(57)【要約】【課題】インジェクタ先端に燃料のデポジットが堆積することを防止する。【解決手段】燃焼室（１１０）内に燃料を噴射するインジェクタ（１２３）を備えた内燃機関（１）であって、燃焼室（１１０）内に供給する空気量を調整する吸入空気量調整手段（１０４、２０３）、吸入空気量調整手段（１０４、２０３）における空気量を制御するエンジンコントロールユニット（２００）を備える。エンジンコントロールユニット（２００）は、インジェクタ（１２３）から燃焼室（１１０）内に燃焼用燃料が噴射された後の所定期間、燃焼室内に供給する空気量を基準量から減少させる。この制御により、インジェクタ（１２３）先端の燃料が吸引されデポジット発生が防止される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関であって、
前記燃焼室内に供給する空気量を調整する吸入空気量調整手段と、
前記吸入空気量調整手段における空気量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記噴射弁から前記燃焼室内に燃焼用燃料が噴射された後の所定期間、前記燃焼室内に供給する空気量を基準量から減少させることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、空気量を減少せる前記期間を、前記直噴弁先端のサック内燃料が負圧により吸引されるに足りる期間に設定している、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御手段は、空気量を減少させた前記期間の後の所定期間、前記燃焼室内に供給する空気量を前記基準量より増加させる、請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段は、空気量を増加させる前記期間を、前記空気量を減少させたことにより必要吸入空気量より少なくなった空気量を補填しうる期間に設定している、請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
クランク軸の角度を検出するクランク角検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記クランク角検出手段が検出した前記クランク軸の回転角に基づいて、前記吸入空気量調整手段を制御する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関であって、
前記噴射弁経由で前記燃焼室内に供給する燃料量を調整する燃料量調整手段と、
前記燃料量調整手段における燃料量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記噴射弁から前記燃焼室内に燃焼用燃料が噴射された後に、前記噴射弁に微少量の燃料を供給することを特徴とする内燃機関。
【請求項７】
噴射弁先端の温度を検出する噴射弁温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記噴射弁温度検出手段が検出した前記噴射弁先端の温度が所定の温度以上である場合に、前記微少量の燃料を供給させる、請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
クランク軸の角度を検出するクランク角検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記クランク角検出手段が検出した前記クランク軸の回転角が所定角になった場合に、前記微少量の燃料を供給させる、請求項６または７に記載の内燃機関。
【請求項９】
燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関であって、
前記噴射弁経由で前記燃焼室内に供給する燃料量を調整する燃料量調整手段と、
前記燃料量調整手段における燃料量を制御する制御手段と、
噴射弁先端の温度を検出する噴射弁温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記噴射弁から前記燃焼室内に供給する燃焼用燃料を複数回に分割して供給するものであり、前記噴射弁温度検出手段が検出した前記噴射弁先端の温度が所定の温度になった場合に第２回目以降の燃料を供給させることを特徴とする内燃機関。
【請求項１０】
クランク軸の角度を検出するクランク角検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記クランク角検出手段が検出した前記クランク軸の回転角が所定角になった場合に、第２回目以降の燃料を供給させる、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関の制御方法であって、
前記噴射弁から前記燃焼室内に燃焼用燃料を噴射するステップと、
前記燃焼用燃料の供給から所定期間、前記燃焼室内に供給する空気量を基準量から減少させるステップと、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１２】
前記空気量を減少させるステップの後の所定期間、前記燃焼室内に供給する空気量を前記基準量より増加させるステップをさらに備えた、請求項１１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１３】
燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関の制御方法であって、
前記噴射弁から前記燃焼室内に燃焼用燃料を噴射するステップと、
前記噴射弁から前記燃焼室内に燃焼用燃料が噴射されてから所定期間後に、前記噴射弁に微少量の燃料を供給するステップと、を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項１４】
燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関の制御方法であって、
噴射弁経由で燃焼室内に第１回目の燃焼用燃料を供給するステップと、
噴射弁先端の温度が所定の温度になった場合に第２回目以降の燃焼用燃料を供給するステップと、を備えたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直噴エンジン等の内燃機関に係り、特にインジェクタ先端にデポジットが堆積することを防止する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室に燃料を供給するインジェクタにおいて、その先端に残留した燃料が加熱されることによって液相成分に含まれる物質が脱水素反応や重合反応を起こし固体化したデポジットが残留することが問題視されていた。このデポジットは、インジェクタ先端のサック内に堆積したり噴孔を塞いだりするため、燃料噴出の妨げになる。
【０００３】
従来、デポジットの発生や堆積を防止するための技術が考案されていた。例えば、特開２００２−１３００２２号公報には、エンジンの回転数を検出し、低速時、すなわち燃料の噴射間隔が長くてその間にインジェクタ先端の燃料が固相化しやすい状態の場合に、燃焼室の点火時期を遅角側に制御し、緩慢な燃焼にさせることによってインジェクタ先端の温度を下げ、デポジットの残留を防止する技術が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また特開２００２−４８０３４号公報には、インジェクタのノズルプレートに段差と燃料逃し溝を設け、表面張力によって燃料をノズルから離し、逃し溝経由で排出するように構成した技術が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２―１３００２２号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−４８０３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されているような点火時期を制御する技術は、緩慢燃焼を許容するものであるため、燃焼効率を低下させ燃費を悪化させてしまうという問題点があった。また特許文献２に開示されているようなノズル構造では、残留した燃料がノズルから離れて停滞するものの排出される前の燃料が温度上昇によってデポジットとなり、いつかはノズルを塞ぐ原因になることは避けられなかった。
【０００８】
【課題を解決する手段】
そこで、本発明は上記課題を解決するために、噴射弁にデポジットが付着することを防止可能な内燃機関及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
この目的を達成する第１の発明は、燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関であって、燃焼室内に供給する空気量を調整する吸入空気量調整手段と、吸入空気量調整手段における空気量を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、噴射弁から燃焼室内に燃焼用燃料が噴射された後の所定期間、燃焼室内に供給する空気量を基準量から減少させることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、通常燃焼室内で燃料と空気とを適度に混合させ点火させるため、基準量で空気が燃焼室内に供給されるが、制御手段は、噴射弁から燃料噴射後に供給する空気量を減少させる。空気量を減少させると噴射弁先端に負圧が生じるため、噴射弁先端に残留していた燃料が負圧によって吸引される。このためデポジットの原因となる燃料が燃焼時に噴射弁先端に残っていない状態となるため、噴射弁先端の温度が上昇してもデポジットが発生することが無い。
【００１１】
なお、空気量を減少させる期間は燃焼用燃料噴射直後でも少し間をおいてからでもよい。デポジットが生じうる条件になる前に燃料を除去すればよい。
【００１２】
ここで本発明において「噴射弁」とはインジェクタ等の燃料供給構造を意味するが、噴射弁は必ずしも燃焼室内に直接噴射可能に設けられている（例えば直噴エンジン）必要はない。噴射弁が燃焼室以外の場所、例えば吸入管内に燃料を噴射するようなものであっても温度上昇によってデポジットが発生しうるような構造であれば、本発明を適用可能だからである。
【００１３】
「吸入空気量調整手段」とは、燃焼室内に供給する空気の量を変更可能な構造総てを意味し、流量を制限可能に構成されたスロットルバルブや吸気弁が相当する。
【００１４】
「制御手段」は、ソフトウェアプログラムにより本発明の動作を実施可能に構成されたコンピュータ装置（エンジンコントロールユニット等）を意味するが、必ずしもソフトウェア制御されることを要せず、同様の制御が可能なハードウェア構造として構成してもよい。
【００１５】
「基準量」とは、燃焼室に吸気するために流す単位時間当たりの空気の流量の平均量を意味し、内燃機関によって適当な基準量は異なる。
【００１６】
「所定期間」は、燃料噴射の直後に連続させてもよいし、燃料噴射後から若干期間をおいてもよい。燃料噴射後にサック内の燃料が減少し、デポジットが発生しうるような燃料量になる前に負圧にできれば充分である。
【００１７】
ここで、制御手段は、空気量を減少せる期間を、直噴弁先端のサック内燃料が負圧により吸引されるに足りる期間に設定する。このように設定すれば、サック内の燃料が吸引されサック内に残留することが無くなるので、噴射弁が高温になってもデポジットが発生することが無い。
【００１８】
この所定期間は、負圧の程度と噴射弁の構造とによって期間長は変動する。この所定期間は、予め定めた固定時間としてもよいし、内燃機関のクランク軸の回転角に対応させてもよい。
【００１９】
また本発明において、制御手段は、空気量を減少させた期間の後の所定期間、燃焼室内に供給する空気量を基準量より増加させることは好ましい。このような構成によれば、デポジットの原因となりうる燃料を吸引するため空気量を減少させたことに伴って全体的に減少した吸入空気量を補うことができ、適正な燃焼を妨げないからである。例えば、制御手段は、空気量を増加させる期間を、空気量を減少させたことにより必要吸入空気量より少なくなった空気量を補填しうる期間に設定していることになる。このような構成によれば、少なくとも燃焼室内における適切な燃焼を確保できる。
【００２０】
なお、この空気量を増加させる期間は、空気量を減少させる期間に連続させてもいいし一旦基準量の空気供給に戻して暫くしてから空気量を増加させてもよい。混合気の圧縮や燃焼に間に合うように空気を補充できればよい。
【００２１】
さらに本発明において、クランク軸の角度を検出するクランク角検出手段をさらに備えることは好ましい。このとき制御手段は、クランク角検出手段が検出したクランク軸の回転角に基づいて吸入空気量調整手段を制御する。このような構成によれば、クランク軸の角度を検出することによって吸入する空気量を調整する適切なタイミングを知ることができる。このような構成により、クランク軸の回転角速度に応じて、空気量を減少させたり増加させたりする期間が変動し、期間の調整が不要である。
【００２２】
なお、吸気バルブや排気バルブを動かすカムシャフト等の回転角を検出することでもタイミングを知ることができる。すなわち、内燃機関の動作に対応して周期的に動作する部材の動き、または、周期的に動作させるための信号そのものを検出・参照することで、微少燃料供給のタイミングを制御できる。
【００２３】
また上記目的を達成する第２の発明は、燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関であって、噴射弁経由で燃焼室内に供給する燃料量を調整する燃料量調整手段と、燃料量調整手段における燃料量を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、噴射弁から燃焼室内に燃焼用燃料が噴射された後に、噴射弁に微少量の燃料を供給することを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、燃焼用燃料が噴射された後に噴射弁に微少量の燃料噴射を行うことにより、噴射弁のサック内には再び燃料が充填される。デポジットは燃料の残留量が少なくなった場合にデポジットが発生しうる温度範囲の熱が加わって生じるものであるため、当該温度範囲内ではサック内に燃料を再充填するよう構成すれば、デポジットが生じなくなる。また噴射弁先端の温度が微少量の燃料噴射でさらに低下するため、更にデポジットが生じにくくなる。
【００２５】
なお、燃焼室の点火後にサック内の燃料がデポジット発生可能な量になったとしても、燃焼室内の高温によってデポジットは消失し、固相成分が残留することが無い。そのため燃料点火前までサック内の燃料量をデポジットが発生しにくい量に維持することが好ましい。
【００２６】
ここで「微少量」とは、燃料の燃焼に寄与しない程度（すなわち燃焼用燃料のみで燃焼には充分）であってサック内にデポジットを生じない程度に充分な燃料の量をいう。デポジットは温度が所定の温度範囲にあって、ある程度以下の燃料が残っている場合に生じるから、このような量を充分超える量の燃料がサック内に残留している限りデポジットは生じないのである。
【００２７】
なお、微少量の燃料供給は、燃料噴射後、燃焼室への点火によってデポジットが生じない程度の高温になるまでの間（すなわちデポジットが発生しうる温度範囲の期間）において、サック内の燃料がデポジットを生じうる限界量より常に高くなるようなタイミングに実施する。そのため、燃料噴射後にサック内の燃料が前記限界量に達する少し前に実施することが好ましい。
【００２８】
ここで本第２の発明において、噴射弁先端の温度を検出する噴射弁温度検出手段をさらに備え、制御手段は、噴射弁温度検出手段が検出した噴射弁先端の温度が所定の温度以上である場合に、微少量の燃料を供給させることは好ましい。上記構成によれば、デポジットが発生しうる条件であるか否かを検出した上でサック内に燃料を再充填するので、デポジットの発生を確実に防止することが可能である。逆に温度の低下によってデポジット発生の可能性が少ない場合には微少量の燃料を供給しないで済ますことも可能である。
【００２９】
ここで「所定の温度」は、例えば、サック内に残留する燃料量次第ではデポジットが生じる可能性のある温度であり、これより低い温度になっている場合には燃料を再充填しなくてもデポジットは発生しない。所定の温度は、デポジットを発生しうる温度範囲を検出するものでもよいが、サック内の燃料残量の指標として検出するものでもよい。すなわち、燃料噴出後は噴射弁先端の温度低下に対応して噴射弁先端に残留する燃料量が減少する。この燃料量がデポジットを生じうる限界量に達しているか否かを判断する指標としてこの温度検出を利用することもできる。
【００３０】
ここで本第２の発明において、クランク軸の角度を検出するクランク角検出手段をさらに備えることは好ましい。このとき制御手段は、クランク角検出手段が検出したクランク軸の回転角が所定角になった場合に微少量の燃料を供給させる。このような構成によれば、クランク軸の角度を検出することによって微少量の燃料を供給するために適切なタイミングを知ることができる。
【００３１】
なお、吸気バルブや排気バルブを動かすカムシャフト等の回転角を検出することでもタイミングを知ることができる。すなわち、内燃機関の動作に対応して周期的に動作する部材の動き、または、周期的に動作させるための信号そのものを検出・参照することで、微少燃料供給のタイミングを制御できる。
【００３２】
上記目的を達成する第３の発明は、燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関であって、噴射弁経由で燃焼室内に供給する燃料量を調整する燃料量調整手段と、燃料量調整手段における燃料量を制御する制御手段と、噴射弁先端の温度を検出する噴射弁温度検出手段と、を備え、制御手段は、噴射弁から燃焼室内に供給する燃焼用燃料を複数回に分割して供給し、噴射弁温度検出手段が検出した噴射弁先端の温度が所定の温度になった場合に、第２回目以降の燃料を供給させる。
【００３３】
上記構成によれば、燃焼用燃料供給後に噴射弁先端のサック内の燃料は徐々に減少するが、噴射弁先端の温度とサック内に残留する燃料量とはある程度対応するので、デポジットが生じない程度の残留燃料が存在している場合に燃料を噴射すれば、サック内の温度を一気に下げて、また、サック内に燃料を充填するので、デポジットが生じることが無い。
【００３４】
ここで本第３の発明において、クランク軸の角度を検出するクランク角検出手段をさらに備えることは好ましい。このとき制御手段は、クランク角検出手段が検出したクランク軸の回転角が所定角になった場合に、第２回目以降の燃料を供給させる。このような構成によれば、クランク軸の角度を検出することによって第２回目以降の燃料を供給するために適切なタイミングを知ることができる。
【００３５】
なお、吸気バルブや排気バルブを動かすカムシャフト等の回転角を検出することでもタイミングを知ることができる。すなわち、内燃機関の動作に対応して周期的に動作する部材の動き、または、周期的に動作させるための信号そのものを検出・参照することで、分割燃料供給のタイミングを制御できる。
【００３６】
第１の発明に係る内燃機関の制御方法は、燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関の制御方法であって、噴射弁から燃焼室内に燃焼用燃料を噴射するステップと、燃焼用燃料の供給から所定期間、燃焼室内に供給する空気量を基準量から減少させるステップと、を備えたことを特徴とする。
【００３７】
上記工程によれば、噴射弁から燃料噴射後に供給される空気量が基準量より減少し噴射弁先端に負圧が生じるため、噴射弁先端に残留していた燃料が負圧によって吸引される。このためデポジットの原因となる燃料が燃焼時に噴射弁先端に残っていない状態となるため、噴射弁先端の温度が上昇してもデポジットが発生することが無い。
【００３８】
当該第１の発明に係る内燃機関の制御方法において、空気量を減少させるステップの後の所定期間、燃焼室内に供給する空気量を基準量より増加させるステップをさらに備える。このような方法によれば、デポジットの原因となりうる燃料を吸引するため空気量を減少させたことに伴って全体的に減少した吸入空気量を補うことができ適正な燃焼を妨げない。
【００３９】
第２の発明に係る内燃機関の制御方法は、燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関の制御方法であって、噴射弁から燃焼室内に燃焼用燃料を噴射するステップと、噴射弁から燃焼室内に燃焼用燃料が噴射されてから所定期間後に、噴射弁に微少量の燃料を供給するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００４０】
上記工程によれば、燃焼用燃料が噴射された後に噴射弁に微少量の燃料噴射を行うことにより、噴射弁のサック内には再び燃料が充填される。デポジットは燃料の残留量が少なくなった場合にデポジットが発生しうる温度範囲の熱が加わって生じるものであるため、当該温度範囲内ではサック内に燃料を再充填するよう制御すれば、デポジットが生じなくなる。
【００４１】
第３の発明に係る内燃機関の制御方法は、燃焼室内に燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関の制御方法であって、噴射弁経由で燃焼室内に第１回目の燃焼用燃料を供給するステップと、噴射弁先端の温度が所定の温度になった場合に第２回目以降の燃焼用燃料を供給するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００４２】
上記工程によれば、燃焼用燃料供給後に噴射弁先端のサック内の燃料は徐々に減少するが、噴射弁先端の温度とサック内に残留する燃料量とはある程度対応するので、デポジットが生じない程度の残留燃料が存在している場合に燃料を噴射すれば、サック内の温度を一気に下げて、また、サック内に燃料を充填するので、デポジットが生じうる温度範囲においてデポジットを生じさせるような量にまで燃料が減少することが防止される。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、上記第１の発明に係る内燃機関であり、特に直噴エンジンの燃焼室内に供給する空気量を制御するものである。図１に、本実施形態の直噴エンジンのシステム概念図を示す。以下の実施形態は本発明を直噴エンジンに適用した場合を例示したものであり、これらの構造に本発明が限定されるものではない。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態の直噴エンジン１は、吸気系統として、吸気口１０１、エアクリーナー１０２、吸気管１０３、スロットルバルブ１０４、サージタンク１０５、及び吸気マニホールド１０６を備えている。
【００４６】
エアクリーナー１０２は吸い込んだ空気中の粉塵を濾過するものである。スロットルバルブ１０４は本発明に係り、吸気管１０３内を流れる空気の流量を制御する弁構造を構成している。サージタンク１０５は、燃焼室１１０内に供給する空気の圧力を平準化するものである。吸気マニホールド１０６は、燃焼室１１０内に空気を導くパイプである。
【００４７】
また排気系としては、排気マニホールド１３０、三元触媒１３１、排気パイプ１３２を備えている。三元触媒１３１は排出ガスを低減させるための構造物である。
【００４８】
直噴エンジン１の本体として、図１にはその一部断面図のみが示されており、燃焼室１１０、ピストン１１１、アーム１１２、クランク軸１１３、回転板１１４、点火プラグ１１５、吸気バルブ１１６、排気バルブ１１７、シリンダヘッド１２０、カムシャフト１２１、イグニションコイル１２２、及びインジェクタ１２３を備えている。
【００４９】
燃焼室１１０は、インジェクタ１２３から供給された燃料と吸気マニホールド１０６から供給された空気との混合気を燃焼させるものである。当該燃焼室１１０の周囲には冷却用のウォータージャケット用空間が形成されているが、当該図では簡単のため省略してある。ピストン１１１は燃焼室１１０における燃焼による膨張によって燃焼室内を摺動可能になっており、その動力がアーム１１２を通じてクランク軸１１３に伝達されるようになっている。回転板１１４はクランク軸１１３とともに回転し、クランク軸の回転角を示すことが可能になっている。点火プラグ１１５は、イグニションコイル１２２から高電圧が供給されると発火し、混合気に点火するようになっている。吸気バルブ１１６は、吸気用のカムシャフト１２１の回転に対応して所定のクランク軸の角度範囲、すなわち吸気行程において開栓するように構成されており、空気と燃料との混合気を燃焼室１１０内に導くことができるようになっている。排気バルブ１１７は、排気用のカムシャフト１２１に台頭して所定のクランク軸の角度範囲、すなわち排気工程において開栓するように構成されており、燃焼ガスを排気することができるようになっている。インジェクタ１２３は本発明に係り、エンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する。）２００の制御に対応した量の燃料を供給することが可能になっている。
【００５０】
制御系としては、本発明に係る制御手段であるＥＣＵ２００、エアロフローセンサ２０１、スロットルポジションセンサ２０２、スロットルモータ２０３、サージタンク圧力センサ２０４、インジェクタ先端温度センサ２０５、カムポジションセンサ２０６、クランクポジションセンサ２０７等を備えて構成されている。
【００５１】
ＥＣＵ２００は、公知のマイクロコンピュータ装置としての構成を備えており、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、インターフェース回路等を備えている。特にＥＣＵ２００は、本発明に係る制御方法を実施するためのソフトウェアプログラムを実行し、本発明の内燃機関として動作可能に構成されている。
【００５２】
具体的に、ＥＣＵ２００は、エアロフローセンサ２０１の検出信号を参照することにより吸入空気量を検出可能になっている。またＥＣＵ２００はスロットルポジションセンサ２０２の検出信号を参照することによりスロットルバルブ１０４の開度を検出可能になっており、他方スロットルモータ２０３を駆動することによってスロットルバルブ１０４の開度を任意に変更することができるように構成されている。サージタンク圧力センサ２０４からの検出信号を参照することにより、ＥＣＵ２００はサージタンク１０５内の圧力を検出することができる。またインジェクタ先端温度センサ２０５からの検出信号を参照することにより、ＥＣＵ２００はインジェクタ１２３の先端温度、すなわちインジェクタ先端に残留する燃料の残量を間接的に検出することが可能になっている。カムポジションセンサ２０６は吸気バルブ１１６や排気バルブ１１７を開閉させるカムシャフト１２１の回転角を検出可能になっており、またクランクポジションセンサ２０７はクランク軸１１３と共に回転する回転板１１４の回転角を検出可能になっている。当該カムポジションセンサ２０６とクランクポジションセンサ２０７の検出信号を参照することによって、ＥＣＵ２００は２回転１サイクルのエンジンのどの工程にあるかを検出することができるようになっている。
【００５３】
図８に基づいてインジェクタ１２３の先端部分の構造を説明する。インジェクタ１２３の先端部分は、ニードル１２３１をホルダ１２３２が囲むように構成されている。ニードル１２１の周囲から燃料が供給されるようになっている。ホルダ１２３２には噴孔１２３３が設けられており、燃焼室１１０内部に向けて燃料が噴射できるようになっている。ニードル１２１とホルダ１２３２とで囲まれる領域がサック１２３４であり、燃料噴射後に通常若干の燃料が残留する領域である。
【００５４】
次に本第１実施形態の動作を説明する。図２は、本第１実施形態の吸入空気量の制御方法を示すものであり、クランク軸の角度に対するスロットルバルブ１０４の開度とそれに伴って増減するサージタンク圧力との関係を示している。クランク軸の角度は、上死点におけるクランク軸の角度をゼロとした場合の相対角度を示している。
【００５５】
図２に示すように、本第１実施形態において、ＥＣＵ２００は、インジェクタ１２３から燃焼室１１０内に燃焼用燃料が噴射された後の所定期間（クランク角Ａ１〜Ａ２）、燃焼室１１０内に供給する空気量を基準量（スロットルバルブ開度Ｓ０）からスロットルバルブ開度Ｓ１にまで減少させている。さらにＥＣＵ２００は、空気量を減少させた後の所定期間（クランク軸１１３の角度Ａ２〜Ａ３）、今度は燃焼室１１０内に供給する空気量を基準量（Ｓ０）よりスロットルバルブ開度Ｓ２にまで増加させている。
【００５６】
図３に示すフローチャートを参照しながら、本第１実施形態の制御方法を詳しく説明する。前提として、吸気行程開始時から燃料噴射行程までの期間においてスロットルバルブ１０４は、基準量としての空気量を供給する開度Ｓ０に制御されているものとする。
【００５７】
まず、ＥＣＵ２００は、カムシャフトポジションセンサ２０６及び／またはクランクポジションセンサ２０７を参照しながら、燃料噴射が終了したか否かを判定する（Ｓ０１）。燃料噴射の終了になっていない場合には（Ｓ０１：Ｎ）、他の行程に属するためその行程に応じた他の処理を実施する（Ｓ０７）。
【００５８】
一方、燃料噴射が終了した場合（Ｓ０１：Ｙ）、ＥＣＵ２００は、まずスロットルモータ２０３を駆動してスロットルポジションセンサ２０２の検出信号を監視しながら、スロットルバルブ１０４を開度Ｓ１にまで閉じる（Ｓ０２）。このときのクランク軸１１３の角度をＡ１とする。スロットルバルブ１０４の開度が低くなると空気流量が少なくなる。このときインジェクタ１２３の先端部分のサック１２３４には、燃料噴射により燃料が残留しており、徐々に減少していく状態となっている。そのまま燃料が少なくなっていくとインジェクタ１２３先端の温度は高いためデポジットを生じ易い状態になる。ところが、スロットルバルブ１０４の開度を一気にＳ１まで絞るので、吸気管１０３やサージタンク１０５の圧力が激減し、サック１２３４内の燃料が吸気負圧により吸い出されて殆どサック内に残らなくなる。このような吸気負圧をどの程度の期間実施すればサック１２４内の燃料をほぼ吸い出すことができるかは実験等により予め求めておく。ＥＣＵ２００は、燃料除去に充分な期間に対応するクランク軸１１３の回転範囲（Ａ１〜Ａ２）だけ吸気負圧が生じるように動作する。すなわち、クランク軸１１３の角度がＡ２に達していない限り（Ｓ０３：Ｎ）、ＥＣＵ２００はスロットルバルブ１０４の開度をＳ１のまま維持する。
【００５９】
さて、クランク軸１１３の角度がＡ２になった場合（Ｓ０３：Ｙ）、ＥＣＵ２００は、今度は一気にスロットルバルブ１０４の開度を基準開度Ｓ１からさらに開放されたＳ２にまで開放する（Ｓ０４）。このような開度にスロットルバルブ１０４を維持すれば、充分な空気量がサージタンク１０５に供給されサージタンク１０５の圧力が高まる。ステップＳ０２において吸気負圧を得るために空気流量を制限していたので、クランク軸１１３の角度がＡ２に達するまでは本来必要な空気量がサージタンク１０５に供給されていなかった。しかし、ここでスロットルバルブ１０４の開度を大きくし多量の空気を供給するようにしたので、不足していた空気量が補填されることになる。補填する空気の量は、吸気負圧において不足した空気量に等しくすることが妥当である。そこで、ＥＣＵ２００はそのような量の空気を供給するものとして予め設定されている期間、すなわちクランク軸１１３の角度がＡ３になっているまで（Ｓ０５：Ｎ）待ち、角度がＡ３に達した時点で（Ｓ０５：Ｙ）スロットルバルブ１０４の開度を基準値Ｓ０に戻す（Ｓ０７）。以降は行程に応じた他処理を実施する（Ｓ０７）。
【００６０】
以上、本第１実施形態によれば、燃料噴射後に吸入空気量が空気量を減少されるので、インジェクタ１２３先端に生じた負圧によりサック１２３４内に残留していた燃料が吸引される。このためデポジットの原因となる燃料がインジェクタ１２３先端に残っていない状態となるため、インジェクタ１２３先端の温度がどのように変化してもデポジットが発生することを防止可能である。
【００６１】
また本第１実施形態によれば、空気量を減少せる期間をクランク軸１１３が角度Ａ１からＡ２までのサック１２３４内の燃料が負圧により吸引されるに足りる期間に設定してあるので、サック内の燃料がほぼ完全に吸引されサック内に残留することを防止できる。
【００６２】
また本第１実施形態によれば、空気量を減少させた期間の後の所定期間、燃焼室１１０内に供給する空気量を基準量Ｓ０より増加させるので、吸気負圧を得るためにスロットルバルブ１０４の開度を減少させたことに伴って全体的に減少した吸入空気量を補うことができ、適正な燃焼を維持することができる。
【００６３】
さらにまた本第１実施形態によれば、クランクポジションセンサ２０７によってクランク軸１１３の角度を検出しそれに対応させてスロットルバルブ１０４を開閉するように構成したので、空気量を適切なタイミングで調整することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、上記第２の発明に係る内燃機関であり、特に直噴エンジンにおいて燃料供給後に再度微少量の燃料を供給するものである。本実施形態の直噴エンジンの構成については、上記第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【００６５】
次に本第２実施形態の動作を説明する。図４は、本第２実施形態の燃料供給制御方法を示すものであり、クランク軸の角度に対するサック１２３４内燃料残量の変化とそれに伴って増減するインジェクタ先端温度との関係を示している。クランク軸の角度は、上死点におけるクランク軸の角度をゼロとした場合の相対角度を示している。
【００６６】
図４に示すように、本第２実施形態では、インジェクタ１２３から燃焼室１１０内に燃焼用燃料が噴射された後に、再びインジェクタ１２３からサック１２３４内に燃料を満たすに充分な程度の微少量の燃料を供給するものである。
【００６７】
燃料燃焼に寄与する燃料噴射は、図４においてクランク軸の角度Ａ１０からＡ１１にかけて実施される。この期間にインジェクタ１２３の先端部には燃料が一気に供給されるためサック１２３４内は燃料が完全に充填された状態の燃料量Ｑｆとなっている。しかし、時間の経過とともにサック１２３４内の燃料は減少していく。もしもサック内の燃料残量がデポジットを発生しうる限界量Ｑｔｈ以下になり、かつその時の温度がデポジットを生じさせる温度範囲であった場合（Ｔｔｈ〜Ｔ１）、すなわち図４の斜線で示すような領域においてデポジットが生成されてしまう。
【００６８】
そこで本実施形態では、このような限界量Ｑｔｈに達する前に再度微少量の燃料を供給してサック１２３４内を燃料で満たし、デポジットの発生を防止する。このためにサック内の燃料残量を計測できる構成を備えている場合にはその計測量を用いればよいが、ここでは図４に示すようにサック内の燃料残量がインジェクタ先端温度の低下と対応しているので、インジェクタ先端温度を検出することによりサック内の燃料残量を間接的に検出する。
【００６９】
図５に示すフローチャートを参照しながら、本第２実施形態の制御方法を詳しく説明する。前提として、通常の制御にしたがって吸気行程開始時から燃料噴射行程までが終了しているものとする。このときインジェクタ１２３先端部のサック１２３４内では燃料が徐々に減少し温度も徐々に低下している。ＥＣＵ２００は、カムシャフトポジションセンサ２０６及び／またはクランクポジションセンサ２０７を参照しながら、サック内の燃料残量が限界値Ｑｔｈに近づくクランク軸の角度Ａ１２に達したか否かを判定する（Ｓ１０）。Ａ１２に達していない場合には（Ｓ１０：Ｎ）、他の処理（Ｓ１６）を継続する。Ａ１２に達していた場合には（Ｓ１０：Ｙ）、インジェクタ先端温度センサ２０５からの検出信号を参照して（Ｓ１１）インジェクタ先端温度が、サック内の燃料残量が少ないことを示しているか否かを判定する（Ｓ１２）。インジェクタ先端温度がしきい値Ｔｔｈに達していない場合には（Ｓ１２：Ｎ）、他の処理（Ｓ１６）を続行する。このしきい値Ｔｔｈはサック１２３４内の燃料残量が限界値に近いことを実験的に示す値である。なお、ここではクランク軸の角度の検出とインジェクタ先端温度の計測とをともに行っているが、これらのうち片方のみを検出してもよい。すなわちクランク軸の角度がインジェクタ先端のサック内における燃料残量に対応して変化するのであれば、クランク軸の角度検出のみで微少量の燃料の噴射タイミングを推測できる。
【００７０】
さてインジェクタ先端温度がしきい値Ｔｔｈに達している場合には（Ｓ１２：Ｙ）、微少量の燃料を噴射する（Ｓ１３）。すなわちクランク軸の角度がＡ１３に達するまでは（Ｓ１４：Ｎ）燃料噴射を継続し、Ａ１３に達したら（Ｓ１４：Ｙ）燃料噴射を停止する（Ｓ１５）。ここで、微少量の燃料噴射はほんの少量であり量的管理が不要なものであれば、噴射終了時（クランク軸の角度Ａ１３）を検出することなく予め定められた期間、燃料噴射するように構成してもよい。微少な燃料噴射の後は他の処理を継続する（Ｓ１６）。
【００７１】
本第２実施形態によれば、微少な追加燃料の噴射によって、サック内の燃料が限界量Ｑｔｈより増えてデポジットを生じにくくなる。
【００７２】
また本第２実施形態によれば、この燃料噴射によって、図４に示すように、インジェクタ先端温度が一気に下がり、デポジットを生じうる温度範囲から外れることになり、さらにデポジットが生じにくくなる。
【００７３】
さらに本第２実施形態によれば、クランク軸の角度検出とインジェクタ先端温度検出とを併用しているので、正確に燃料噴射タイミングを制御することができる。
【００７４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態は、上記第３の発明に係る内燃機関であり、特に直噴エンジンにおいて燃焼用燃料供給を分割して行うものである。本実施形態の直噴エンジンの構成については、上記第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【００７５】
次に本第３実施形態の動作を説明する。図６は、本第３実施形態の燃料供給制御方法を示すものであり、クランク軸の角度に対するサック１２３４内燃料残量の変化とそれに伴って増減するインジェクタ先端温度との関係を示している。クランク軸の角度は、上死点におけるクランク軸の角度をゼロとした場合の相対角度を示している。
【００７６】
図６に示すように、本第３実施形態では、インジェクタ１２３から燃焼室１１０内に供給する燃焼用燃料を複数回に分割して供給するものである。上記第２実施形態では、燃料燃焼に寄与する燃料噴射は、第１回目の燃料噴射（図４におけるクランク軸の角度Ａ１０からＡ１１にかけての期間）において実施されていたが、本第３実施形態では燃料燃焼に寄与する燃料噴射自体が複数回存在する（図６におけるクランク軸の角度Ａ２０〜２１及びＡ２２〜２３）。
【００７７】
具体的には、第１回目の燃料噴射において、インジェクタ１２３の先端部には燃料が一気に供給されるためサック１２３４内は燃料が完全に充填された状態の燃料量Ｑｆとなる。しかし、時間の経過とともにサック１２３４内の燃料は減少していく。もしもサック内の燃料残量がデポジットを発生しうる限界量Ｑｔｈ以下になり、かつその時の温度がデポジットを生じさせる温度範囲であった場合（Ｔｔｈ〜Ｔ１）、すなわち図６の斜線で示すような領域においてデポジットが生成されてしまう。
【００７８】
そこで本第３実施形態では、このような限界量Ｑｔｈに達する前に第２回目の燃焼用燃料噴射を実施する。この第２回目の燃料噴射においても再びインジェクタ１２３先端のサック１２３４内は燃料で満たされるため、デポジットの発生が防止される。第２回目の燃料噴射タイミングを知るために、サック内の燃料残量を計測できる構成を備えている場合にはその計測量を用いればよい。ここでは上記第２実施形態と同じく、インジェクタ先端温度を検出することによりサック内の燃料残量を間接的に検出する。
【００７９】
図７に示すフローチャートを参照しながら、本第３実施形態の制御方法を詳しく説明する。まず、ＥＣＵ２００は、カムシャフトポジションセンサ２０６及び／またはクランクポジションセンサ２０７を参照しながら、第１回目の燃料噴射タイミングであるクランク軸の角度Ａ２０に達したか否かを判定する（Ｓ２０）。Ａ２０に達していない場合には（Ｓ２０：Ｎ）他の処理（Ｓ２９）を継続し、Ａ２０に達していた場合には（Ｓ２０：Ｙ）、クランク軸の角度がＡ２１になるまで（Ｓ２２：Ｎ）、第１回目の燃焼用燃料噴射を実施する（Ｓ２１）。
【００８０】
第１回目の燃焼用燃料噴射を終了すると（Ｓ２３）、ＥＣＵ２００は、上記第２実施形態と同じ考え方で、インジェクタ先端温度センサ２０５からの検出信号を参照して（Ｓ２４）インジェクタ先端温度がしきい値Ｔｔｈに達しいるかいないか、すなわちサック内の燃料残量が限界値に近づいているか否かを検出する（Ｓ２５）。インジェクタ先端温度がしきい値Ｔｔｈに達していない場合には（Ｓ２５：Ｎ）他の処理（Ｓ２９）を続行するが、しきい値Ｔｔｈに達している場合には（Ｓ２５：Ｙ）第２回目の燃焼用燃料噴射を開始する（Ｓ２６）。そしてクランク軸の角度がＡ２３に達するまで（Ｓ２７：Ｎ）燃料噴射を継続し、Ａ２３に達したら（Ｓ２７：Ｙ）燃料噴射を停止する（Ｓ２８）。第２回目の燃料噴射の後は他の処理を継続する（Ｓ２９）。
【００８１】
なお、上記実施形態では燃焼用燃料噴射を２回に分割したが３回以上に分割しても無論よい。点火前の混合気を圧縮するタイミングに間に合い、かつ、必要とされる燃料が燃焼室中に供給されるなら回数に制限はない。インジェクタの先端構造がデポジットを生じやすい（例えば燃料残量が早期に低下する）ものであれば、燃料噴射をする回数を増やすことに意義がある。
【００８２】
以上、本第３実施形態によれば、複数回に分割した燃焼用燃料噴射によって、デポジットを生じやすい温度範囲においてサック内の燃料を常に限界量Ｑｔｈより多く保つことができデポジットを生じにくくなる。
【００８３】
また本第３実施形態によれば、複数回の燃料噴射によって、図６に示すように、インジェクタ先端温度が一気に下がり、デポジットを生じうる温度範囲から外れることになり、さらにデポジットが生じにくくなる。
【００８４】
（その他の変形例）
本発明は上記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱することのない範囲で種々に変更して適用することが可能である。例えば、上記実施形態では空気や燃料の制御タイミングをクランク軸の角度やインジェクタ先端温度で検出していたが、内燃機関の周期に対応した他のパラメータを利用するように構成してもよい。すなわちデポジットが生じやすい温度範囲においてインジェクタ先端の燃料残量が限界量以上、あるいは、殆ど存在しない状態に制御できればよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴射後に噴射弁先端に残った燃料を空気の負圧により吸引して消滅させたりデポジットが生じにくい量にまで再充填したりする制御を行うので、噴射弁先端がデポジットを生じやすい温度範囲にあってもデポジットを発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る内燃機関の構造を説明する概念図。
【図２】第１実施形態のスロットル開度とサージタンク内圧力との関係図。
【図３】第１実施形態の制御方法を説明するフローチャート。
【図４】第２実施形態のインジェクタ先端温度とサック内燃料量との関係図。
【図５】第２実施形態の制御方法を説明するフローチャート。
【図６】第３実施形態のインジェクタ先端温度とサック内燃料量との関係図。
【図７】第３実施形態の制御方法を説明するフローチャート。
【図８】インジェクタ先端構造を説明する断面図。
【符号の説明】
１…直噴エンジン１、１０１…吸気口、１０２…エアクリーナー、１０３…吸気管、１０４…スロットルバルブ、１０５…サージタンク、１０６…吸気マニホールド、１１０…燃焼室、１１１…ピストン、１１２…アーム、１１３…ランク軸、１１４…回転板、１１５…点火プラグ、１１６…吸気バルブ、１１７…排気バルブ、１２０…シリンダヘッド、１２１…カムシャフト、１２２…イグニションコイル、１２３…インジェクタ、１３０…排気マニホールド、１３１…三元触媒、１３２…排気パイプ、２００…ＥＣＵ、２０１…エアロフローセンサ、２０２…スロットルポジションセンサ、２０３…スロットルモータ、２０４…サージタンク圧力センサ、２０５…インジェクタ先端温度センサ、２０６…カムポジションセンサ、２０７…クランクポジションセンサ、１２３１…ニードル、１２３２…ホルダ、１２３３…噴孔、１２３４…サック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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