JP2001323823A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼を良好に行わせるための添加ガス（水素、
酸素）を使用する領域及び量の最適化を図ることによ
り、その使用量を最小限に抑えつつＰＭ排出量を低減す
る。 【解決手段】ディーゼルエンジンにあっては、供給燃料
に対する予混合燃焼する燃料分の割合ＹＲ（０≦ＹＲ≦
１）を求める。これはエンジン回転数と燃料噴射量とに
基づくマップから検索する。また、供給燃料に対する拡
散燃焼する燃料分の割合ＫＲを、ＹＲを１から減じて求
める（即ち、ＫＲ＝１−ＹＲ）。そして、これら各割合
ＹＲ，ＫＲに応じて添加ガスを燃焼室内に注入する。例
えば、ＹＲに基づいて水素ガスの注入量を決定し、ＫＲ
に基づいて酸素ガスの注入量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼に際し特別な
ガスを提供することにより、排気の浄化、特にパティキ
ュレート排出量の低減を可能とする内燃機関の燃料供給
装置に関し、より詳細には、その提供のタイミング及び
量の最適化を図ることにより、使用量を可及的に減少さ
せ、移動用内燃機関について適用される場合には、その
搭載スペースの制約を克服することのできる技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、使用燃料の種類や
燃焼方式に応じて量的な相違が多少はあるものの、燃焼
によりパティキュレート（以下、ＰＭ）が生成され、こ
れが大気中に放出される。近年、このようにして放出さ
れるＰＭが、健康害に影響を及ぼすものとして注目され
ている。

【０００３】ＰＭが生成される原因としては、簡単に
は、主に次の２つが想定されている。すなわち、燃料と
吸入空気との混合が不完全なため、燃焼に寄与できなか
った燃料が未燃燃料としてそのまま放出される場合と、
酸素の不足した状態で燃焼することにより、燃料や燃焼
室に混流したエンジンオイルが脱水素反応を起こして炭
化する場合とである。しかし、実際には、これらの原因
を含む複雑な反応経路によりＰＭが生成されるものと考
えられている。

【０００４】従って、上記の問題を解決するには燃料と
吸入空気との混合状態を良好なものとすることが有効と
考えられることから、燃料噴射圧力の高圧化による燃料
噴霧の微粒化や、吸入空気を増量するための過給機の設
置等の対策が採られている。また、燃焼室から排出され
たＰＭを一時的にフィルタに捕集させ、所定の条件にて
捕集されたＰＭを燃焼して、フィルタのＰＭ捕集能力を
再生させる技術も提案されている。しかし、これらの技
術は、いずれも一定の効果が得られるものの充分なレベ
ルには至っていない。

【０００５】これらの技術と異なる対策として、燃料へ
の水素の添加を挙げることができる（特公平５−７３８
９７号公報参照）。すなわち、微粒化しきれなかった燃
料近傍に水素を存在させることにより、燃料の脱水素反
応を抑え、その炭化を防ぐのである。そして、炭化を逃
れた燃料は、排気系に設けられた触媒装置において無害
化された後に放出される確率が高くなる。

【０００６】また、他の対策として、燃料への酸素の添
加も有効なＰＭ低減手段として挙げることができる。燃
料近傍の酸素量を従来の吸入空気との混合のみによる場
合よりも増加させることにより、燃焼に寄与する燃料が
増し、結果としてＰＭ排出量の低減に繋がるからであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに水素や酸素を添加するには、これら特別のガスを燃
料とともに保持する必要があり、移動手段として内燃機
関を使用する場合には、すなわち、車両に搭載される内
燃機関については、搭載スペースの制約もあり、大型の
保持用タンクを備えるのは困難である。また、改質等に
より水素や酸素を車上で生成する場合でも、多量の生成
にはそれだけ多くのエネルギーを消費することとなるた
め、必ずしも効率的とはいえない。

【０００８】かかる実情に鑑み、本発明は、上記特別の
ガスを使用する領域及び量の最適化を図り、これらの使
用量を抑えるとともに、ＰＭ排出量を効率よく低減する
ことのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、請
求項１記載のように、圧縮着火式内燃機関に適用される
燃料供給装置であって、燃焼室内に水素を注入可能な水
素注入手段と、これに対し前記燃焼室内で予混合燃焼す
る燃料分につき提供されるべき水素を注入させる水素注
入指令発生手段と、を含んで構成される（図１（ａ）参
照）。

【００１０】前記水素注入指令発生手段は、請求項２記
載のように、前記予混合燃焼する燃料分の量に応じて水
素を注入させるのが好ましい。前記水素注入手段からの
水素は、請求項３記載のように、前記予混合燃焼する燃
料分の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好
ましい。

【００１１】また、本発明は、請求項４記載のように、
圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給装置であっ
て、燃焼室内に酸素を注入可能な酸素注入手段と、これ
に対し前記燃焼室内にて拡散燃焼する燃料分につき提供
されるべき酸素を注入させる酸素注入指令発生手段と、
を含んで構成される（同図（ｂ）参照）。

【００１２】前記酸素注入指令発生手段は、請求項５記
載のように、前記拡散燃焼する燃料分の量に応じて酸素
を注入させるのが好ましい。前記酸素注入手段からの酸
素は、請求項６記載のように、前記拡散燃焼する燃料分
の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好まし
い。

【００１３】また、本発明は、請求項７記載のように、
圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給装置であっ
て、燃焼室内に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入
と、これに対し前記燃焼室内にて予混合燃焼する燃料分
につき提供されるべき水素を注入させるとともに、この
燃焼室内にて拡散燃焼する燃料分につき提供されるべき
酸素を注入させる補助気体注入指令発生手段と、を含ん
で構成される（同図（ｃ）参照）。

【００１４】この場合には、請求項８記載のように、前
記予混合燃焼する燃料分及び拡散燃焼する燃料分の量を
それぞれ算出する燃料量算出手段を有し、前記補助気体
注入指令発生手段は、算出された各燃料量に基づいて前
記各気体を注入させるのが好ましい。

【００１５】前記補助気体注入手段からの水素及び酸素
のうち少なくとも一方は、請求項９記載のように、各対
応の燃焼を行う燃料分の噴射に略同期して前記燃焼室内
に進入するのが好ましい。

【００１６】また、本発明は、請求項１０記載のよう
に、燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花点火式内燃
機関に適用される燃料供給装置であって、前記燃焼室内
に水素を注入可能な水素注入手段と、これに対し前記燃
焼室内の燃料が均質燃焼に利用される条件にて水素注入
指令を発する水素注入指令発生手段と、を含んで構成さ
れる（図１（ａ）参照）。

【００１７】前記水素注入指令は、請求項１１記載のよ
うに、前記均質燃焼に利用される燃料の量に対応するの
が好ましい。前記水素注入手段からの水素は、請求項１
２記載のように、前記均質燃焼に利用される燃料の噴射
に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好ましい。

【００１８】また、本発明は、請求項１３記載のよう
に、燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花点火式内燃
機関に適用される燃料供給装置であって、前記燃焼室内
に酸素を注入可能な酸素注入手段と、これに対し前記燃
焼室内の燃料が成層燃焼に利用される条件にて酸素注入
指令を発する酸素注入指令発生手段と、を含んで構成さ
れる（同図（ｂ）参照）。

【００１９】前記酸素注入指令は、請求項１４記載のよ
うに、前記成層燃焼に利用される燃料の量に対応するの
が好ましい。前記酸素注入手段からの酸素は、請求項１
５記載のように、前記成層燃焼に利用される燃料の噴射
に略同期して前記燃焼室内に進入するのが好ましい。

【００２０】また、本発明は、請求項１６記載のよう
に、燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花点火式内燃
機関に適用される燃料供給装置であって、前記燃焼室内
に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入手段と、これ
に対し前記燃焼室内の燃料が均質燃焼に利用される条件
で水素注入指令を発するとともに、この燃焼室内の燃料
が成層燃焼に利用される条件で酸素注入指令を発する補
助気体注入指令発生手段と、を含んで構成される（同図
（ｃ）参照）。

【００２１】この場合には、請求項１７記載のように、
前記均質燃焼に利用される燃料及び成層燃焼に利用され
る燃料の量をそれぞれ算出する燃料量算出手段を有し、
前記補助気体注入指令発生手段は、算出された各燃料量
に基づいて前記各注入指令を発するのが好ましい。

【００２２】前記補助気体注入手段からの水素及び酸素
のうち少なくとも一方は、請求項１８記載のように、各
対応の燃焼に利用される燃料の噴射に略同期して前記燃
焼室内に進入するのが好ましい。

【００２３】本発明は、請求項１９記載のように、燃料
噴射弁に供給燃料を微粒化するための補助気体を噴射す
る微粒化用補助気体噴射手段を設け、前記水素注入手段
を、この微粒化用補助気体噴射手段を用いて前記水素の
注入を行うようにして、構成することができる。

【００２４】本発明は、請求項２０記載のように、燃料
噴射弁に供給燃料を微粒化するための補助気体を噴射す
る微粒化用補助気体噴射手段を設け、前記酸素注入手段
を、この微粒化用補助気体噴射手段を用いて前記酸素の
注入を行うようにして、構成することができる。

【００２５】本発明は、請求項２１記載のように、燃料
噴射弁に供給燃料を微粒化するための補助気体を噴射す
る微粒化用補助気体噴射手段を設け、前記補助気体注入
手段を、この微粒化用補助気体噴射手段を用いて前記水
素及び酸素の注入のうち少なくとも一方を行うようにし
て、構成することができる。

【００２６】また、本発明は、請求項２２記載のよう
に、燃焼室より排出されるＰＭの量を推定するパティキ
ュレート排出量推定手段と、前記燃焼室内に水素を注入
可能な水素注入手段と、これに対し推定されたパティキ
ュレート排出量に基づく水素注入指令を発する水素注入
指令発生手段と、を含んで構成される（図１（ｄ）参
照）。

【００２７】前記水素注入指令発生手段は、請求項２３
記載のように、前記推定されたパティキュレート排出量
が所定値以上であるときに水素注入指令を発するのが好
ましい。

【００２８】前記水素注入手段は、請求項２４記載のよ
うに、吸気管内に水素を供給してこれを前記燃焼室内に
注入してもよい。前記補助気体注入手段は、請求項２５
記載のように、吸気管内に水素を供給してこれを前記燃
焼室内に注入してもよい。

【００２９】前記酸素注入手段は、請求項２６記載のよ
うに、含酸素燃料を噴射して酸素を前記燃焼室内に注入
してもよい。前記補助気体注入手段は、請求項２７記載
のように、含酸素燃料を噴射して酸素を前記燃焼室内に
注入してもよい。

【００３０】前記水素及び酸素は、請求項２８記載のよ
うに、水の電気分解により得られるのが好ましい。前記
電気分解に用いられる水は、請求項２９記載のように、
排気中に含まれる水分が凝縮して得られるのが好まし
い。

【００３１】本発明は、請求項３０記載のように、排気
中に浮遊するパティキュレートを捕集するパティキュレ
ート捕集手段を備える場合に、その捕集能力を検出する
パティキュレート捕集能力検出手段と、検出された捕集
能力が所定の条件にある場合に前記水素注入手段による
注入を許可する一方、それ以外の場合には、これを控え
させるか又は禁止する水素注入抑制手段と、を備えるの
が好ましい（図１（ａ）参照）。

【００３２】本発明は、請求項３１記載のように、排気
中に浮遊するパティキュレートを捕集するパティキュレ
ート捕集手段を備える場合に、その捕集能力を検出する
パティキュレート捕集能力検出手段と、検出された捕集
能力が所定の条件にある場合に前記酸素注入手段による
注入を許可する一方、それ以外の場合には、これを控え
させるか又は禁止する酸素注入抑制手段と、を備えるの
が好ましい（同図（ｂ）参照）。

【００３３】本発明は、請求項３２記載のように、排気
中に浮遊するパティキュレートを捕集するパティキュレ
ート捕集手段を備える場合に、その捕集能力を検出する
パティキュレート捕集能力検出手段と、検出された捕集
能力が所定の条件にある場合に前記水素注入手段及び酸
素注入手段のうち少なくとも一方による注入を許可する
一方、それ以外の場合には、これを控えさせるか又は禁
止する補助気体注入抑制手段と、を備えるのが好ましい
（同図（ｃ）参照）。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、燃料が予
混合燃焼するに際し、その燃焼室内に通常の吸入空気の
みによる場合よりも多量の水素が提供されることで、燃
料やエンジンオイルの脱水素反応が抑制される。また、
水素を予混合燃焼する燃料分につき限定的に提供するこ
とが可能であり、量的若しくは時期的な制限を与えて水
素の使用量を抑え、ＰＭ排出量を効率的に低減すること
ができる。

【００３５】請求項２に係る発明によれば、予混合燃焼
する燃料分の量に合わせて水素を提供することで、その
使用量を機関の運転状態によらず最適なものとすること
ができる。

【００３６】請求項３に係る発明によれば、水素の注入
（燃焼室内への進入）タイミングを予混合燃焼する燃料
分の噴射タイミングに合わせることで、これらの混合を
良好なものとし、脱水素反応の抑制効果を向上すること
ができる。

【００３７】請求項４に係る発明によれば、燃料と吸入
空気との混合が良好に行われない燃焼室内領域に対し、
通常よりも多量の酸素を提供することが可能であるた
め、不完全な混合に伴う酸素不足によるＰＭの生成が抑
制される。また、酸素を拡散燃焼する燃料分につき限定
的に提供することが可能であるため、量的若しくは時期
的な制限を与えて酸素の使用量を抑え、ＰＭ排出量を効
率的に低減することができる。

【００３８】請求項５に係る発明によれば、拡散燃焼す
る燃料分の量に合わせて酸素を提供することで、その使
用量を機関の運転状態によらず最適なものとすることが
できる。

【００３９】請求項６に係る発明によれば、酸素の注入
（燃焼室内への進入）タイミングを拡散燃焼する燃料分
の噴射タイミングに合わせることで、この燃料分に対す
る酸素分布を良好なものとし、未燃燃料の一層の低減を
図ることができる。

【００４０】請求項７に係る発明によれば、ＰＭの脱水
素反応に付随する生成と、ＰＭの燃料と吸入空気との不
完全な混合に付随する生成とを同時に抑制することが可
能であるため、ＰＭ排出量の更なる低減を図ることがで
きる。

【００４１】請求項８に係る発明によれば、各形態によ
り燃焼する燃料分の量を算出可能とし、算出された各燃
料量に基づいて注入される各気体の供給量がそれぞれ決
定されることで、これら特別な気体の使用量を機関の運
転状態によらず最適なものとすることができる。

【００４２】請求項９に係る発明によれば、予混合燃焼
する燃料分に水素をよく混合させて脱水素反応を抑制
し、拡散燃焼する燃料分に対して酸素を良好に分布させ
て未燃燃料の低減を図ることができるため、異なる燃焼
に寄与する各燃料分について効率的にＰＭ排出量の低減
効果を得ることができる。

【００４３】請求項１０に係る発明によれば、予混合燃
焼と同様な燃焼である均質燃焼に利用される燃料に対
し、通常の吸入空気のみによる場合よりも多量の水素が
提供されるため、ＰＭ排出量の比較的少ない火花点火式
内燃機関にあっても、その更なる低減を図ることができ
る。また、水素を均質燃焼に利用される燃料につき限定
的に提供することが可能であるため、量的若しくは時期
的な制限を与えて水素の使用量を可及的に抑えることが
できる。

【００４４】請求項１１に係る発明によれば、均質燃焼
に利用される燃料の量に合わせて水素を提供すること
で、その使用量を機関の運転状態によらず最適なものと
することができる。

【００４５】請求項１２に係る発明によれば、水素の注
入（燃焼室内への進入）タイミングを均質燃焼に利用さ
れる燃料の噴射タイミングに合わせることで、これらの
混合を良好なものとし、均質燃焼を行う際に生じるＰＭ
の抑制効果を向上することができる。

【００４６】請求項１３に係る発明によれば、成層燃焼
に利用される燃料に対し、通常の吸入空気のみによる場
合よりも多量の酸素が提供されることで、ＰＭ放出量の
更なる低減に対応することができる。また、酸素を成層
燃焼に利用される燃料につき限定的に提供することが可
能であるため、量的若しくは時期的な制限を与えて水素
の使用量を可及的に抑えることができる。

【００４７】請求項１４に係る発明によれば、成層燃焼
に利用される燃料の量に合わせて酸素を提供すること
で、その使用量を機関の運転状態によらず最適なものと
することができる。

【００４８】請求項１５に係る発明によれば、酸素の注
入（燃焼室内への進入）タイミングを成層燃焼に利用さ
れる燃料の噴射タイミングに合わせることで、この燃料
に対する酸素分布を良好なものとし、ＰＭ排出量の一層
の低減を図ることができる。

【００４９】請求項１６に係る発明によれば、均質燃焼
を行う際に生じるＰＭと、成層燃焼を行う際に生じるＰ
Ｍとの同時低減を図り、ＰＭ排出量の更なる低減に寄与
することができる。

【００５０】請求項１７に係る発明によれば、各燃焼方
式に利用される燃料の量を算出可能とし、算出された各
燃料量に基づいて注入される各気体の供給量がそれぞれ
決定されることで、これら特別な気体の使用量を機関の
運転状態によらず最適なものとすることができる。

【００５１】請求項１８に係る発明によれば、均質燃焼
に利用される燃料に水素をよく混合させるとともに、成
層燃焼に利用される燃料に対して酸素を良好に分布させ
ることが可能であるため、特にこれら２つの燃焼方式を
ともに実施する運転領域におけるＰＭ排出量を一層低減
することができる。

【００５２】請求項１９〜２１に係る発明によれば、Ｐ
Ｍの生成抑制に寄与しうる各補助気体が噴射された各対
応の燃料と混合された状態で燃焼室内に供給されるた
め、各燃焼に寄与する燃料周辺にこれらの補助気体をそ
れぞれ集中的に分布させることができ、ＰＭの生成を効
率的に抑制することができる。

【００５３】請求項２２に係る発明によれば、ＰＭ排出
量を推定可能とし、この推定値に基づく指令により水素
を注入することで、ＰＭ排出量を直接的に反映させた水
素注入が可能となる。

【００５４】請求項２３に係る発明によれば、ＰＭ排出
量が比較的少なく、水素の注入によるその低減を図る必
要のない条件にて、水素を注入せず、その分の節約を図
ることができる。

【００５５】請求項２４及び２５に係る発明によれば、
水素を吸気管から注入することで、これを燃焼室内にて
容易に均一化させることができ、その燃焼室内の広い範
囲で発生する燃焼に際し、良好な水素分布を形成するこ
とが可能となる。

【００５６】請求項２６及び２７に係る発明によれば、
含酸素燃料は液体で存在し、取扱いが容易であるうえ、
もともと燃料と酸素とがよく混合しているため燃焼室内
に供給するに当たりこれらの混合を考慮する必要がな
く、容易に適用することができる。

【００５７】請求項２８に係る発明によれば、水を電気
分解して水素と酸素とを生成することで、これらの気体
をともに用いる場合の効率を全体として向上することが
できる。

【００５８】請求項２９に係る発明のよれば、電気分解
に利用された水を排気中から抽出して常時補充すること
ができる。請求項３０〜３２に係る発明によれば、パテ
ィキュレート捕集手段による捕集効果が高いときにこれ
を積極的に用いて排出されたＰＭを除去することが可能
となるため、そのときに水素及び／又は酸素の節約を図
ることができ、これら特別な気体の使用量を一層低減す
ることができる。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。図２は、本発明の一実
施形態に係る内燃機関の構成を概略示している。本実施
形態に係る内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、
エンジン）Ｅ１は、シリンダブロック１、その上に固定
されたシリンダヘッド２、及びシリンダブロック１内に
摺動自在に挿入されたピストン３とにより囲まれる空間
内に燃焼室を形成する。

【００６０】燃焼室の略中央には、燃料供給装置として
アシストエアインジェクタ４が配置されており、アシス
トエアインジェクタ４には、図示しない燃料タンク内の
燃料がポンプ５により高圧化されて供給されるとともに
酸素タンク６からの酸素ガスがポンプ７により一定圧力
で供給され、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣ
Ｕ）３１の指示に基づき、それぞれ所定の量かつ所定の
タイミングで噴射される。このとき、燃料は、燃料噴射
用の高圧インジェクタから、また酸素ガスは、噴射され
た燃料を微粒化するための補助インジェクタから噴射さ
れ、これら噴射された燃料と酸素ガスとはよく混合され
た状態で燃焼室内に提供される。

【００６１】また、燃焼室内に空気を導入する吸気通路
８には水素噴射用インジェクタ９が設けられ、水素噴射
用インジェクタ９には水素タンク１０からの水素ガスが
ポンプ１１により一定圧力で供給され、供給された水素
ガスは、ＥＣＵ３１の指示に基づいて所定の量かつ所定
のタイミングでポート噴射される。そして、噴射された
水素ガスは、吸気弁１２の開閉に伴って吸入される空気
とともに燃焼室内に導入される。

【００６２】燃焼後、排気弁１３が開くと燃焼室内のガ
スは排気通路１４を通って放出されることになるが、こ
の排気通路１４の途中にはパティキュレート捕集装置
（Con-tinuously Regenerating Filter ：以下、ＣＲ
Ｆ）１５が介装されており、これにより排気中に含まれ
る有害成分が除去される。ＣＲＦ１５内には酸化触媒１
５ａとフィルタ１５ｂとが併設され、ＣＲＦ１５に流入
する排気中に含まれるＮＯ ₂ は酸化処理され、ＰＭはフ
ィルタ１５ｂに捕集される。このとき、前記ＮＯ₂の酸
化により生成されるＮＯ₃ がフィルタ１５ｂに捕集され
ているＰＭと反応することでこのＰＭが酸化処理される
ため、フィルタ１５ｂは目詰まりすることなく、連続的
にＰＭを捕集することができる。

【００６３】さらに、ＣＲＦ１５下流側の排気通路に
は、排気中に含まれる水分を回収可能な水分回収装置１
６が設けられ、その排気取入れ口１６ａより進入した排
気から水分が分取される。例えば、水分回収装置１５内
に冷却媒体としての液体（エンジン冷却水）を循環させ
ることにより、排気中に含まれる水分を凝縮させて分離
し、これにより除湿された排気を排気流出口１６ｂより
排出する。そして、分離した水分（凝縮水）は、図示し
ない制御弁を介して電気分解槽１７内に導くことができ
る。

【００６４】電気分解槽１７へは、クランク軸の回転力
により駆動されて発電する図示しない発電機からの電流
が供給され、その電力により水分回収装置１６より導か
れた水分を電気分解して水素及び酸素を生成し、これら
の生成物をそれぞれ上記の酸素タンク６及び水素タンク
１０内に貯蔵（補充）することができる。

【００６５】ＥＣＵ３１は、ＣＲＦ１５の入口付近にお
ける排気通路１４内圧力（以下、ＣＲＦ上流圧力）ＰＵ
を検出可能なセンサ２１、ＣＲＦ１５の出口付近におけ
る排気通路１４内圧力（以下、ＣＲＦ下流圧力）ＰＤを
検出可能なセンサ２２からの検出信号の他、センサ２３
よりアクセル開度ＡＶＯが、またセンサ２４よりエンジ
ン回転数Ｎｅが入力され、以下に説明する制御を行う。

【００６６】次に、ＥＣＵ３１による制御について図３
〜７を参照して説明する。まず、この制御の流れを図３
に示すブロック図に基づいて概略説明する。燃料噴射条
件設定部４１では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開
度ＡＶＯに応じた最適な燃料噴射量と燃料噴射時期とが
算出される。そして、燃料噴射弁（ここではアシストエ
アインジェクタ４）は、この結果に基づいて燃料を燃焼
室内に噴射供給する。

【００６７】予混合／拡散比率算出部４２では、噴射さ
れる燃料のうち予混合燃焼すると推定される燃料分と拡
散燃焼すると推定される燃料分とを示す比率を求める。
これは、例えば、燃料噴射条件設定部４１からの燃料噴
射量と、エンジン回転数Ｎｅとを用いて求めることがで
きる。

【００６８】補助気体注入条件設定部４３では、この比
率と、燃料噴射条件設定部４１の出力とから、これらに
応じた最適な補助気体注入条件、すなわち、水素及び酸
素の噴射量並びにこれらの噴射時期が設定される。ここ
にＣＲＦ上流圧力ＰＵ及びＣＲＦ下流圧力ＰＤを読み込
み、ＣＲＦ１５の状況に応じ、後述する水素や酸素の注
入抑制制御を行うこともできる。

【００６９】そして、設定された注入条件に基づき、補
助空気噴射弁、すなわち、水素ガスについては水素噴射
用インジェクタ９が、また酸素ガスについてはアシスト
エアインジェクタ４が最適時期に最適量だけそれぞれ駆
動され、各補助気体が所定のタイミングで燃焼室内に注
入される。

【００７０】次に、この制御を図４〜７に示すフローチ
ャートに基づいて上記の各部毎に説明する。図４は、燃
料噴射条件設定部４１における制御を説明するフローチ
ャートである。ここでは、Ｓ１１でエンジン回転数Ｎｅ
及びアクセル開度ＡＶＯ等必要な運転状態を読み込み、
Ｓ１２でＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により最適
な燃料噴射期間ＴＩを求め、またＳ１３でＮｅ及びＡＶ
Ｏに基づくマップ参照により最適な燃料噴射時期ＩＴを
求めることができる。

【００７１】図５は、予混合／拡散比率算出部４２にお
ける制御を説明するフローチャートである。ここでは、
Ｓ２１でエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射期間ＴＩを読
み込み、Ｓ２２でＮｅ及びＴＩに基づくマップ参照によ
り、ＴＩに対する予混合燃焼する燃料分の割合（即ち、
予混合燃焼する燃料分の量／噴射される全燃料の量）Ｙ
Ｒ（０≦ＹＲ≦１）を求めることができる。

【００７２】すなわち、近年、ディーゼルエンジンのア
イドリング時における音振及び排気性能向上を目的とし
て、燃料のメイン噴射前に一定量の燃料を噴射するいわ
ゆるパイロット噴射の技術を取り入れる場合があるが、
このような場合にパイロット噴射分の燃料は拡散燃焼に
近い燃焼をするものと考えられることから、この運転領
域における予混合燃焼割合を中とすることができる（例
えば、領域１）。また、本出願人により、ＮＯｘとＰＭ
との同時低減を図る新燃焼コンセプト（噴射された燃料
の着火遅れ期間を積極的に長くし、燃焼温度を低下させ
る）が提案されているが、この技術を適用する場合には
殆どの燃料が予混合燃焼することとなるため、この適用
領域では予混合燃焼割合を大とすることができる（例え
ば、領域２）。これら以外の運転領域（領域３）は通常
燃焼領域であり、ここでの予混合燃焼割合は排気還流
量、燃料噴射圧力等に応じて多様に変化する傾向にある
ため、一定に定まらない。このように、予混合燃焼する
燃料分は、そのエンジンのマッチング状態に応じてさま
ざまである。

【００７３】Ｓ２３では、ＴＩに対する拡散燃焼する燃
料分の割合（即ち、拡散燃焼する燃料分の量／噴射され
る全燃料の量）ＫＲ（０≦ＫＲ≦１）を、下式により求
めることができる。

【００７４】ＫＲ＝１−ＹＲ ・・・（１） 図６及び７は、補助気体注入条件設定部４３における制
御を説明するフローチャートである。まず、図６を参照
して、補助気体噴射量の設定制御について説明する。

【００７５】まず、Ｓ３１でＣＲＦ上流圧力ＰＵ及びＣ
ＲＦ下流圧力ＰＤを読み込み、Ｓ３２でこれらの差ＤＰ
を算出する（即ち、ＤＰ＝ＰＵ−ＰＤ）。ここで、差Ｄ
Ｐが比較的小さい場合はフィルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量
が少ない状態に相当し、これが比較的大きい場合はフィ
ルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量が多い状態に相当する。そこ
で、Ｓ３３でフィルタ１５ｂに堆積しているＰＭが所定
量を超過していないか否かを判定すべく、差ＤＰを所定
の閾値ＳＬＤＰと比較する。

【００７６】この結果、差ＤＰが閾値ＳＬＤＰより小さ
い場合、すなわち、フィルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量が所
定量より少ないと推定される場合には、ＣＲＦ１５のＰ
Ｍ捕集能力にまだ余裕があり、ＰＭ生成量そのものを低
減しなくてもＣＲＦ１５により排気中に含まれるＰＭを
充分に除去できると判断し、水素及び酸素の燃焼室内へ
の注入を控えさせる。ここでは、Ｓ３４で、水素及び酸
素の注入量を０とすべく、水素噴射期間ＴＩＨ及び酸素
噴射期間ＴＩＯをともに０に設定し、これらの注入を実
質的に禁止する制御を行っている。しかし、これらの注
入量を単に一定量だけ減少させたり、減少量を差ＤＰに
応じて算出したりする等してもよい。

【００７７】一方、差ＤＰが閾値ＳＬＤＰ以上の場合、
すなわち、フィルタ１５ｂ上のＰＭ堆積量が所定量以上
と推定される場合には、ＰＭ生成量そのものを極力低減
すべく水素及び酸素注入を実施する。これは、例えばＳ
３５のように、これらの噴射量を下式により算出するこ
とにより行うことができる。

【００７８】ＴＩＨ＝ＹＲ×ＴＩ ・・・（２） ＴＩＯ＝ＫＲ×ＴＩ ・・・（３） 次に、図７を参照して補助気体噴射時期の設定制御につ
いて説明する。

【００７９】このルーチンでは、アシストエアインジェ
クタ４内での拡散燃焼する燃料分の噴射に対する酸素ガ
スの噴射の同期が図られる。これにより、これらの混合
を良好なものとし、酸素不足によるＰＭの生成を効果的
に抑制することができる。そこで、酸素噴射時期ＩＴＯ
を下式により設定する。

【００８０】ＩＴＯ＝ＩＴ＋ＴＩＨ ・・・（４） 酸素ガスについては拡散燃焼する燃料分との混合を促進
させたいのである。これは、その噴射時期を、燃料噴射
開始の時期ＩＴから予混合燃焼する燃料分の噴射期間、
すなわち、ＹＲ×ＴＩ（＝ＴＩＨ）だけ遅らせることに
より、達成することができる。

【００８１】一方、水素ガスはポート噴射されるため、
その噴射時期ＩＴＨについて厳密な制御を必要とせず、
所定のクランク角位置Ｃにて噴射されるようにしてよい
（ＩＴＨ＝Ｃ）。しかし、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料
噴射量ＴＩ等に基づくマップ参照により、より的確な値
を与えることも可能である。

【００８２】以上説明したように、本発明によれば、デ
ィーゼルエンジンＥ１において、予混合燃焼する燃料分
については水素が、また拡散燃焼する燃料分については
酸素が、それぞれ付加的にかつ量的制限の下に提供され
るため、このエンジンＥ１から排出されるＰＭ量を単に
低減することができるばかりでなく、これら特別な気体
の使用量を可及的に抑えてこれを実施することが可能で
ある。

【００８３】次に、本発明の別の実施形態について、図
８〜１１を参照して説明する。図８は、本発明の第２の
実施形態に係る内燃機関の構成を概略示している。本実
施形態に係る内燃機関は直噴式ガソリンエンジン（以
下、エンジン）Ｅ２である。以下では、前述のエンジン
Ｅ１の構成要素のうち対応するものについて同一の符号
を付して説明する。

【００８４】エンジンＥ２については、その燃焼室略中
央に点火プラグ５１が設けられ、これにより、後述する
電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１の指示に基づく点火が
実施される。また、燃料供給装置として、前述のものと
同様に構成されるアシストエアインジェクタ４が吸気ポ
ート近傍に配置され、吸入空気のエネルギーを利用して
所望の燃料分布を形成可能としている。このアシストエ
アインジェクタ４もＥＣＵ６１の指示に基づいて駆動さ
れる。

【００８５】また、排気通路１４には、排気浄化装置と
して三元触媒を内蔵した触媒コンバータ５２を介装して
よく、その下流側に水分回収装置１６を配置することが
できる。水分回収装置１６により分取された水分（凝縮
水）は、前述同様に水素及び酸素に分解し、各タンクに
貯蔵することができる。

【００８６】ＥＣＵ６１は、センサ２３からのアクセル
開度ＡＶＯ、及びセンサ２４からのエンジン回転数Ｎｅ
等が入力され、以下に説明する制御を行う。次に、ＥＣ
Ｕ６１による制御について図９〜１１を参照して説明す
る。まず、この制御の流れを図９に示すブロック図に基
づいて概略説明する。

【００８７】燃料噴射条件設定部７１では、エンジン回
転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＶＯに応じた最適な燃料噴
射量と燃料噴射時期、特に、均質燃焼に利用される燃料
及び成層燃焼に利用される燃料に関する各条件が求めら
れ、燃料噴射弁（ここではアシストエアインジェクタ
４）は、この結果に基づいて燃料を燃焼室内に噴射供給
する。

【００８８】補助気体注入条件設定部７２では、燃料噴
射条件設定部７１の出力から、これに応じた最適な補助
気体注入条件、すなわち、水素及び酸素の噴射量並びに
これらの噴射時期が設定される。なお、図示されていな
いが、排気浄化装置にフィルタを使用若しくは併用する
場合には、ここでフィルタ上流圧力及びフィルタ下流圧
力を読み込み、フィルタ上のＰＭの堆積状態に応じた水
素及び酸素の注入抑制制御を行うこととしてもよい。

【００８９】そして、設定された条件に基づき、補助空
気噴射弁、すなわち、水素ガスについては水素噴射用イ
ンジェクタ９が、酸素ガスについてはアシストエアイン
ジェクタ４が最適時期に最適量だけそれぞれ駆動され、
各補助気体が所定のタイミングで燃焼室内に注入され
る。

【００９０】次に、この制御を図１０及び１１に示すフ
ローチャートに基づいて上記の各部毎に説明する。図１
０は、燃料噴射条件設定部７１における制御を説明する
フローチャートである。Ｓ５１でエンジン回転数Ｎｅ及
びアクセル開度ＡＶＯ等必要な運転状態を読み込み、Ｓ
５２で運転状態に応じた燃料噴射方式を選択する。すな
わち、図中の運転領域１にある場合には、燃料を点火プ
ラグ５１周りに集中的に分布させ、燃費を良好に保つこ
とのできる方式（成層燃焼）を行わせ、運転領域３にあ
る場合には、燃料を燃焼室内全体に拡散させ、出力を引
き出すことのできる方式（均質燃焼）を行わせる。これ
ら以外の運転領域２にある場合には、上記の２種類の燃
焼方式を並行させる（２度噴き運転）。

【００９１】運転状態が領域１にある場合には、Ｓ５３
に進んでＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により成層
燃焼用の燃料噴射期間ＴＩＳを求め、またＳ５４でＮｅ
及びＡＶＯに基づくマップ参照によりそのときの最適な
燃料噴射時期ＩＴＳを求めることができる。なお、運転
領域１では均質燃焼は行わないので、Ｓ５５で均質燃焼
用の燃料噴射期間ＴＩＫを０とする。

【００９２】運転状態が領域３にある場合には、Ｓ５６
に進んでＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により均質
燃焼用の燃料噴射期間ＴＩＫを求め、またＳ５７でＮｅ
及びＡＶＯに基づくマップ参照によりそのときの最適な
燃料噴射時期ＩＴＫを求めることができる。なお、運転
領域３では成層燃焼は行わないので、Ｓ５８で成層燃焼
用の燃料噴射期間ＴＩＳを０とする。

【００９３】運転状態が領域２にある場合には、２度噴
き運転が実施されることになるが、この場合には、Ｓ５
９で、成層燃焼に利用される燃料に関する各条件（ＴＩ
Ｓ，ＩＴＳ）及び均質燃焼に利用される燃料に関する各
条件（ＴＩＫ，ＩＴＫ）を求める。これらは、上記と同
様なＮｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により求めるこ
とができ、成層燃焼のみを行わせる場合や均質燃焼のみ
を行わせる場合と異なる可能性もあるが、マップ上での
傾向は同じである。

【００９４】図１１は、補助気体注入条件設定部７２に
おける制御を説明するフローチャートである。Ｓ６１で
水素噴射期間ＴＩＨ及び酸素噴射期間ＴＩＯを設定し、
Ｓ６２で水素噴射時期ＩＴＨ及び酸素噴射時期ＩＴＯを
設定する。ここでは、均質燃焼に利用される燃料が噴射
される期間と同じ期間だけ水素ガスを注入すべくＴＩＨ
をＴＩＫと同じ値に設定し、成層燃焼に利用される燃料
が噴射される期間と同じ期間だけ酸素ガスを注入すべく
ＴＩＯをＴＩＳと同じ値に設定することができる。ま
た、各噴射時期については、成層燃焼に利用される燃料
と酸素ガスとの混合を良好なものとすべく、ＩＴＯ＝Ｉ
ＴＳとしてこれらの噴射の同期を図ることができる。一
方、ポート噴射される水素ガスは、一定のクランク角位
置Ｃにて噴射することとしてもよいが、より最適な時期
を予め設定し、マップ等を参照してこれを読み込むよう
にしてもよい。

【００９５】以上説明したように、本発明によれば、直
噴式ガソリンエンジンＥ２において、均質燃焼に利用さ
れる燃料については水素が、また成層燃焼に利用される
燃料については酸素が、それぞれ付加的にかつ量的制限
の下に提供されるため、このエンジンＥ２から排出され
るＰＭ量のより一層の低減を図ることができるばかりで
なく、これら特別な気体の使用量を可及的に抑えてこれ
を実施することが可能である。

【００９６】なお、図示されていないが、排気浄化装置
にＰＭ捕集用のフィルタを使用若しくは併用する場合に
は、その捕集能力を検出し、これに応じて水素及び酸素
を注入するようにしてもよい。これは、図１１に示すフ
ローチャートに、図６に示すＳ３１〜３４と同様の処理
を組み込んで達成することができる。

【００９７】すなわち、このフィルタの入口圧力Ｐ１及
び出口圧力Ｐ２を検出し、これらの差ＤＰ（＝Ｐ１−Ｐ
２）が所定の閾値ＳＬＤＰより小さい場合には、このフ
ィルタの捕集作用を積極的に利用すべく水素及び酸素の
噴射を控えさせる一方、差ＤＰが閾値ＳＬＤＰ以上であ
る場合には、フィルタのみよるＰＭ低減効果が限界に達
したものとして、水素及び酸素の噴射を上記の通りに行
わせるのである。

【００９８】次に、本発明の更に別の実施形態につい
て、図１２〜１４を参照して説明する。図１２は、本発
明の第３の実施形態に係る内燃機関の構成を概略示して
いる。本実施形態に係る内燃機関はディーゼルエンジン
（以下、エンジン）Ｅ３である。以下では、前述のエン
ジンＥ１の構成要素のうち対応するものについて同一の
符号を付して説明する。

【００９９】エンジンＥ３の燃焼室の略中央には、燃料
供給装置として一般的な高圧用のインジェクタ８１が設
置され、このインジェクタ８１に図示しない燃料タンク
内の燃料がポンプ５により高圧化されて供給され、後述
する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）９１の指示に基
づき、所定の量かつ所定のタイミングで燃料が噴射され
る。

【０１００】また、吸気通路８に水素噴射用インジェク
タ９が設けられるが、この水素噴射用インジェクタ９に
は図示しない水素タンクからの水素ガスがポンプ１１に
より一定圧力で供給される。供給された水素ガスは、Ｅ
ＣＵ９１の指示に基づき、所定の量かつ所定のタイミン
グでポート噴射される。

【０１０１】排気通路１４には前述のものと同様に構成
されるＣＲＦ１５が介装され、これにより排気中に含ま
れる有害成分（特に、ＮＯｘ及びＰＭ）が除去される。
ＥＣＵ９１は、センサ２３からのアクセル開度ＡＶＯ、
及びセンサ２４からのエンジン回転数Ｎｅが入力され、
以下に説明する制御を行う。

【０１０２】次に、ＥＣＵ９１による制御について図１
３及び１４を参照して説明する。まず、この制御の流れ
を図１３に示すブロック図に基づいて概略説明する。燃
料噴射条件設定部１０１では、エンジン回転数Ｎｅ及び
アクセル開度ＡＶＯに応じた最適な燃料噴射量と燃料噴
射時期とが算出され、燃料噴射弁（ここではインジェク
タ８１）は、この結果に基づいて燃料を燃焼室内に噴射
供給する。

【０１０３】補助気体注入条件設定部１０２では、エン
ジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＶＯ及び燃料噴射条件
設定部１０１の出力とから、これらに応じた最適な補助
気体注入条件、すなわち、水素ガスの噴射量及び噴射時
期が設定される。ここでＣＲＦ上流圧力ＰＵ及びＣＲＦ
下流圧力ＰＤを読み込み、ＣＲＦ１５の状況に応じ、後
述する水素の注入抑制制御を行うこととしてもよい。

【０１０４】そして、設定された条件に基づき、補助空
気噴射弁、すなわち、水素噴射用インジェクタ９が最適
時期に最適量だけ駆動され、水素ガスが所定のタイミン
グで燃焼室内に注入される。

【０１０５】次に、この制御をフローチャートに基づい
て説明する。なお、燃料噴射条件設定部１０１における
処理は、前述の燃料噴射条件設定部４１におけるもの
（即ち、図４のＳ１１〜Ｓ１３）と同様でよいため図示
は略すが、Ｎｅ及びＡＶＯに基づくマップ参照により燃
料噴射期間ＴＩ及び燃料噴射時期ＩＴが設定される。

【０１０６】図１４は、補助気体注入条件設定部１０２
における制御を説明するフローチャートである。まず、
Ｓ８１でエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＶＯを
読み込み、Ｓ８２でＰＭ排出量の推定（予測）値ＱＰＭ
を求める。ここでは、Ｎｅ及びＡＶＯに基づくマップ参
照によりこれを求めることができるが、大気圧や使用燃
料の種類等に応じたＰＭ排出量の変化に対応させる場合
には、ＣＲＦ１５上流側の排気通路１４にＰＭセンサを
配置し、その検出値に基づいて求めるようにしてもよ
い。

【０１０７】Ｓ８３では、推定値ＱＰＭを所定の閾値Ｓ
ＬＱＰＭと比較し、その結果、推定値ＱＰＭが閾値ＳＬ
ＱＰＭより小さい場合には、ＰＭ排出量が少なく、水素
ガスの注入を実施せずともＣＲＦ１５により充分に除去
可能な範囲内と判断して、水素ガスの注入を控えさせ
る。このため、ここでは、Ｓ８４で水素噴射期間ＴＩＨ
を０に設定してこの注入を実質的に禁止しているが、例
えば推定値ＱＰＭに応じて水素噴射量を減少させるな
ど、より綿密に設定してもよい。

【０１０８】一方、推定値ＱＰＭが閾値ＳＬＱＰＭ以上
である場合には、Ｓ８５で下式により水素噴射期間ＴＩ
Ｈを設定する。ここで、Ｋは水素噴射用インジェクタ９
の特性及び水素のＰＭ低減効果により決定される定数で
ある。

【０１０９】ＴＩＨ＝Ｋ×ＴＩ ・・・（５） 水素噴射量は、上記のように燃料噴射量に比例させて設
定することもできるが、最適な水素注入量が燃料噴射量
に比例しない場合には、マップ等を参照して設定するよ
うにしてもよい。

【０１１０】そして、このように設定された水素噴射期
間ＴＩＨに基づいて、所定のクランク角位置Ｃにて水素
ガスをポート噴射することができる。しかし、エンジン
回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ＴＩ等に基づくマップ参照に
より、より的確な値を与えることも可能であることは言
うまでもない。

【０１１１】以上説明したように、本発明によれば、Ｐ
Ｍの排出が問題となる領域においてのみ水素を注入する
ようにすることができるため、水素の使用量を最小限に
抑えつつ、特にＰＭの排出が顕著なディーゼルエンジン
においてＰＭ排出量の効率的な低減を図ることができ
る。

【０１１２】なお、以上の説明では、吸気通路８に設置
された水素噴射用インジェクタ９を用いるポート噴射に
より水素ガスを注入する構成としたが、本発明はこれに
限定されず、例えば、アシストエアインジェクタ４から
注入するようにしてもよい。ポート噴射による注入は、
水素ガスを燃焼室内に容易に均一化するのに有利である
が、燃焼室内に直接注入する場合、特にアシストエアイ
ンジェクタ４を用いる場合には、水素ガスと燃料との混
合をより良好なものとすることができる。

【０１１３】また、酸素は、単一ガスの状態で直接注入
するばかりでなく、他の状態で注入することもできる。
例えば、燃料として含酸素燃料（組成分子中にアルコー
ル等のように酸素を含んでいる燃料）を用い、酸素を注
入すべき条件（例えば、成層燃焼運転条件）にて、主燃
料に代え又はこれとともにこの含酸素燃料を供給するこ
とにより、実質的に同様な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図

【図２】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関（ディ
ーゼルエンジン）の構成を概略示す断面図

【図３】同上実施形態に係る燃料供給制御の流れを概略
示すブロック図

【図４】燃料噴射条件設定ルーチンを示すフローチャー
ト

【図５】予混合／拡散比率算出ルーチンを示すフローチ
ャート

【図６】補助気体噴射量設定ルーチンを示すフローチャ
ート

【図７】補助気体噴射時期設定ルーチンを示すフローチ
ャート

【図８】本発明の第２の実施形態に係る内燃機関（直噴
式ガソリンエンジン）の構成を概略示す断面図

【図９】同上実施形態に係る燃料供給制御の流れを概略
示すブロック図

【図１０】同上実施形態に係る燃料噴射条件設定ルーチ
ンを示すフローチャート

【図１１】同上実施形態に係る補助気体注入条件設定ル
ーチンを示すフローチャート

【図１２】本発明の第３の実施形態に係る内燃機関（デ
ィーゼルエンジン）の構成を概略示す断面図

【図１３】同上実施形態に係る燃料供給制御の流れを概
略示すブロック図

【図１４】同上実施形態に係る補助気体（水素）注入条
件設定ルーチンを示すフローチャート

【符号の説明】

Ｅ エンジン １ シリンダブロック ２ シリンダヘッド ３ ピストン ４ アシストエアインジェクタ ５ 燃料ポンプ ６ 酸素タンク ７ 酸素ポンプ ８ 吸気通路 ９ 水素噴射用インジェクタ １０ 水素タンク １１ 水素ポンプ １２ 吸気弁 １３ 排気弁 １４ 排気通路 １５ パティキュレート捕集装置（ＣＲＦ） １６ 水分回収装置 １７ 電気分解槽 ２１ 圧力センサ ２２ 圧力センサ ２３ アクセル開度センサ ２４ クランク角センサ ３１，６１，９１ 電子制御ユニット ５１ 点火プラグ ５２ 触媒コンバータ（三元触媒） ８１ 高圧インジェクタ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 19/08 Ｆ０２Ｄ 19/08 Ｂ Ｃ 21/06 21/06 21/10 21/10 Ａ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ｆ 41/34 41/34 Ｈ 41/38 41/38 Ｂ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｍ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｇ // Ｆ０２Ｍ 69/00 ３１０ 69/00 ３１０Ａ Ｆターム(参考） 3G023 AA03 AA07 AB01 AB05 AC01 AC02 AC04 AC08 AE05 AG01 3G084 AA01 AA05 BA13 BA15 BA26 DA10 FA10 FA13 FA14 FA17 FA33 3G090 AA01 BA01 EA02 3G092 AA01 AA02 AA05 AA06 AA09 AB09 AB12 AB15 AB18 BB13 DE03S DE17S DF03 EA02 EA14 EC09 FA18 HB01X HB02X HB05X HD08Z HE01Z HF08Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA16 HA22 JA24 LB01 LB04 LB11 MA03 MA11 MA18 NC02 PD00A PE01A PF03A

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給
   装置であって、 燃焼室内に水素を注入可能な水素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内にて予混合燃焼する燃料分につ
   き提供されるべき水素を注入させる水素注入指令発生手
   段と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。
2. 【請求項２】前記水素注入指令発生手段は、前記予混合
   燃焼する燃料分の量に応じて水素を注入させることを特
   徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 【請求項３】前記水素注入手段からの水素は、前記予混
   合燃焼する燃料分の噴射に略同期して前記燃焼室内に進
   入することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関
   の燃料供給装置。
4. 【請求項４】圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給
   装置であって、 燃焼室内に酸素を注入可能な酸素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内にて拡散燃焼する燃料分につき
   提供されるべき酸素を注入させる酸素注入指令発生手段
   と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。
5. 【請求項５】前記酸素注入指令発生手段は、前記拡散燃
   焼する燃料分の量に応じて酸素を注入させることを特徴
   とする請求項４記載の内燃機関の燃料供給装置。
6. 【請求項６】前記酸素注入手段からの酸素は、前記拡散
   燃焼する燃料分の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入
   することを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の
   燃料供給装置。
7. 【請求項７】圧縮着火式内燃機関に適用される燃料供給
   装置であって、 燃焼室内に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入手段
   と、 これに対し前記燃焼室内にて予混合燃焼する燃料分につ
   き提供されるべき水素を注入させるとともに、この燃焼
   室内にて拡散燃焼する燃料分につき提供されるべき酸素
   を注入させる補助気体注入指令発生手段と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。
8. 【請求項８】前記予混合燃焼する燃料分及び拡散燃焼す
   る燃料分の量をそれぞれ算出する燃料量算出手段を有
   し、前記補助気体注入指令発生手段は、算出された各燃
   料量に基づいて前記各気体を注入させることを特徴とす
   る請求項７記載の内燃機関の燃料供給装置。
9. 【請求項９】前記補助気体注入手段からの水素及び酸素
   のうち少なくとも一方は、各対応の燃焼を行う燃料分の
   噴射に略同期して前記燃焼室内に進入することを特徴と
   する請求項７又は８記載の内燃機関の燃料供給装置。
10. 【請求項１０】燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花
    点火式内燃機関に適用される燃料供給装置であって、 前記燃焼室内に水素を注入可能な水素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内の燃料が均質燃焼に利用される
    条件にて水素注入指令を発する水素注入指令発生手段
    と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。
11. 【請求項１１】前記水素注入指令は、前記均質燃焼に利
    用される燃料の量に対応することを特徴とする請求項１
    ０記載の内燃機関の燃料供給装置。
12. 【請求項１２】前記水素注入手段からの水素は、前記均
    質燃焼に利用される燃料の噴射に略同期して前記燃焼室
    内に進入することを特徴とする請求項１０又は１１記載
    の内燃機関の燃料供給装置。
13. 【請求項１３】燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花
    点火式内燃機関に適用される燃料供給装置であって、 前記燃焼室内に酸素を注入可能な酸素注入手段と、 これに対し前記燃焼室内の燃料が成層燃焼に利用される
    条件にて酸素注入指令を発する酸素注入指令発生手段
    と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。
14. 【請求項１４】前記酸素注入指令は、前記成層燃焼に利
    用される燃料の量に対応することを特徴とする請求項１
    ３記載の内燃機関の燃料供給装置。
15. 【請求項１５】前記酸素注入手段からの酸素は、前記成
    層燃焼に利用される燃料の噴射に略同期して前記燃焼室
    内に進入することを特徴とする請求項１３又は１５記載
    の内燃機関の燃料供給装置。
16. 【請求項１６】燃焼室に対し燃料が直接噴射される火花
    点火式内燃機関に適用される燃料供給装置であって、 前記燃焼室内に水素及び酸素を注入可能な補助気体注入
    手段と、 これに対し前記燃焼室内の燃料が均質燃焼に利用される
    条件にて水素注入指令を発するとともに、この燃焼室内
    の燃料が成層燃焼に利用される条件にて酸素注入指令を
    発する補助気体注入指令発生手段と、を含んで構成され
    る内燃機関の燃料供給装置。
17. 【請求項１７】前記均質燃焼に利用される燃料及び成層
    燃焼に利用される燃料の量をそれぞれ算出する燃料量算
    出手段を有し、前記補助気体注入指令発生手段は、算出
    された各燃料量に基づいて前記各注入指令を発すること
    を特徴とする請求項１６記載の内燃機関の燃料供給装
    置。
18. 【請求項１８】前記補助気体注入手段からの水素及び酸
    素のうち少なくとも一方は、各対応の燃焼に利用される
    燃料の噴射に略同期して前記燃焼室内に進入することを
    特徴とする請求項１６又は１７記載の内燃機関の燃料供
    給装置。
19. 【請求項１９】燃料噴射弁に供給燃料を微粒化するため
    の補助気体を噴射する微粒化用補助気体噴射手段を設
    け、前記水素注入手段は、この微粒化用補助気体噴射手
    段を用いて前記水素の注入を行うことを特徴とする請求
    項３又は１２記載の内燃機関の燃料供給装置。
20. 【請求項２０】燃料噴射弁に供給燃料を微粒化するため
    の補助気体を噴射する微粒化用補助気体噴射手段を設
    け、前記酸素注入手段は、この微粒化用補助気体噴射手
    段を用いて前記酸素の注入を行うことを特徴とする請求
    項６又は１５記載の内燃機関の燃料供給装置。
21. 【請求項２１】燃料噴射弁に供給燃料を微粒化するため
    の補助気体を噴射する微粒化用補助気体噴射手段を設
    け、前記補助気体注入手段は、この微粒化用補助気体噴
    射手段を用いて前記水素及び酸素の注入のうち少なくと
    も一方を行うことを特徴とする請求項９又は１８記載の
    内燃機関の燃料供給装置。
22. 【請求項２２】燃焼室より排出されるパティキュレート
    の量を推定するパティキュレート排出量推定手段と、 前記燃焼室内に水素を注入可能な水素注入手段と、 これに対し推定されたパティキュレート排出量に基づく
    水素注入指令を発する水素注入指令発生手段と、 を含んで構成される内燃機関の燃料供給装置。
23. 【請求項２３】前記水素注入指令発生手段は、前記推定
    されたパティキュレート排出量が所定値以上であるとき
    に水素注入指令を発することを特徴とする請求項２２記
    載の内燃機関の燃料供給装置。
24. 【請求項２４】前記水素注入手段は、吸気管内に水素を
    供給してこれを前記燃焼室内に注入することを特徴とす
    る請求項１，２，１０〜１２，２２及び２３のいずれか
    １つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
25. 【請求項２５】前記補助気体注入手段は、吸気管内に水
    素を供給してこれを前記燃焼室内に注入することを特徴
    とする請求項７〜９，１６〜１８及び２１のいずれか１
    つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
26. 【請求項２６】前記酸素注入手段は、含酸素燃料を噴射
    して酸素を前記燃焼室内に注入することを特徴とする請
    求項１５記載の内燃機関の燃料噴射装置。
27. 【請求項２７】前記補助気体注入手段は、含酸素燃料を
    噴射して酸素を前記燃焼室内に注入することを特徴とす
    る請求項１８，２１及び２５のうちいずれか１つに記載
    の内燃機関の燃料供給装置。
28. 【請求項２８】前記水素及び酸素は、水の電気分解によ
    り得られることを特徴とする請求項７〜９，１６〜１
    ８，２１及び２５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃
    料供給装置。
29. 【請求項２９】前記電気分解に用いられる水は、排気中
    に含まれる水分が凝縮して得られることを特徴とする請
    求項２８記載の内燃機関の燃料供給装置。
30. 【請求項３０】排気中に浮遊するパティキュレートを捕
    集するパティキュレート捕集手段を備える場合に、 その捕集能力を検出するパティキュレート捕集能力検出
    手段と、 検出された捕集能力が所定の条件にある場合に前記水素
    注入手段による注入を許可する一方、それ以外の場合に
    は、これを控えさせるか又は禁止する水素注入抑制手段
    と、 を設けたことを特徴とする請求項１〜３，１０〜１２，
    １９並びに２２〜２４のいずれか１つに記載の内燃機関
    の燃料供給装置。
31. 【請求項３１】排気中に浮遊するパティキュレートを捕
    集するパティキュレート捕集手段を備える場合に、 その捕集能力を検出するパティキュレート捕集能力検出
    手段と、 検出された捕集能力が所定の条件にある場合に前記酸素
    注入手段による注入を許可する一方、それ以外の場合に
    は、これを控えさせるか又は禁止する酸素注入抑制手段
    と、 を設けたことを特徴とする請求項４〜６，１３〜１５，
    ２０及び２６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供
    給装置。
32. 【請求項３２】排気中に浮遊するパティキュレートを捕
    集するパティキュレート捕集手段を備える場合に、 その捕集能力を検出するパティキュレート捕集能力検出
    手段と、 検出された捕集能力が所定の条件にある場合に前記水素
    注入手段及び酸素注入手段のうち少なくとも一方による
    注入を許可する一方、それ以外の場合には、これを控え
    させるか又は禁止する補助気体注入抑制手段と、 を設けたことを特徴とする請求項７〜９，１６〜１８，
    ２１，２５並びに２７〜２９のいずれか１つに記載の内
    燃機関の燃料供給装置。