、それぞれ対応する燃焼室２内に燃料を直接噴射する。複数の排気弁９は、それぞれ対応する燃焼室２の排気ポートを開閉する。ただし、筒内噴射弁８の代わりに、それぞれ対応する吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁がエンジン１に設けられてもよい。排気マニホールド１０は、各燃焼室２の排気ポートおよび排気管１１に接続される。

ターボチャージャー１２は、排気管１１内を流通する排ガスにより回転させられるタービンＴと、当該タービンＴに連結されて吸気管４内の空気を圧縮するコンプレッサＣとを含む。インタークーラー１３は、ターボチャージャー１２のコンプレッサＣとスロットルバルブ５との間で吸気管４内を流通する空気を冷却する。排気浄化装置１４は、ターボチャージャー１２のタービンＴの下流側で排気管１１に組み込まれており、酸化触媒（ＤＯＣ）１４ａと、当該酸化触媒１４ａの下流側で排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１４ｂとを含む。ただし、排気浄化装置１４は、酸化触媒１４ａの代わりに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）を含むものであってもよい。

更に、エンジン１は、図１に示すように、軽油等の燃料を貯留する燃料タンク２０と、フィードポンプ（低圧ポンプ）２１と、フィードポンプ２１の吐出口に接続された低圧燃料供給管ＬＬと、フィードポンプ２１からの燃料を昇圧させるサプライポンプ（高圧ポンプ）２２と、サプライポンプ２２の吐出口に接続された高圧燃料供給管ＬＨと、高圧燃料供給管ＬＨおよび複数の筒内噴射弁８に接続されたコモンレール（蓄圧室）２３と、低圧燃料供給管ＬＬに接続された燃料添加弁（第２燃料噴射弁）８０とを含む。

フィードポンプ２１は、図示しない補機バッテリからの電力により駆動されるモータを含む電動ポンプである。フィードポンプ２１は、燃料タンク２０内の燃料を吸引してサプライポンプ２２および低圧燃料供給管ＬＬに供給する。サプライポンプ２２も、補機バッテリからの電力により駆動されるモータを含む電動ポンプである。サプライポンプ２２は、フィードポンプ２１からの燃料を昇圧し、高圧燃料供給管ＬＨを介してコモンレール２３に供給する。サプライポンプ２２からの高圧の燃料は、コモンレール２３内に蓄えられると共に、当該コモンレール２３から各筒内噴射弁８に供給される。ただし、フィードポンプ２１は、燃料タンク２０内に配置されてもよく、サプライポンプ２２は、例えばエンジン１により駆動される機械式ポンプであってもよい。

燃料添加弁８０は、図２に示すように、ノズルボディ８１と、当該ノズルボディ８１に形成された複数（例えば、６〜８個）の噴孔８２と、各噴孔８２に連通するようにノズルボディ８１に形成されたサック部（サックボリューム）８３と、図示しない燃料溜めとサック部８３とを連通させる通路（隙間）を開閉するニードル８４と、ニードル８４を軸方向に進退移動させる図示しない電磁駆動機構等を含む電子制御式の電磁弁である。燃料添加弁８０は、排気浄化装置１４よりも上流側、すなわちターボチャージャー１２のタービンＴと排気浄化装置１４との間で排気管１１内の排ガスに対して燃料を噴射するように当該排気管１１に取り付けられる。また、低圧燃料供給管ＬＬは、燃料添加弁８０側からフィードポンプ２１（燃料タンク２０）側への燃料の流れを規制する逆止弁２４を含む。ただし、燃料添加弁８０は、ターボチャージャー１２よりも上流側で排ガスに対して燃料を噴射するように排気マニホールド１０あるいは排気管１１に取り付けられてもよい。また、逆止弁２４と燃料添加弁８０との間には、蓄圧室が配置されてもよい。

加えて、エンジン１は、その全体を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０を含む。ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵや各種制御プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を含むマイクロコンピュータと、各種駆動回路等を含む。ＥＣＵ５０は、入力ポートを介して各種センサからの信号（物理量）を取得する。

より詳細には、ＥＣＵ５０は、図示しないクランクポジションセンサにより検出されるクランクシャフトの回転位置（クランクポジション）、図示しないスロットルバルブポジションセンサにより検出されるスロットルバルブ５の弁体位置（スロットルポジション）、図示しないエアフローメータにより検出されるエンジン１の吸入空気量、図示しない吸気圧センサにより検出される吸気管４内の圧力（吸気管圧）、水温センサ６０により検出されるエンジン１の冷却水の温度Ｔｗ、低圧燃圧センサ６１により検出される低圧燃料供給管ＬＬ内の燃料の圧力ＰＬ、高圧燃圧センサ６２により検出されるコモンレール２３内の燃料の圧力ＰＨ、排気温度センサ６３により検出される排気浄化装置１４に流入する排ガスの温度Ｔｇ、排気圧センサ６４により検出される排気浄化装置１４に流入する排ガスの圧力Ｐｇ等を取得する。ＥＣＵ５０は、これらのセンサからの信号に基づいて、スロットルバルブ５や各筒内噴射弁８、吸気弁７および排気弁９を駆動する図示しない動弁機構等への制御信号を生成し、これらの機器を制御する。

また、ＥＣＵ５０は、低圧燃圧センサ６１により検出される低圧燃料供給管ＬＬ内の燃料の圧力ＰＬが予め定められた目標圧ＰＬｔａｇになるようにフィードポンプ２１を制御する。更に、ＥＣＵ５０は、高圧燃圧センサ６２により検出されるコモンレール２３内の燃料の圧力ＰＨが予め定められた目標圧ＰＨｔａｇになるようにサプライポンプ２２を制御する。加えて、ＥＣＵ５０は、予め定められた時間ｔｉｎｔおきに燃料添加弁８０から排気管１１内の排ガスに燃料が噴射（添加）されるように当該燃料添加弁８０を制御する。これにより、燃料の添加による排ガスの温度上昇を利用して排気浄化装置１４のパティキュレートフィルタ１４ｂにより捕集された粒子状物質を燃焼させ、パティキュレートフィルタ１４ｂを再生することが可能となる。また、燃料添加弁８０から燃料を噴射させる際には、フィードポンプ２１の目標圧ＰＬｔａｇが燃料添加弁８０からの燃料噴射に要求される必要噴射圧Ｐｉｎｊに設定される。

ここで、上述のように燃料添加弁８０から定期的に燃料を噴射させることで、当該燃料添加弁８０の各噴孔８２のデポジットによる詰まりを抑制することができる。ただし、燃料添加弁８０からの燃料噴射によりノズルボディ８１の各噴孔８２の周囲に燃料が付着すると（図２における二点鎖線参照）、付着した燃料等の酸化によるガム化が進行して各噴孔８２の周囲にデポジットが発生してしまうおそれがある。これを踏まえて、エンジン１では、燃料添加弁８０の各噴孔８２の内部および外部におけるデポジットの発生を抑制すべく、ＥＣＵ５０により図３に示すルーチンが実行される。

図３のルーチンは、燃料添加弁８０からの燃料噴射が一旦完了（停止）した時点から開始される。図３のルーチンの開始に際して、ＥＣＵ５０の図示しないＣＰＵは、低圧燃圧センサ６１により検出された低圧燃料供給管ＬＬ内の燃料の圧力ＰＬ、排気圧センサ６４により検出された排ガスの圧力Ｐｇおよび燃料温度Ｔｆを取得する（ステップＳ１００）。燃料温度Ｔｆは、水温センサ６０により検出された冷却水の温度Ｔｗに基づいて別途推定されたものであってもよく、燃料タンク２０内等に設置された図示しない温度センサにより検出されたものであってもよい。

次いで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１００にて取得した圧力ＰＬ，Ｐｇおよび燃料温度Ｔｆに基づいて燃料噴射後の燃料添加弁８０のサック部８３および全噴孔８２における燃料の残存量Ｖｒを導出する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において、ＥＣＵ５０は、圧力ＰＬ，Ｐｇおよび燃料温度Ｔｆと残存量Ｖｒとの関係を規定するように実験・解析を経て予め作成された図示しないマップまたは推定式から、ステップＳ１００にて取得した圧力ＰＬ，Ｐｇおよび燃料温度Ｔｆに対応した残存量Ｖｒを導出する。

残存量Ｖｒを導出した後、ＥＣＵ５０は、残存量Ｖｒが予め定められた閾値Ｖｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。閾値Ｖｔは、サック部８３および各噴孔８２が燃料で満たされ、かつ表面張力で各噴孔８２の周囲に燃料がはみ出していないときに（図２参照）サック部８３および全噴孔８２に存在する燃料の量であり、実験・解析を経て算出されたものである。ステップＳ１２０にて残存量Ｖｒが閾値Ｖｔ未満であると判定した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、閾値Ｖｔと残存量Ｖｒとの差分ΔＶ（＝Ｖｔ−Ｖｒ）と、ステップＳ１００にて取得した排ガスの圧力Ｐｇとに基づいて高圧保持時間ｔｕを導出する（ステップＳ１３０）。

高圧保持時間ｔｕは、フィードポンプ２１の目標圧ＰＬｔａｇを上記必要噴射圧Ｐｉｎｊよりも高い高圧値Ｐｈｉｇｈ（Ｐｈｉｇｈ＞Ｐｉｎｊ）に設定してからサック部８３および全噴孔８２における燃料の量が閾値Ｖｔに達するまでに要する時間である。また、高圧値Ｐｈｉｇｈは、実験・解析を経て予め算出されたものである。ステップＳ１３０において、ＥＣＵ５０は、差分ΔＶおよび圧力Ｐｇと高圧保持時間ｔｕとの関係を規定するように実験・解析を経て予め作成された図示しないマップまたは推定式から、差分ΔＶおよびステップＳ１００にて取得した圧力Ｐｇに対応した高圧保持時間ｔｕを導出する。

更に、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３０にて導出した高圧保持時間ｔｕが、燃料添加弁８０からの次の燃料噴射前にフィードポンプ２１の目標圧ＰＬｔａｇを上記必要噴射圧Ｐｉｎｊに設定する所定のタイミングまでの残り時間ｔｒｅｍ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。当該所定のタイミングは、例えば、燃料添加弁８０の次の燃料噴射タイミングの所定時間Δｔだけ前であり、この場合、ｔｒｅｍ＝ｔｉｎｔ−Δｔである。ステップＳ１４０にて高圧保持時間ｔｕが残り時間ｔｒｅｍ以下であると判定した場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、高圧保持時間ｔｕを判定時間ｔｒｅｆに設定する（ステップＳ１５０）。また、ステップＳ１４０にて高圧保持時間ｔｕが残り時間ｔｒｅｍよりも長いと判定した場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、残り時間ｔｒｅｍを判定時間ｔｒｅｆに設定する（ステップＳ１５５）。

ステップＳ１５０またはＳ１５５の処理の後、ＥＣＵ５０は、フィードポンプ２１の目標圧ＰＬｔａｇを上記高圧値Ｐｈｉｇｈに設定し、目標圧ＰＬｔａｇが高圧値Ｐｈｉｇｈになるようにフィードポンプ２１を制御する（ステップＳ１６０）。更に、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１６０の処理の開始からの経過時間が判定時間ｔｒｅｆに達したか否かを判定し（ステップＳ１７０）、当該経過時間が判定時間ｔｒｅｆに達するまで（ステップＳ１７０：ＮＯ）、ステップＳ１６０およびステップＳ１７０の処理を繰り返し実行する。これにより、フィードポンプ２１からの燃料が、燃料添加弁８０の全閉状態でノズルボディ８１の弁座とニードル８４との間に形成される僅かな隙間を介してサック部８３および各噴孔８２内に充填されていく。

ステップＳ１７０にて経過時間が判定時間ｔｒｅｆに達したと判定した場合（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、フィードポンプ２１の目標圧ＰＬｔａｇを上記必要噴射圧Ｐｉｎｊに設定し、目標圧ＰＬｔａｇが必要噴射圧Ｐｉｎｊになるようにフィードポンプ２１を制御する（ステップＳ１８０）。更に、ＥＣＵ５０は、燃料添加弁８０の次の燃料噴射タイミングが到来したか否かを判定し（ステップＳ１９０）、次の燃料噴射タイミングが到来するまで（ステップＳ１９０：ＮＯ）、ステップＳ１８０およびステップＳ１９０の処理を繰り返し実行する。そして、次の燃料噴射タイミングが到来すると、ＥＣＵ５０は、排気管１１内の排ガスに燃料を所定時間だけ噴射（添加）するように燃料添加弁８０を制御し（ステップＳ２００）、燃料噴射の完了後、再度図３のルーチンを実行する。

一方、ステップＳ１２０にて上記残存量Ｖｒが閾値Ｖｔ以上であると判定した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、フィードポンプ２１の目標圧ＰＬｔａｇを上記必要噴射圧Ｐｉｎｊよりも低い低圧値Ｐｌｏｗ（Ｐｌｏｗ＞Ｐｉｎｊ）に設定し、目標圧ＰＬｔａｇが低圧値Ｐｌｏｗになるようにフィードポンプ２１を制御する（ステップＳ２１０）。低圧値Ｐｌｏｗは、残存量Ｖｒが閾値Ｖｔ未満にならないようにする圧力として実験・解析を経て予め算出されたものである。更に、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２１０の処理の開始からの経過時間が上記残り時間ｔｒｅｍに達したか否かを判定し（ステップＳ２２０）、当該経過時間が残り時間ｔｒｅｍに達するまで（ステップＳ２２０：ＮＯ）、ステップＳ２１０およびステップＳ２２０の処理を繰り返し実行する。また、ステップＳ２２０にて経過時間が残り時間ｔｒｅｆに達したと判定した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、上述のステップＳ１８０−Ｓ２００の処理を実行し、燃料噴射の完了後、再度図３のルーチンを実行する。

上述のような図３のルーチンが実行される結果、エンジン１では、燃料添加弁８０からの燃料噴射が停止された後にサック部８３および全噴孔８２における燃料の残存量Ｖｒが閾値Ｖｔ未満である場合（図４における時刻ｔ１）、残存量Ｖｒが閾値Ｖｔに達するまで（図４における時刻ｔ２）、フィードポンプ２１から燃料添加弁８０に供給される燃料の圧力が当該燃料添加弁８０からの燃料噴射に要求される必要噴射圧Ｐｉｎｊよりも高められる。これにより、燃料添加弁８０のサック部８３および全噴孔８２における燃料の残存量Ｖｒが少ない場合に、燃料添加弁８０の各噴孔８２外への燃料の漏れ量（油密量）を減らしつつ、速やかにサック部８３および各噴孔８２内を燃料で満たすことが可能となる。この結果、例えばデポジットを後段側へと吹き飛ばすための装置が不要となるので、エンジン１のコストアップや重量増を抑えつつ、燃料添加弁８０の各噴孔８２の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、エンジン１では、燃料が燃料添加弁８０から定期的に噴射させられ（図４における時刻ｔ３−ｔ４，ｔ６−ｔ７）、燃料添加弁８０からの燃料噴射を開始（再開）する前に（図４における時刻ｔ２，ｔ５，ｔ８）、フィードポンプ２１から燃料添加弁８０に供給される燃料の圧力が必要噴射圧Ｐｉｎｊに設定される。すなわち、エンジン１では、高圧保持時間ｔｕが上記残り時間ｔｒｅｍよりも長い場合（図４における破線参照）、残存量Ｖｒが閾値Ｖｔに達していなくても、上記残り時間ｔｒｅｍが経過した時点でフィードポンプ２１の目標圧ＰＬｔａｇが必要噴射圧Ｐｉｎｊに設定される。これにより、燃料添加弁８０から燃料を常時適正に噴射させることが可能となる。

更に、燃料の残存量Ｖｒが閾値以上である場合には（図４における時刻ｔ７）、フィードポンプ２１から燃料添加弁８０に供給される燃料の圧力が必要噴射圧Ｐｉｎｇよりも低下させられる。これにより、燃料添加弁８０から燃料が噴射されない間に、各噴孔８２外への燃料の漏れ量（油密量）をできるだけ少なくして燃料添加弁８０の各噴孔８２の外部におけるデポジットの発生を極めて良好に抑制すること可能となる。

以上説明したように、エンジン１は、サプライポンプ（高圧ポンプ）２２に接続された複数の筒内噴射弁（第１燃料噴射弁）８と、フィードポンプ（低圧ポンプ）２１に接続された燃料添加弁（第２燃料噴射弁）８０と、ＥＣＵ５０とを含む。そして、ＥＣＵ５０は、燃料添加弁８０からの燃料噴射が停止された後にサック部８３および全噴孔８２における燃料の残存量Ｖｒが予め定められた閾値Ｖｔ未満である場合（図３のステップＳ１２０：ＹＥＳ）、フィードポンプ２１から燃料添加弁８０に供給される燃料の圧力を当該残存量Ｖｒが閾値Ｖｔ以上である場合に比べて増加させる（図３のステップＳ１３０−Ｓ１７０）。これにより、燃料添加弁８０から燃料が噴射されない間に、各噴孔８２外への燃料の漏れ量（油密量）を減らしつつ、サック部８３および全噴孔８２内を燃料で満たしておくことができる。この結果、エンジン１のコストアップや重量増を抑えつつ、燃料添加弁８０の各噴孔８２の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。

図５は、本開示の他の内燃機関であるエンジン１Ｂを示す概略構成図である。なお、エンジン１Ｂの構成要素のうち、上述のエンジン１と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５に示すエンジン１Ｂは、燃料としてのガソリンと空気との混合気を複数（例えば４つ）の燃焼室２内で燃焼させ、混合気の燃焼に伴うピストン３の往復運動をクランクシャフト（図示省略）の回転運動へと変換するガソリンエンジンである。また、エンジン１Ｂは、それぞれ対応する吸気ポートに燃料を噴射する複数のポート噴射弁８ｐと、それぞれ対応する燃焼室２に燃料を直接噴射する複数の筒内噴射弁８ｄと、燃焼室２ごとに設置された複数の点火プラグ１５と、排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ、ＮＯｘといった有害成分を浄化するＮＯｘ吸蔵型の排気浄化触媒（三元触媒）を含む排気浄化装置１４Ｂと、排ガス中の粒子状物質（微粒子）を捕集するパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）１６とを含む。エンジン１Ｂにおいて、少なくとも各ポート噴射弁８ｐは、上記燃料添加弁８０と同様の構造を有する。

更に、エンジン１Ｂは、低圧燃料供給管ＬＬを介してフィードポンプ（低圧ポンプ）２１に接続された低圧デリバリパイプ２３Ｌと、高圧燃料供給管ＬＨを介してサプライポンプ（高圧ポンプ）２２に接続された高圧デリバリパイプ２３Ｈとを含む。低圧デリバリパイプ２３Ｌには、各ポート噴射弁８ｐの燃料入口が接続されており、高圧デリバリパイプ２３Ｈには、各筒内噴射弁８ｄの燃料入口が接続されている。フィードポンプ２１は、図示しない補機バッテリからの電力により駆動されるモータを含む電動ポンプである。フィードポンプ２１からの燃料は、低圧デリバリパイプ２３Ｌ内に蓄えられると共に、当該低圧デリバリパイプ２３Ｌから各ポート噴射弁８ｐに供給される。サプライポンプ２２は、例えばエンジン１により駆動されるピストンポンプ（機械式ポンプ）である。サプライポンプ２２からの高圧の燃料は、高圧デリバリパイプ２３Ｈ内に蓄えられると共に、当該高圧デリバリパイプ２３Ｈから各筒内噴射弁８ｄに供給される。

かかるエンジン１Ｂでは、エンジン１の負荷（要求パワー）が所定値以下である際に、各ポート噴射弁８ｐから燃料が噴射され、各筒内噴射弁８ｄからの燃料噴射が停止される。また、エンジン１Ｂの負荷が所定値を超えると、各ポート噴射弁８ｐからの燃料噴射が停止され、各筒内噴射弁８ｄから燃料が噴射される。エンジン１Ｂにおいて、各ポート噴射弁８ｐからの燃料噴射が停止される時間は、各筒内噴射弁８ｄからの燃料噴射が停止される時間よりも長くなる。このため、エンジン１ＢのＥＣＵ５０Ｂは、各筒内噴射弁８ｄから燃料が噴射される間、各ポート噴射弁８ｐの図示しない噴孔のデポジットによる詰まりを抑制するために、各ポート噴射弁８ｐから定期的に燃料を噴射させる。そして、エンジン１Ｂでは、各筒内噴射弁８ｄから燃料が噴射される間、複数のポート噴射弁８ｐごとに図３に示すものと同様のルーチンがＥＣＵ５０Ｂにより実行される。これにより、例えばデポジットを後段側へと吹き飛ばすための装置が不要となるので、エンジン１Ｂのコストアップや重量増を抑えつつ、各ポート噴射弁８ｐの噴孔の内部および外部におけるデポジットの発生を良好に抑制することが可能となる。

なお、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、内燃機関の製造産業等において利用可能である。

１，１Ｂエンジン、２燃焼室、３ピストン、４吸気管、５スロットルバルブ、６吸気マニホールド、７吸気弁、８，８ｄ筒内噴射弁（第１燃料噴射弁）、８ｐポート噴射弁（第２燃料噴射弁）、８０燃料添加弁（第２燃料噴射弁）、８１ノズルボディ、８２噴孔、８３サック部、８４ニードル、９排気弁、１０排気マニホールド、１１排気管、１２ターボチャージャー、１３インタークーラー、１４，１４Ｂ排気浄化装置、１４ａ酸化触媒、１４ｂ，１６パテキュレートフィルタ、１５点火プラグ、２０燃料タンク、２１フィードポンプ、２２サプライポンプ、２３コモンレール、２３Ｈ高圧デリバリパイプ、２３Ｌ低圧デリバリパイプ、２４逆止弁、５０，５０Ｂ電子制御装置（ＥＣＵ）、６０水温センサ、６１低圧燃圧センサ、６２高圧燃圧センサ、６３排気温度センサ、６４排気圧センサ、Ｃコンプレッサ、ＬＬ低圧燃料供給管、ＬＨ高圧燃料供給管、Ｔタービン。

Claims

高圧ポンプに接続された第１燃料噴射弁と、低圧ポンプに接続された第２燃料噴射弁とを含む内燃機関において、
前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第２燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させる制御装置を備える内燃機関。
請求項１に記載の内燃機関において、
前記制御装置は、前記残存量が前記閾値未満である場合、前記残存量が前記閾値に達するまで前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第２燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも高くする内燃機関。
請求項１または２に記載の内燃機関において、
前記制御装置は、前記残存量が前記閾値以上である場合、前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記第２燃料噴射弁からの前記燃料噴射に要求される必要噴射圧よりも低くする内燃機関。
請求項２または３に記載の内燃機関において、
前記制御装置は、前記第２燃料噴射弁から定期的に燃料を噴射させると共に、前記残存量が前記閾値に達していなくても、前記第２燃料噴射弁からの前記燃料噴射を開始する前の所定のタイミングで前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記必要噴射圧にする内燃機関。
請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関において、
前記第１燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室に対して燃料を供給する燃料噴射弁であり、前記第２燃料噴射弁は、前記内燃機関の排気通路に燃料を噴射する燃料添加弁である内燃機関。
請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関において、
前記第１燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁であり、前記第２燃料噴射弁は、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁である内燃機関。
高圧ポンプから供給される噴射する第１燃料噴射弁と、低圧ポンプから供給される燃料を噴射する第２燃料噴射弁とを含む内燃機関の制御方法において、
前記第２燃料噴射弁からの燃料噴射が停止された後に前記第２燃料噴射弁のサック部および噴孔における燃料の残存量が予め定められた閾値未満である場合、前記低圧ポンプから前記第２燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記残存量が前記閾値以上である場合に比べて増加させる内燃機関の制御方法。