JPH11190255A

JPH11190255A - 燃料・水噴射式エンジンの噴射量制御装置

Info

Publication number: JPH11190255A
Application number: JP9358476A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nakayama; 真治中山; Hiroshi Komatsutani; 寛小松谷
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、燃料・水噴射エンジンの噴射量制
御装置に関し、水噴射を行なう時と水噴射を中止する時
との切り替え時において、エンジンのトルク変動を抑制
できるようにする。【解決手段】運転状態検出手段により検出されたエン
ジン運転状態に応じて水噴射量調整手段の作動を制御す
るとともに、基本燃料噴射量を水噴射量に応じて増量補
正し、補正後の燃料噴射量に基づき燃料噴射量調整手段
の作動を制御する燃料・水噴射式エンジンの噴射量制御
装置において、運転状態検出手段からの検出情報に基づ
いて特定運転条件が成立したか否かを判定する特定運転
条件判定手段を設け、特定運転条件が成立すると水噴射
を中止する特定運転状態に制御し、特定運転状態とその
他の運転状態との切り替え時には、水噴射量が徐々に変
化するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料及び水の２つ
の流体を燃焼室に噴射するように構成されたエンジンに
適用される、燃料・水噴射式エンジンの噴射量制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、筒内で高圧に
圧縮された空気によって着火及び燃焼が行なわれるた
め、排ガス中に含まれる各成分の生成メカニズムがガソ
リン予混合燃焼の場合と異なったものとなる。すなわ
ち、ディーゼルエンジンでは、一般的に燃焼が空気過剰
の状態で行なわれ、ＨＣ（炭化水素）とＣＯ（一酸化炭
素）との排出濃度が比較的低水準になるのに対し、筒内
の燃焼温度が高くなることからＮＯ_X（窒素酸化物）が
比較的多く発生する。

【０００３】ここで、ディーゼルエンジンから排出され
るＮＯ_Xは、筒内における燃焼時の火炎温度に大きく依
存しており、このような観点から、火炎温度低減を狙い
としたＮＯ_X低減手法として、従来から燃料噴射時期遅
延や過給エンジンのインタクーラ化が取り入れられてき
ている。また、近年では、ＥＧＲやパイロット噴射等の
噴射率制御技術も種々、開発されている。

【０００４】また、上記以外の火炎温度低減によるＮＯ
_X低減手法としては、水の利用が提案されており、エマ
ルジョン燃料や吸気管又は筒内への水噴射に関して多く
の研究がなされている。このうち、筒内への水噴射に関
しては、同一の噴射ノズルから燃料・水・燃料の順に層
状に噴射する燃料・水層状噴射システム（特開平８−２
２６３６０号公報等参照）が提案されており、実用化に
向けた研究が進められている。

【０００５】このような燃料・水層状噴射システムで
は、噴射と噴射との間のインターバル期間中に、同一の
噴射ノズル内に燃料・水・燃料の順で幾何学的に層状と
なるように予め水を供給しておき、１回の噴射でこの順
に水と燃料とを層状に筒内へ噴射燃焼させる。これによ
り、火炎温度の低減が図れ、ＮＯ_X，ＰＭ（パティキュ
レートマター：粒子状物質）等の排出物を低減すること
ができる。また、燃料と水とを別々に調量して噴射ノズ
ルに送給するため、エンジン運転状態に応じて最適な水
噴射量を即時に制御でき、また、初期には燃料だけを噴
射するため着火性が良く、エマルジョン燃料や吸気管内
への水噴射に比べて多量の水を噴射することができる。

【０００６】このような燃料・水噴射式エンジンの燃料
・水供給系の基本的な構成について、図４を用いて説明
する。図４において、１は水タンク、２は水供給ポン
プ、３は水供給ライン、４，４′は水，燃料供給ポー
ト、５は噴射ノズル、６は噴射口、７は燃料タンク、８
は燃料供給ライン、９は燃料噴射ポンプ、１０はＥＣＵ
（コントローラ）である。水タンク１内に貯留された水
は、水供給ポンプ２により所要圧力に加圧された後、水
供給ライン３を通じて噴射ノズル５の水供給ポート４に
供給される。

【０００７】一方、燃料は、燃料タンク７から燃料噴射
ポンプ９で加圧され、燃料供給ライン８を通じて噴射ノ
ズル５の燃料供給ポート４′に供給される。これによ
り、噴射ノズル５には水供給ライン３を介して水が供給
されるとともに、燃料供給ライン８を介して燃料が供給
され、噴射孔６からは水と燃料とが噴射される。なお、
図中符号１８，２１はフィードポンプ、符号１９，２０
はフィルタを示している。

【０００８】また、噴射ノズル５内への水の供給は、水
・燃料噴射終了後の燃料噴射管内の残圧が安定した時期
に、水供給ポンプ２から必要量を圧送することにより行
なう。このときの圧送圧力は、図６に示す噴射ノズル５
の針弁５Ａが開かないように噴射ノズル５の開弁圧より
低く設定されている。圧送された水は噴射ノズル５内の
水通路３ａに設けられた逆止弁５Ｂ（図４参照）を押し
開き、図６に示す水通路３ａと燃料通路８ａとの合流部
５Ｄを経て燃料通路８ａ側へ送られる。送られた水は合
流部５Ｄより上流側にある燃料を燃料噴射ポンプ９へ押
し戻そうとするため、燃料噴射ポンプ９の等圧弁の設定
圧力より圧力が高まると水に押された燃料は噴射ポンプ
９に逆流し、その分だけ燃料と水とが置き換わる。合流
部５Ｄより下流側にある燃料については水と置き換わる
ことなくそのまま溜まる。これにより、図６に示すよう
に、ノズル先端の燃料溜まり５Ｃから水通路３ａと燃料
通路８ａとの合流部までの間にある初期燃料噴射量、
供給された水、さらに総燃料噴射量から初期燃料噴射量
を引いた残りの燃料の順で幾何学的に層状に噴射ノ
ズル５内に燃料と水とが配置される。そして、燃料噴射
期間に燃料噴射ポンプ９から燃料を圧送することによ
り、図５に示すような噴射率特性で水と燃料とが筒内に
層状に噴射される。

【０００９】なお、燃料及び水の噴射量は、ＥＣＵ１０
に格納された図示しないマップにより設定され、設定さ
れた噴射量となるように、各ポンプ９，２のラック位置
ＲW1，ＲW2が設定される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
水噴射を行なうと、燃料が水に置き換えられた分だけ燃
料量が減少するため、燃料のみを噴射した場合と比べて
出力トルクが減少する。そこで、水噴射を行なう場合に
は、このような見かけ上のトルク減少を考慮して、例え
ば図７に示すようなマップを用いて燃料噴射量が補正さ
れる。

【００１１】図７に示すマップにおいて、破線は水噴射
を行なわない場合、すなわち、燃料のみを噴射する場合
のポンプ９のラック位置（基本燃料噴射量）ＲW1′を示
しており、これに対して、水噴射を行なう場合には、ト
ルクの減少を回避すべく実線に示すように燃料噴射ポン
プ９のラック位置をｄＲW1だけ増大させている。なお、
アクセル開度が所定開度を越えると、水噴射量の割合は
徐々に低下するように設定されており、アクセル全開時
には水噴射が中止される。これは、エンジンの高負荷域
では、黒煙の排出や燃費の悪化を考慮しているためであ
る。したがって、このような水噴射量の減少にともなっ
て、所定アクセル開度以上の領域ではラック位置補正量
（燃料の補正量）ｄＲW1が徐々に減少する。

【００１２】ところが、このように構成すると、常にア
クセル位置にしたがって燃料噴射量が決定されるため、
何らかの障害により所定量の水を供給出来なくなった場
合でも図７に示す実線の特性で燃料噴射量が設定されて
しまい、所定のアクセル開度以上の領域では、アクセル
を開けても燃料噴射量が減少してしまうことになる。ま
た、これとは逆に、減速時にアクセルを戻すと燃料噴射
量が増大して、ドライバの意思に反してトルクが増大し
てしまうことがあり、ドライバビリティが悪化する。

【００１３】そこで、水噴射を正常に実行できなくなっ
た場合にそなえて何らかの対策が必要となる。このよう
な対策としては、エンジンに対して減速操作が行なわれ
ると水噴射量の設定値を０にして、これに対応して設定
される燃料補正量を０にするように構成することが考え
られる。これにより、水噴射が行なわれないときに、ド
ライバが減速しうようとしてアクセル開度を小さくした
場合に出力トルクが増大するようなことがなくなり、ド
ライバの意思に応じた運転特性を得ることができる。

【００１４】しかしながら、このような制御では、水噴
射系が正常に機能している場合には、減速操作を中止し
た途端に水の噴射及びトルク減少補正分の燃料増加が実
行されることになるので、これによりトルク変動が生じ
ることが考えられる。本発明は、このような課題に鑑み
創案されたもので、水噴射を行なう時と水噴射を中止す
る時との切り替え時において、エンジンのトルク変動を
抑制できるようにした、燃料・水噴射式エンジンの噴射
量制御装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料・水噴射式
エンジンの噴射量制御装置では、運転状態検出手段によ
り検出されたエンジンの運転状態に基づいて、基本燃料
噴射量が決定されるとともに水噴射量が決定される。こ
のとき、上記により決定された水噴射量に応じて基本燃
料噴射量が増量補正され、補正後の燃料噴射量の燃料を
噴射するように燃料噴射量調整手段の作動が制御され
る。また、水噴射量調整手段も、決定された噴射量の水
を噴射するようにその作動が制御される。

【００１６】また、運転状態検出手段からの検出情報に
基づいて特定運転条件判定手段においてエンジンの特定
運転条件が成立したか否かが判定され、特定運転条件が
成立したと判定されると、水噴射を中止するような特定
運転状態に制御される。そして、このような特定運転状
態とその他の運転状態との切り替え時には、水噴射量が
徐々に変化するように水噴射量調整手段が制御される。
これにより、運転状態の切り替え時におけるエンジンの
トルク変動を抑制することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての燃料・水噴射式エンジンの噴射量制御装
置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式
的なブロック図、図２はその燃料噴射量の制御特性を説
明するための図、図３はその水供給ポンプのラック位置
の制御特性を説明するため図である。

【００１８】また、本実施形態の燃料・水噴射式エンジ
ンの噴射量制御装置が適用される水噴射システムは、図
４を用いて説明した従来のシステムと同様のものであ
り、これに相当する部分については説明を省略するとと
もに、一部図４を参照して説明する。図１において、１
０は制御手段としてのＥＣＵ（コントローラ）、２０は
アクセル開度センサ、３０はエンジン回転数センサであ
り、コントローラ１０は、これらのセンサ２０，３０に
より検出されたアクセル開度θ（又はアクセル位置Ａｃ
ｃ）やエンジン回転数Ｎｅの各情報に基づいて燃料噴射
ポンプ９及び水供給ポンプ２のラック位置を決定して、
燃料及び水の噴射量を制御するようになっている。な
お、燃料噴射ポンプ９は、図示しないエンジンの燃焼室
内に噴射される燃料の量を調整する燃料噴射量調整手段
として機能するものであり、また、水供給ポンプ２は、
上記燃焼室内に噴射される水の量を調整する水噴射量調
整手段として機能するものである。

【００１９】また、本実施形態では、上記アクセル開度
センサ２０及びエンジン回転数センサ３０により、エン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段４０が構成
されている。また、図１に示すように、ＥＣＵ（コント
ローラ）１０には、ガバナマップ１１，フルラックマッ
プ１２，水噴射量マップ１３，トルク減少補正マップ１
４及びアクセル開度変化速度算出手段１５が設けられて
いる。

【００２０】ガバナマップ１１及びフルラックマップ１
２は、燃料噴射ポンプ９の基本噴射量（基本燃料噴射
量）のラック位置ＲW1′を設定するためのマップであ
る。ここで、ラック位置ＲW1′（基本燃料噴射量）は、
水噴射を行なわないと仮定した場合に要求されるラック
位置であって、一般的なエンジンで設定されるラック位
置と同等のものである。そして、このラック位置ＲW1′
（基本燃料噴射量）は、例えば以下のようにして設定さ
れるようになっている。

【００２１】まず、アクセル開度センサ２０及びエンジ
ン回転数センサ３０から検出されたアクセル位置Ａｃｃ
及びエンジン回転数Ｎｅをパラメータとして、ガバナマ
ップ１１により燃料噴射ポンプ９のラック位置が設定さ
れる。また、エンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてフ
ルラックマップ１２により燃料噴射ポンプ９の最大ラッ
ク位置が規定される。そして、これらのマップ１１，１
２で設定されたラック位置のうち小さい方が選択され、
基本ラック位置ＲW1′として設定されるようになってい
る。なお、このような手法による基本燃料噴射量の設定
については、公知のものである。

【００２２】次に、水噴射量マップ１３について簡単に
説明すると、この水噴射量マップ１３は、噴射ノズル
（図４中の符号５参照）に供給される水の供給量（即ち
水噴射量）を設定するためのマップであり、上述した基
本燃料噴射量のラック位置ＲW1′をパラメータとして水
供給ポンプ２のラック位置ＲW2が設定されるようになっ
ている。

【００２３】そして、この水噴射量マップ１３により水
噴射量が決定されると、コントローラ１０では水供給ポ
ンプ２のラック位置が上述により設定されたラック位置
ＲW2となるように水供給ポンプ２への制御信号が設定さ
れ、この制御信号により水供給ポンプ２の作動が制御さ
れるのである。一方、トルク減少補正マップ１４は、水
噴射によるトルクの減少を補うために基本燃料噴射量の
ラック位置ＲW1′を増量補正するべく設けられたもので
ある。

【００２４】すなわち、１回の噴射で燃焼室内に燃料と
水とを噴射するような燃料・水噴射式エンジンでは、燃
焼室内の火炎温度が低下してＮＯ_X，ＰＭ等の排出物を
低減することができるものの、筒内では水を噴射するこ
とにより燃焼状態が悪化し、燃料のみを噴射した場合と
比べて出力トルクが減少してしまう。そこで、水噴射を
行なう場合には、このようなトルク減少を考慮して、燃
料噴射量が補正されるようになっているのである。

【００２５】ここで、トルク減少補正マップ１４では、
水噴射量マップ１３で設定された水噴射量（水供給ポン
プ２のラック位置ＲW2）と、エンジン回転数センサ３０
からの検出情報Ｎｅとに基づいて、トルク減少分を補正
するためのラック位置補正量ｄＲW1が設定されるように
なっている。なお、このトルク減少補正マップ１４で
は、水噴射量マップ１３で設定されたラック位置ＲW2が
最小値Ｍｉｎの場合（即ち水噴射量が０に設定された場
合）には、燃料の補正量のラック位置ｄＲW1は０に設定
されるようになっている。これは、水噴射が行なわれな
い場合には、基本燃料噴射量を増量補正する必要がない
からである。

【００２６】そして、コントローラ１０では、上述のガ
バナマップ１１及びフルラックマップ１２により設定さ
れた基本燃料噴射量のラック位置ＲW1′に、上記の補正
量ｄＲW1を加算して、最終的な燃料噴射ポンプ９のラッ
ク位置ＲW1を設定するようになっており、コントローラ
１０では、燃料噴射ポンプ９のラック位置がＲW1となる
ように燃料噴射ポンプ９への制御信号が設定されて、こ
れにより燃料噴射ポンプ９の作動が制御されるのであ
る。

【００２７】次に、アクセル開度変化速度算出手段１５
について説明すると、このアクセル開度変化速度算出手
段１５は、アクセルペダルの開度情報に基づいてドライ
バがエンジンに対して減速操作を行なったか否かを判定
するものであって、このアクセル開度変化速度算出手段
１５により減速操作をしていると判定されると、水噴射
量が０（水供給ポンプ２のラック位置ＲW2＝Ｍｉｎ）に
設定されるようになっている。そして、実質的に水噴射
を中止するとともに、これにより、燃料の増量補正を中
止するようになっている。

【００２８】なお、このような水噴射及び燃料の補正を
中止するような運転状態を以下、特定運転状態といい、
また、エンジンに対する減速操作を特定運転条件ともい
い、また、アクセル開度変化速度算出手段１５を特定運
転条件判定手段ともいう。ここで、アクセル開度変化速
度算出手段（特定運転条件判定手段）１５は、アクセル
開度センサ２０で検出されたアクセル開度情報θを時間
微分してアクセル開度変化速度ｄθ／ｄｔを算出し、こ
のアクセル開度変化速度ｄθ／ｄｔの正負に基づいて、
ドライバが減速操作をしたか否かを判定するものであ
る。すなわち、ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ
場合にはｄθ／ｄｔ＞０となり、また、アクセルペダル
の踏み込み量が一定の場合にはｄθ／ｄｔ＝０となる。
そこで、これらの場合には、ドライバに減速の意思がな
いものと判定するようになっている。

【００２９】また、アクセルペダルの踏み込みが解除さ
れてアクセル開度が小さくなると、ｄθ／ｄｔ＜０とな
るが、この場合には、アクセル開度変化速度算出手段１
５ではドライバに減速の意思があると判定するようにな
っているのである。そして、このようにしてアクセルペ
ダルの戻りが判定されると（つまり、減速操作が検出さ
れると）、コントローラ１０では、水噴射マップ１３で
設定されたラック位置をキャンセルするとともに、水供
給ポンプ２のラック位置を改めてＭｉｎに設定し、水噴
射を中止するようになっているのである。したがって、
トルク減少補正マップ１４では、水噴射量が０であるた
め燃料の増量補正は必要ないと判断して、結果的に燃料
の増量補正が中止されるのである。

【００３０】図２はこのような燃料噴射量の制御特性を
示すものであり、アクセル開度変化が一定（ｄθ／ｄｔ
＝０）の時及びアクセル開度変化が正（ｄθ／ｄｔ＞
０）の時、換言すればエンジン運転状態が定常状態及び
加速状態のときには、水噴射が行なわれるとともに、燃
料噴射量も増量補正される（線ａ参照）。これに対し
て、アクセル開度変化が負（ｄθ／ｄｔ＜０）の時、つ
まり、エンジンの減速時には、水噴射が中止されるとと
もに、増量補正を加味しない基本燃料噴射量が燃料噴射
量として設定されるのである（線ｂ参照）。

【００３１】ところで、上述のように、エンジンに対す
る減速操作が検出されると燃料の増量補正を行なわない
ように構成しているのは、主に以下の理由による。すな
わち、すでに図７を用いて説明したように、水噴射を行
なう場合には、エンジンの高負荷域での黒煙の排出や燃
費の悪化を考慮して、アクセル開度が所定開度を越える
と水噴射量の割合が徐々に低下するように設定されると
ともに、アクセル全開時には、水噴射が中止されるよう
に設定されている。また、水噴射量を低減すると水噴射
による筒内の燃焼悪化も低減されるため、水噴射量の減
少に応じて燃料の補正量ｄＲW1も減少するように設定さ
れている。

【００３２】したがって、アクセル開度が所定開度より
大きくなると、全体の燃料噴射量は低下することになる
（図７の線ｃ参照）。なお、高負荷域でアクセル開度に
対する全体の燃料噴射量が減少しても、上述したように
高負荷域では水噴射量が減少するため、エンジンの出力
トルク自体はアクセル開度の増加に応じたものとなり、
このように全体の燃料噴射量が減少傾向に転じてもドラ
イバが違和感を覚えることはない。

【００３３】これに対して、何らかの障害により水を全
く供給できないか、あるいは所定量の水を供給出来なく
なった場合には、ドライバビリティを大きく損ねること
が考えられる。つまり、水噴射マップ１３では、水が供
給できなくなった場合あっても基本燃料噴射量ＲW1′に
応じて水供給ポンプのラック位置ＲW2を設定する。した
がって、これに応じて補正量ｄＲW1も設定されることに
なり、これにより、実際に水が噴射されなくても、最終
的な燃料噴射ポンプ９のラック位置ＲW1は、補正量ｄＲ
W1が加味されてＲW1′＋ｄＲW1となり、水を噴射できな
い分だけ燃料に置き換わり水噴射を行なった場合以上の
燃料が噴射されることになる。

【００３４】この場合、図７の線ｃに示すように、所定
のアクセル開度を越えると全体の燃料噴射量が減少傾向
に転じるので、この所定のアクセル開度以上の領域でド
ライバがアクセルペダルを戻すと、逆に燃料噴射量が増
大することになり、ドライバが減速しようとしたにもか
わらず、出力トルクが増大してドライバビリティを大き
く損なうことが考えられるのである。もちろん、水噴射
が正常に行なわれている場合にはこのような問題は生じ
ないが、水噴射を正常に実行できなくなった場合にそな
えて何らかの対策が必要となる。

【００３５】そこで、水が供給できなくなった場合を考
慮して、減速操作が行なわれると水噴射量の設定値を０
にして、これに対応して設定される燃料補正量を０にす
るように構成しているのである。これにより、水噴射が
行なわれないときに、ドライバが減速しようとしてアク
セル開度を小さくした場合に出力トルクが増大するよう
なことがなくなり、ドライバの意思に応じた運転特性を
得ることができる。

【００３６】一方、上述のように構成した場合には、新
たに以下のような問題が生じる。すなわち、上述の構成
では、水噴射系が正常に機能している場合であっても、
減速操作を行なうとこれと同時に水噴射及び燃料補正が
中止されるため、このときにトルク変動が生じるおそれ
がある。また、減速操作を中止するとこれと同時に水噴
射及び燃料補正が再開されるため、このときにもトルク
変動を生じるおそれがある。

【００３７】つまり、減速操作により水噴射を中止する
場合には、水供給ポンプ２のラック位置ＲW2がそれまで
の設定位値から、水噴射量０となるＭｉｎの位置まで急
激に（ステップ状に）変化してしまい、また、燃料噴射
ポンプ９のラック位置ＲW1もそれまでの設定値（ＲW1′
＋ｄＲW1）から補正分ｄＲW1を除いたラック位置ＲW1′
に急激に変化してしまう。このとき、燃料噴射ポンプ９
及び水供給ポンプ２のラック位置が正確に同時に切り替
えられれば特に大きな問題はないが、これらのラック位
置の切り替え制御に僅かに時間ずれが生じると、水供給
量と燃料補正量とのバランスが崩れ、これによりトルク
変動（トルクショック）が生じてしまうのである。

【００３８】また、これとは逆に、減速操作を中止した
途端（つまり、アクセル開度を小さくしている状態から
アクセルペダルを踏み込んだ状態や定常状態に移行した
途端）に水噴射及び燃料補正が再開されることになるの
で、このときにも、やはり上述と同様の理由によりトル
ク変動が生じるおそれがある。特に、減速操作から加速
操作に転じて水噴射及び燃料補正を再開する場合には、
エンジンが加速状態に移行するときであり、減速操作時
の水噴射中止によるトルク変動よりも大きなトルク変動
が生じる。

【００３９】そこで、本発明の燃料・水噴射式エンジン
の噴射量制御装置では、水噴射を行なう運転状態と、水
噴射を行なわない運転状態（特定運転状態）との切り替
え時には、水供給ポンプ２を急激に作動させずに（つま
り、水供給ポンプ２のラック位置を急激に変化させず
に）、徐々に水噴射量を変更するように構成しているの
である。

【００４０】以下、本発明の要部構成について説明する
と、コントローラ１０内に設けられた特定運転条件判定
手段としてのアクセル開度変化速度算出手段１５では、
アクセル開度センサ２０からの検出情報に基づいて、特
定運転条件が成立したか否か（即ち、減速操作が行なわ
れたか否か）を判定し、減速操作が行なわれて水噴射を
中止する場合（特定運転状態に移行する場合）には、水
噴射量が徐々に低減するように水供給ポンプ２の作動が
制御されるようになっている。また、特定運転条件が解
除された場合には、徐々に所定の水噴射量となるように
水供給ポンプ２の作動が制御されるようになっているの
である。

【００４１】このような特定運転状態とその他の運転状
態との切り替え時には、具体的には図３に示すような特
性で水供給ポンプ２のラック位置が制御されるようにな
っている。なお、このようなマップは水噴射量マップ１
３に設けられている。ここで、図３に示す線ｄは、ドラ
イバが減速操作を行ない、水噴射が中止される場合の水
供給ポンプ２のラック位置の制御特性を示すものであ
り、また、線ｅは減速操作を中止して水噴射を再開する
場合の水供給ポンプ２のラック位置の制御特性を示すも
のである。

【００４２】そして、図３中の線ｄに示すように、減速
操作が行なわれて特定運転状態に切り替えられる場合に
は、水供給ポンプ２のラック位置ＲW2がそれまでの位置
Ｒ₀からＭｉｎまで徐々に変更され、これにより水噴射
量が漸減するようになっている。そして、所定時間後に
Ｍｉｎに設定されて水噴射が中止されるのである。ま
た、これとは逆に、減速操作が中止されて特定運転状態
から水噴射を再開する場合には、線ｅに示すように、ラ
ック位置ＲW2がＭｉｎから設定値Ｒ₀まで徐々に変更さ
れ、これにより水噴射量が漸増するようになっている。

【００４３】また、燃料噴射量の補正量は水噴射量に応
じて設定されるので、水供給ポンプ２のラック位置を図
３に示すような特性に設定しておくことにより、同時に
燃料噴射量の補正量の急激な増減も抑制されることにな
る。そして、このように、運転状態の切り替え時におい
て水供給ポンプ２のラック位置ＲW2を徐々に切り替える
ことにより、減速操作による水噴射中止時及び減速操作
の中止による水噴射再開時のトルク変動を抑制でき、ド
ライバビリティが大きく向上するのである。

【００４４】なお、水供給ポンプ２のラック位置の制御
特性は、図３に示すようなものに限定されるものではな
く、時間とともに徐々に変化するようなものであれば、
他の特性、例えば２次関数や三角関数や指数関数等の特
性に設定してもよい。また、燃料噴射ポンプ９について
も図３に示すようなマップを設け、水供給ポンプ２と同
様の制御を独立して行なってもよい。すなわち、特定運
転状態への移行時には、燃料の増量補正を急激に中止す
るのではなく、徐々に補正量が減少するように燃料噴射
ポンプ９のラック位置ＲW1を制御するとともに、特定運
転条件が成立しなくなった場合（減速操作を中止した場
合）には、燃料の増量補正を急激に再開するのではな
く、時間に応じて徐々に増大するようにラック位置ＲW1
を制御するように構成してもよい。

【００４５】そして、このように構成した場合にも上述
と同様にトルク変動を抑制することができ、やはりドラ
イバビリティが向上するのである。さらには、本実施形
態では、水噴射を中止する時と、水噴射を再開する時と
のいずれの時にも、水噴射量を徐々に変更するように構
成されているが、このような構成以外にも、何れか一方
の場合にのみ水噴射量を徐々に変更するように構成して
もよい。

【００４６】本発明の一実施形態としての燃料・水噴射
式エンジンの噴射量制御装置は、上述のように構成され
ているので、例えば以下のようして燃料及び水の噴射量
が決定される。まず、運転状態検出手段４０を構成する
アクセル開度センサ２０及びエンジン回転数センサ３０
からの検出情報Ａｃｃ，ＮｅがＥＣＵ（コントローラ）
１０に取り込まれ、これらの検出情報に基づいてガバナ
マップ１１及びフルラックマップ１２によりそれぞれラ
ック位置が設定される。そして、各マップ１１，１３で
設定されたラック位置のうち小さい方のラック位置が燃
料噴射ポンプ９のラック位置ＲW1′（基本燃料噴射量）
として設定される。

【００４７】また、水噴射量マップ１３により基本燃料
噴射量ＲW1′をパラメータとして水供給ポンプ２のラッ
ク位置ＲW2（水噴射量）が設定される。一方、水噴射量
マップ１３で設定された水供給ポンプ２のラック位置Ｒ
W2と、エンジン回転数センサ３０からの検出情報Ｎｅと
に基づいて、トルク減少補正マップ１４でトルク減少分
を補正するための補正量ｄＲW1が設定される。このと
き、水噴射量マップ１３で設定されたラック位置ＲW2が
最小値Ｍｉｎの場合（即ち水噴射量が０に設定された場
合）には、補正量ｄＲW1＝０となる。

【００４８】そして、基本燃料噴射量のラック位置ＲW
1′に補正量ｄＲW1が加算され、これにより最終的な燃
料噴射ポンプ９のラック位置ＲW1がＲW1′＋ｄＲW1とし
て設定されるとともに、このラック位置となるように燃
料噴射ポンプ９の作動がコントローラ１０により制御さ
れるのである。また、アクセル開度センサ２０からの検
出情報に基づいてドライバが減速操作をしていると判定
されると、このアクセル開度変化速度算出手段１５にお
いて特定運転条件が成立したと判定されて、燃料の増量
補正が中止され、基本燃料噴射量のラック位置ＲW1′が
最終的な燃料噴射量のラック位置ＲW1として設定され
る。

【００４９】すなわち、アクセル開度変化速度算出手段
１５では、アクセル開度センサ２０で検出されたアクセ
ル開度情報θに基づいてアクセル開度変化速度ｄθ／ｄ
ｔを算出し、ｄθ／ｄｔ＞０及びｄθ／ｄｔ＝０の場合
には減速操作が行なわれていないと判定するとともに、
ｄθ／ｄｔ＜０の場合には、減速操作が行なわれたと判
定する。

【００５０】そして、減速操作が検出されると、水噴射
マップ１３で設定されたラック位置がキャンセルされる
とともに、水供給ポンプ２のラック位置ＲW2が改めてＭ
ｉｎに設定され、水噴射が中止されるのである。また、
水噴射量が０の場合は、トルク減少補正マップ１４で
は、燃料の増量補正は必要ないと判断するので補正量ｄ
ＲW1が０に設定され、これにより燃料の増量補正が中止
されるのである。

【００５１】さらに、本発明の燃料・水噴射式エンジン
の噴射量制御装置では、減速操作により水噴射が中止さ
れる場合（特定運転状態に移行する場合）には、図３の
線ｄに示すように、水供給ポンプ２のラック位置ＲW2が
徐々に変化するように、水供給ポンプ２の作動が制御さ
れる。また、減速操作を中止して水噴射を再開する場合
にも、図３の線ｅに示すように、水供給ポンプ２のラッ
ク位置ＲW2が徐々に変化するように水供給ポンプ２の作
動が制御されるのである。

【００５２】これにより、水噴射の中止時や再開時にお
いて、水噴射量の急激な変化が抑制され、トルク変動を
抑制することができるという利点があるほか、滑らかな
エンジン作動を確保しながら水噴射中止領域を設定でき
るのである。また、本実施形態の燃料・水噴射式エンジ
ンの噴射量制御装置によれば、新たなセンサ等を追加す
る必要もなく、水噴射ポンプの作動特性を図３に示すよ
うな制御特性に変更するだけでよいので、コストや重量
の増加を招くこともないという利点も有している。

【００５３】なお、本実施形態では、ブレーキペダルが
踏まれると特定運転条件が成立したと判定するように構
成されているが、特定運転条件としてはこのようなもの
に限定されるものではなく、前後加速度センサやブレー
キ力を検出するようなセンサ等、ドライバによる減速要
求度合を検出するようなセンサを運転状態検出手段とし
て設け、これらのセンサからの情報に基づいて特定運転
条件が成立したか否かを判定するようにしてもよい。

【００５４】さらに、特定運転条件として減速時以外で
水噴射を中止した方が好ましい条件があれば、この条件
を特定運転条件としてもよい。また、本発明の燃料・水
噴射式エンジンの噴射量制御装置は、上述した実施形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で種々の変形が可能である。例えば、本実施形態で
は、１つの噴射ノズルから燃料と水とを層状に噴射する
システムへの適用例を説明したが、本発明は、別々のノ
ズルから燃料と水とを噴射するシステム等、他のシステ
ムに適用してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の燃料・水
噴射式エンジンの噴射量制御装置によれば、特定運転条
件判定手段により特定運転条件が成立したと判定される
と、水噴射を中止する特定運転状態に制御されるととも
に、特定運転状態とその他の運転状態との切り替え時に
は、水噴射量が徐々に変化するので、トルク変動を抑制
することができ、ドライバビリティが向上する。すなわ
ち、水噴射量が急激に変化することがないため、水噴射
量に応じて設定される燃料噴射量の急変も抑制され特定
運転状態とその他の運転状態との間で生じるトルク変動
を抑制することができる。このため、滑らかなエンジン
作動を確保しながら水噴射中止領域を設定できるのであ
る。また、新たなセンサ等を追加する必要もなく、水噴
射量調整手段の制御特性を変更するだけでトルク変動を
抑制できるので、コストや重量の上昇を招くこともない
という利点も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての燃料・水噴射式エ
ンジンの噴射量制御装置にかかる全体構成を示す模式的
なブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態としての燃料・水噴射式エ
ンジンの噴射量制御装置にかかる燃料噴射量の制御特性
を説明するため図である。

【図３】本発明の一実施形態としての燃料・水噴射式エ
ンジンの噴射量制御装置にかかる水供給ポンプのラック
位置の制御特性を説明するため図である。

【図４】従来より提案されている燃料・水噴射式エンジ
ンの全体構成を模式的に示す図である。

【図５】従来より提案されている燃料・水噴射式エンジ
ンの燃料及び水の噴射特性を説明するための図である。

【図６】従来より提案されている燃料・水噴射式エンジ
ンの噴射ノズルを拡大して示す模式図である。

【図７】燃料・水噴射式エンジンの噴射量制御装置の燃
料噴射量の制御特性の一例を示す図である。

【符号の説明】

２水噴射量調整手段（水供給ポンプ）９燃料噴射量調整手段（燃料噴射ポンプ）１０制御手段（ＥＣＵ又はコントローラ）１５特定運転条件判定手段（アクセル開度変化速度算
出手段）２０減速操作検出手段（アクセル開度センサ）３０エンジン回転数センサ４０運転状態検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 25/02 ＨＴ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの燃焼室内に噴射される燃料の
量を調整する燃料噴射量調整手段と、上記燃焼室内に噴射される水の量を調整する水噴射量調
整手段と、上記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、上記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じ
て水噴射量を決定して上記水噴射量調整手段の作動を制
御するとともに、上記運転状態に応じて決定される基本
燃料噴射量を上記決定された水噴射量に応じて増量補正
し、補正後の燃料噴射量に基づき上記燃料噴射量調整手
段の作動を制御する制御手段とをそなえた燃料・水噴射
式エンジンの噴射量制御装置において、上記運転状態検出手段からの検出情報に基づいて上記エ
ンジンの特定運転条件が成立したか否かを判定する特定
運転条件判定手段が設けられ、上記特定運転条件判定手段により上記特定運転条件が成
立したと判定されると、上記水噴射を中止する特定運転
状態に制御されるとともに、上記特定運転状態とその他
の運転状態との切り替え時には、水噴射量が徐々に変化
するように構成されていることを特徴とする、燃料・水
噴射式エンジンの噴射量制御装置。