JP2008138561A

JP2008138561A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2008138561A
Application number: JP2006324497A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kushibe; 孝寛櫛部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP4735522B2

Abstract

【課題】内燃機関の吸気経路に冷却媒体が供給されて吸気が冷却される場合に、冷却媒体の蒸発が促進されることの可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の吸気経路における過給機の設置位置よりも下流側に前記過給機により加圧された吸気を冷却するための冷却媒体を噴射する噴射装置と、前記加圧された吸気を冷却すべき期間を判定する冷却期間判定手段とを備え、前記加圧された吸気を冷却すべき期間（時刻ｔ２から時刻ｔ６）は、前記冷却媒体が噴射される第１の期間Ｔonと、前記第１の期間に続く前記冷却媒体が噴射されない第２の期間Ｔoffと、前記第２の期間に続く前記冷却媒体が噴射される第３の期間Ｔonを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関の吸気経路に冷却媒体を供給して吸気を冷却する内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関（エンジン）において、吸気の冷却が行われることがある。これは、吸気の温度を低下させることでノッキングの発生を抑制したり、吸気の体積効率を向上させたりするためである。吸気を冷却する手段として、エンジンの吸気経路に冷却媒体（例えば水）が供給されることがある。

この場合、供給された冷却媒体が十分に蒸発しない場合には、その分だけ吸気から奪われる熱量が減少するので、吸気を冷却する効果が十分に得られない場合がある。また、供給された冷却媒体が蒸発しきれずに吸気経路に残留することは望ましくない。低温時には上記残留した冷却媒体が凍結する虞がある。

特開平９−３１７４８０号公報特開昭６１−１５２９５４号公報特許第２５５７２４４号公報実開昭６１−９７５３４号公報特開昭６１−４９１２８号公報

内燃機関の吸気経路に冷却媒体が供給されて吸気が冷却される場合に、冷却媒体の蒸発が促進されることが望まれている。

本発明の目的は、内燃機関の吸気経路に冷却媒体が供給されて吸気が冷却される場合に、冷却媒体の蒸発が促進されることの可能な内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気経路における過給機の設置位置よりも下流側に前記過給機により加圧された吸気を冷却するための冷却媒体を噴射する噴射装置と、前記加圧された吸気を冷却すべき期間を判定する冷却期間判定手段とを備え、前記加圧された吸気を冷却すべき期間は、前記冷却媒体が噴射される第１の期間と、前記第１の期間に続く前記冷却媒体が噴射されない第２の期間と、前記第２の期間に続く前記冷却媒体が噴射される第３の期間を含むことを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記冷却媒体が噴射される期間は、前記冷却媒体の噴射が開始されてから、噴射される前記冷却媒体の圧力が予め定められた所定の圧力に達するまでの時間に設定されることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記冷却媒体が噴射されない期間は、前記冷却媒体が噴射される期間における前記冷却媒体の噴射量の設定値に対して前記冷却媒体が噴射されない期間が設定された場合の前記加圧された吸気の温度の降下量に基づいて設定されることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記冷却媒体の単位時間あたりの噴射量は、前記冷却媒体が噴射される期間、前記冷却媒体が噴射される期間における前記冷却媒体の噴射量、及び前記冷却媒体が噴射されない期間に基づいて求められ、前記加圧された吸気の温度の降下量の目標値が設定されたときの前記冷却媒体が噴射されない期間は、前記加圧された吸気の温度の降下量の目標値を実現可能な前記冷却媒体の単位時間あたりの噴射量に基づいて設定されることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記冷却媒体が噴射されない期間は、噴射された前記冷却媒体が蒸発するまでの時間に設定されることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記冷却期間判定手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含み、前記外気温度検出手段により検出された前記外気の温度が予め定められた所定の外気温度以下である場合には、前記加圧された吸気を冷却すべき期間の開始時における前記加圧された吸気の温度に比べて、前記加圧された吸気の温度が高い状態で前記加圧された吸気を冷却すべき期間の終了を判定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記冷却期間判定手段は、前記外気温度検出手段により検出された前記外気の温度が前記所定の外気温度以下である場合には、前記加圧された吸気の圧力に基づいて前記加圧された吸気を冷却すべき期間を判定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記吸気経路における前記噴射装置による前記冷却媒体の噴射位置よりも下流側には、前記加圧された吸気を冷却するための吸気冷却装置が設けられ、前記外気温度検出手段は、前記吸気冷却装置の近傍に設けられることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の吸気経路に冷却媒体が供給されて吸気が冷却される場合に、冷却媒体の蒸発が促進される。

以下、本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図７を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、内燃機関の吸気経路に冷却媒体を供給して吸気を冷却する内燃機関の制御装置に関する。

本実施形態では、吸気の温度が高温である場合に、噴射装置（水インジェクター）により吸気経路に冷却媒体（水）が噴射される。水の噴射は、間欠的に行われる。これにより、吸気経路において、噴射された水の噴霧（以下、水噴霧とする）と次回の水噴霧との間に高温となった吸気の層が挟まれるため、水噴霧と高温の吸気の混合が促進される。このため、連続的に水が噴射される場合に比べて、噴射された水の蒸発が促進されるので、水の気化潜熱による吸気の冷却効果が高まる。

図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。図１において、符号１は内燃機関（エンジン）を示す。エンジン１は、シリンダブロック２を有する。シリンダブロック２には、シリンダブロック２の内部を往復動可能なピストン４が設けられている。ピストン４の上方には、燃焼室５が形成されている。

シリンダブロック２の上方には、シリンダヘッド３が設けられている。シリンダヘッド３には、吸気ポート６及び排気ポート７が設けられている。燃焼室５と吸気ポート６との接続部には、吸気弁８が設けられている。燃焼室５と排気ポート７との接続部には、排気弁９が設けられている。

シリンダヘッド３には、点火プラグ１０及び燃料インジェクター１１が設けられている。燃料インジェクター１１により燃焼室５に燃料が噴射される。点火プラグ１０は、燃焼室５内で圧縮された混合気に点火する。

吸気ポート６には、吸気マニホルド１２が接続されている。吸気マニホルド１２には、サージタンク１３が接続されている。サージタンク１３には、吸気経路（吸気管）１４が接続されている。吸気管１４には、スロットルバルブ１５が設けられている。吸気管１４におけるスロットルバルブ１５の設置位置よりも上流側には、エアクリーナ１６が設けられている。

排気ポート７には、排気マニホルド１７が接続されている。排気マニホルド１７には、排気管１８が接続されている。

エンジン１は、過給手段として過給機（ターボチャージャー）３０を備えている。ターボチャージャー３０は、コンプレッサー３０ａ、タービン３０ｂ、回転軸３０ｃ及びウェストゲートバルブ３０ｄを備える。コンプレッサー３０ａは、吸気管１４に設けられている。タービン３０ｂは、排気マニホルド１７に設けられている。コンプレッサー３０ａとタービン３０ｂとは回転軸３０ｃにより連結されている。

タービン３０ｂは、排気マニホルド１７を通って供給される排気ガスのエネルギーによって駆動されて回転する。タービン３０ｂの回転に伴って、コンプレッサー３０ａが回転し、吸気が圧縮される。コンプレッサー３０ａに供給された吸気は、コンプレッサー３０ａによって圧縮されることにより、温度が上昇して高温となる。吸気管１４におけるコンプレッサー３０ａの設置位置よりも下流側には、吸気を冷却するための空冷式の吸気冷却装置（インタークーラー）３１が設けられている。高温の吸気は、インタークーラー３１内を流れる間に外気との熱交換により冷却される。

排気マニホルド１７には、タービン３０ｂへ供給される排気ガスをバイパスさせるための排気バイパス通路３３が接続されている。排気バイパス通路３３の一端は、排気マニホルド１７における、タービン３０ｂの設置位置よりも上流側に接続されている。排気バイパス通路３３の他端は、排気管１８に接続されている。排気バイパス通路３３には、ウェストゲートバルブ３０ｄが設けられている。ウェストゲートバルブ３０ｄにより、排気バイパス通路３３が開閉される。

コンプレッサー３０ａの回転数が上昇しすぎて圧縮された吸気の圧力が予め定められた所定の給気圧よりも高くなった場合には、ウェストゲートバルブ３０ｄが開かれる。これにより、排気マニホルド１７を流れる排気ガスの一部は排気バイパス通路３３を通って排気管１８へ流れるようになる。この場合、タービン３０ｂに供給される排気ガスの量が減少し、タービン３０ｂ及びコンプレッサー３０ａの回転数の上昇が抑制される。その結果、吸気の圧力が過度に上昇することが抑制される。

吸気管１４における、コンプレッサー３０ａの設置位置とインタークーラー３１の設置位置との間には、水インジェクター３４が設けられている。水インジェクター３４により吸気管１４内に水が噴射される。エンジン１が搭載された車両（図示省略）には、水タンク３６が設けられている。水タンク３６と水インジェクター３４とは水配管３８を介して接続されている。水配管３８には、水ポンプ３５が設けられている。水タンク３６に貯留された水３７は、水ポンプ３５により圧送されて水インジェクター３４に供給される。

吸気管１４におけるコンプレッサー３０ａの設置位置と水インジェクター３４の設置位置との間には、加圧空気温スイッチ３９が設けられている。加圧空気温スイッチ３９は、吸気の温度に応じてＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する。検出された吸気の温度が予め定められた吸気温度の設定値よりも高い場合には、加圧空気温スイッチ３９からＯＮ信号が出力される。一方、検出された吸気の温度が上記吸気温度の設定値以下である場合には、加圧空気温スイッチ３９からＯＦＦ信号が出力される。

車両には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）を有する車両制御部４０が設けられている。車両制御部４０には加圧空気温スイッチ３９が接続されており、加圧空気温スイッチ３９により出力される信号が車両制御部４０に入力される。車両制御部４０には水インジェクター３４が接続されており、水インジェクター３４は車両制御部４０により制御される。

図２は、本実施形態のタイムチャートである。図３は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。

図２において、符号１００は、水インジェクター３４に対する駆動信号の状態を示す。符号１０１は、加圧空気温スイッチ３９の出力を示す。符号１０２は、吸気の温度の時間的推移を示す。符号１０３は、吸気の圧力の時間的推移を示す。符号Ａ₀は、予め定められた吸気温度の設定値を示す。符号ｔ１は、車両の加速時にターボチャージャー３０による過給が開始される点を示す。

本実施形態では、吸気の温度１０２が高温の場合に、加圧された吸気の冷却が行われる。吸気の温度１０２が上記吸気温度の設定値Ａ₀よりも高い場合には、車両制御部４０からの噴射指令により水インジェクター３４から水が噴射される。

符号Ｔonは、車両制御部４０により駆動信号１００がＯＮとされている期間（以下、ＯＮ時間とする）を示す。ＯＮ時間Ｔonにおいて、ＯＮとされた駆動信号１００に応答して水インジェクター３４により吸気管１４内に水が噴射される。符号Ｔoffは、駆動信号１００がＯＦＦとされている期間（以下、ＯＦＦ時間とする）を示す。ＯＦＦ時間Ｔoffにおいては水インジェクター３４による水の噴射は停止される。

過給時には、図３に示すフローチャートが予め定められた所定の時間間隔で実行される。ステップＳ１０において、加圧空気温スイッチ３９からＯＮ信号が出力されているか否かが判定される。上記のように、加圧空気温スイッチ３９からＯＮ信号が出力されるのは、吸気の温度１０２（図２）が上記吸気温度の設定値Ａ₀よりも高い場合である。

図２に示すように、時刻ｔ１において過給が開始されると、吸気の圧力１０３が上昇し、それに連動して吸気の温度１０２が上昇し始める。時刻ｔ１において過給が開始されてから時刻ｔ２までの間は、吸気の温度１０２が上記吸気温度の設定値Ａ₀に比べて低い。よって、加圧空気温スイッチ３９の出力１０１はＯＦＦとなる。この場合、ステップＳ１０において否定判定が行われるので、本制御フローはリセットされ、再度図３に示すフローチャートが実行される。

時刻ｔ２において、吸気の温度１０２が上記吸気温度の設定値Ａ₀に達する。これにより、符号１０１に示すように、時刻ｔ２において加圧空気温スイッチ３９から車両制御部４０にＯＮ信号が出力される。この場合、ステップＳ１０において肯定判定が行われるので、ステップＳ２０へ移行する。

ステップＳ２０では、加圧空気温スイッチ３９の出力１０１がＯＮとされたのに応答して、車両制御部４０において、現在は加圧された吸気を冷却すべき期間にあると判定される。図２に示す例では、時刻ｔ２から時刻ｔ６までの期間が、加圧された吸気を冷却すべき期間に設定される。加圧された吸気を冷却すべき期間では、水噴射信号がＯＮとされる。水噴射信号とは、車両制御部４０内において、水インジェクター３４に対する噴射指令が生成されて水の噴射制御が行われる状態となるための信号である。

以上説明したように、本実施形態では、加圧空気温スイッチ３９の出力１０１に基づいて、ターボチャージャー３０により加圧された吸気を冷却するか否か（加圧された吸気を冷却すべき期間）が判定される。加圧された吸気を冷却すべき期間は、冷却期間判定手段（車両制御部４０）により判定される。車両制御部４０は、加圧空気温スイッチ３９の出力１０１がＯＮである期間を、加圧された吸気を冷却すべき期間として設定する。加圧された吸気を冷却すべき期間において、車両制御部４０は、水インジェクター３４に対して駆動信号１００を出力する。水インジェクター３４は、駆動信号１００に応答して水を噴射する。

図２に示すように、水インジェクター３４に対する駆動信号１００は、ＯＮの状態とＯＦＦの状態とが交互に繰り返される。即ち、ＯＮ時間Ｔonにおいて水を噴射した後、ＯＦＦ時間Ｔoffにおいて水の噴射を停止する動作が繰り返される。これにより、水噴霧は、吸気管１４の吸気の流れ方向における水噴霧よりも上流側及び下流側から高温の吸気に挟まれる。このため、水噴霧と高温の吸気の混合が促進される。よって、連続的に水が噴射される場合に比べて、噴射された水の蒸発が促進される。

本実施形態では、水インジェクター３４から水が噴射されるＯＮ時間Ｔonは、水インジェクター３４に対する駆動信号１００がＯＮとされてから、噴射される水の圧力が予め定められた所定の圧力に上昇するまでの時間に設定される。後述するように、上記所定の圧力は、水噴霧の形状が安定した形状となる圧力に設定される。これにより、以下に説明するように水噴霧の広がる角度（噴霧角度）が大きくなるので、水と吸気とが混合しやすくなり、水の蒸発が促進される。また、噴射される水が十分に微粒化されるので、蒸発が促進される。

図４は、水インジェクター３４の拡大図である。水インジェクター３４は、本体４５と、本体４５の先端部に設けられた小径部４９とを備える。小径部４９は、本体４５よりも小径に形成されている。小径部４９には、水インジェクター３４から外部空間に噴射される水の通路である噴孔４１が設けられている。本体４５の内部には、本体４５の軸線方向に往復動可能なバルブ４３が設けられている。本体４５とバルブ４３との間には、水通路４６が形成されている。バルブ４３は、図示しない駆動機構により、本体４５の軸線方向に往復移動される。バルブ４３の往復移動する方向において、噴孔４１へ向かう方向を矢印Ｘで示す（以下、この方向をＸ方向とする）。

本体４５と小径部４９との接続部における本体４５の内周面には、弁座４４が設けられている。図４には、バルブ４３が弁座４４に当接した状態（水噴射の停止時の状態）が示されている。小径部４９の内部には、水貯留部４２が形成されている。噴孔４１は、水貯留部４２と水インジェクター３４の外部空間とを連通させている。噴孔４１は、Ｘ方向と概ね直交する方向に開口している。

図５は、水噴射時における水インジェクター３４の様子を示す図である。水が噴射される際には、バルブ４３が図示しない駆動機構によりＸ方向と反対の方向に移動される。これにより、バルブ４３は弁座４４から離れ、水通路４６と水貯留部４２が連通された状態となる。水ポンプ３５（図１）により水配管３８（図１）を介して水インジェクター３４に圧送された水は、矢印４７に示すように、水通路４６を通り水貯留部４２へ流れ込む。水貯留部４２に流れ込んだ高圧の水は、噴孔４１を通り外部空間に噴射される。噴射された水は、水噴霧４８となる。

符号Ｙで示す矢印は、吸気の流れ方向（吸気管１４における下流側）を示す。本実施形態では、吸気の流れ方向における下流側（エンジン１に近い側）に向けて水が噴射される。符号αは、水噴霧４８の噴霧角度を示す。なお、噴霧角度αは、図では上下方向の角度を示しているが、水噴霧４８は、水の噴射方向（矢印Ｙで示す方向）に直交する方向の断面形状が概ね円形となる。このため、水噴霧４８の左右方向（紙面に直交する方向）の広がりの角度も符号αで示す値となる。

本実施形態では、上記のように、水インジェクター３４に対する駆動信号１００がＯＮとされて水が噴射されるＯＮ時間Ｔonは、上記駆動信号１００がＯＮとされてから噴射される水の圧力（水貯留部４２の圧力）が予め定められた所定の圧力（図６のＰｗ参照）に上昇するまでの時間に設定される。以下に図６を参照して説明するように、上記所定の圧力は、例えば水噴霧４８が安定した形状となる最低圧力に設定されることができる。ここで、水噴霧４８の形状が安定するとは、噴霧角度αが予め設定された所定の角度（図６のα₀参照）となることをいう。

図６は、噴射される水の圧力と噴霧角度αとの関係を示す図である。符号Ｐｗは、上記所定の圧力を示す。符号α₀は、上記所定の角度を示す。符号４００は、水インジェクター３４により噴射される水の圧力と噴霧角度αとの対応関係を示す。符号４００に示すように、噴霧角度αは、噴射される水の圧力が上昇するに連れて大きくなる。噴射される水の圧力が上昇して上記所定の圧力Ｐｗに達すると、それ以上に水圧が上昇しても噴霧角度αは変化せず、噴霧角度αが概ね上記所定の角度α₀で推移する。上記所定の圧力Ｐｗは、このように噴霧角度αが概ね上記所定の角度α₀で推移する圧力の領域における下限値に設定される。

ＯＮ時間Ｔonは、例えば実験の結果に基づいて設定される。ＯＮ時間Ｔonが、上記のように水インジェクター３４に対する駆動信号１００がＯＮとされてから噴射される水の圧力が上記所定の圧力Ｐｗに上昇するまでの時間に設定されるのは、以下の理由による。

水インジェクター３４から水が噴射される場合に、図５に示す噴霧角度αが大きいほど、水の蒸発が促進される。これは、噴霧角度αが大きいほど、噴射された水が広範囲に広がって吸気と混合しやすくなるためである。図６を参照して説明したように、噴霧角度αは水圧が高くなるに連れて大きくなる。このため、ＯＮ時間Ｔonが大きな値に設定されて噴射される水の圧力が大きくなるほど水の蒸発が促進される。また、噴射される水の圧力が高くなると、水が十分に微粒化されるので水の蒸発が促進されるという効果がある。

しかしながら、図６に示すように、噴射される水の圧力が上記所定の圧力Ｐｗよりも高くなっても、噴霧角度αは上記所定の角度α₀よりも増加しない。従って、水圧が上記所定の圧力Ｐｗまで上昇する時間よりも長く水の噴射が行われても、噴霧角度αの増加による蒸発効果の向上は期待できない。また、水の噴射が長く行われると、水噴霧４８と吸気との混合が行われにくくなる。これは、水の噴射時間が長くなるほど、図５に符号Ｌで示す水噴霧４８の噴射方向の長さが長くなるからである。水噴霧４８の噴射方向の長さＬが長くなるほど、水噴霧４８は、符号Ｙで示す吸気の流れ方向における水噴霧４８よりも上流側及び下流側を流れる高温の吸気と混合されにくくなる。この場合、水噴霧４８が蒸発しにくくなってしまう。

そこで、本実施形態では、ＯＮ時間Ｔonは水の噴射が開始されてから噴射される水の圧力が上記所定の圧力Ｐｗに上昇するまでの時間に設定される。これにより、噴霧角度αが十分に大きくなると共に、水インジェクター３４から噴射される水の粒子が十分に小さくなるため、噴射された水（水噴霧４８）の蒸発が促進される。また、水噴霧４８は、吸気管１４の吸気の流れ方向における水噴霧４８よりも上流側及び下流側を流れる高温の吸気と十分に混合される。このため、水噴霧４８の蒸発が促進される。

次に、水の噴射が停止される期間であるＯＦＦ時間Ｔoffについて説明する。上記のようにＯＮ時間Ｔonにおいて水の噴射が行われた後で、ＯＦＦ時間Ｔoffでは水の噴射が停止される。ＯＮ時間ＴonとＯＦＦ時間Ｔoffとが交互に繰り返されることで、水が噴射される期間（第１の期間）と次に水が噴射される期間（第３の期間）との間に、水が噴射されない期間（第２の期間）が設けられる。これにより、第１の期間に噴射された水噴霧４８と第３の期間に噴射された水噴霧４８との間に高温の吸気の層が保たれる。その結果、水噴霧４８に高温の吸気が取り込まれやすくなり、蒸発が促進される。ＯＦＦ時間Ｔoffは、以下に説明するように、より効果的に水の蒸発を促進させる値に設定される。

ＯＦＦ時間Ｔoffは、様々な要素によって値が変動する。例えば、水インジェクター３４による１回のＯＮ時間Ｔonにおける水の噴射量（以下、各回噴射量とする（後述する図７の符号Ｗ参照））、エンジン回転数、過給圧、及び吸気の温度の降下量の目標値（以下、目標降下量Ｃtrgとする）等に応じてＯＦＦ時間Ｔoffは異なる値に設定される。ＯＦＦ時間Ｔoffは、例えば実験の結果に基づいて設定される。この場合、ＯＦＦ時間Ｔoffは、以下に図７から図９を参照して説明するように、目標降下量Ｃtrgが実現できる範囲内で単位時間当たりの水の噴射量（以下、単位時間噴射量とする（図７の符号ＷＡ参照））が最小となる値に設定される。

ＯＦＦ時間Ｔoffが変化すると、例えば水噴霧４８と吸気との混合しやすさの違い等により、水の蒸発のしやすさ（蒸発に要する時間等）が変化する。ＯＦＦ時間Ｔoffは、ＯＮ時間Ｔonが終了して水の噴射が停止されてから次回のＯＮ時間Ｔonにおける水の噴射が開始されるまでの時間間隔である。ＯＦＦ時間Ｔoffが大きな値に設定されるほど、１回目のＯＮ時間Ｔonで噴射される水噴霧４８と２回目のＯＮ時間Ｔonで噴射される水噴霧４８との間に挟まれる高温の吸気の量が多くなる。このため、ＯＦＦ時間Ｔoffが大きな値に設定されるほど、水噴霧４８の蒸発が促進されて吸気の温度の降下量（以下、吸気温降下量とする（図７の符号Ｃ参照））が大きくなると考えられる。

しかしながら、ＯＦＦ時間Ｔoffが必要以上に大きな値に設定された場合には、高温の吸気の量に対して噴射される水の量が不足するため、十分に吸気の温度を降下させることができなくなる。この場合、吸気温降下量Ｃは小さな値となってしまう。各回噴射量Ｗが同じであったとしても、上記のようにＯＦＦ時間Ｔoffの値によって、吸気温降下量Ｃが異なる値となる。従って、図７に示すように、ある任意の各回噴射量Ｗに対して、吸気温降下量Ｃの値が最大値（以下、最大降下量Ｃmaxとする）となるＯＦＦ時間Ｔoff（以下、最適ＯＦＦ時間ＺＡとする）が存在する。

図７は、各回噴射量Ｗ、各回噴射量Ｗの条件下における最大降下量Ｃmax、及び最適ＯＦＦ時間ＺＡの組合せを示す図である。図７において、符号Ｗ１、Ｗ２等は、各回噴射量Ｗの設定値を示す。符号Ｃ１、Ｃ２等は、各回噴射量Ｗの条件下における最大降下量Ｃmaxの値を示す。符号Ｚ１、Ｚ２等は、各回噴射量Ｗの条件下において最大降下量Ｃmaxが得られる最適ＯＦＦ時間ＺＡの値を示す。

最適ＯＦＦ時間ＺＡを求める場合には、以下に説明するように、各回噴射量Ｗの値がある１つの値に設定された条件の下で、ＯＦＦ時間Ｔoffの値が様々な値に振られる。その結果、吸気温降下量Ｃが最大降下量Ｃmaxとなる最適ＯＦＦ時間ＺＡが実験により求められる。

図７においてＮｏ１に示す実験結果が求められる場合を例に、図８を参照して、実験手順について説明する。図８において、符号Ｚ_1n（ｎ＝１、２、３…）は、ＯＦＦ時間Ｔoffの設定値を示す。符号Ｃ_1n（ｎ＝１、２、３…）は、ＯＦＦ時間Ｔoffの設定値Ｚ_1nに対して実験の結果得られた吸気温降下量Ｃの値を示す。

図８に示すように、各回噴射量Ｗの値がＷ１に設定された条件下で、ＯＦＦ時間Ｔoffの設定値Ｚ_1nが様々な値に振られる。その結果として得られた吸気温降下量Ｃ_1nのうちで最大の値Ｃ１が最大降下量Ｃmaxとされる。この場合、吸気温降下量Ｃ_1nの最大値Ｃ１が得られたときのＯＦＦ時間Ｔoffの設定値Ｚ_1nの値Ｚ１が、最適ＯＦＦ時間ＺＡに設定される。最大降下量Ｃmaxの値Ｃ１及び最適ＯＦＦ時間ＺＡの値Ｚ１が各回噴射量Ｗの値Ｗ１と対応付けられてＮｏ１の実験結果として記憶される。

図７においてＮｏ２に示す実験結果が求められる場合には、図９に示すように、各回噴射量Ｗの値がＷ２に設定された条件下で、上記と同様の手順により、吸気温降下量Ｃ_2nの最大値Ｃ２が求められる。吸気温降下量Ｃ_2nの最大値Ｃ２が、最大降下量Ｃmaxの値として設定される。また、吸気温降下量Ｃ_2nの最大値Ｃ２が得られたときのＯＦＦ時間Ｔoffの設定値Ｚ_2nの値Ｚ２が、最適ＯＦＦ時間ＺＡの値に設定される。同様にして、上記実験が図７の各回噴射量Ｗのそれぞれの設定値（Ｗ３、Ｗ４…）の条件下で行われ、それぞれの実験結果に基づいて図７に示す組合せが設定される。

図７において、符号ＷＡ（ＷＡ１、ＷＡ２等）は、単位時間噴射量を示す。単位時間噴射量ＷＡは、各回噴射量Ｗ、ＯＮ時間Ｔon（図示せず）、及び最適ＯＦＦ時間ＺＡに基づいて算出される。

次に、ＯＦＦ時間Ｔoffの決定方法について説明する。加圧された吸気が冷却される場合には、例えば、加圧された吸気の温度に基づいて、目標降下量Ｃtrgが定められる。目標降下量Ｃtrgが設定されると、図７に示す各回噴射量Ｗ、最大降下量Ｃmax、及び最適ＯＦＦ時間ＺＡの組合せの中から、最大降下量Ｃmaxの値が目標降下量Ｃtrgを満足する組合せが選択される。選択された組合せが複数存在する場合には、単位時間噴射量ＷＡの値が最小である組合せが採用される。

例えば、目標降下量Ｃtrgを実現できる最大降下量Ｃmaxの値がＣ１及びＣ３であったとすると（Ｃ１とＣ３とは同じ値であっても異なる値であってもいずれでもよい）、Ｎｏ１及びＮｏ３の組合せが選択される。この場合に、両者の単位時間噴射量ＷＡ同士が比較される。Ｎｏ１の組合せにおける単位時間噴射量ＷＡ１に比べてＮｏ３の組合せにおける単位時間噴射量ＷＡ３の方が小さな値である場合には、Ｎｏ３の組合せが最終的に選択される。この場合、ＯＦＦ時間Ｔoffの値は、Ｚ３に設定される。

これにより、目標降下量Ｃtrgが実現できる範囲内で、単位時間噴射量ＷＡがより少なくて済むようになる。なお、エンジン回転数及び過給圧は、それぞれ図示しないエンジン回転数検出装置及び過給圧検出装置により検出される。

本実施形態によれば、加圧された吸気を冷却すべき期間において、水の噴射が間欠的に行われることにより、噴射された水の蒸発が促進される。また、水が噴射される期間であるＯＮ時間Ｔonは、水の噴射が開始されてから噴射される水の圧力が上記所定の圧力Ｐｗに上昇するまでの時間に設定される。これにより、噴射された水と吸気との混合が促進されると共に噴射される水が十分に微粒化されるので、より効率的に水の蒸発が促進される。その結果、噴射された水が蒸発しないままで吸気管１４に残留することが抑制される。

また、本実施形態によれば、加圧された吸気を冷却すべき期間において連続して水が噴射される場合に比べて水の蒸発が促進される。このため、吸気の温度を同じだけ降下させるのに必要とされる水の噴射量は、連続して水が噴射される場合に比べて少なくて済む。さらに、ＯＦＦ時間Ｔoffが上記のように目標降下量Ｃtrgに対する単位時間噴射量ＷＡを最小とする値に設定されることで、吸気の温度を同じ量だけ降下させるのに必要な水の噴射量が極力小さな値に設定される。即ち、より少ない水の噴射量で吸気の温度が効率的に降下させられる。消費する水の量が少なくなるため、水タンク３６の容量を小さくして重量を減少させることが可能となる。また、水の消費量が少なくなることで、水を補給する頻度が低下し、メンテナンスの手間が減少する。

本実施形態では、インタークーラー３１の設置位置よりも上流側で水が噴射されることで、インタークーラー３１に流入する吸気の温度が降下する。これにより、インタークーラー３１が高温の吸気にさらされて劣化することが抑制される。

本実施形態では、加圧空気温スイッチ３９が水インジェクター３４の設置位置よりも上流側に設けられている。このため、水が噴射されて水インジェクター３４よりも下流側の吸気の温度が低下しても加圧空気温スイッチ３９により検出される吸気の温度には影響しない。これにより、コンプレッサー３０ａから供給される吸気の温度が正確に把握されるので、水の噴射が必要な状態であるか否かが確実に判定される。

本実施形態では、吸気の温度に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。なお、過給が行われる場合には、吸気の圧力の上昇に伴って温度が上昇するので、加圧された吸気を冷却するか否かの判定を吸気の圧力に基づいて行うことが考えられる。しかしながら、以下に説明するように、吸気の圧力に基づいて上記の判定が行われた場合には、コンプレッサー３０ａから供給される吸気の温度がまだ十分に下がりきらないうちに水の噴射が終了されてしまうという問題がある。

図２において、符号Ｐ₀は、吸気の温度１０２が上記吸気温度の設定値Ａ₀に達する時刻ｔ２における吸気の圧力１０３の値を示す。図２に示すように、エンジン１の負荷の低下により時刻ｔ３において吸気の圧力１０３が低下し始めても、吸気の温度１０２はすぐには低下しない。これは、過給時にはコンプレッサー３０ａ及び吸気管１４等が高温となるためである。時刻ｔ３において吸気の圧力１０３が低下し始めても、コンプレッサー３０ａ及び吸気管１４等の温度が高温のままであるため、吸気の温度１０２はすぐには低下せず、吸気の圧力１０３に比べて低下し始めるタイミング（時刻ｔ４）が遅れる。このため、吸気の圧力１０３が符号Ｐ₀で示す圧力に低下する時刻ｔ５において、吸気の温度１０２は上記吸気温度の設定値Ａ₀よりも高い温度Ａ₁までしか低下していない。

上記のように、吸気の温度１０２は吸気の圧力１０３に対して遅れて低下する。このため、吸気の圧力１０３が圧力Ｐ₀以上であるか否かに基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定された場合には、吸気の温度１０２がまだ温度Ａ₁までしか低下していない状態（時刻ｔ５）において加圧された吸気の冷却が終了されることとなる。このようにまだ加圧された吸気の冷却が必要な状態で加圧された吸気の冷却が終了されてしまうと、ノッキングの抑制が十分に行われなくなる。そこで、本実施形態では、吸気の温度１０２に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。これにより、吸気の温度１０２がまだ十分に下がりきらないうちに加圧された吸気の冷却が終了されてしまうという問題の発生が抑制される。

本実施形態では、上記所定の圧力Ｐｗ（図６）は、噴霧角度αが概ね上記所定の角度α₀で推移する圧力の領域における下限値に設定されたが、これに代えて、上記所定の圧力Ｐｗは水インジェクター３４に供給される水の供給圧に設定されることができる。この場合、噴射される水の圧力が取り得る値の最大値である供給圧となるまで水の噴射が行われる。よって、ＯＮ時間Ｔonにおいて水の噴射が行われている間に、噴霧角度αが確実に取り得る値の最大値となる構成とされる。

本実施形態では、水が吸気管１４内に噴射されたが、噴射される冷却媒体は水には限らない。例えば、冷却媒体として燃料が吸気管１４内に噴射されることができる。

（第１実施形態の変形例）
本変形例では、ＯＦＦ時間Ｔoffは、噴射された水（図５の水噴霧４８）が蒸発するまでの時間に設定される。これにより、噴射された水が蒸発するまで次回の水の噴射が行われないので、噴射された水が吸気管１４に残留することが抑制される。

噴射された水が蒸発するまでの時間は、条件により異なる。本変形例では、吸気の圧力、吸気の温度、噴射される水の量及び噴射される水の温度に基づいてＯＦＦ時間Ｔoffが設定される。ＯＦＦ時間Ｔoffは、例えば実験の結果に基づいて設定される。

（第２実施形態）
図１０から図１３を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記第１実施形態では、加圧された吸気を冷却すべき期間において水が間欠的に噴射されることで水の蒸発が促進され、吸気管１４内に水が残留することが抑制された。本実施形態では、これに加えて、外気温度が低い場合には、噴射された水が蒸発しきれずに吸気管１４内に残留することをより確実に抑制するための制御が行われる。これにより、外気温度が低い場合に吸気管１４内に残留した水が凍結することが抑制される。

本実施形態では、外気温度に応じて、加圧された吸気を冷却するか否かが判定される際のパラメータが変更される。外気温度が予め定められた所定の外気温度（例えば０℃）よりも高い場合（以下、高外気温時とする）には、上記第１実施形態と同様に吸気の温度に基づいて加圧された吸気の冷却を行うか否かが判定される。一方、外気温度が上記所定の外気温度以下である場合（以下、低外気温時とする）には、吸気の圧力に基づいて上記判定が行われる。

これにより、以下に詳しく説明するように、低外気温時には、加圧された吸気の冷却が開始される時点に比べて、吸気の温度が高い状態で加圧された吸気の冷却が終了されるようになる。このため、水の噴射が終了される時点で吸気管１４内に蒸発していない水が存在したとしても、その後に比較的高温の吸気が吸気管１４を流れるので、その水の蒸発が促進される。よって、吸気管１４内に水が残留することが抑制される。その結果、残留した水が凍結することが好適に抑制される。

図１０は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。上記第１実施形態の装置（図１）の加圧空気温スイッチ３９に代えて、加圧空気温センサ５１が設けられている。加圧空気温センサ５１により、ターボチャージャー３０で加圧された吸気の温度が検出される。吸気管１４におけるコンプレッサー３０ａの設置位置と水インジェクター３４の設置位置との間には、加圧空気圧センサ５２が設けられている。加圧空気圧センサ５２によりターボチャージャー３０で加圧された吸気の圧力が検出される。

インタークーラー３１の近傍には、外気温度検出手段（外気温センサ）５０が設けられている。外気温センサ５０により外気の温度が検出される。本実施形態では、外気温センサ５０は、インタークーラー３１における車両外部に面した側（以下、車両外部側とする）の近傍に配置される。外気温センサ５０が上記の位置に設けられるのは、以下に説明するように、インタークーラー３１は、水が残留する可能性が高く、かつ残留した水が凍結した場合に影響を受けやすい部分だからである。

インタークーラー３１の内部において、吸気の通路は径の小さい複数の通路に分かれている。このため、インタークーラー３１内には水が残留する可能性が高い。

また、インタークーラー３１は、残留した水が凍結した場合に流路抵抗が増加するなど凍結による影響が出やすい。これは、インタークーラー３１の内部において上記のように吸気の通路が狭いことなどによる。

このため、本実施形態では、インタークーラー３１における車両外部側の近傍に外気温センサ５０が設置される。これにより、水が残留する可能性が高く、かつ残留した水が凍結した場合に影響が出やすいインタークーラー３１が低温の外気に晒されているか否かが確実に検出される。

上記第１実施形態の車両制御部４０に代えて、車両制御部６０が設けられている。外気温センサ５０、加圧空気温センサ５１及び加圧空気圧センサ５２は車両制御部６０に接続されており、それぞれの計測結果が車両制御部６０に入力される。水インジェクター３４は車両制御部６０に接続されており、車両制御部６０により制御される。

本実施形態では、外気温センサ５０により検出される外気温度に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される際のパラメータが変更される。高外気温時には、上記第１実施形態（図２参照）と同様に吸気の温度に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。一方、低外気温時には、吸気の圧力に基づいて上記判定が行われる。

これにより、次に説明するように、低外気温時には、加圧された吸気の冷却が開始される時点に比べて、吸気の温度が高い状態で加圧された吸気の冷却が終了されるようになる。

図１１は、高外気温時において、上記第１実施形態と同様に吸気の温度に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される場合のタイムチャートである。図１２は、低外気温時において、吸気の圧力に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される場合のタイムチャートである。

図１１の符号２００及び図１２の符号３００は、それぞれ車両制御部６０から水インジェクター３４に対して出力される駆動信号の状態を示す。第１実施形態（図２）と同様に、ＯＮ時間Ｔonにおいて水インジェクター３４により吸気管１４に水が噴射される。ＯＦＦ時間Ｔoffにおいて水インジェクター３４による水の噴射は停止される。

図１１の符号２０１及び図１２の符号３０１は、それぞれ水噴射信号の状態を示す。図１１の符号２０２及び図１２の符号３０２は、それぞれ吸気の温度の時間的推移を示す。図１１の符号２０３及び図１２の符号３０３は、それぞれ吸気の圧力の時間的推移を示す。図１１及び図１２において、符号Ａ₂は、予め定められた第２の吸気温度の設定値を示す。第２の吸気温度の設定値Ａ₂は、上記第１実施形態における吸気温度の設定値Ａ₀と同じ値であることができる。図１１及び図１２において、符号Ｐ₁は、予め定められた圧力の設定値である。図１１及び図１２において、符号ｔ１１は、ターボチャージャー３０により過給が開始される点を示す。

本実施形態では、高外気温時には、図１１に示すように、吸気の温度２０２に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。吸気の温度２０２が上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂よりも高い場合には、加圧された吸気を冷却すると判定されて、水噴射信号２０１がＯＮとされる。吸気の温度２０２が上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂以下である場合には、水噴射信号２０１がＯＦＦとされる。

一方、低外気温時には、図１２に示すように、吸気の圧力３０３に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。吸気の圧力３０３が上記圧力の設定値Ｐ₁よりも大きい場合には、加圧された吸気を冷却すると判定されて、水噴射信号３０１がＯＮとされる。吸気の圧力３０３が上記圧力の設定値Ｐ₁以下である場合には、水噴射信号３０１がＯＦＦとされる。上記圧力の設定値Ｐ₁は、過給により吸気の圧力３０３及び吸気の温度３０２が上昇する際に、吸気の温度３０２が上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂に達する時刻ｔ１２における吸気の圧力３０３の値に設定されている。

これにより、本実施形態では、高外気温時及び低外気温時において、加圧された吸気の冷却が開始される際の吸気の温度（図１１の２０２、図１２の３０２）が同じとなる構成とされているが、低外気温時における加圧された吸気の冷却が開始される際の吸気の温度３０２の値はこれには限定されない。高外気温時と低外気温時とで加圧された吸気の冷却が開始される際の吸気の温度（図１１の２０２、図１２の３０２）が異なる値となるように、上記圧力の設定値Ｐ₁が設定されることができる。

ここで、低外気温時に吸気の圧力３０３に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定された場合の、加圧された吸気が冷却される期間の開始時と終了時における吸気の温度３０２の温度差について説明する。エンジン１の負荷の低下に伴って吸気の圧力３０３が低下する際に、吸気の温度３０２は吸気の圧力３０３に比べて遅れて低下する。これは、上記第１実施形態で図２を参照して説明したように、過給時にはコンプレッサー３０ａ及び吸気管１４等が高温となるためである。エンジン１の負荷の低下により、吸気の圧力３０３は、時刻ｔ１３においてピークに達した後低下し始め、時刻ｔ１５において上記圧力の設定値Ｐ₁となる。一方、吸気の温度３０２は、時刻ｔ１５において上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂よりも高い温度Ａ₃までしか低下していない。

このように、加圧された吸気の冷却が終了される時刻ｔ１５における吸気の温度３０２の値（Ａ₃）は、加圧された吸気の冷却が開始される時刻ｔ１２における吸気の温度３０２の値（上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂）よりも高くなる。これにより、加圧された吸気の冷却が終了される時刻ｔ１５以降に比較的高温の吸気が吸気管１４を流れるため、吸気管１４に水が残留することが抑制される。

図１３は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１０において、外気温センサ５０により検出された外気温度が読み込まれる。

次に、ステップＳ１２０において、外気温度が予め定められた所定の外気温度よりも高いか否かが判定される。

ステップＳ１２０の判定の結果、外気温度が上記所定の外気温度よりも高いと判定された（ステップＳ１２０肯定）場合には、ステップＳ１３０へ移行する。この場合、上記第１実施形態と同様に吸気の温度２０２（図１１）に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。

ステップＳ１３０では、加圧空気温センサ５１により検出された吸気の温度２０２（加圧空気温）が読み込まれる。次に、ステップＳ１４０において、吸気の温度２０２が上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂よりも高いか否かが判定される。図１１に示すように、吸気の温度２０２が上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂よりも高くなるのは、時刻ｔ１２から時刻ｔ１６の間である。

ステップＳ１４０の判定の結果、吸気の温度２０２が上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂よりも高いと判定された（ステップＳ１４０肯定）場合には、ステップＳ１７０へ移行する。ステップＳ１７０では、車両制御部６０において水噴射信号２０１がＯＮに設定される。水噴射信号２０１がＯＮにされると、車両制御部６０により水インジェクター３４に対する駆動信号２００の出力が開始される。水インジェクター３４は、駆動信号２００に応答して水を噴射する。

一方、ステップＳ１４０の判定の結果、吸気の温度２０２が上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂以下であると判定された（ステップＳ１４０否定）場合には、本制御フローは終了される。

ステップＳ１２０の判定の結果、外気温度が上記所定の外気温度以下であると判定された（ステップＳ１２０否定）場合には、ステップＳ１５０へ移行する。この場合、吸気の圧力３０３（図１２）に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。

ステップＳ１５０では、加圧空気圧センサ５２により検出された吸気の圧力３０３（加圧空気圧）が読み込まれる。次に、ステップＳ１６０において、吸気の圧力３０３が上記圧力の設定値Ｐ₁よりも大きいか否かが判定される。図１２に示すように、吸気の圧力３０３が圧力の設定値Ｐ₁よりも大きくなるのは、時刻ｔ１２から時刻ｔ１５の間である。

ステップＳ１６０の判定の結果、吸気の圧力３０３が上記圧力の設定値Ｐ₁よりも大きいと判定された（ステップＳ１６０肯定）場合には、ステップＳ１７０へ移行する。ステップＳ１７０では、車両制御部６０において水噴射信号３０１がＯＮに設定される。水噴射信号３０１がＯＮにされると、車両制御部６０により水インジェクター３４に対する駆動信号３００の出力が開始される。水インジェクター３４は、駆動信号３００に応答して水を噴射する。

一方、ステップＳ１６０の判定の結果、吸気の圧力３０３が上記圧力の設定値Ｐ₁以下であると判定された（ステップＳ１６０否定）場合には、本制御フローは終了される。

本実施形態では、外気温度が上記所定の外気温度よりも高い場合（ステップＳ１２０肯定）には、吸気の温度２０２に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される（ステップＳ１３０、Ｓ１４０）。一方、外気温度が上記所定の外気温度以下である場合（ステップＳ１２０否定）には、吸気の圧力３０３に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される（ステップＳ１５０、Ｓ１６０）。

これにより、上記において図１２を参照して説明したように、低外気温時には、加圧された吸気の冷却が終了される時刻ｔ１５における吸気の温度３０２の値（Ａ₃）は、加圧された吸気の冷却が開始される時刻ｔ１２における吸気の温度３０２の値（上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂）よりも高くなる。このため、低外気温時には、加圧された吸気の冷却が終了される時刻ｔ１５以降に比較的高温の吸気が吸気管１４を流れるため、水の蒸発が促進される。よって、水の噴射が終了された後に吸気管１４内に水が残留することが抑制される。その結果、残留した水が凍結することによる不具合が抑制される。

本実施形態では、外気温センサ５０がインタークーラー３１における車両外部側の近傍に設置された。これにより、特に水が残留する可能性が高く、かつ残留した水が凍結した場合に影響を受けやすい部分の近傍の外気温度が検出される（ステップＳ１１０）。その外気温度が上記所定の外気温度以下である場合（ステップＳ１２０否定）には、吸気の温度３０２が高い状態で加圧された吸気の冷却を終了させる制御（ステップＳ１５０、Ｓ１６０）が行われる。その結果、特に水が残留しやすく、かつ残留した水が凍結した場合に影響を受けやすいインタークーラー３１において水が残留すること、及び残留した水が凍結することによる不具合が発生することが抑制される。

本実施形態の制御は、ターボチャージャー３０が比較的エンジン回転数が低い状態から高過給が行われるように設定されている場合に高い効果を奏する。上記のようにターボチャージャー３０が設定されるのは、例えばエンジン１を低排気量化した際の出力低下分を補う手段として過給が行われる場合である。一般的に、高出力を得るために過給が行われる場合にはエンジン回転数が高い側で過給圧が高くなるような設定とされる。一方、燃費の向上等を目的としてエンジン１が低排気量化される場合に、低排気量化による出力低下分を補うことを目的として過給が行われる場合には、比較的エンジン回転数が低い状態から高過給が行われる設定とされる。

この場合、車速が低速の状態で高過給が行われることが多い。低速走行時には走行風が弱いため、高過給で高温となった吸気に対して、走行風によるインタークーラー３１の冷却効果がさほど期待できない。このため、吸気を冷却するための水の噴射の機会が増加することとなり、噴射された水が吸気管１４内に残留する可能性が高くなる。また、低速走行の状態からは短時間で車両が停止され、その直後にエンジン１が停止される可能性が高い。高過給かつ低速走行の状態から短時間でエンジン１が停止された場合には、水の噴射が終了されてすぐにエンジン１が停止されることとなり、吸気管１４内に水が残留する可能性が高くなる。上記のように吸気管１４内に水が残留した場合に、外気温度が低温であると、残留した水が凍結することによる不具合が生じることとなる。

これに対して、本実施形態では、低外気温時には、吸気の温度３０２が比較的高温の状態で加圧された吸気の冷却が終了されて、水の蒸発を促進する制御が行われる。このため、低排気量化による出力低下分を補うことを目的として過給が行われる場合において、上記のように低速走行の状態から短時間でエンジン１が停止された場合であっても、エンジン１の停止後に水が吸気管１４内に残留することが抑制される。その結果、残留した水が凍結することによる不具合の発生が抑制される。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態では、低外気温時に、加圧された吸気の冷却の開始時に比べて、吸気の温度３０２が高い状態で加圧された吸気の冷却を終了させる制御が行われる。その方法として、低外気温時には、吸気の圧力３０３に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定された。これに代えて、本変形例では、低外気温時に、吸気の温度３０２に基づいて加圧された吸気を冷却するか否かが判定される。加圧された吸気の冷却の終了判定を行う場合の判定値が、加圧された吸気の冷却の開始判定を行う場合の判定値に比べて大きな値に設定される。

高外気温時の制御は、上記第２実施形態と同様である。即ち、図１１に示すように、加圧された吸気の冷却を開始する場合（時刻ｔ１２）の吸気の温度２０２の判定値と加圧された吸気の冷却を終了する場合（時刻ｔ１６）の吸気の温度２０２の判定値は同じ値（第２の吸気温度の設定値Ａ₂）に設定される。

一方、低外気温時には、加圧された吸気の冷却を開始する場合には、吸気の温度３０２（図１２）の判定値として上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂が用いられると共に、加圧された吸気の冷却を終了する際には、予め設定された第３の吸気温度の設定値が判定値とされる。上記第３の吸気温度の設定値は、上記第２の吸気温度の設定値Ａ₂よりも大きな値に設定される。上記第３の吸気温度の設定値は、例えば、図１２に符号Ａ₃で示す値に設定されることができる。

この場合、図１２に示すように、低外気温時には、加圧された吸気の冷却が終了される際の吸気の温度３０２の値（第３の吸気温度の設定値Ａ₃）が、加圧された吸気の冷却が開始される際の吸気の温度３０２の値（第２の吸気温度の設定値Ａ₂）よりも高くなる。

本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態に係る装置の概略構成図である。本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態のタイムチャートである。本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態における水インジェクターの拡大図である。本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態における水インジェクターの噴射時の状態を示す図である。水圧と噴霧角度の関係を説明するための図である。本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態におけるＯＦＦ時間の設定方法を説明するための図である。本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態におけるＯＦＦ時間の設定方法を説明するための他の図である。本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態におけるＯＦＦ時間の設定方法を説明するための他の図である。本発明の内燃機関の制御装置の第２実施形態に係る装置の概略構成図である。本発明の内燃機関の制御装置の第２実施形態において、吸気の温度に基づいて水の噴射を行うか否かが判定される場合のタイムチャートである。本発明の内燃機関の制御装置の第２実施形態において、吸気の圧力に基づいて水の噴射を行うか否かが判定される場合のタイムチャートである。本発明の内燃機関の制御装置の第２実施形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１エンジン
２シリンダブロック
３シリンダヘッド
４ピストン
５燃焼室
６吸気ポート
７排気ポート
８吸気弁
９排気弁
１０点火プラグ
１１燃料インジェクター
１２吸気マニホルド
１３サージタンク
１４吸気管
１５スロットルバルブ
１６エアクリーナ
１７排気マニホルド
１８排気管
３０ターボチャージャー
３０ａコンプレッサー
３０ｂタービン
３０ｃ回転軸
３０ｄウェストゲートバルブ
３１インタークーラー
３３排気バイパス通路
３４水インジェクター
３５水ポンプ
３６水タンク
３７水
３８水配管
３９加圧空気温スイッチ
４０車両制御部
４１噴孔
４２水貯留部
４３バルブ
４４弁座
４５本体
４６水通路
４８水噴霧
４９小径部
５０外気温センサ
５１加圧空気温センサ
５２加圧空気圧センサ
６０車両制御部
１００水インジェクターに対する駆動信号
１０１加圧空気温スイッチの出力
１０２吸気の温度
１０３吸気の圧力
２００水インジェクターに対する駆動信号
２０１水噴射信号の状態
２０２吸気の温度
２０３吸気の圧力
３００水インジェクターに対する駆動信号
３０１水噴射信号の状態
３０２吸気の温度
３０３吸気の圧力
Ｔon ＯＮ時間
Ｔoff ＯＦＦ時間
Ａ₀ 吸気温度の設定値
Ａ₂ 第２の吸気温度の設定値
Ｐ₁ 圧力の設定値
Ｗ各回噴射量
ＷＡ単位時間噴射量
Ｃ吸気温降下量
Ｃmax 最大降下量
ＺＯＦＦ時間の設定値
ＺＡ最適ＯＦＦ時間

Claims

内燃機関の吸気経路における過給機の設置位置よりも下流側に前記過給機により加圧された吸気を冷却するための冷却媒体を噴射する噴射装置と、
前記加圧された吸気を冷却すべき期間を判定する冷却期間判定手段とを備え、
前記加圧された吸気を冷却すべき期間は、前記冷却媒体が噴射される第１の期間と、前記第１の期間に続く前記冷却媒体が噴射されない第２の期間と、前記第２の期間に続く前記冷却媒体が噴射される第３の期間を含む
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却媒体が噴射される期間は、前記冷却媒体の噴射が開始されてから、噴射される前記冷却媒体の圧力が予め定められた所定の圧力に達するまでの時間に設定される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却媒体が噴射されない期間は、前記冷却媒体が噴射される期間における前記冷却媒体の噴射量の設定値に対して前記冷却媒体が噴射されない期間が設定された場合の前記加圧された吸気の温度の降下量に基づいて設定される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項３記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却媒体の単位時間あたりの噴射量は、前記冷却媒体が噴射される期間、前記冷却媒体が噴射される期間における前記冷却媒体の噴射量、及び前記冷却媒体が噴射されない期間に基づいて求められ、
前記加圧された吸気の温度の降下量の目標値が設定されたときの前記冷却媒体が噴射されない期間は、前記加圧された吸気の温度の降下量の目標値を実現可能な前記冷却媒体の単位時間あたりの噴射量に基づいて設定される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却媒体が噴射されない期間は、噴射された前記冷却媒体が蒸発するまでの時間に設定される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却期間判定手段は、外気の温度を検出する外気温度検出手段を含み、
前記外気温度検出手段により検出された前記外気の温度が予め定められた所定の外気温度以下である場合には、前記加圧された吸気を冷却すべき期間の開始時における前記加圧された吸気の温度に比べて、前記加圧された吸気の温度が高い状態で前記加圧された吸気を冷却すべき期間の終了を判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項６記載の内燃機関の制御装置において、
前記冷却期間判定手段は、前記外気温度検出手段により検出された前記外気の温度が前記所定の外気温度以下である場合には、前記加圧された吸気の圧力に基づいて前記加圧された吸気を冷却すべき期間を判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項６または７に記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気経路における前記噴射装置による前記冷却媒体の噴射位置よりも下流側には、前記加圧された吸気を冷却するための吸気冷却装置が設けられ、
前記外気温度検出手段は、前記吸気冷却装置の近傍に設けられる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。