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JPH11270373A - 燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置 - Google Patents

燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置

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JPH11270373A
JPH11270373A JP10313791A JP31379198A JPH11270373A JP H11270373 A JPH11270373 A JP H11270373A JP 10313791 A JP10313791 A JP 10313791A JP 31379198 A JP31379198 A JP 31379198A JP H11270373 A JPH11270373 A JP H11270373A
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water injection
injection amount
fuel
water
engine
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JP10313791A
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真治 中山
Yasutoki Mori
康時 森
Ryuzo Hakozaki
隆三 箱崎
Susumu Suzuki
享 鈴木
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Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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Priority to US09/233,919 priority patent/US6112705A/en
Priority to DE19902349A priority patent/DE19902349C2/de
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、燃料・水噴射エンジンの水噴射量
制御装置に関し、ＮＯXの低減効果をより一層高めるよ
うにする。 【解決手段】 エンジンの運転状態を検出する運転状態
検出手段４０と、エンジンの排気ガスの一部を燃焼室に
還流させるＥＧＲ装置と、燃焼室内に噴射される水の噴
射量を調整する水噴射量調整手段２と、水噴射量調整手
段２の作動を制御する制御手段１０とをそなえ、制御手
段１０が運転状態検出手段４０からの情報とＥＧＲ装置
の作動状態とに基づいて水噴射量を決定して水噴射量調
整手段２の作動を制御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・水噴射エンジンの水噴射量制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エンジンの燃焼室内に燃料と
ともに水を噴射して、燃焼温度を低下させることでＮＯ
X の排出量を低減するようにした技術が種々提案されて
おり、例えば特開平８−２２６３６０号公報には、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が開示されている。
【０００３】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
なるように予め水が供給され、１回の噴射でこの順に水
と燃料とが層状に筒内へ噴射される。これにより、火炎
温度の低減等を図ることができ、ＮＯX ，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。
【０００４】ここで、図１５は従来より提案されている
燃料・水層状噴射システムをそなえたエンジン（燃料・
水噴射エンジン）を示す模式的な構成図である。図１５
において、１００はエンジン本体、１０１は燃料噴射ポ
ンプ、１０２は水供給ポンプ、１０３はＥＣＵ（コント
ローラ）、１０４は吸気通路、１０５は排気通路であ
り、ＥＣＵ１０３では、燃料噴射ポンプ１０１の作動回
転数から得られるエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射ポンプ
１０１のラック位置ＲW1とに基づいて水供給ポンプ１０
２のラック位置ＲW2を決定する。
【０００５】一方、上記以外にも、ＮＯX を低減するた
めの手段としては排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が
良く知られており、既に実用化されている。ＥＧＲ装置
は、エンジンの排気ガスの一部を吸気系に還流して筒内
の燃焼を緩慢にし、これにより燃焼温度を下げてエンジ
ンの排気ガス中のＮＯX を減少させるものである。そし
て、特開平９−１４４６０６号公報には、燃料・水層状
噴射システムとＥＧＲ装置とを組み合わせて、ＨＣや黒
煙（スモーク）の増加を伴うことなくＮＯ X を低減する
ようにした技術が開示されている。
【０００６】この技術では、エンジン負荷が設定値未満
の時はＥＧＲ装置のみを作動させてＮＯX を低減し、エ
ンジン負荷が設定値以上の領域ではＥＧＲ装置の作動に
加えて水噴射を行なうことによりＮＯX を低減するもの
である。そして、このようにＥＧＲ装置と水噴射とを併
用することにより、ＥＧＲ装置と水噴射との相乗効果が
得られＮＯX の低減効果が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、水噴射を行
なうと筒内では水が噴射される分だけ燃焼が悪化するの
で、水の噴射量が過多となると失火してしまう。そこ
で、従来では、失火限界に至る前に最大水噴射量を規定
して、この最大水噴射量以上は水を噴射しないように設
定されていた。また、最大水噴射量は、エンジン回転数
及びエンジン負荷のみにより規定されていた。
【０００８】一方、本願発明者らは、ＥＧＲ装置と水噴
射との関係についてさらなる研究を進めた結果、ＥＧＲ
率（又はＥＧＲ量）が増大すると水噴射による失火限界
が高まるとの知見を得た。したがって、ＥＧＲ率の増大
に応じて水噴射量及び最大水噴射量を高めることがで
き、このように設定することでＮＯX 低減効果を一層高
めることが考えられる。
【０００９】しかしながら、上述した従来技術では、最
大水噴射量をエンジン回転数及びエンジン負荷のみによ
って規定しているため、ＥＧＲ率に応じて水噴射量を設
定することはできず、ＮＯX 低減効果には自ずと限界が
あった。本発明は、このような観点に基づいて創案され
たもので、ＥＧＲ装置と水噴射との相乗効果によるＮＯ
X の低減効果をより一層高めるようにした、燃料・水噴
射エンジンの水噴射量制御装置を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
燃料・水噴射エンジンの水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と、Ｅ
ＧＲ装置作動状態検知手段により検出または推定された
ＥＧＲ装置の作動状態とに基づいて、制御手段により水
噴射量が決定される。また、このようにして設定された
水噴射量となるように、上記制御手段により水噴射量調
整手段の作動が制御される。そして、このようにＥＧＲ
装置の作動状態に応じて水噴射量を決定することによ
り、失火を防止しながらＮＯX の排出量を効率良く低減
でき、ＥＧＲ装置と水噴射との相乗効果によるＮＯX の
低減効果を一層高めることができる。
【００１１】また、請求項２記載の本発明の燃料・水噴
射エンジンの水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と、ＥＧＲ装置作
動状態検知手段により検出または推定されたＥＧＲ装置
の作動状態と、過給圧検知手段により検出又は推定され
た過給圧とに基づいて、制御手段により水噴射量が決定
される。また、このようにして設定された水噴射量とな
るように、上記制御手段により水噴射量調整手段の作動
が制御される。そして、このようにＥＧＲ装置の作動状
態と過給機の作動状態とに応じて水噴射量を決定するこ
とにより、失火を防止しながらＮＯX の排出量を効率良
く低減できる。つまり、ＥＧＲ装置と水噴射との相乗効
果によるＮＯX の低減効果に加えて、過給圧に基づいて
水噴射量を最適化することによりさらなるＮＯX の低減
効果を得ることができる。
【００１２】また、請求項３記載の本発明の燃料・水噴
射エンジンの水噴射量制御装置では、上記請求項１又は
２記載のものにおいて、１回の燃料噴射で燃料と水とが
同一の噴射ノズルから噴射される。特に、このときに
は、燃料・水・燃料の順に層状に燃料及び水が噴射され
る。そして、このような水の噴射により筒内の燃焼温度
が低下してＮＯX の排出量が低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
形態について説明する。 （ａ）第１実施形態の説明 まず、本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エン
ジンの水噴射量制御装置について説明すると、図１はそ
の要部機能に着目して示す模式的なブロック図、図２
（ａ）〜（ｃ）はいずれもその特性を説明する図、図３
は第１実施形態の装置が適用されるエンジンの全体構成
を示す模式図、図４は水噴射量の失火限界の特性を説明
するための図、図５（ａ）〜（ｃ）はいずれもその効果
を説明するための図、図６は燃料・水噴射エンジンの燃
料・水供給系の基本的な構成を示す図、図７は燃料・水
噴射エンジンの噴射ノズルの一部を拡大して示す模式
図、図８は燃料・水噴射エンジンの燃料及び水の噴射特
性を説明するための図、図９はその水噴射量の補正特性
を説明するための図である。
【００１４】まず、図３を用いて本装置が適用される燃
料・水噴射エンジンの全体構成について説明する。図３
において、１はエンジン、２は水供給ポンプ（水噴射量
調整手段）、３は燃料噴射ポンプ（燃料噴射量調整手
段）、４は吸気通路、５は排気通路、６は排気ガス還流
通路（ＥＧＲ通路）、７は上記の排気ガス還流通路６内
を通る再循環排気ガスの流量を調整するためのＥＧＲバ
ルブであり、上記ＥＧＲ通路６及びＥＧＲバルブ７によ
りＥＧＲ装置が構成されている。また、８はターボチャ
ージャ、９はインタクーラ、１０は制御手段としてのＥ
ＣＵ（又はコントローラ）である。
【００１５】また、エンジン１は、１回の噴射で同一の
燃料噴射ノズルから燃焼室内に燃料と水とを噴射するよ
うな燃料・水噴射エンジンとして構成されており、エン
ジン１の運転状態に応じて水供給ポンプ２及び燃料噴射
ポンプ３の作動状態が制御されるようになっている。次
に、この燃料・水噴射エンジン１における燃料・水供給
系の基本的な構成について、図６〜図８を用いて簡単に
説明すると、図中、７１は水タンク、７３は水供給ライ
ン、７４は水供給ポート、７４′は燃料供給ポート、７
５は噴射ノズル、７７は燃料タンク、７８は燃料供給ラ
イン、８８，９１はいずれもフィードポンプ、８９，９
０はフィルタである。
【００１６】水タンク７１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
７３を通じて噴射ノズル７５の水供給ポート７４に供給
されるようになっている。一方、燃料タンク７７内の燃
料は、燃料噴射ポンプ３で加圧され、燃料供給ライン７
８を通じて噴射ノズル７５の燃料供給ポート７４′に供
給されるようになっている。
【００１７】これにより、噴射ノズル７５には、水供給
ライン７３を介して水が供給されるとともに、燃料供給
ライン７８を介して燃料が供給され、噴射孔７６から水
と燃料とが噴射されるようになっているのである。ま
た、噴射ノズル７５内への水の供給圧力（圧送圧力）
は、図７に示す噴射ノズル７５の針弁７５Ａが開かない
ように噴射ノズル７５の開弁圧より低く設定されてい
る。
【００１８】さて、噴射ノズル７５に圧送された水は水
通路７３ａに設けられた逆止弁７５Ｂ（図６参照）を押
し開き、図７に示す水通路７３ａと燃料通路７８ａとの
合流部７５Ｄに達し、その一部は燃料通路７８ａ側へ送
られる。ここで、水は合流部７５Ｄより燃料噴射ポンプ
３側にある燃料を燃料噴射ポンプ３へ押し戻そうとし、
燃料噴射ポンプ３の等圧弁（図示省略）の設定圧力より
水の圧力が高まると、燃料が水に押されて噴射ポンプ３
に逆流し、この分だけ燃料と水とが置き換わるのであ
る。
【００１９】また、合流部７５Ｄより噴射孔７６側にあ
る燃料については水と置き換わることはない。これによ
り、図７に示すように、ノズル先端の燃料溜まり７５Ｃ
から水通路７３ａと燃料通路７８ａとの合流部７５Ｄま
での間にある初期燃料と、供給された水と、総燃料噴
射量から初期燃料噴射量を引いた残りの燃料との順
で幾何学的に層状に噴射ノズル７５内に燃料と水とが配
置されるのである。
【００２０】そして、燃料噴射期間に燃料噴射ポンプ３
から燃料を圧送することにより、この燃料圧力により針
弁７５Ａが開いて、図８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のである。また、燃料
噴射量及び水噴射量は、燃料噴射ポンプ３及び水供給ポ
ンプ２のラック位置を調整することにより制御されるよ
うになっており、これら燃料噴射ポンプ３及び水供給ポ
ンプ２のラック位置は、それぞれエンジンの運転状態に
応じてコントローラ１０により設定されるようになって
いる。なお、燃料噴射量及び水噴射量の設定については
後述する。
【００２１】次に、図１を用いて本装置の要部機能につ
いて説明する。図１において、２０はアクセル開度検出
手段（アクセル開度センサ）、３０はエンジン回転数セ
ンサであって、これら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、
５０は例えばエンジンの冷却水温度を検出する水温セン
サや外気温度を検出するセンサ類である。
【００２２】これらのセンサ類２０，３０，５０はいず
れもコントローラ１０に接続されており、コントローラ
１０では、アクセル開度センサ２０及びエンジン回転数
センサ３０により検出されたアクセル開度θ（又はアク
セル位置Ａｃｃ）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３及び水供給ポンプ２のラック位置
を決定するようになっている。
【００２３】また、コントローラ１０には、ＥＧＲ装置
作動制御マップ１５が設けられている。ここで、ＥＧＲ
装置作動制御マップ１５は、ＥＧＲ装置（ＥＧＲバルブ
７）への制御信号を設定するためのマップである。ま
た、ＥＧＲ装置作動制御マップ１５は、例えば図２
（ｃ）に示すようなマップとしてメモリされており、基
本的にはエンジン回転数センサ３０からの情報とエンジ
ン負荷とに基づいて最適なＥＧＲ率（目標ＥＧＲ率）を
設定するようになっている。そして、この目標ＥＧＲ率
となるようにＥＧＲバルブ７へ制御信号を出力するよう
になっている。
【００２４】なお、上述のエンジン負荷として、基本燃
料噴射量としてのラック位置ＲW1′（このラック位置Ｒ
W1′については後述する）が用いられる。つまり、本実
施形態では、目標ＥＧＲ率は、エンジン回転数とラック
位置ＲW1′とに基づいて設定されるようになっている。
また、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ装置作動制御マップ１５で
設定された制御信号に基づいてその作動が制御されるた
め、このＥＧＲ装置作動制御マップ１５は、ＥＧＲ装置
の作動状態を検出又は推定するＥＧＲ作動状態検知手段
としての機能をそなえている。
【００２５】なお、このＥＧＲ装置作動マップ１５では
その他のセンサ類５０からの情報も加味して目標ＥＧＲ
率を設定するようになっているが、本実施形態における
ＥＧＲ装置の制御自体は、公知の技術であるため、ＥＧ
Ｒ装置の制御についての詳細な説明は省略する。なお、
このようなＥＧＲ装置作動制御マップ１５に代えて、各
センサ類３０，５０からの情報やラック位置ＲW1′に基
づいて最適なＥＧＲ率を演算してＥＧＲバルブ７の開度
を算出するような手段を設けてもよい。
【００２６】ところで、図１に示すように、コントロー
ラ（ＥＣＵ）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１４，及び水噴射量補正マップ１６も設けられてい
る。
【００２７】ガバナマップ１１及びフルラックマップ１
２は、燃料の基本噴射量（基本燃料噴射量）となるラッ
ク位置ＲW1′を設定するためのマップである。ここで、
ＲW1′により決定される基本燃料噴射量は、水噴射を行
なわないと仮定した場合に要求される燃料噴射量であっ
て、一般的なエンジンで設定される燃料噴射量と同等の
ものである。そして、このラック位置ＲW1′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。
【００２８】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を用いて燃料噴射ポンプ３のラック位置を仮に
設定する。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を用いて燃料噴射ポンプ３の
最大ラック位置を規定する。そして、これらのマップ１
１，１２で設定されたラック位置のうち小さい方を選択
して、これを基本ラック位置ＲW1′として設定するので
ある。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。
【００２９】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７
５（図６参照）に供給される水の量、即ち水噴射量を設
定するためのマップであり、このマップ１３では、上述
した基本燃料噴射量のラック位置ＲW1′やエンジン回転
数情報をパラメータとして水供給ポンプ２のラック位置
ＲW2を設定するようになっている。
【００３０】この水噴射量マップ１３は、例えば図２
（ａ）に示すようなマップとしてメモリされており、エ
ンジン回転数とエンジン負荷（ラック位置ＲW1′）とに
応じて水噴射量を設定するようになっている。そして、
このマップ１３で水噴射量が設定されると、この水噴射
量に対応するラック位置ＲW2が設定されるようになって
いるのである。なお、このマップ１３では、燃料噴射量
に対する水噴射量の割合（％）、即ち水噴射率が設定さ
れるようになっており、以下では、このような燃料噴射
量に対する水噴射量の割合を単に水噴射量という。
【００３１】また、この水噴射量マップ１３では、図２
（ａ）に示すように、高回転域及び低負荷時には、水噴
射量が０％に設定されるようになっている。これは、高
回転の領域では、水噴射量が多すぎるとＮＯX の低減量
に対して黒煙の排出量や燃費の悪化量が相対的に増大し
てしまうからである。したがって、所定回転数以上の高
回転領域では、水噴射を行なわないようにしているので
ある。
【００３２】また、低負荷領域で水噴射量を０％に設定
しているのは、ノズル７５の構造上、このような低負荷
領域では水噴射が困難なためである。つまり、低負荷域
で、必要とされる燃料噴射量が少なく、ノズル先端の燃
料溜まり７５Ｃ（図７参照）に供給されている燃料量以
下の燃料で十分にエンジンが運転できる場合には、仮に
水噴射量を設定しても水を噴射することなく燃料噴射が
終了してしまうのである。そこで、本実施形態では、所
定負荷以下では水噴射量を設定しないようになっている
のである。
【００３３】さて、この水噴射量マップ１３により水供
給ポンプ２のラック位置ＲW2が決定されると、水噴射量
補正マップ１６では、ＥＧＲ装置作動制御マップ１５で
設定されたＥＧＲ率に応じて、水噴射量（ラック位置Ｒ
W2）を補正するようになっている。
【００３４】ここで、水噴射量をＥＧＲ率に応じて補正
している理由についてまず説明する。図４は、ＥＧＲ率
をパラメータとして水噴射量とＮＯX 排出量との関係を
示すものであり、各特性線の右側端部の×印は、失火を
生じない範囲での最大水噴射量を示している。そして、
図４に示すように、ＥＧＲ率が高いほど水噴射による失
火限界が高くなり、多量の水を噴射できるようになるこ
とがわかる。
【００３５】これは、ＥＧＲ率が増大すると、吸気通路
４（図３参照）に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の
割合が増大するため吸気温度が上昇し、燃料・水・燃料
の順で層状に噴射を行なった場合に、初期噴射された燃
料の着火性が向上して失火限界が高まるからであり、こ
のため、ＥＧＲ率が低いときには失火が生じるような水
噴射量であっても、ＥＧＲ率が高い運転状態では、失火
を生じない場合がある。
【００３６】また、水噴射量が多いほどＮＯX 低減効果
も大きいため、失火を生じない範囲で水はできるだけ多
く噴射するのが望ましい。しかしながら、従来ではＥＧ
Ｒ率を加味して最大水噴射量を決定していないため、Ｅ
ＧＲ率の大きい運転領域では、水噴射量を最大水噴射量
に設定しても、失火限界までは大きく余裕を残してい
た。
【００３７】そこで、本装置では、ＥＧＲ率に応じて、
水噴射量マップ１３で設定されたラック位置ＲW2を増量
補正して水噴射量を増大させるようにしているのであ
る。次に、水噴射量の補正について具体的に説明する
と、水噴射量補正マップ１６には、図２（ｂ）に示すよ
うなマップがメモリされており、この水噴射量補正マッ
プ１６で設定された水噴射量となるようにラック位置Ｒ
W2が補正されるようになっている。
【００３８】ここで、図２（ｂ）に示す水噴射量補正マ
ップ１６は、図２（ａ）に示す水噴射量マップ１３の特
性に対して、ＥＧＲ率に応じて水噴射量を増量補正した
ものである。例えば図２（ａ）に示す水噴射量マップ１
３において、エンジン回転数が略中回転領域であって負
荷が略中負荷領域となる領域では、水噴射量が４０％と
なるように設定されているが、このような運転領域で
は、図２（ｃ）に示すようにＥＧＲ率は２０〜３０％に
設定されており、還流されるＥＧＲガスの作用によりこ
の分だけ吸気温度が上昇する。
【００３９】そこで、図２（ｂ）に示すように、このよ
うな中負荷中回転領域の水噴射量を４０％から５０％に
変更しているのである。また、この実施形態では、水噴
射量が３０％に設定される運転領域もＥＧＲ率に応じて
若干変更されるようになっている。さらに、図２（ｂ）
内には、代表的に、水噴射量が５０％や３０％の領域を
を示しているが、このような５０％と３０％との間に
は、例えば４０％の領域が存在している。なお、図２
（ｂ）に示す水噴射量補正マップ１６は、この第１実施
形態では、水噴射量自体を設定するようなマップとして
設けられているが、図２（ｂ）に示すようなもの以外に
も、図２（ａ）に示すマップ１３で設定される水噴射量
に対して、補正量だけを設定するようなマップとして設
けてもよい。
【００４０】次に、トルク減少補正マップ１４について
説明すると、この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（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。
【００４１】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・水噴射エンジンでは、燃焼
室内の火炎温度の低下等によりＮＯX ，ＰＭ等の排出物
を低減することができるものの、燃料が水に置き換わっ
た分だけ燃料量が減少し、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、水噴射量に対応して燃料噴射量を増量補
正するようになっているのである。
【００４２】ここで、トルク減少補正マップ１４では、
水噴射量補正マップ１６を用いて補正されたラック位置
ＲW3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
置補正値ｄＲW1を設定するようになっている。具体的に
は、燃料の補正量は水噴射量に対応しており、水噴射量
の増加にともなって燃料の補正量も増加するようになっ
ている。
【００４３】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ラック位置ＲW1′に、上記の補正値
ｄＲW1を加算して、最終的な燃料噴射ポンプ３のラック
位置ＲW1を設定するようになっている。また、コントロ
ーラ１０では、燃料噴射ポンプ３のラック位置がＲW1と
なるように燃料噴射ポンプ３への制御信号を設定して、
これにより燃料噴射ポンプ３の作動が制御されるのであ
る。
【００４４】また、水供給ポンプ２に対しても、水噴射
量補正マップ１６で設定（又は補正）された水噴射量の
ラック位置ＲW3になるように、コントローラ１０で制御
信号が設定されて、これにより水供給ポンプ２の作動が
制御されるのである。
【００４５】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴
射エンジンの水噴射量制御装置は上述のように構成され
ているので、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からの検出情報Ａｃｃ，ＮｅがＥＣ
Ｕ（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１
２により燃料噴射ポンプ３のラック位置ＲW1′が設定さ
れる。
【００４６】また、水噴射量マップ１３では、燃料噴射
ポンプ３のラック位置ＲW1′及びエンジン回転数Ｎｅを
パラメータとして水噴射量（水供給ポンプ２のラック位
置ＲW2）が設定される。一方、エンジン回転数センサ３
０からの情報にその他のセンサ類５０からの情報を加味
して、ＥＧＲ装置作動制御マップ１５によりＥＧＲ装置
の目標ＥＧＲ率が設定され、この目標ＥＧＲ率となるよ
うにＥＧＲバルブ７の開度が制御される。
【００４７】そして、本装置では、ＥＧＲ装置作動制御
マップ１５で設定されたＥＧＲ率に基づいて、水噴射量
補正マップ１６により水供給ポンプ２のラック位置ＲW2
が補正され、この補正されたラック位置ＲW3となるよう
に、水供給ポンプ２の作動が制御されるのである。な
お、この第１実施形態では、上記水噴射量補正マップ１
６に、ＥＧＲ率を考慮した補正済みの水噴射量マップ
〔図２（ｂ）参照〕が設定されており、具体的には、水
噴射量補正マップ１６において、エンジン回転数と負荷
とに基づいて図２（ｂ）に示すマップから補正済みの水
噴射量が設定される。
【００４８】そして、水噴射量補正マップ１６では、例
えばＥＧＲ率の増大に応じて水噴射量が増大するように
設定されており、これにより最大水噴射量もＥＧＲ率の
増大に応じて増大する。
【００４９】また、水噴射量補正マップ１６で設定され
た水供給ポンプ２のラック位置ＲW3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で水噴射によるトルク減少分を補正す
るためのラック位置補正値ｄＲW1が設定される。そし
て、基本燃料噴射量のラック位置ＲW1′にこの補正値ｄ
ＲW1が加算され、これにより最終的な燃料噴射ポンプ３
のラック位置ＲW1がＲW1′＋ｄＲW1として設定される。
そして、このラック位置となるように燃料噴射ポンプ３
の作動が制御されるのである。
【００５０】そして、上述のようにＥＧＲ量の増大に応
じて水噴射量を増量させることにより、図５（ａ）〜
（ｃ）に示すように、ＨＣや黒煙の排出量をほとんど増
大させることなく一層のＮＯX 低減を図ることができ
る。ここで、図５（ａ）〜（ｃ）の横軸はいずれも燃料
噴射量に対する水噴射量の割合であり、縦軸はそれぞれ
ＨＣ（ＴＨＣ）の排出量，黒煙（Ｓｍｏｋｅ）の排出量
及びＮＯX の排出量である。また、各グラフでは、ＥＧ
Ｒ装置を作動させない場合（以下、ＥＧＲなしという）
と、ＥＧＲ装置を作動させた場合（以下、ＥＧＲありと
いう）との両方の特性を示しているが、ＥＧＲありの場
合の特性については、ＥＧＲ率を所定値に保持した場合
の特性をＥＧＲ装置作動時の代表として示す。また、各
グラフは、燃料噴射量を所定値に固定し、水噴射量を変
化させて、その特性を調べたものである。
【００５１】さて、ＥＧＲありの場合には、吸気温度が
上昇し、初期に噴射された燃料の着火性が向上して失火
限界が高まるので、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、
ＥＧＲなしに比べて最大水噴射量を増大させることがで
きる〔図５（ａ）〜（ｃ）に示すＥＧＲありの特性線の
右側端部の×点とＥＧＲなしの特性線の右側端部の●点
との差参照〕。
【００５２】また、図５（ａ），（ｂ）に示すように、
最大水噴射量を増大させた場合、ＨＣは増大傾向にある
が、問題になる程の増加はなく、黒煙に関してはほとん
ど変化しないことがわかる。なお、黒煙の排出量につい
ては、図５（ｂ）に示すように、ＥＧＲありの方がＥＧ
Ｒなしの場合よりも不利になるものの、ＥＧＲなしで水
噴射を行なわない場合と同等のレベルまで黒煙排出量を
低減できるのがわかる。
【００５３】一方、図５（ｃ）に示すように、水噴射量
を増大させるほどＮＯX は低下するので、ＮＯX 低減に
は水噴射量を増大させることが有効である。したがっ
て、ＥＧＲ装置の作動時に、ＥＧＲ率の増大に応じて水
噴射量を増大させることで、失火を生じることなく水噴
射によるＮＯX 低減効果をさらに高めることができると
ともに、ＥＧＲ装置自体によるＮＯX 低減効果との相乗
効果により、ＨＣや黒煙の排出量の増大を抑制しながら
も、大幅なＮＯX 低減を実現することができるのであ
る。
【００５４】以上、詳述したように、本発明の第１実施
形態としての燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置
は、ＥＧＲ率の増大に応じて水噴射量を増量補正するの
で、ＥＧＲ率に応じた最適な水噴射量を設定することが
でき、失火を防止しながらＮＯX の排出量を効率良く低
減できる。すなわち、ＮＯX の排出量低減を目的に単純
に水噴射量を増加させると、ＥＧＲ率の低い運転領域で
は水噴射量が過多になり失火が発生することが考えられ
るが、ＥＧＲ率の増大に応じて水噴射量が増大するた
め、ＥＧＲ率の低い運転領域では水噴射量が抑制され失
火を防止することができるし、ＥＧＲにより吸気温度が
上昇して失火限界が高くなるようなＥＧＲ率の高い運転
領域では水噴射量が増量されるためＥＧＲ装置自体のＮ
ＯX 低減効果と水噴射量増量によるＮＯX 低減効果との
相乗作用によりＮＯX の排出量を効率良く低減できると
いう利点を有しているのである。
【００５５】次に、本発明の第１実施形態の変形例につ
いて説明する。なお、この変形例では、水噴射量補正マ
ップ１６における水噴射量の補正手法が異なるのみであ
って、これ以外は上述の第１実施形態と略同様である。
したがって、以下では、主に水噴射量補正マップ１６で
の水噴射量の補正手法について説明し、これ以外につい
ては説明を省略する。
【００５６】この変形例では、水噴射量マップ１３によ
り水供給ポンプ２のラック位置ＲW2が決定されると、Ｅ
ＧＲ装置作動制御マップ１５からの制御信号が水噴射量
補正マップ１６に取り込まれ、ＥＧＲ装置作動制御マッ
プ１５で設定されたＥＧＲ率に基づいて、水噴射量を補
正するための補正係数ｋ（ｋ≧０）を設定するようにな
っている。
【００５７】ここで、補正係数ｋは、例えば図９に示す
ような特性に設定されており、ＥＧＲ率が増加するほど
補正係数ｋも大きくなるように設定されている。なお、
図９では、ＥＧＲ率の増加にともなって補正係数ｋが一
定の割合で増加するように設定されているが、補正係数
ｋの特性はこのようなものに限定されるものではなく、
ＥＧＲ率の増加にともなって補正係数ｋも大きくなるよ
うな特性に設定されていれば、２次関数的な特性等他の
特性であってもよい。
【００５８】なお、低負荷領域では、第１実施形態で述
べたように、水噴射を行なわないような運転範囲では、
ＥＧＲによる水噴射量の補正も設定しない。そして、図
９に示すように、水噴射量補正マップ１６で補正係数ｋ
が設定されると、水噴射量マップ１３で設定されたラッ
ク位置ＲW2に対して、（１＋ｋ）・ＲW2を補正後の水供
給ポンプ２のラック位置として出力するようになってい
る。したがって、補正係数ｋ＝０．２に設定された場合
には、水噴射量マップ１３で設定されたラック位置ＲW2
を１．２倍した値が水供給ポンプ２のラック位置ＲW3と
して出力されるようになっているのである。なお、補正
係数の設定範囲や、ラック位置を補正するための演算式
は、上述のものに限定されるものではない。
【００５９】そして、この変形例のようにして水噴射量
を補正するようにした場合にも、上述の第１実施形態と
同様の効果を得ることができるのである。 （ｂ）第２実施形態の説明 次に、本発明の第２実施形態としての燃料・水噴射エン
ジンの水噴射量制御装置について説明すると、図１０は
その要部機能に着目して示す模式的なブロック図、図１
１（ａ）〜（ｅ）はいずれも燃料・水噴射エンジンの特
性を示す図、図１２は第２実施形態の装置が適用される
エンジンの全体構成を示す模式図、図１３（ａ）〜
（ｃ）はいずれもその作用を説明するための図、図１４
はその変形例を説明するための図である。
【００６０】さて、上述した第１実施形態では、水噴射
量をＥＧＲ率に応じて補正するようにしているが、この
第２実施形態では、ＥＧＲ率に加えて、ターボチャージ
ャ（過給機）８の過給圧をもパラメータとして水噴射量
を補正するようにしたものであり、これ以外は、第１実
施形態と同様に構成されている。まず、図１２を用いて
本装置が適用されるエンジンの全体構成について説明す
ると、このエンジン１の吸気通路４には吸気圧センサ６
０が設けられており、この吸気圧センサ６０により吸気
通路４内の圧力（過給圧）が検出されるようになってい
る。
【００６１】また、エンジン１に設けられたターボチャ
ージャ８は可変容量型のターボチャージャであって、エ
ンジン１の運転状態に応じてタービン８ａ側に設けられ
た可変ノズル（図示省略）の開度を変更することにより
過給圧を変化させるようになっている。また、タービン
８ａの可変ノズルは、コントローラ１０からの制御信号
に基づいてその開度が制御されるようになっている。な
お、このような可変容量型のターボチャージャ自体は公
知のものである。また、上述以外は、第１実施形態で説
明した燃料・水噴射エンジンと略同様に構成されてお
り、エンジン１自体の詳しい説明については省略する。
【００６２】次に、図１０を用いて本装置の要部構成に
ついて説明すると、ＥＣＵ（コントローラ）１０には、
第１実施形態で説明した構成に対して、ターボチャージ
ャ８の過給圧を設定するための過給圧設定マップ１７が
追加して設けられている。上述したように、このターボ
チャージャ８は、図示しない可変ノズルの開度を変更す
ることにより過給圧を変更可能に構成されており、過給
圧設定マップ１７では、エンジン回転数センサ３０から
の情報及び負荷（燃料噴射ポンプ３のラック位置ＲW
1′）に基づいてターボチャージャ８の過給圧を設定す
るようになっている。
【００６３】具体的には、過給圧設定マップ１７では、
エンジン回転数センサ３０から得られるエンジン回転数
の変化度合等を取り込むとともに、エンジン１の負荷情
報として基本燃料噴射量（ラック位置ＲW1′）を取り込
んで、過給圧設定マップ１７に格納されたエンジン特性
データ（図示省略）からエンジン１の運転状態に応じて
過給圧（目標過給圧）を設定するようになっている。な
お、この過給圧設定マップ１７は、例えば図１１（ｅ）
に示すようなマップとして記憶されている。
【００６４】そして、例えば高速域では可変ノズルを開
放して排気エネルギを有効利用しつつ排気抵抗を減じ、
低速域では可変ノズルを絞り少ない排気エネルギでもタ
ービン８ａを高回転させるようになっている。また、こ
のときは、吸気圧センサ６０により吸気通路４の過給圧
が検出されてコントローラ１０にフィードバックされる
ようになっている。そして、コントローラ１０では上記
過給圧（実過給圧）と目標過給圧との偏差がなくなるよ
うに可変ノズルの開度をフィードバック制御するように
なっているのである。
【００６５】次に、本実施形態の要部機能について説明
すると、この第２実施形態では、水噴射量マップ１３の
特性に対して、過給圧設定マップ１７で設定された過給
圧とＥＧＲ装置作動制御マップ１５で設定されたＥＧＲ
率との両方の情報に基づいて水噴射量が補正されるよう
になっている。すなわち、まず最初に、図１１（ａ）に
示すような水噴射量マップ１３を用いて、エンジン負荷
（ラック位置ＲW1′）とエンジン回転数とから水噴射量
が決定される。一方、図１１（ｃ）に示すようなＥＧＲ
作動制御マップ１５を用いてＥＧＲ率が設定されると、
水噴射量補正マップ１６では、図１１（ｂ）に示すよう
なマップを用いてＥＧＲ率に応じて水噴射量を設定（補
正）するようになっている。なお、この図１１（ｂ）に
示すマップは、ＥＧＲ率にともなう吸気温度の上昇を考
慮して、図１１（ａ）に示すマップを補正したものであ
り、ここまでは、上述の第１実施形態と同じである。
【００６６】そして、この第２実施形態では、図１１
（ｅ）に示すような過給圧設定マップ１７により過給圧
（目標過給圧）が設定されると、水噴射量補正マップ１
６では、図１１（ｄ）に示すようなマップを用いて、水
噴射量をさらに設定（補正）するようになっているので
ある。ここで、図１１（ｄ）に示すマップは、図１１
（ｂ）に示すマップに対して、過給圧の変化に応じて水
噴射量を補正したマップであり、このマップに基づいて
最終的な水噴射量が設定されるようになっている。
【００６７】例えば、図１１（ｄ）に示す水噴射量マッ
プでは、図１１（ｅ）に示す過給圧設定マップ１７に応
じて、過給圧が２．２気圧の領域に対応して中速から高
速域手前の高負荷側の水噴射量が３０％から４５％に増
大するとともに、中速・中負荷域の水噴射量が過給圧に
より水噴射量が５０％から５５％に増大するようになっ
ているのである。なお、図１１（ｄ）には、代表的に、
水噴射量が５５％，４５％，３０％の領域について示し
ているが、実際には、これらの各領域の間には、例えば
５０％，４０％等の領域が存在しているのはいうまでも
ない。
【００６８】なお、この第２実施形態では、過給圧設定
マップ１７で設定された過給圧に基づいてターボチャー
ジャ８の可変ノズルが制御されるため、この過給圧設定
マップ１７がターボチャージャ８による過給圧を検出又
は推定する過給圧検知手段として機能することになる。
さて、ここで、水噴射量を過給圧とに応じて補正してい
る理由について説明すると、過給機付きエンジンでは、
過給圧が燃焼に及ぼす影響が比較的大きく、過給圧によ
り最大水噴射量が大きく変動する。しかしながら、従来
においては、最大水噴射量が過給圧の変動を考慮して設
定されたものではないため、過給機の作動状態によって
は、実際の限界水噴射量まではまだ十分な余裕があるに
もかかわらず、水噴射量が最大となってしまう場合があ
り、これにより十分なＮＯX 低減効果を得られない場合
があった。
【００６９】ところで、過給圧と水噴射量との間には、
過給圧が高くなるほど最大水噴射量が増大するという特
性がある。例えば、過給圧が低い状態では失火を招くよ
うな水噴射量であっても、過給圧が高い状態では十分に
運転可能な場合があるのである。一方、第１実施形態で
説明したように、ＥＧＲ率が増大すると吸気の温度が上
昇して、初期に噴射された燃料の着火性が向上するた
め、水の噴射量を増大させることができる。第１実施形
態では、このような観点から水噴射量マップ１３で設定
されたラック位置ＲW2をＥＧＲ率に応じて水噴射量を増
大させることにより、ＮＯX の低減効果を高めるように
したものであるが、これに対して、本第２実施形態で
は、ＥＧＲガスの導入による吸気温度上昇と、ターボチ
ャージャ８の過給圧の変動による燃焼限界の向上との両
方に着目して、最大限水噴射量を増量補正するようにし
ているのである。
【００７０】したがって、第２実施形態では、これらＥ
ＧＲ装置の作動時に、この作動状態に応じて水噴射量を
設定することにより得られるＮＯX 低減効果に対して、
過給圧に応じて水噴射量を設定することで得られるＮＯ
X 低減効果が加わるため、より一層のＮＯX 低減効果を
得ることができるという利点がある。本発明の第２実施
形態としての燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置
は上述のように構成されているので、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により燃料噴射ポンプ３のラ
ック位置ＲW1′が設定される。
【００７１】また、水噴射量マップ１３では、エンジン
回転数Ｎｅと燃料噴射ポンプ３のラック位置ＲW1′とを
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。一方、エンジン回転数センサ３０からの情報
にその他のセンサ類５０からの情報を加味して、ＥＧＲ
装置作動制御マップ１５によりＥＧＲ装置の目標ＥＧＲ
率が設定され、この目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲバ
ルブ７の開度が制御される。
【００７２】また、エンジン回転数センサ３０からの情
報に、吸気圧センサ６０やその他のセンサ類５０からの
情報を加味して、コントローラ１０内に設けられた過給
圧設定マップ１７によりターボチャージャ８の目標過給
圧が設定され、この目標過給圧となるように図示しない
可変ノズルの開度がフィードバック制御される。そし
て、本装置では、ＥＧＲ装置作動制御マップ１５で設定
されたＥＧＲ率に基づいて、水噴射量補正マップ１６に
より水供給ポンプ２のラック位置ＲW2が補正され、さら
に、過給圧設定マップ１７で設定された過給圧に基づい
て、水噴射量補正マップ１６により水供給ポンプ２のラ
ック位置ＲW2が補正される。
【００７３】そして、この補正されたラック位置ＲW3と
なるように、水供給ポンプ２の作動が制御されるのであ
る。ここで、水噴射量補正マップ１６では、ＥＧＲ率の
増大に応じて水噴射量が増大するように補正が行なわれ
るとともに、過給圧の増大に応じて水噴射量が増大する
ように補正が行なわれる。なお、この第２実施形態で
は、水噴射量補正マップ１６には、ＥＧＲ率と過給圧と
を考慮した補正済みの水噴射量マップ〔図１１（ｄ）参
照〕が設定されており、具体的には、水噴射量補正マッ
プ１６において、エンジン回転数と負荷とに基づいて図
１１（ｄ）に示すマップから補正済みの水噴射量が設定
されることになる。
【００７４】また、水噴射量補正マップ１６で設定され
た水供給ポンプ２のラック位置ＲW3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で水噴射によるトルク減少分を補正す
るためのラック位置補正値ｄＲW1が設定される。そし
て、基本燃料噴射量のラック位置ＲW1′にこの補正値ｄ
ＲW1が加算され、これにより最終的な燃料噴射ポンプ３
のラック位置ＲW1がＲW1′＋ｄＲW1として設定される。
そして、このラック位置となるように燃料噴射ポンプ３
の作動が制御されるのである。
【００７５】ところで、上述のように過給圧の増大に応
じて水噴射量を増量させることにより、図１３（ａ）〜
（ｃ）に示すように、ＨＣや黒煙の排出量をほとんど増
大させることなく一層のＮＯX 低減を図ることができ
る。ここで、図１３（ａ）〜（ｃ）において、横軸はい
ずれも燃料噴射量に対する水噴射量の割合（水噴射量）
であり、縦軸はそれぞれＮＯX の排出量，黒煙の排出量
及びＨＣ（ＴＨＣ）の排出量である。また、各グラフの
線Ａ〜線Ｃはそれぞれ過給圧が異なる場合の特性の違い
を示すものであり、線Ａは過給圧が低い場合の特性を代
表して示す線，線Ｃは過給圧が高い場合の特性を代表し
て示す線及び線Ｂはこれらの中間の過給圧の場合の特性
を代表して示す線である。
【００７６】まず、図１３（ａ）の線Ａ〜線Ｃで示すよ
うに、ＮＯX の排出量は、水噴射量が増大するほど減少
するような特性であることがわかる。したがって、本装
置のように、失火を生じない範囲で水噴射量を増大させ
ることでＮＯX を大幅に低減することができるのであ
る。
【００７７】また、黒煙の排出量は、図１３（ｂ）に示
すように、水噴射量が比較的少ない範囲では、水噴射量
の増大にともない減少し、その後はある量まで水噴射量
を増大させてもほとんど変化しないことがわかる。した
がって、上述のように、過給圧の上昇にともなって水噴
射量（及び最大水噴射量）を増大させても黒煙の増大を
招くこともない。
【００７８】一方、図１３（ｃ）において、線Ａ〜線Ｃ
で示すように、過給圧が高い方が全体的にＨＣの排出量
が少なく、水噴射量の変化に対する変化割合も小さいこ
とがわかる。ここで、縦軸に示すＬは、過給圧が低い場
合の最大水噴射量ＷａにおけるＨＣの排出量であり、Ｈ
Ｃの許容限界値（ＴＨＣ限界）である。そして、線Ｂ及
び線Ｃで示すように、過給圧が高くなるほど、ＴＨＣ限
界に達する水噴射量Ｗｂ，ＷｃがＷａよりも増大するこ
とがわかる。
【００７９】そこで、過給圧の上昇にともなって水噴射
量（及び最大水噴射量）を増大させる場合には、このＴ
ＨＣ限界を越えない範囲で最大水噴射量を設定すること
により、失火することなくＨＣの排出量をＴＨＣ限界内
に抑制することができるのである。また、図１３
（ａ），（ｂ）に示すように、このときには、黒煙の排
出量をほとんど増加させることなくＮＯX の排出量を大
幅に低減することができるようになる。
【００８０】また、第１実施形態で説明したように、Ｅ
ＧＲ装置に着目すると、ＥＧＲ装置自体のＮＯX 低減効
果と水噴射量増量によるＮＯX 低減効果との相乗作用に
よりＮＯX の排出量を効率良く低減できるという利点が
ある。さらに、本第２実施形態では、ＥＧＲ装置の作動
状態に応じて水噴射量を設定することで得られるＮＯX
低減効果に、過給圧に応じて水噴射量を設定することで
得られるＮＯX 低減効果が加わるため、より一層のＮＯ
X 低減効果を得ることができるという利点がある。
【００８１】次に、第２実施形態の変形例について説明
すると、なお、この変形例では、水噴射量補正マップ１
６における水噴射量の補正手法が異なるのみであって、
これ以外は上述の第２実施形態と略同様である。したが
って、以下では、主に水噴射量補正マップ１６での水噴
射量の補正手法について説明し、これ以外については説
明を省略する。
【００８２】この変形例では、水噴射量マップ１３によ
り水供給ポンプ２のラック位置ＲW2が決定されると、水
噴射量補正マップ１６にＥＧＲ装置作動制御マップ１５
からの制御信号と過給圧センサ６０からの検出情報とが
取り込まれ、ＥＧＲ装置作動制御マップ１５で設定され
たＥＧＲ率と過給圧センサ６０で検出された過給圧とに
基づいて、水噴射量を補正するための補正係数ｋ，ｍ
（ｋ，ｍ＞０）をそれぞれ設定するようになっている。
つまり、この変形例では、過給圧センサ６０が過給圧検
知手段として機能するようになっているのである。
【００８３】ここで、水噴射量補正マップ１６は、図９
に示すような補正係数ｋを設定するためのマップと、図
１４に示すような補正係数ｍを設定するためのマップと
を有している。このうち、補正係数ｋは、上述の第１実
施形態の変形例で説明したものと同様にして設定される
ようになっている。また、図１４に示すマップは、ター
ボチャージャ８の実過給圧をパラメータとして水噴射量
補正係数ｍを設定するものであり、過給圧が第１の所定
値ｂ1 から第２の所定値ｂ2 の間にあるときは、過給圧
の上昇にともなって補正係数ｍを増大させるような特性
に設定されている。なお、過給圧が第１の所定値ｂ1 以
下の場合には、補正係数ｍは０に設定される。つまり、
この場合には実質的には補正が行なわれない。また、過
給圧が第２の所定値ｂ2 以上の場合には、補正係数ｍは
最大値ｍmax に固定される。
【００８４】そして、この水噴射量補正マップ１６によ
り補正係数ｋ，ｍが設定されると、水噴射量マップ１３
で設定されたラック位置ＲW2が、下式により補正される
ようになっている。補正後の水供給ポンプ２のラック位
置ＲW3＝（１＋ｋ＋ｍ）・ＲW2すなわち、各係数ｋ，ｍ
に１を加算し、これをラック位置ＲW2に乗算して水供給
ポンプ２のラック位置として出力するようになっている
のである。
【００８５】したがって、例えば補正係数ｋ＝０．２，
ｍ＝０．２の場合には、水噴射量マップ１３で設定され
たラック位置ＲW2×１．４が水供給ポンプ２のラック位
置として出力されるようになっているのである。なお、
図１４では、過給圧が第１の所定値ｂ1 から第２の所定
値ｂ2 との間の領域において、過給圧の上昇にともなっ
て補正係数ｍが一定の割合で増加するように設定されて
いるが、補正係数ｍの特性はこのようなものに限定され
るものではない。また、補正係数の設定範囲や、ラック
位置を補正するための演算式は、上述のものに限定され
るものではない。また、この変形例では過給圧センサ６
０を過給圧検知手段として用いているが、上述した第２
実施形態のように、過給圧設定マップ１７で設定された
過給圧に基づいて補正係数ｋ，ｍを求めるようにしても
はよい。
【００８６】そして、このような第２実施形態の変形例
であっても、上述の第２実施形態と同様に、ＥＧＲ装置
の作動状態に応じて水噴射量を設定することで得られる
ＮＯ X 低減効果に、過給圧に応じて水噴射量を設定する
ことで得られるＮＯX 低減効果が加わるため、さらなる
ＮＯX 低減を図ることができるのである。（ｃ）その他
本発明の燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置は、
上述した第１，第２実施形態のもの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、第１実施形態では、水噴射量補正
マップ１６が、ＥＧＲ率を考慮して水噴射量をあらたに
設定するようなマップ〔図２（ｂ）参照〕として設けら
れているが、水噴射量補正マップ１６をＥＧＲ率に基づ
いて水噴射量の補正量のみを設定するようなマップとし
て設け、水噴射量マップ１３で設定された水噴射量に対
して、この水噴射量補正マップ１６で設定された補正量
を加味するように構成してもよい。
【００８７】また、上記第１，第２実施形態では、ＥＧ
Ｒ装置のＥＧＲ率をパラメータとして水噴射量を変更し
ているが、ＥＧＲ量そのものをパラメータとして水噴射
量を変更してもよい。この場合には、ＥＧＲ量検知手段
として、ＥＧＲ通路４に再循環排気ガスの流量を検出す
るセンサを設け、このセンサからの情報に基づいて水噴
射量を補正すればよい。また、この場合には、例えばＥ
ＧＲ量の増大にともなって水噴射量を増大させるように
構成すればよい。
【００８８】また、センサ類５０にＥＧＲ量検知手段と
して吸気温度センサを設け、この吸気温度センサによる
吸気温度情報に基づいて水噴射量を補正するようにして
もよい。これは、ＥＧＲ装置を作動させると、ＥＧＲ量
（又はＥＧＲ率）に応じて吸気温度が変化するためであ
る。
【００８９】また、センサ類５０にＥＧＲ量検知手段と
してＥＧＲバルブ７の開度を検出するセンサを付加し
て、このセンサからの検出情報を用いて水噴射量を補正
するようにしてもよい。
【００９０】さらには、ＥＧＲ量検知手段として、セン
サ類５０からの情報に基づいてＥＧＲ量（又はＥＧＲ
率）を推定する手段を設け、このＥＧＲ量検知手段によ
り推定されたＥＧＲ量（ＥＧＲ率）に基づいて水噴射量
を補正するようにしてもよい。また、上述の第２実施形
態において、過給機は上述のような可変容量型のターボ
チャージャ８に限定されるものではなく、種々の過給機
を用いることができる。また、インタクーラ９は本発明
の必須の構成要件ではなく、これを設けなくてもよい。
【００９１】また、第２実施形態では、水噴射量補正マ
ップ１６が、ＥＧＲ率と過給圧とを考慮して水噴射量を
設定するマップ〔図１１（ｄ）参照〕として設けられて
いるが、基本燃料噴射量に基づいて水噴射量を設定して
からＥＧＲ率に基づいて水噴射量の補正量を別途設定す
るとともに、過給圧から水噴射量の補正量をやはり別途
設定するようにしてもよい。
【００９２】また、第２実施形態のように可変容量型タ
ーボチャージャ８を用いた場合には、ターボチャージャ
８のタービン容量を変化させる可変ノズルの開度を直接
検出するようなセンサを設け、可変ノズルの開度とエン
ジン回転数と負荷とをパラメータとして過給圧を検知す
るように構成してもよい。
【００９３】さらには、過給圧検知手段として、過給機
による過給圧を推定したり算出したりするような手段を
設けてもよい。例えば、コントローラ１０内に過給圧を
推定するような推定手段（又は演算手段）を設け、過給
機の作動状態から過給圧を推定するようにしてもよい。
【００９４】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置によれ
ば、ＥＧＲ装置の作動状態に応じて水噴射量を決定する
ので、失火を防止しながらＮＯX の排出量を効率良く低
減できる利点がある。すなわち、ＮＯX の排出量低減を
目的に単純に水噴射量を増加させると、ＥＧＲ率の低い
運転領域では水噴射量が過多になり失火が発生すること
が考えられるが、例えばＥＧＲ量の増大に応じて水噴射
量を増大させた場合には、ＥＧＲ率の低い運転領域では
水噴射量を抑制して失火を防止することができるし、Ｅ
ＧＲにより吸気温度が上昇して失火限界が高くなるよう
なＥＧＲ率の高い運転領域では水噴射量が増量されてＥ
ＧＲ装置自体のＮＯX 低減効果と水噴射量増量によるＮ
ＯX 低減効果との相乗作用によりＮＯX の排出量を効率
良く低減することができるという利点がある。
【００９５】また、請求項２記載の本発明の燃料・水噴
射エンジンの水噴射量制御装置によれば、ＥＧＲ装置の
作動状態及び過給機の過給圧に応じて水噴射量を決定す
ることで、黒煙やＨＣの増大を招くことなくＮＯX の排
出量を大幅に低減できるという利点がある。すなわち、
過給圧に応じて最適な水噴射量を決定することで、低過
給圧領域でも高過給圧領域でも失火を生じたりＨＣの増
大を招くことなくＮＯX の排出量を効率良く低減できる
ようになる。一方、ＥＧＲの作動状態に応じて水噴射量
を決定することで、ＥＧＲ率の低い運転領域では水噴射
量を抑制して失火を防止することができる、ＥＧＲ率の
高い運転領域では水噴射量が増量されてＥＧＲ装置自体
のＮＯX 低減効果と水噴射量増量によるＮＯX 低減効果
との相乗作用によりＮＯX の排出量を効率良く低減する
ことができるようになる。
【００９６】そして、このようなＥＧＲ装置の作動状態
に応じた水噴射量の設定によるＮＯ X 低減効果と、過給
圧に応じた水噴射量の設定によるＮＯX 低減効果とが加
わるため、大幅にＮＯX を低減することができるように
なるのである。また、請求項３記載の本発明の燃料・水
噴射エンジンの水噴射量制御装置によれば、上記請求項
１又は２の効果に加えて、１回の燃料噴射で同一の噴射
ノズルから燃料・水・燃料の順に層状に燃料及び水を噴
射することで火炎温度の低減を図ることができ、Ｎ
ＯX ，ＰＭ等の排出物を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エ
ンジンの水噴射量制御装置の構成を要部機能に着目して
示す模式的なブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の第１実施形
態としての燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置に
おける水噴射量の補正特性、ＥＧＲ率の特性を説明する
ための図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エ
ンジンの水噴射量制御装置が適用されるエンジンの全体
構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エ
ンジンの水噴射量制御装置における水噴射量の失火限界
の特性を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の第１実施形
態としての燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置に
おける効果を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エ
ンジンの水噴射量制御装置における燃料・水噴射エンジ
ンの燃料・水供給系の基本的な構成を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エ
ンジンの水噴射量制御装置における燃料・水噴射エンジ
ンの噴射ノズルを拡大して示す模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エ
ンジンの水噴射量制御装置における燃料及び水の噴射特
性を説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態としての燃料・水噴射エ
ンジンの水噴射量制御装置の変形例おける水噴射量の補
正特性を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態としての燃料・水噴射
エンジンの水噴射量制御装置の構成を要部機能に着目し
て示す模式的なブロック図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）はいずれも本発明の第２実施
形態としての燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置
における水噴射量の補正特性、ＥＧＲ率の特性を説明す
るための図である。
【図１２】本発明の第２実施形態としての燃料・水噴射
エンジンの水噴射量制御装置が適用されるエンジンの全
体構成を示す模式図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の第２実施
形態としての燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置
における作用を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２実施形態としての燃料・水噴射
エンジンの水噴射量制御装置の変形例おける水噴射量の
補正特性を説明するための図である。
【図１５】従来より提案されている燃料・水層状噴射シ
ステムをそなえたエンジンを示す模式的な構成図であ
る。
【符号の説明】
１ エンジン（燃料・水噴射エンジン） ２ 水噴射量調整手段としての水供給ポンプ ６ 排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路） ７ ＥＧＲバルブ ８ 過給機（ターボチャージャ） １０ 制御手段としてのコントローラ（又はＥＣＵ） １３ 水噴射量マップ １４ トルク減少補正マップ １５ ＥＧＲ作動状態検知手段として機能するＥＧＲ装
置作動制御マップ １６ 水噴射量補正マップ １７ 過給圧検知手段として機能する過給圧設定マップ 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 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/02 Ｋ Ｈ (72)発明者 鈴木 享 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの運転状態を検出する運転状態
    検出手段と、 上記エンジンの排気ガスの一部を上記エンジンの燃焼室
    に還流させるＥＧＲ装置と、 上記ＥＧＲ装置の作動状態を検出又は推定するＥＧＲ装
    置作動状態検知手段と、 上記エンジンの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、 上記運転状態検出手段及び上記ＥＧＲ装置作動状態検知
    手段からの情報に基づい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制御手段とをそなえてい
    ることを特徴とする、燃料・水噴射エンジンの水噴射量
    制御装置。
  2. 【請求項２】 エンジンの運転状態を検出する運転状態
    検出手段と、 上記エンジンの排気ガスの一部を上記エンジンの燃焼室
    に還流させるＥＧＲ装置と、 上記ＥＧＲ装置の作動状態を検出又は推定するＥＧＲ装
    置作動状態検知手段と、 上記エンジンに対して過給を行なう過給機と、 上記過給機による過給圧を検出又は推定する過給圧検知
    手段と、 上記エンジンの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、 上記運転状態検出手段，上記ＥＧＲ装置作動状態検知手
    段及び上記過給圧検知手段からの情報に基づいて水噴射
    量を決定して上記水噴射量調整手段の作動を制御する制
    御手段とをそなえていることを特徴とする、燃料・水噴
    射エンジンの水噴射量制御装置。
  3. 【請求項３】 該エンジンが、１回の燃料噴射で同一の
    噴射ノズルから燃料・水・燃料の順に層状に燃料及び水
    を噴射するように構成されていることを特徴とする、請
    求項１又は２記載の燃料・水噴射エンジンの水噴射量制
    御装置。
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