(57)【要約】【課題】  精密加工および特殊な表面処理を不要とし、構造の複雑化やコストアップを招くことなく、高圧供給ポンプ６より溢流し気化したリーク燃料ガスを有効に活用する。【解決手段】  高圧供給ポンプ６のプランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間より溢流し、リークポート３７内で圧力低下に伴い気化したリーク燃料ガスを捕集タンク７内に一時的に貯留しておき、エンジン１の最適な燃焼状態を実現するために、最適な時期に必要な燃料量だけ、吸気管インジェクタ４等の燃料を必要とする部品に、捕集タンク７内に一時的に溜められたリーク燃料ガスを噴射供給することが可能となる。また、エンジン１の各気筒の燃焼室１１内の燃料量が適正なものとなり、エンジン１の最適な燃焼状態を得ることができる。これにより、エンジン１の排気ガス中の有害物質の増加や運転者の意志と異なる車両応答性の低下を抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）液化ガス燃料を加圧して高圧化する高圧供給ポンプと、
（ｂ）この高圧供給ポンプより圧送された液化ガス燃料を、内燃機関の気筒内に噴射するメインインジェクタと、
（ｃ）この高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を一時的に貯留する捕集タンクと、
（ｄ）この捕集タンク内のリーク燃料を、前記内燃機関の気筒よりも吸入空気の流れ方向の上流側に位置する吸気管内に噴射するサブインジェクタと
を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記内燃機関の運転状態および前記捕集タンク内のリーク燃料残量に基づいて、前記メインインジェクタおよび前記サブインジェクタを駆動するエンジン制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、
前記捕集タンク内のリーク燃料の圧力を検出する圧力検出手段、
前記捕集タンク内のリーク燃料の温度を検出する温度検出手段、
前記圧力検出手段によって検出された前記捕集タンク内のリーク燃料の圧力と前記温度検出手段によって検出された前記捕集タンク内のリーク燃料の温度とに基づいて、前記捕集タンク内のリーク燃料残量を算出するタンク溜り量演算手段、
並びに前記内燃機関の運転状態および前記タンク溜り量演算手段の演算値に基づいて、前記メインインジェクタおよび前記サブインジェクタの噴射量または噴射期間を算出する噴射量演算手段
を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記メインインジェクタおよび前記サブインジェクタの噴射時期を算出する噴射時期演算手段を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項５】
（ａ）液化ガス燃料を加圧して高圧化する高圧供給ポンプと、
（ｂ）この高圧供給ポンプより圧送された液化ガス燃料を、内燃機関の気筒内に噴射するメインインジェクタと、
（ｃ）この高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を一時的に貯留する捕集タンクと、
（ｄ）この捕集タンク内のリーク燃料を還元剤として用いて前記内燃機関より排出される排気ガスを浄化する排気浄化手段と、
（ｅ）前記捕集タンク内のリーク燃料を、前記排気浄化手段よりも排気ガスの流れ方向の上流側に位置する排気管内に噴射するサブインジェクタと
を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記排気浄化手段の還元時期であるか否かを判定する還元時期判定手段を有し、
この還元時期判定手段によって前記排気浄化手段の還元時期であると判断された場合に、前記サブインジェクタを駆動する排気浄化制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項７】
（ａ）液化ガス燃料を加圧して高圧化する高圧供給ポンプと、
（ｂ）この高圧供給ポンプより圧送された液化ガス燃料を、内燃機関の気筒内に噴射するメインインジェクタと、
（ｃ）この高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を一時的に貯留する捕集タンクと、
（ｄ）この捕集タンク内のリーク燃料を還元剤として用いて前記内燃機関より排出される排気ガスを浄化する排気浄化手段と、
（ｅ）前記捕集タンク内のリーク燃料を、前記内燃機関の気筒よりも吸入空気の流れ方向の上流側に位置する吸気管内に噴射する第１サブインジェクタと、
（ｆ）前記捕集タンク内のリーク燃料を、前記排気浄化手段よりも排気ガスの流れ方向の上流側に位置する排気管内に噴射する第２サブインジェクタと
を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記排気浄化手段の還元時期であるか否かを判定する還元時期判定手段を有し、
この還元時期判定手段によって前記排気浄化手段の還元時期であると判断された場合に、前記第２サブインジェクタを駆動する排気浄化制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項７に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記排気浄化手段の還元時期であるか否かを判定する還元時期判定手段と、
この還元時期判定手段によって前記排気浄化手段の還元時期であると判断された場合に、前記第１サブインジェクタを駆動せず、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記メインインジェクタを駆動すると共に、予め定められた制御状態に基づいて、前記第２サブインジェクタを駆動するエンジン制御装置と
を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記排気浄化手段の還元時期であるか否かを判定する還元時期判定手段と、
この還元時期判定手段によって前記排気浄化手段の還元時期ではないと判断され、且つ前記捕集タンク内のリーク燃料残量が一定値を越える場合に、前記第２サブインジェクタを駆動せず、前記内燃機関の運転状態および前記捕集タンク内のリーク燃料残量に基づいて、前記メインインジェクタおよび前記第１サブインジェクタを駆動するエンジン制御装置とを備えたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、
前記捕集タンク内のリーク燃料の圧力を検出する圧力検出手段、
前記捕集タンク内のリーク燃料の温度を検出する温度検出手段、
前記圧力検出手段によって検出された前記捕集タンク内のリーク燃料の圧力と前記温度検出手段によって検出された前記捕集タンク内のリーク燃料の温度とに基づいて、前記捕集タンク内のリーク燃料残量を算出するタンク溜り量演算手段、
並びに前記還元時期判定手段によって前記排気浄化手段の還元時期ではないと判断され、且つ前記捕集タンク内のリーク燃料残量が一定値を越える場合に、前記内燃機関の運転状態および前記タンク溜り量演算手段の演算値に基づいて、前記メインインジェクタおよび前記第１サブインジェクタの噴射量または噴射期間を算出する噴射量演算手段
を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１２】
請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記メインインジェクタおよび前記第１サブインジェクタの噴射時期を算出する噴射時期演算手段を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディメチルエーテル等の液化ガスを燃料として使用する内燃機関用燃料噴射装置に関するもので、特にコモンレール式燃料噴射システムに使用される高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料の有効利用に係わる。
【背景技術】
【０００２】
ディメチルエーテル等の液化ガスを燃料として使用する内燃機関用燃料噴射装置として、概ねディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射システムが適用できる。液化ガス燃料は、軽油と比較して低粘度であるために、高圧供給ポンプのプランジャとプランジャバレル（ポンプシリンダ）との隙間からのリーク燃料が軽油と比較して非常に多い。例えばディメチルエーテルの場合には常温でも軽油の１０倍のリーク燃料量となる。したがって、ディメチルエーテル等の液化ガスを燃料として使用するコモンレール式燃料噴射システムにおいて、高圧供給ポンプより溢流するリーク燃料の処理方法が問題となっている。  そこで、従来より、高圧供給ポンプのプランジャとプランジャバレル（ポンプシリンダ）との隙間から溢流し気化したリーク燃料を、リークガス導入管を経てディーゼルエンジンの吸気管内に吸い込ませるようにした内燃機関用燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８１０２９号公報（第１−６頁、図１−図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来の内燃機関用燃料噴射装置においては、ディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に、機関運転状態に応じた噴射量の液化ガス燃料をメインインジェクタより噴射供給している関係上、高圧供給ポンプから溢流し気化したリーク燃料量が多いと、噴射量制御精度が悪化するため、リークガス導入管を経てディーゼルエンジンの吸気管内に吸い込ませるリーク燃料量を噴射量にあまり影響を与えない程度に減らす必要がある。このため、高圧供給ポンプのプランジャとプランジャバレルとの隙間を、通常は５〜１０μｍ程度のものを３μｍ未満に管理する必要がある。そのための精密加工および特殊な表面処理が必要となり、コストを上昇させる要因となっている。
また、高圧供給ポンプのプランジャとプランジャバレル（ポンプシリンダ）との隙間より溢流し気化したリーク燃料を、燃料タンクに戻す方法も考えられるが、この場合には、気体状態の燃料を加圧して液化する必要があるために、コンプレッサ等の気液変換システムが必要となり、内燃機関用燃料噴射装置全体の構造が複雑化し、コストアップとなるという問題が生じている。
【０００４】
本発明の目的は、精密加工および特殊な表面処理を不要とし、構造の複雑化やコストアップを招くことなく、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を有効活用することのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。また、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を捕集タンク内に一時的に貯留し、その捕集タンク内に貯留したリーク燃料を、吸気管インジェクタ（第１サブインジェクタ）や触媒還元用の排気管インジェクタ（第２サブインジェクタ）等の燃料を必要とする部品に、所定の時期、所定の燃料量だけ噴射供給または添加供給することで、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を有効活用することのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を捕集タンク内に一時的に貯留することにより、吸気管インジェクタ（サブインジェクタ）より内燃機関の吸気管内に噴射するリーク燃料の噴射量を管理または制御することができるので、高圧供給ポンプのプランジャとプランジャバレルとの隙間を、３μｍ未満に管理する必要はなく、そのための精密加工および特殊な表面処理が不要となり、コストを低減することができる。
また、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を、内燃機関の気筒よりも吸入空気の流れ方向の上流側に位置する吸気管内に噴射することにより、高圧供給ポンプのリーク燃料が吸入空気と共に内燃機関の気筒内に吸い込まれて、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）より内燃機関の気筒内に噴射される燃料と一緒に燃焼する。これによって、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を、燃料タンクに戻すもののようなコンプレッサ等の気液変換システムが不要となり、内燃機関用燃料噴射装置全体の構造を簡素化でき、コストを低減することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態および捕集タンク内のリーク燃料残量に基づいて、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）および吸気管インジェクタ（サブインジェクタ）を駆動することにより、メインインジェクタより内燃機関の気筒内に噴射される燃料噴射量を、サブインジェクタより内燃機関の吸気管内に噴射するリーク燃料量を考慮した最適な噴射量に調整することができる。
また、サブインジェクタより内燃機関の吸気管内に噴射されたリーク燃料が吸入空気と共に内燃機関の気筒内に吸い込まれるリーク燃料量を管理することもできるので、内燃機関の最適な燃焼状態を実現するために必要な量だけ、サブインジェクタより内燃機関の吸気管内に捕集タンク内のリーク燃料を噴射することができる。これによって、内燃機関の気筒内の燃料量が適正なものとなり、内燃機関の最適な燃焼状態を得ることができるので、内燃機関の排気ガス中の有害物質の増加（エミッションの悪化）や運転者の意志と異なる車両応答性の低下（ドライバビリティの悪化）を抑制することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明によれば、捕集タンク内のリーク燃料の圧力を圧力検出手段によって検出し、捕集タンク内のリーク燃料の温度を温度検出手段によって検出し、これらをタンク溜り量演算手段で演算することにより、間接的に捕集タンク内のリーク燃料残量を求める。そして、このタンク溜り量演算手段の演算値と内燃機関の運転状態とによって、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）および吸気管インジェクタ（サブインジェクタ）の噴射量または噴射期間を算出することにより、上記の請求項２に記載の発明の作用および効果を実現することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）および吸気管インジェクタ（サブインジェクタ）の噴射時期を算出することにより、内燃機関の最適な燃焼状態を実現するために最適な時期に、メインインジェクタより内燃機関の気筒内に噴射することができ、且つサブインジェクタより内燃機関の吸気管内に捕集タンク内のリーク燃料を噴射することができる。
【０００８】
請求項５に記載の発明によれば、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を捕集タンク内に一時的に貯留することにより、触媒還元用の排気管インジェクタ（サブインジェクタ）より内燃機関の排気管内に噴射するリーク燃料の噴射量を管理または制御することができる。これによって、排気浄化手段がリーク燃料を還元剤として用いて内燃機関より排出される排気ガスを浄化することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、還元時期判定手段によって排気浄化手段の還元時期であると判断された場合に、触媒還元用の排気管インジェクタ（サブインジェクタ）を駆動する排気浄化制御装置を設けたことにより、排気浄化手段のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気浄化手段に還元剤としてのリーク燃料をサブインジェクタより内燃機関の吸気管内に噴射（添加）することができるので、排気浄化手段に吸収されたＮＯｘを放出および還元浄化することができ、排気浄化手段のＮＯｘ吸収能力を回復させることができる。
【０００９】
請求項７に記載の発明によれば、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を一時的に貯留する捕集タンクと、この捕集タンク内のリーク燃料を、内燃機関の吸気管内に噴射する吸気管インジェクタ（第１サブインジェクタ）と、捕集タンク内のリーク燃料を、内燃機関の排気管内に噴射する触媒還元用の排気管インジェクタ（第２サブインジェクタ）とを設けたことにより、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を捕集タンク内に一時的に貯留し、その捕集タンク内に貯留したリーク燃料を、第１サブインジェクタや第２サブインジェクタ等の燃料を必要とする部品に、所定の時期、所定の燃料量だけ噴射供給または添加供給することで、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を有効活用することができる。これによって、上記の請求項１および請求項５に記載の発明の両方の作用および効果を実現することができる。
【００１０】
請求項８に記載の発明によれば、還元時期判定手段によって排気浄化手段の還元時期であると判断された場合に、触媒還元用の排気管インジェクタ（第２サブインジェクタ）を駆動する排気浄化制御装置を設けたことにより、上記の請求項６に記載の発明の作用および効果を実現することができる。
また、請求項９に記載の発明によれば、還元時期判定手段によって排気浄化手段の還元時期であると判断された場合に、吸気管インジェクタ（第１サブインジェクタ）を駆動せず、内燃機関の運転状態に基づいて、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）を駆動すると共に、予め定められた制御状態に基づいて、触媒還元用の排気管インジェクタ（第２サブインジェクタ）を駆動することにより、内燃機関の運転を継続しながら、排気浄化手段のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気浄化手段のＮＯｘ吸収能力を回復させることができる。
【００１１】
請求項１０に記載の発明によれば、還元時期判定手段によって排気浄化手段の還元時期ではないと判断され、且つ捕集タンク内のリーク燃料残量が一定値を越える場合に、触媒還元用の排気管インジェクタ（第２サブインジェクタ）を駆動せず、内燃機関の運転状態および捕集タンク内のリーク燃料残量に基づいて、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）および吸気管インジェクタ（第１サブインジェクタ）を駆動することにより、今回、第１サブインジェクタより内燃機関の吸気管内に捕集タンク内のリーク燃料を所定の燃料量だけ噴射しても、次回の排気浄化手段の還元剤として用いるリーク燃料が捕集タンク内に残されることになる。これによって、次回、還元時期判定手段によって排気浄化手段の還元時期であると判断された場合に、予め定められた制御状態に基づいて、触媒還元用の排気管インジェクタ（第２サブインジェクタ）を駆動することにより、内燃機関の運転を継続しながら、排気浄化手段のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気浄化手段のＮＯｘ吸収能力を回復させることができる。
【００１２】
請求項１１に記載の発明によれば、捕集タンク内のリーク燃料の圧力を圧力検出手段によって検出し、捕集タンク内のリーク燃料の温度を温度検出手段によって検出し、これらをタンク溜り量演算手段で演算することにより、間接的に捕集タンク内のリーク燃料残量を求める。そして、このタンク溜り量演算手段の演算値と内燃機関の運転状態とによって、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）および吸気管インジェクタ（第１サブインジェクタ）の噴射量または噴射期間を算出する。そして、還元時期判定手段によって排気浄化手段の還元時期ではないと判断され、且つ捕集タンク内のリーク燃料残量が一定値を越える場合に、内燃機関の運転状態およびタンク溜り量演算手段の演算値に基づいて、メインインジェクタおよび第１サブインジェクタの噴射量または噴射期間を算出することにより、上記の請求項２および請求項１０に記載の発明の両方の作用および効果を実現することができる。
また、請求項１２に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて、気筒インジェクタ（メインインジェクタ）および吸気管インジェクタ（第１サブインジェクタ）の噴射時期を算出することにより、内燃機関の最適な燃焼状態を実現するために最適な時期に、メインインジェクタより内燃機関の気筒内に噴射することができ、且つ第１サブインジェクタより内燃機関の吸気管内に捕集タンク内のリーク燃料を噴射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態は、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を有効活用するという目的で、高圧供給ポンプより溢流し気化したリーク燃料を捕集タンク内に一時的に貯留し、その捕集タンク内に貯留したリーク燃料を、第１サブインジェクタや第２サブインジェクタ等の燃料を必要とする部品に、最適な時期、必要な燃料量だけ噴射供給または添加供給することを特徴とする。
【実施例１】
【００１４】
［実施例１の構成］
図１および図２は本発明の実施例１を示したもので、図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。
本実施例の内燃機関用燃料噴射装置は、多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）であり、コモンレール２内に蓄圧された高圧燃料を、エンジン１の各気筒毎に対応して搭載された複数個の気筒インジェクタ（メインインジェクタ）３を介してエンジン１の各気筒の燃焼室１１内に直接噴射供給するように構成されている。
【００１５】
このコモンレール式燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール２と、エンジン１の各気筒の燃焼室１１内に燃料を噴射供給する複数個のメインインジェクタ３と、エンジン１の吸気管１２内に形成される吸気通路内に燃料を噴射供給する１個または複数個の吸気管インジェクタ（サブインジェクタ、第１サブインジェクタ）４と、燃料を加圧して高圧化しコモンレール２内に圧送供給する高圧供給ポンプ６と、複数個のメインインジェクタ３、１個または複数個の吸気管インジェクタ４および高圧供給ポンプ６の各アクチュエータを電子制御するエンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵと呼ぶ）１０とを備えている。
【００１６】
ここで、本実施例のエンジン１は、軽油燃料に代えて例えばディメチルエーテル（ＤＭＥ）等の液化ガスを燃料として用いるもので、シリンダブロック１４に形成された各気筒毎にピストン１５が摺動自在に保持されている。そして、エンジン１の各気筒毎の燃焼室１１は、シリンダヘッドに形成される各吸気ポート１７がインテークマニホールドを介して吸気管１２内に形成される吸気通路に連通しており、また、シリンダヘッドに形成される各排気ポート１８がエキゾーストマニホールドを介して排気管１３内に形成される排気通路に連通している。ここで、本実施例のエンジン１の排気管１３内に形成される排気通路には、エンジン１より排出される排気ガスを浄化する排気浄化手段としてＮＯｘ吸蔵触媒９が設けられている。このＮＯｘ吸蔵触媒９は、そのＮＯｘ吸蔵触媒９内に一時的に有害物質であるＮＯｘを溜めておいて、ある程度の量になったときに濃いめの混合気や燃料等で燃やしてその間にＮＯｘを無害な成分に還元するＮＯｘ還元触媒である。
【００１７】
本実施例のコモンレール２には、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を常時蓄圧する必要があるために、高圧供給ポンプ６から高圧燃料配管２１を経て高圧燃料が圧送供給されている。そして、コモンレール２には、コモンレール２内の燃料圧力（コモンレール圧力）を検出するコモンレール圧力センサ（図示せず）、およびコモンレール圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁してコモンレール圧力を限界設定圧力以下に抑えるためのプレッシャリミッタ（図示せず）が設置されている。
【００１８】
複数個のメインインジェクタ３は、エンジン１の各気筒毎に対応して搭載されており、コモンレール２より分岐する複数の分岐管（高圧燃料配管）２２の下流端に接続されたメイン燃料噴射ノズル２３、このメイン燃料噴射ノズル２３内に収容されたノズルニードル（図示せず）を開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ（ニードル駆動手段：図示せず）、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢手段等よりなる電磁式燃料噴射弁である。そして、各気筒のメインインジェクタ３からエンジン１の各気筒の燃焼室１１内への燃料噴射は、電磁式アクチュエータとしての電磁弁（図示せず）への通電および通電停止により電子制御される。
【００１９】
次に、１個または複数個の吸気管インジェクタ４は、高圧供給ポンプ６より溢流したリーク燃料ガスを捕集する捕集タンク７に接続するリーク燃料配管２５の下流端に接続されて、捕集タンク７内に捕集されたリーク燃料ガスをエンジン１の吸気管１２内に噴射供給する吸気管用燃料噴射ノズル２６、この吸気管用燃料噴射ノズル２６内に収容されたノズルニードル（図示せず）を開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ（ニードル駆動手段：図示せず）、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢手段等よりなる電磁式燃料噴射弁である。そして、吸気管インジェクタ４からエンジン１の吸気管１２内への燃料噴射は、電磁式アクチュエータとしての電磁弁（図示せず）への通電および通電停止により電子制御される。
【００２０】
高圧供給ポンプ６は、各部を保持するポンプハウジング３０と、エンジン１のクランク軸（クランクシャフト）の回転に伴ってポンプ駆動軸（図示せず）が回転することで燃料タンク内の液化ガス燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸により回転駆動されるカム軸３１と、このカム軸３１に駆動されて上死点と下死点との間を往復運動する複数個（本例では２個または３個）のプランジャ３２と、これらのプランジャ３２がプランジャバレル（ポンプシリンダ）３３内を往復摺動することにより、電磁弁３４を経て吸入された液化ガス燃料を加圧して高圧化する複数個（本例では２個または３個）の加圧室（プランジャ室）３５と、これらの加圧室３５内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する複数個（本例では２個または３個）の吐出弁３６と、プランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間から溢流したリーク燃料ガスを排出するリークポート３７とを有している。
【００２１】
ポンプハウジング３０の図示上部には、ポンプシリンダ３３が保持固定されている。また、ポンプハウジング３０の図示下部には、カム室３８が形成されている。このカム室３８には、エンジン１により回転駆動されるカム軸３１が挿通されている。そして、カム軸３１の外周面には、複数個のプランジャ３２に往復運動を与えるための所定の形状のカム３９がプランジャ３２と同数形成されている。また、ポンプシリンダ３３と電磁弁３４との間には、ギャラリー室４０が形成されている。このギャラリー室４０は、インレット（燃料導入管）４１からフィードポンプや燃料通路（図示せず）を介して燃料が供給されており、ポンプシリンダ３３内に形成される摺動孔４２、加圧室３５およびプランジャ３２と同数の電磁弁３４に跨がるように図示手前側から奥側に延びて連通して形成されている。
【００２２】
各プランジャ３２の図示下端には、円環板状の下部ばね座金４３が連結されており、この下部ばね座金４３に対向してポンプシリンダ３３の図示下端部には円環板状の上部ばね座金４４が設置されている。これらの下部ばね座金４３と上部ばね座金４４との間には、プランジャスプリング４５が掛け渡されている。このプランジャスプリング４５は、プランジャ３２を常に図示下方に下降させる方向に付勢している。そして、下部ばね座金４３は、タペット４６に係合しており、このタペット４６は、ポンプハウジング３０に対して摺動自在に嵌挿されている。また、タペット４６は、カムローラ４７を回転自在に支持しており、このカムローラ４７はカム３９に摺接している。
【００２３】
したがって、カム軸３１の回転によりカム３９が回転されると、カムローラ４７を介してタペット４６が図示上下方向に往復運動され、この運動は下部ばね座金４３を介してプランジャ３２に伝えられる。これにより、各プランジャ３２は、ポンプシリンダ３３内に形成される複数個の摺動孔４２内でそれぞれ往復運動する。ここで、ポンプハウジング３０の側壁面に接続されたインレット（入口ホロースクリュー）４８より、プランジャ３２とポンプシリンダ３３から構成されるポンプエレメントの摺動部や、カム３９、タペット４６、カムローラ４７等の各摺動部を潤滑した潤滑油は、燃料通路４９を経てアウトレット５０よりエンジン１のオイルパン（図示せず）等に戻されるように構成されている。
【００２４】
電磁弁３４は、ポンプシリンダ３３の図示上端部に締め付け固定されたハウジング５１と、このハウジング５１の先端側（図示下端側）に保持されたバルブボデー５２と、このバルブボデー５２とポンプシリンダ３３との間に形成されるギャラリー室４０と加圧室３５とを開閉制御するニードル弁５３と、通電されるとニードル弁５３に一体化されたアーマチャ５４を閉弁方向に吸引するソレノイドコイル５５と、ニードル弁５３およびアーマチャ５４を開弁方向に付勢するコイルスプリング５６とによって構成されている。なお、ニードル弁５３内には、ソレノイドコイル５５への通電停止時（ニードル弁５３の開弁時）に、ギャラリー室４０と加圧室３５とを連通する連通路５７が形成されている。
【００２５】
また、ギャラリー室４０から連通路５７を経て加圧室３５内に導入された燃料は、プランジャ３２が上昇する時、つまり往動されるときに高圧に圧縮される。そして、吐出弁３６は、吐出孔６１から燃料吐出通路６２方向への燃料の逆流を防止する逆止弁（またはデリバリバルブ）として機能するもので、弁孔を有するバルブシート（弁座筒）６３と、弁孔を開閉するリリーフバルブ（弁体）６４と、このリリーフバルブ６４をバルブシート６３のシート面に押圧付勢するコイルスプリング６５と、ポンプシリンダ３３の図示上端部に締め付け固定されたバルブホルダ６６とによって構成されている。
【００２６】
なお、バルブシート６３内に形成される弁孔は、燃料吐出通路６２を介して加圧室３５に連通している。また、バルブホルダ６６の先端側に形成される複数個の吐出孔６１は、高圧燃料配管２１を介して各々コモンレール２に連通し、高圧燃料をコモンレール２内に供給している。
【００２７】
リークポート３７は、ポンプハウジング３０のカム室３８と摺動孔４２との間に設置されたオイルシール６７よりも図示上方側の中空部と、ポンプシリンダ３３の図示上端部に締め付け固定されたアウトレット（出口ホロースクリュー）６８内に形成されるリーク燃料排出路６９とを連通するリーク燃料ガス通路であって、内部をプランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間から溢流し気化したリーク燃料ガスが流れる。したがって、プランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間から溢流したリーク燃料は、オイルシール６７よりも図示上方側の中空部を経てリークポート３７内に流入して圧力の低下に伴って気化した後に、アウトレット６８内に形成されるリーク燃料排出路６９からリーク燃料ガス導入配管７０を経て捕集タンク７内に供給される。
【００２８】
捕集タンク７は、高圧供給ポンプ６より溢流し気化したリーク燃料ガスを一時的に貯留するために外部に対して密閉化された密閉容器で、リーク燃料ガス導入配管７０を介して高圧供給ポンプ６のリークポート３７およびアウトレット６８に気密的に接続されている。この捕集タンク７には、圧力センサ７１と、温度センサ７２とが設置されている。ここで、圧力センサ７１は、捕集タンク７内に一時的に貯留するリーク燃料ガスの燃料圧力を検出する圧力検出手段（例えば半導体圧力センサ等）であって、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの圧力に対応した電気信号（圧力信号）をＥＣＵ１０に出力する。また、温度センサ７２は、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの燃料温度を検出する温度検出手段（例えばサーミスタ等）であって、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの温度に対応した電気信号（温度信号）をＥＣＵ１０に出力する。
【００２９】
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、入力回路、出力回路、電源回路およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ１０は、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、ＥＣＵ電源の供給が成され、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、複数個のメインインジェクタ３の各電磁弁、１個または複数個の吸気管インジェクタ４の電磁弁、および高圧供給ポンプ６の電磁弁３４を電子制御するように構成されている。
【００３０】
また、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されてＥＣＵ電源の供給が断たれると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了するように構成されている。ここで、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。本実施例のマイクロコンピュータには、エンジン回転速度（ＮＥ）を検出するための回転速度センサ（図示せず）、運転者のアクセルペダルの踏み込み量、つまりアクセル操作量であるアクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ（図示せず）、および冷却水温度（ＴＷＨ）を検出するための冷却水温度センサ（図示せず）等が接続されている。また、マイクロコンピュータには、コモンレール２に設置されたコモンレール圧力センサ、捕集タンク７に設置された圧力センサ７１、および捕集タンク７に設置された温度センサ７２等が接続されている。
【００３１】
そして、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態、つまりエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって最適な噴射量（および噴射期間）、噴射時期を演算し、インジェクタ駆動回路（メインＥＤＵ）７３を介してメインインジェクタ３の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加すると共に、インジェクタ駆動回路（サブＥＤＵ）７４を介して吸気管インジェクタ４の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加するように構成されている。
【００３２】
また、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態、つまりエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって目標コモンレール圧力（ＰＴ）を演算し、この目標コモンレール圧力（ＰＴ）を達成するために、高圧供給ポンプ６の電磁弁３４へのポンプ駆動信号を調整して、高圧供給ポンプ６より吐出される燃料圧送量を制御するように構成されている。さらに、より好ましくは、コモンレール圧力センサをコモンレール２に取り付けて、そのコモンレール圧力センサによって検出されるコモンレール圧力（ＰＣ）が目標コモンレール圧力（ＰＴ）と略一致するように、高圧供給ポンプ６の電磁弁３４へのポンプ駆動信号をフィードバック制御することが望ましい。
【００３３】
［実施例１の制御方法］
次に、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムの制御方法を図１および図２に基づいて簡単に説明する。ここで、図２はメインインジェクタおよび吸気管インジェクタの制御方法を示したフローチャートである。この図２のフローチャートは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）となった後に、所定のタイミング毎に繰り返し実行される。例えばｋ気筒のメインインジェクタ３の噴射量制御、噴射時期制御を、前回サイクルでのｋ気筒のメインインジェクタ３の燃料噴射終了直後に開始しても良いし、また、今回サイクルでｋ気筒のメインインジェクタ３の直前噴射気筒（４気筒ディーゼルエンジンでは、ｋ気筒が＃１気筒の場合は＃２気筒、ｋ気筒が＃３気筒の場合は＃１気筒、ｋ気筒が＃４気筒の場合は＃３気筒、ｋ気筒が＃２気筒の場合は＃４気筒）の燃料噴射終了直後に開始しても良い。
【００３４】
先ず、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの圧力を検出する（圧力検出手段）と共に、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの温度を検出する（温度検出手段）。すなわち、圧力センサ７１より出力される捕集タンク７内のリーク燃料ガスの圧力信号（検出値：Ｐ）と温度センサ７２より出力される捕集タンク７内のリーク燃料ガスの温度信号（検出値：Ｔ）とを取り込む（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの圧力信号（Ｐ）と捕集タンク７内のリーク燃料ガスの温度信号（Ｔ）とによって捕集タンク７内のリーク燃料ガス残量（タンク溜り量：Ｒ）を算出する（タンク溜り量演算手段：ステップＳ２）。
次に、エンジン１の運転状態を検出する。すなわち、回転速度センサより出力されるエンジン回転速度信号、アクセル開度センサより出力されるアクセル開度信号、冷却水温度センサより出力される冷却水温度信号、およびコモンレール圧力センサより出力されるコモンレール圧力等を取り込む（ステップＳ３）。
【００３６】
次に、エンジン１の運転状態に基づいて、エンジン１の気筒内噴射量を算出する。具体的には、エンジン１の運転状態、つまりエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によって最適な基本噴射量（Ｑ）を算出し、エンジン１の各気筒内噴射量に相当する最適必要噴射量（＝トータル噴射量：Ｑｔｏｔａｌ＝Ｑ）を求める（基本噴射量演算手段：ステップＳ４）。なお、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とで決定される基本噴射量特性を、冷却水温度（ＴＷＨ）、エンジン負荷、吸入空気圧力、吸入空気温度等を考慮した噴射量補正量（ΔＱ）によって補償して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を求めるようにしても良い（指令噴射量演算手段）。そして、指令噴射量（ＱＦＩＮ）を、エンジン１の各気筒内噴射量に相当する最適必要噴射量（＝トータル噴射量：Ｑｔｏｔａｌ＝Ｑ＋ΔＱ）として使用しても良い。
【００３７】
次に、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とタンク溜り量（Ｒ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によって吸気管インジェクタ４のサブ噴射量（Ｑｉｎｔ）を算出する。続いて、エンジン回転速度（ＮＥ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によってサブ噴射時期（Ｔｉｎ）を算出する（サブ噴射量、サブ噴射時期演算手段：ステップＳ５）。
【００３８】
次に、トータル噴射量（Ｑｔｏｔａｌ）から吸気管インジェクタ４のサブ噴射量（Ｑｉｎｔ）を減算してメインインジェクタ３のメイン噴射量（Ｑｍｎ＝Ｑｔｏｔａｌ−Ｑｉｎｔ）を算出する。続いて、エンジン回転速度（ＮＥ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によってメイン噴射時期（Ｔｍｎ）を算出する（メイン噴射量、メイン噴射時期演算手段：ステップＳ６）。なお、メイン噴射時期（Ｔｍｎ）は、エンジン回転速度（ＮＥ）で決定される基本噴射時期特性を、エンジン負荷、アクセル開度（ＡＣＣＰ）、冷却水温度（ＴＷＨ）、吸入空気圧力、吸入空気温度等を考慮した噴射時期補正量によって補償して最終的な指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を決定するようにしても良い。
【００３９】
次に、エンジン１の運転状態、つまりコモンレール圧力（ＰＣ）とメイン噴射量（Ｑｍｎ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によってメインインジェクタ３の電磁弁への通電時間（指令噴射期間：ＴＱｍｎ）を算出する（メイン噴射期間演算手段）。続いて、メインインジェクタ３の噴射タイミングとなったら、メイン噴射時期（Ｔｍｎ）から指令噴射期間（ＴＱｍｎ）が経過するまで、インジェクタ駆動回路（メインＥＤＵ）７３を介してメインインジェクタ３の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加する。
【００４０】
また、エンジン１の運転状態、つまり捕集タンク７内のリーク燃料ガスの圧力信号（Ｐ）とサブ噴射量（Ｑｉｎｔ）とによって吸気管インジェクタ４の電磁弁への通電時間（サブ噴射期間：ＴＱｉｎｔ）を算出する（サブ噴射期間演算手段）。続いて、吸気管インジェクタ４の噴射タイミングとなったら、サブ噴射時期（Ｔｉｎ）からサブ噴射期間（ＴＱｉｎｔ）が経過するまで、インジェクタ駆動回路（サブＥＤＵ）７４を介して吸気管インジェクタ４の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加する（ステップＳ７）。以降、ステップＳ１の処理に戻り、前述の制御を繰り返す。
なお、ステップＳ５〜Ｓ７の処理を、実施例２のように、タンク溜り量（Ｒ）が一定値を越える時のみ実行し、タンク溜り量（Ｒ）が一定値以下の時にはメインインジェクタ３の噴射量制御のみを実行するようにしても良い。
【００４１】
したがって、吸気管インジェクタ４の電磁弁への通電が成され、ノズルニードルがノズルボデーの先端部に形成される弁孔を開弁している間、捕集タンク７内に捕集されたリーク燃料ガスが燃料溜まり、弁孔を経てエンジン１の吸気管１２内に噴射供給される。これにより、吸気ポート１７が開弁した燃焼室１１内にリーク燃料ガスが吸い込まれる。一方、エンジン１の各気筒のメインインジェクタ３の電磁弁への通電が成され、ノズルニードルがノズルボデーの先端部に形成される弁孔を開弁している間、コモンレール２内に蓄圧された高圧燃料が燃料溜まり、弁孔を経てエンジン１の各気筒毎の燃焼室１１内に直接噴射供給される。これにより、エンジン１が運転される。
【００４２】
［実施例１の作用］
次に、本実施例の高圧供給ポンプ６の作用を図１に基づいて簡単に説明する。カム軸３１に形成されているカム３９に駆動されるタペット４６およびカムローラ４７がカム３９のベースサイクル上にあるとき、プランジャ３２はその下死点に位置する。このとき、電磁弁３４のソレノイドコイル５５への通電が停止している状態では、つまり連通路５７が開かれている状態では、フィードポンプで加圧された燃料は、インレット４８、燃料通路４９を経てギャラリー室４０内に充填される。また、ギャラリー室４０内の燃料は、連通路５７を経て加圧室３５内に流入する。これにより、加圧室３５内にフィード燃料が充填される。
【００４３】
そして、エンジン１により回転駆動されるカム軸３１の回転に伴いカム３９がタペット４６を押し上げ、プランジャ３２を加圧室３５の内容積を減少する方向に駆動すると、電磁弁３４のソレノイドコイル５５への通電が停止している間は、加圧室３５内に充填された燃料が、連通路５７を経てギャラリー室４０内へ排出される。そして、所定のカム３９のリフト時期に電磁弁３４のソレノイドコイル５５が通電されると、ソレノイドコイル５５に発生する起磁力によってニードル弁５３に一体化されたアーマチャ５４が閉弁方向に吸引される。これにより、連通路５７が閉じられて加圧室３５とギャラリー室４０との連通状態が遮断される。
【００４４】
そして、カム３９がカム軸３１の回転に伴い更にリフトしていくと、プランジャ３２が加圧室３５の内容積を更に縮小化していく。そして、燃料の体積弾性係数と加圧室３５の縮小容積とに従い、加圧室３５内の燃料圧力が上昇し、コモンレール圧力と吐出弁３６のコイルスプリング６５の設定開弁圧力の和以上になると、吐出弁３６のリリーフバルブ６４が開弁する。これにより、加圧室３５内の燃料は、燃料吐出通路６２、弁孔、吐出孔６１、高圧燃料配管２１を経てコモンレール２内に供給される。ここで、電磁弁３４のソレノイドコイル５５への通電は、エンジン１の運転状態によって設定される圧送期間が終了した時点で終了するが、加圧室３５内の燃料圧力がコイルスプリング５６の開弁力よりも勝るために、電磁弁３４のニードル弁５３は閉弁状態を維持する。
【００４５】
そして、カム軸３１の回転に伴ってカム３９が上死点に達すると、プランジャ３２のリフトに伴う加圧室３５内の燃料の加圧が終了し、加圧室３５内の燃料圧力は下降し始める。そして、カム３９が下降し始めると、加圧室３５内の燃料圧力は更に下降し、コモンレール圧力と吐出弁３６のコイルスプリング６５の閉弁力により吐出弁３６のリリーフバルブ６４が閉弁する。これにより、吐出弁３６の弁孔および吐出孔６１が閉じられて、高圧燃料配管２１およびコモンレール２が密閉され、コモンレール２内の燃料圧力、所謂コモンレール圧力が所定の圧力（例えば目標コモンレール圧力）に保持される。
【００４６】
そして、カム３９の更なる下降に伴い、加圧室３５内の燃料圧力は更に低下し続け、コイルスプリング５６の開弁力が加圧室３５内の燃料圧力よりも上回ると、電磁弁３４のニードル弁５３はコイルスプリング５６の付勢力によって開弁する。これにより、連通路５７が開かれてギャラリー室４０から再び燃料が加圧室３５内に充填されていく。そして、カム３９が下死点に達し、プランジャ３２の下降が終了して１サイクルが終了する。
【００４７】
ここで、液化ガス燃料は、軽油と比較して低粘度であるために、高圧供給ポンプ６のプランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間からのリーク燃料が軽油と比較して非常に多い。例えばディメチルエーテル（ＤＭＥ）の場合には常温でも軽油の１０倍のリーク燃料量となる。このため、プランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間からオイルシール６７よりも図示上方側の中空部側に溢流し、オイルシール６７よりも図示上方側の中空部にたまったリーク燃料は、リークポート３７内に流入して圧力の低下に伴って気化した後に、アウトレット６８内に形成されるリーク燃料排出路６９からリーク燃料ガス導入配管７０を経て捕集タンク７内に回収される。
【００４８】
そして、捕集タンク７に設置された２つのセンサ（圧力センサ７１、温度センサ７２）によって捕集タンク７内の燃料圧力と捕集タンク７内の燃料温度とを測定することにより捕集タンク７内に集められたリーク燃料ガスのタンク溜り量（Ｒ）が計算できる。これによって、エンジン１の最適な燃焼状態を実現するために、捕集タンク７内に一時的に溜められたリーク燃料ガスが、最適な時期に必要な燃料量だけ、エンジン１の各気筒の燃焼室１１内に吸い込まれる。
【００４９】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、高圧供給ポンプ６のプランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間より溢流し、リークポート３７内で圧力低下に伴い気化したリーク燃料ガスを捕集タンク７内に一時的に貯留しておき、エンジン１の最適な燃焼状態を実現するために、最適な時期に必要な燃料量（＝サブ噴射量：Ｑｉｎｔ）だけ、吸気管インジェクタ４等の燃料を必要とする部品に、捕集タンク７内に一時的に溜められたリーク燃料ガスを噴射供給することで、高圧供給ポンプ６より溢流したリーク燃料ガスを有効に活用することが可能となる。このとき、複数個のメインインジェクタ３からエンジン１の各気筒の燃焼室１１内に直接噴射供給されるメイン噴射量（Ｑｍｎ）を、エンジン１の運転状態、つまりエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって設定されるトータル噴射量（Ｑｔｏｔａｌ）からサブ噴射量（Ｑｉｎｔ）を減算して求めることで、エンジン１の各気筒の燃焼室１１内の燃料量が適正なものとなり、エンジン１の最適な燃焼状態を得ることができる。これにより、エンジン１の排気ガス中の有害物質の増加（エミッションの悪化）や運転者の意志と異なる車両応答性の低下（ドライバビリティの悪化）を抑制することができる。
【００５０】
また、捕集タンク７内に一時的に溜められたリーク燃料ガスを吸気管インジェクタ４を用いて最適な時期に必要な燃料量だけ噴射供給することができるで、高圧供給ポンプ６のプランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間を、通常の５〜１０μｍ程度にすることができる。これにより、精密加工および特殊な表面処理が不要となり、高圧供給ポンプ６の製品コストを低減することができる。さらに、高圧供給ポンプ６より溢流し気化したリーク燃料ガスを捕集タンク７内に一時的に貯留しておき、最適な時期に吸気管１２内に噴射供給するようにしているので、高圧供給ポンプ６より溢流し気化したリーク燃料ガスを燃料タンクに戻す必要はない。これにより、コンプレッサ等の複雑な構造の気液変換システムが不要となり、コモンレール式燃料噴射システムの製品コストを低減することができる。
【実施例２】
【００５１】
［実施例２の構成］
図３および図４は本発明の実施例２を示したもので、図３はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。
【００５２】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒９は、排気ガス中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有している。なお、排気ガス中に放出されたＮＯｘは、排気ガス中にＨＣやＣＯといった還元成分が存在していれば、それらと速やかに反応して無害な窒素に還元される。また、ＮＯｘ吸蔵触媒９は、排気ガス中の酸素濃度が高い状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。そこで、このような特性のＮＯｘ吸蔵触媒９を排気通路に備えたエンジン１では、ＮＯｘ吸蔵触媒９のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、ＮＯｘ吸蔵触媒９に還元剤を添加供給することで、ＮＯｘ吸蔵触媒９に吸収されたＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ吸蔵触媒９のＮＯｘ吸収能力を回復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返すようにしている。
【００５３】
本実施例では、ＮＯｘ吸蔵触媒９のＮＯｘ吸収能力を回復させる排気浄化制御を実現するために、還元剤としてのリーク燃料ガスを、ＮＯｘ吸蔵触媒９よりも排気ガスの流れ方向の上流側に位置する排気管１３内に噴射供給（添加供給）する１個または複数個の排気管インジェクタ（触媒還元用のサブインジェクタ、第２サブインジェクタ）５を設けている。１個または複数個の排気管インジェクタ５は、高圧供給ポンプ６より溢流し気化したリーク燃料ガスを捕集する捕集タンク７に接続するリーク燃料配管７５の下流端に接続されて、捕集タンク７内に捕集されたリーク燃料ガスをエンジン１の排気管１３内に噴射供給する排気管用燃料噴射ノズル７６、この排気管用燃料噴射ノズル７６内に収容されたノズルニードル（図示せず）を開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ（ニードル駆動手段：図示せず）、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢手段等よりなる電磁式燃料噴射弁である。そして、排気管インジェクタ５からエンジン１の排気管１３内への燃料噴射は、電磁式アクチュエータとしての電磁弁（図示せず）への通電および通電停止により電子制御される。
【００５４】
［実施例２の制御方法］
次に、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムの制御方法を図３および図４に基づいて簡単に説明する。ここで、図４はメインインジェクタ、吸気管インジェクタおよび排気管インジェクタの制御方法を示したフローチャートである。この図４のフローチャートは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）となった後に、所定のタイミング毎に繰り返し実行される。例えばｋ気筒のメインインジェクタ３の噴射量制御、噴射時期制御を、前回サイクルでのｋ気筒のメインインジェクタ３の燃料噴射終了直後に開始しても良いし、また、今回サイクルでｋ気筒のメインインジェクタ３の直前噴射気筒の燃料噴射終了直後に開始しても良い。なお、図４のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ７の処理は、図２のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ７の処理と同様の処理を行うものであるため、図４のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ７の処理の説明は省略する。
【００５５】
図４のステップＳ４の処理を実行した後に、ＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期であるか否かを判定する（還元時期判定手段：ステップＳ８）。ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期は、先ずトータル噴射量（Ｑｔｏｔａｌ）とエンジン回転速度（ＮＥ）とによって単位時間内に生成される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を求める。そして、そのＮＯｘ量を制御タイミング毎に順次積算していき、この窒素酸化物（ＮＯｘ）の積算量をＮＯｘ吸蔵量とする。なお、ＮＯｘ吸蔵触媒９の吸蔵能力から最大吸蔵量が予め決まっているため、ＮＯｘ吸蔵量＞最大吸蔵量になった時を、ＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期とすることで、ＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期を精度良く判定することができる。
【００５６】
このステップＳ８の判定結果がＮＯの場合、つまりＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期ではない場合には、図４のステップＳ２で求めたタンク溜り量（Ｒ）が一定値を越えているか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、一定値は、ＮＯｘ吸蔵触媒９のＮＯｘ吸収能力を回復させることが可能なＮＯｘ還元量（１回の触媒還元必要量）以上とすることが望ましい。
このステップＳ９の判定結果がＹＥＳの場合、つまりタンク溜り量（Ｒ）が一定値を越えている場合には、図４のＳ５〜Ｓ７の処理を実行する。以降、ステップＳ１の処理に戻り、前述の制御を繰り返す。
【００５７】
また、ステップＳ９の判定結果がＮＯの場合、つまりタンク溜り量（Ｒ）が一定値以下の場合には、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの燃料量がＮＯｘ吸蔵触媒９のＮＯｘ吸収能力を回復させることが可能なＮＯｘ還元量（１回の触媒還元必要量）未満であると判断して、トータル噴射量（Ｑｔｏｔａｌ）をメインインジェクタ３のメイン噴射量（Ｑｍｎ）として求める。続いて、エンジン回転速度（ＮＥ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によってメイン噴射時期（Ｔｍｎ）を算出する（メイン噴射量、メイン噴射時期演算手段：ステップＳ１０）。なお、メイン噴射時期（Ｔｍｎ）は、上述したように、エンジン回転速度（ＮＥ）で決定される基本噴射時期特性を、エンジン負荷、アクセル開度（ＡＣＣＰ）、冷却水温度（ＴＷＨ）、吸入空気圧力、吸入空気温度等を考慮した噴射時期補正量によって補償して最終的な指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を決定するようにしても良い。
【００５８】
次に、エンジン１の運転状態、つまりコモンレール圧力（ＰＣ）とメイン噴射量（Ｑｍｎ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によってメインインジェクタ３の電磁弁への通電時間（指令噴射期間：ＴＱｍｎ）を算出する（メイン噴射期間演算手段）。続いて、メインインジェクタ３の噴射タイミングとなったら、メイン噴射時期（Ｔｍｎ）から指令噴射期間（ＴＱｍｎ）が経過するまで、インジェクタ駆動回路（メインＥＤＵ）７３を介してメインインジェクタ３の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加する（ステップＳ１１）。以降、ステップＳ１の処理に戻り、前述の制御を繰り返す。  
【００５９】
また、ステップＳ８の判定結果がＹＥＳの場合、つまりＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期である場合には、トータル噴射量（Ｑｔｏｔａｌ）をメインインジェクタ３のメイン噴射量（Ｑｍｎ）として求める。続いて、エンジン回転速度（ＮＥ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によってメイン噴射時期（Ｔｍｎ）を算出する（メイン噴射量、メイン噴射時期演算手段：ステップＳ１２）。なお、メイン噴射時期（Ｔｍｎ）は、上述したように、エンジン回転速度（ＮＥ）で決定される基本噴射時期特性を、エンジン負荷、アクセル開度（ＡＣＣＰ）、冷却水温度（ＴＷＨ）、吸入空気圧力、吸入空気温度等を考慮した噴射時期補正量によって補償して最終的な指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を決定するようにしても良い。
【００６０】
次に、エンジン１の運転状態、つまりコモンレール圧力（ＰＣ）とメイン噴射量（Ｑｍｎ）と予め実験等により測定した特性マップまたは演算式によってメインインジェクタ３の電磁弁への通電時間（指令噴射期間：ＴＱｍｎ）を算出する（メイン噴射期間演算手段）。続いて、メインインジェクタ３の噴射タイミングとなったら、メイン噴射時期（Ｔｍｎ）から指令噴射期間（ＴＱｍｎ）が経過するまで、インジェクタ駆動回路（メインＥＤＵ）７３を介してメインインジェクタ３の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加する。
【００６１】
また、予め決められている、ＮＯｘ吸蔵触媒９のＮＯｘ吸収能力を回復させることが可能なＮＯｘ還元量（１回の触媒還元必要量）に対応した、排気管インジェクタ５の電磁弁への通電時間をメモリより読み込む。続いて、排気管インジェクタ５の電磁弁への通電を開始してその通電時間が経過するまで、インジェクタ駆動回路（サブＥＤＵ）７４を介して排気管インジェクタ５の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流を印加する（ステップＳ１３）。以降、ステップＳ１の処理に戻り、前述の制御を繰り返す。
【００６２】
［実施例２の効果］
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、エンジン１の各気筒内噴射量に相当する最適必要噴射量（＝トータル噴射量：Ｑｔｏｔａｌ＝Ｑ）の演算までは実施例１と全く同じである。その後に、ＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期かどうかを判断する。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期であれば、メインインジェクタ３および排気管インジェクタ５の噴射量制御が実行される。この場合、吸気管インジェクタ４は動作させない。あるいはＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期でなく、且つタンク溜り量（Ｒ）が一定値（１回の触媒還元必要量）を越える場合には、メインインジェクタ３および吸気管インジェクタ４の噴射量制御が実行される。あるいはＮＯｘ吸蔵触媒９の還元時期でなく、且つタンク溜り量（Ｒ）が一定値（１回の触媒還元必要量）以下の場合には、次回のＮＯｘ吸蔵触媒９の還元に用いるリーク燃料ガスが捕集タンク７内に溜まるまで、吸気管インジェクタ４を作動させずに、メインインジェクタ３のみの噴射量制御が実行される。
【００６３】
なお、エンジン１の始動時は、捕集タンク７内にリーク燃料ガスが殆ど溜まっていないが、最初のＮＯｘ吸蔵触媒９の還元をする時期までには一定値（１回の触媒還元必要量）が溜まるために問題はない。
以上により、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、高圧供給ポンプ６のプランジャ３２とポンプシリンダ３３との隙間より溢流し、リークポート３７内で圧力低下に伴い気化したリーク燃料ガスを捕集タンク７内に一時的に貯留しておき、その捕集タンク７内に貯留したリーク燃料ガスを、吸気管インジェクタ４や触媒還元用の排気管インジェクタ５等の燃料を必要とする部品に、所定の時期、所定の燃料量だけ噴射供給または添加供給することで、高圧供給ポンプ６より溢流し気化したリーク燃料ガスを有効に活用することが可能となる。
【００６４】
［変形例］
本実施例では、捕集タンク７内のリーク燃料ガスの圧力信号（Ｐ）と捕集タンク７内のリーク燃料ガスの温度信号（Ｔ）とによって捕集タンク７内のリーク燃料ガス残量（タンク溜り量：Ｒ）を算出しているが、高圧供給ポンプ６から溢流して捕集タンク７内に吸い込まれるリーク燃料ガス（気体燃料）の流量を計測するエアフロメータ、カルマン渦センサ、ヒートワイヤセンサ等のリーク燃料ガス量計測手段を用いて、捕集タンク７内のリーク燃料ガス残量（タンク溜り量：Ｒ）を実測しても良い。
【００６５】
本実施例では、１個の吸気管インジェクタ４を、エンジン１のインテークマニホールドの上流部分の吸気管１２（例えばスロットルボデー）に配置して、エンジン１の全気筒（シリンダ）に対してリーク燃料ガスを噴射供給するようにしているが、複数個の吸気管インジェクタ４を、エンジン１の各気筒（シリンダ）毎に配置して、エンジン１の各気筒（シリンダ）毎にリーク燃料ガスを噴射供給するようにしても良い。この場合には、複数個の吸気管インジェクタ４のうちの少なくも１個以上の吸気管インジェクタ４を選択的に使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した概略図である（実施例１）。
【図２】メインインジェクタおよび吸気管インジェクタの制御方法を示したフローチャートである（実施例１）。
【図３】コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した概略図である（実施例２）。
【図４】メインインジェクタ、吸気管インジェクタおよび排気管インジェクタの制御方法を示したフローチャートである（実施例２）。
【符号の説明】
【００６７】
１  エンジン（多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関）
２  コモンレール
３  メインインジェクタ
４  吸気管インジェクタ（サブインジェクタ、第１サブインジェクタ）
５  排気管インジェクタ（サブインジェクタ、第２サブインジェクタ）
６  高圧供給ポンプ
７  補集タンク
９  ＮＯｘ吸蔵触媒（排気浄化手段）
１０  ＥＣＵ（エンジン制御ユニット、エンジン制御装置）
１１  エンジンの各気筒の燃焼室
１２  エンジンの吸気管
１３  エンジンの排気管
３２  高圧供給ポンプのプランジャ
３３  高圧供給ポンプのポンプシリンダ
３７  高圧供給ポンプのリークポート
７１  圧力センサ（圧力検出手段）
７２  温度センサ（温度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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