(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関における広範囲のデポジットを除去すること。【解決手段】本燃料供給制御装置は、内燃機関１００におけるデポジットの堆積を検出する検出手段と、検出手段がデポジットの堆積を検出した場合に、使用燃料中においてデポジットを除去可能な燃料の割合を増大させる制御手段と、を有する。ＥＣＵ８０が上記の検出手段及び制御手段として機能する。デポジットを除去可能な燃料の割合を増大させることによりデポジットの燃焼が促進されるため、広範囲のデポジットを焼却除去することができる。【選択図】図１
2010163905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関におけるデポジットの堆積を検出する検出手段と、
前記検出手段がデポジットの堆積を検出した場合に、使用燃料中においてデポジットを除去可能な燃料の割合を増大させる制御手段と、
を有することを特徴とする燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記デポジットを除去可能な燃料は、水素燃料であることを特徴とする請求項１記載の燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記デポジットを除去可能な燃料は、水素酸素比が２：１のブラウンガスであることを特徴とする請求項１記載の燃料供給制御装置。
【請求項４】
前記デポジットを除去可能な燃料は、噴射手段により燃焼室内に直接噴射され、
前記制御手段は、前記内燃機関の燃焼サイクルに対して、前記噴射手段による噴射時期を変化させることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多種燃料内燃機関における燃料供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数種類の燃料を使用することが可能な多種燃料内燃機関が知られている。例えば、排気ガスの少ない気体燃料と、エネルギー密度の高い液体燃料とを併用したバイフューエルエンジンが知られている（特許文献１）。
【０００３】
気体燃料を主燃料として使用する場合、燃料の燃焼に伴い燃焼室内に堆積するデポジットが問題となる。この点、特許文献１のバイフューエルエンジンでは、気体燃料から液体燃料への切り替え時において、液体燃料の流れの勢いを利用して定期的にデポジットの洗浄除去を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３３０５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃焼室内に堆積したデポジットを液体燃料により洗浄除去する場合、デポジットの洗浄が行われるのは主に燃料噴出口の周辺であり、燃焼室内における広範囲のデポジットを除去することが難しかった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数種類の燃料を使用可能な多種燃料内燃機関において、広範囲のデポジットを除去可能な燃料供給制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本燃料供給制御装置は、内燃機関におけるデポジットの堆積を検出する検出手段と、前記検出手段がデポジットの堆積を検出した場合に、使用燃料中においてデポジットを除去可能な燃料の割合を増大させる制御手段と、を有する。この構成によれば、デポジットを除去可能な燃料の割合を増大させることによりデポジットの燃焼を促進させ、燃焼室内に堆積した広範囲のデポジットを焼却除去することができる。
【０００８】
上記構成において、前記デポジットを除去可能な燃料は、水素燃料である構成とすることができる。この構成によれば、水素の供給により燃焼温度が上昇し、デポジットへの熱伝達が増大するため、デポジットの焼却がさらに促進される。
【０００９】
上記構成において、前記デポジットを除去可能な燃料は、水素酸素比が２：１のブラウンガスである構成とすることができる。この構成によれば、水素を単独で投入する場合に比べて燃焼室壁面の熱伝達が増大するため、デポジットの焼却がさらに促進される。
【００１０】
上記構成において、前記デポジットを除去可能な燃料は、噴射手段により燃焼室内に直接噴射され、前記制御手段は、前記内燃機関の燃焼サイクルに対して、前記噴射手段による噴射時期を変化させる構成とすることができる。この構成によれば、デポジットを除去可能な燃料を燃焼室内の異なる領域に偏在させることができるため、特定領域のデポジットを効率的に除去することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、デポジットを除去可能な燃料の割合を増大させることによりデポジットの燃焼が促進されるため、広範囲のデポジットを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例１に係る内燃機関の構成を示した模式図である。
【図２】図２は、実施例１に係る燃料供給制御装置の制御を示したフローチャートである。
【図３】図３は、第１の変形例に係る燃料供給制御装置の制御を示したフローチャートである。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、第２の変形例に係る内燃機関の構成を示した模式図である。
【図５】図５は、実施例２に係る燃料供給制御装置の制御を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用い本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１に係る燃料供給制御装置としてのＥＣＵ８０（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を備えた内燃機関１００の構成を示した模式図である。燃焼室１０には、吸気通路１２及び排気通路１４が接続されている。また、燃焼室１０の天井には室内に燃料を噴射するための噴射手段としてインジェクタ１６が設けられている。
【００１５】
内燃機関１００は、異なる２種類の燃料を使用することが可能な多種燃料内燃機関として構成されており、デポジット生成量の比較的多いデポジット生成燃料と、デポジット生成量が比較的少なく、堆積したデポジットを除去可能なデポジット低減燃料とを併用する。デポジット生成燃料としては、例えば軽油等をはじめとする低質燃料や、ＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｇａｓ）などのガス燃料を使用することができる。また、他にもガソリン、ＦＡＭＥ（Ｆａｔｔｙ  Ａｃｉｄ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｅｓｔｅｒ）、ＢＤＦ（Ｂｉｏ−Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌ）等をデポジット生成燃料として用いることができる。デポジット低減燃料としては、後段で詳述するように水素燃料やブラウンガスを使用することができる。ブラウンガスとは、水素ガスと酸素ガスがそれぞれ２：１の割合で混合された混合ガスである。
【００１６】
図示するように、内燃機関１００はデポジット生成燃料用タンク２０及びデポジット低減燃料用タンク４０を備えている。デポジット生成燃料用タンク２０及びデポジット低減燃料用タンク４０はそれぞれ燃料ライン２２及び４２に接続されている。２本の燃料ラインは燃料切り替え弁６０により１本の燃料ライン７０に統合され、燃焼室１０のインジェクタ１６に接続されている。
【００１７】
デポジット生成燃料側の燃料ライン２２は、燃料ポンプ２４及び圧力調整弁２６が取り付けられたコモンレール２８備えており、圧力調整弁２６には燃料ポンプ２４の上流側へ戻るリターンライン２９が接続されている。デポジット低減燃料側の燃料ライン４２も同様に、燃料ポンプ４４、圧力調整弁４６、及びコモンレール４８を備え、圧力調整弁４６には燃料ポンプ４４の上流側へ戻るリターンライン４９が接続されている。
【００１８】
ＥＣＵ８０は、インジェクタ１６からの燃料噴射制御や、圧力調整弁２６及び４６における圧力制御を行うことで、燃焼室への燃料供給を制御する燃料供給制御装置である。ＥＣＵ８０は、燃料切り替え弁６０を制御することにより、使用燃料中におけるデポジット低減燃料の割合を０％〜１００％の範囲で変更する制御手段としての機能を有する。さらに、ＥＣＵ８０は不図示の各種センサや各種カウンタに接続されており、燃焼室１０内におけるデポジットの堆積を検出する検出手段としての機能を有する。
【００１９】
燃焼室内におけるデポジットの堆積は、デポジット生成燃料を使用した運転と、デポジットが生成されやさすい条件（以下、デポジット生成エンジン条件）下での運転が、それぞれどれくらい行われたかにより判定（検出）する。デポジット生成エンジン条件には、例えばデポジット生成燃料を使用した低水温・軽負荷における運転や、空燃比（Ａ／Ｆ）がリッチな状態における運転が該当する。
【００２０】
図２は、実施例１の燃料供給制御装置における制御を示したフローチャートである。図中において、Ｔ１はデポジット生成燃料による運転時間を、Ｔ２はデポジット生成エンジン条件による運転時間を、Ｔ３はデポジット低減燃料による運転時間をそれぞれ示す。また、Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、及びＴ３ｓは、それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、に対する所定の閾値であり、Ｔ１ｓ＞Ｔ２ｓであるものとする。なお、特に断りがない限り、以下の説明における制御動作は全てＥＣＵ８０により行われるものとする。
【００２１】
最初に、デポジット生成燃料による運転時間Ｔ１が、所定の運転時間Ｔ１ｓを超えたか否かの判定を行う（ステップＳ１０）。ステップＳ１０においてＮｏである場合は、デポジット生成エンジン条件Ｔ２による運転時間が、所定の運転時間Ｔ２ｓを超えたか否かの判定を行う（Ｓ１２）。ステップＳ１０、Ｓ１２で共にＮｏである場合は、デポジットがそれほど堆積していないと考えられるため、燃料の切り替えは行わず、カウンタＴ１の値をインクリメントさせる（ステップＳ１４）。さらに、デポジット生成エンジン条件での運転が現在行われているかを判定し（ステップＳ１６）、ＹｅｓであればカウンタＴ２の値をインクリメントさせる（ステップＳ１８）。
【００２２】
一方、ステップＳ１０及びＳ１２のうちいずれかがＹｅｓであった場合には、デポジットが相当量堆積していると考えられる。従って、燃焼室１０に供給される燃料を、デポジット生成燃料からデポジット低減燃料へと切り替える処理を行う（ステップＳ２０）。例えば、デポジット生成燃料である低質燃料が、デポジット低減燃料である水素燃料へと完全に切り替えられる。
【００２３】
続いて、デポジット低減燃料による運転時間Ｔ３が、所定の運転時間Ｔ３ｓを超えたか否かの判定を行う（ステップＳ２２）。所定時間に満たない場合は、Ｔ３の値をインクリメントさせ（ステップＳ２４）、最初に戻る。ステップＳ２２において所定時間が経過した場合は、デポジット低減燃料からデポジット生成燃料への切り替えを行う（ステップＳ２６）。その後、Ｔ１〜Ｔ３の全てのカウンタをリセットする（ステップＳ２８）。
【００２４】
本実施例の燃料供給制御装置によれば、デポジットの堆積を検出した場合にデポジット生成燃料からデポジット低減燃料への切り替えを行っている。デポジット低減燃料の供給によりデポジットの燃焼が促進されるため、燃焼室１０内に堆積したデポジットを焼却除去することができる。このように、本実施例ではデポジット低減燃料を利用することにより、デポジットを燃焼させて除去している。従って、従来に比べ広範囲（ピストンやシリンダヘッドなどの燃焼室壁面、吸排気ポート及び吸排気弁、燃料噴射弁の噴出孔周りなど）のデポジットを除去することができる。
【００２５】
デポジット低減燃料としては、上述のように水素燃料やブラウンガス（水素酸素比が２：１の混合ガス）を使用することができる。水素燃料を使用する場合は、水素の供給に伴う燃焼温度の上昇によりデポジットへの熱伝達が増大し、デポジットの焼却が促進される。ブラウンガスを用いる場合は、水素燃料を単独で投入する場合に比べて壁面の熱伝達が増大し、デポジットの焼却がさらに促進される。デポジット低減燃料としては上述した燃料の他に、メタンと水素の混合ガスを用いてもよい。
【００２６】
続いて、本実施例の構成の一部を変更した変形例について説明する。
【００２７】
上記実施例では、デポジットの堆積を検出した場合に、デポジット生成燃料からデポジット低減燃料への完全な切り替えを行ったが、デポジット生成燃料とデポジット低減燃料を混合して使用してもよい。デポジットの堆積を検出した場合には、デポジット生成燃料に対するデポジット低減燃料の混合割合を増大させる。その結果、使用燃料に含まれるデポジット低減燃料によりデポジットの焼却が促進されるため、燃焼室１０内の広範囲のデポジットを除去することができる。
【００２８】
図３は、第１の変形例に係る燃料供給制御装置の制御を示したフローチャートである。図２のステップＳ２０及びＳ２６が、ステップＳ２０ａ及び２６ａに置き換えられている他は、図２の構成と同一である。ステップＳ２０ａでは、デポジット低減燃料への完全な切り替えを行う代わりに、デポジット生成燃料に対するデポジット低減燃料の混合割合の増大を行っている。また、ステップＳ２６ａでは、デポジット生成燃料への完全な切り替えを行う代わりに、デポジット低減燃料に対するデポジット生成燃料の混合割合の増大を行っている。
【００２９】
以上のように、デポジットの堆積が検出された場合、使用燃料中においてデポジット低減燃料の割合を増大させることにより、広範囲のデポジットを効果的に除去することができる。デポジット低減燃料の割合を増大させる際には、使用燃料をデポジット生成燃料からデポジット低減燃料へ完全に切り替えてもよいし、両者を混合して使用しつつデポジット低減燃料の割合を増大させてもよい。
【００３０】
また、上記実施例ではデポジット生成燃料及びデポジット低減燃料を共通のインジェクタ１６より燃焼室１０内に噴射する構成であった（図１）。しかし、２つの燃料ラインを共通化することが難しい場合には、デポジット低減燃料をデポジット供給燃料とは別に燃焼室に供給する構成としてもよい。
【００３１】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第２の変形例に係る内燃機関１００Ａ及び１００Ｂの構成を示した模式図であり、図１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図４（ａ）では、デポジット低減燃料側の燃料ライン４２が、燃焼室１０内の側壁に設けられたインジェクタ５０に接続されている。これにより、デポジット低減燃料を燃焼室１０内に直接噴射することが可能となっている。図４（ｂ）では、デポジット低減燃料側の燃料ライン４２が、吸気通路１２内の側壁に設けられたインジェクタ５２に接続されている。これにより、吸気通路１２を介してデポジット低減燃料を燃焼室１０に供給することが可能となっている。
【００３２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）のいずれの場合でも、図１の場合と同様に使用燃料中におけるデポジット低減燃料の割合を増大させることが可能である。デポジット生成燃料をデポジット低減燃料と共に使用する場合には、両者は燃焼室１０内において最終的に混合される。
【００３３】
なお、デポジット低減燃料としてブラウンガスを使用する場合は、本変形例の図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように、インジェクタ１６とは別に設けられた噴射手段（インジェクタ５０または５２）により、燃焼室１０または吸気通路１２にガスを噴射する構成とすることが好ましい。
【実施例２】
【００３４】
実施例２は、内燃機関の燃焼サイクル（吸気−圧縮−燃焼−排気）に合わせて、デポジット低減燃料の供給時期を変化させる例である。実施例２に係る燃料供給制御装置を備えた内燃機関としては、図４（ａ）の内燃機関１００Ａの構成を採用する。内燃機関１００Ａは、デポジット低減燃料を燃焼室１０内に直接噴射することのできる噴射手段（インジェクタ５０）を備えている。また、デポジット低減燃料としては、実施例１と同様に水素燃料やブラウンガスを使用することができる。
【００３５】
図５は、実施例２の燃料供給制御装置における制御を示したフローチャートである。最初にデポジット堆積の判定を行い（ステップＳ４０〜Ｓ４２）、デポジットが堆積されていない場合はカウンタをカウントアップし（ステップＳ４４〜Ｓ４８）、デポジットが堆積されている場合はデポジット生成燃料からデポジット低減燃料への切り替えを行う（ステップＳ５０）。ここまでの制御は実施例１（図２のステップＳ１０〜Ｓ２０）と同様である。
【００３６】
続いて実施例１と同じように、デポジット低減燃料による運転時間Ｔ３が、所定の運転時間Ｔ３ｓを超えたか否かの判定を行い（ステップＳ５２）、所定時間に満たない場合はＴ３の値をインクリメントさせる（ステップＳ５４）。続いて、デポジット低減燃料による運転時間Ｔ３を、所定の運転時間Ｔ４ｓと比較する（ステップＳ５６）。ここでＴ４ｓは、燃料の噴射時期を判定するための所定の閾値であり、「Ｔ３ｓ＞Ｔ４ｓ」である。ステップＳ５６でデポジット低減燃料による運転時間Ｔ３がＴ４ｓに満たない場合は、内燃機関１００Ａの吸気行程においてデポジット低減燃料の噴射を行う（ステップＳ５８）。一方、ステップＳ５６でデポジット低減燃料による運転時間Ｔ３がＴ４ｓを超えた場合は、内燃機関１００Ａの圧縮行程においてデポジット低減燃料の噴射を行う（ステップＳ６０）。
【００３７】
ステップＳ５２において所定時間が経過した場合は、実施例１と同じように、デポジット低減燃料からデポジット生成燃料への切り替えを行い（ステップＳ６２）、Ｔ１〜Ｔ３の全てのカウンタをリセットする（ステップＳ６４）。
【００３８】
以上のように、デポジット低減燃料を燃焼室１０内に直接噴射する場合、内燃機関１００Ａの燃焼サイクルに対してデポジット低減燃料の噴射時期を変化させることができる。燃料の噴射時期が異なると、水素ガスが燃焼室１０内の異なる場所に偏在し、その場所におけるデポジットの燃焼が促進される。このように、インジェクタ５０によるデポジット低減燃料の噴射時期を変化させることで（図５ステップＳ５６〜Ｓ６０）、特定領域のデポジットを効率的に除去することができる。
【００３９】
例えば、筒内流動が比較的弱い内燃機関であれば、吸気行程初期に噴射を行った場合はピストン境面付近に燃料が偏在し、吸気行程後期に噴射を行った場合はシリンダヘッド壁面付近に燃料が偏在する。筒内流動が比較的強い内燃機関であれば、吸気行程で噴射した燃料は燃焼室１０内で均質化し、広く分布する。また、圧縮行程後期では噴射燃料は成層化し、貫徹力によって噴射弁に近い側や遠い側に偏在する。
【００４０】
上記のデポジット低減燃料の噴射時期は、吸気工程から圧縮行程の間で変化させることが好ましい。また、上記実施例では閾値Ｔ４ｓによる場合分けを用いて２通りのタイミングで噴射を行ったが、噴射時期をさらに細かく分割してもよい。
【００４１】
実施例１及び実施例２において、デポジットの堆積はデポジット生成燃料による運転時間Ｔ１と、デポジット生成エンジン条件下での運転時間Ｔ２により判定したが、上記Ｔ１及びＴ２のうちいずれか一方のみを用いてデポジットの堆積を判定してもよい。また、上記以外の方法でデポジットの堆積を検出してもよい。
【００４２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０                燃焼室
１２                吸気通路
１４                排気通路
１６、５０、５２    インジェクタ
２０    デポジット生成燃料用タンク
４０    デポジット低減燃料用タンク
８０    ＥＣＵ
【図１】
2010163905.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010163905.tif 000006
【図５】
2010163905.tif 000007