(57)【要約】【課題】水噴射装置を備えた内燃機関の潤滑油中の水の濃度の増加を緩和する。【解決手段】内燃機関の吸気通路または気筒内に水を噴射する水噴射装置を備え、水噴射装置から水を噴射する所定の運転領域であり内燃機関の回転速度が同じ場合に水噴射装置から水を噴射しない運転領域よりも内燃機関のトルクが高い所定の運転領域であって内燃機関のトルクが大きいほど水噴射装置から噴射する水の量を多くする所定の運転領域において、潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも内燃機関の回転速度が同じ場合における内燃機関の最大トルクを減少させることにより水噴射装置からの最大水噴射量を減少させる。【選択図】図１０
2017201138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路または気筒内に水を噴射する水噴射装置と、
前記内燃機関の潤滑油中の水の濃度を推定または検出する水検出装置と、
前記水噴射装置から水を噴射する所定の運転領域であり前記内燃機関の回転速度が同じ場合に前記水噴射装置から水を噴射しない運転領域よりも前記内燃機関のトルクが高い所定の運転領域であって前記内燃機関のトルクが大きいほど前記水噴射装置から噴射する水の量を多くする所定の運転領域において、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記内燃機関の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させる制御装置と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記水噴射装置は、前記内燃機関の気筒内に水を噴射し、
前記制御装置は、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記所定の運転領域の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させ、且つ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときには低いときよりも、前記水噴射装置からの水噴射時期をピストンが上死点により近いときに設定する請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記水噴射装置は、前記内燃機関の吸気通路内に水を噴射し、
前記制御装置は、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記所定の運転領域の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させ、且つ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が濃度閾値よりも高いときには吸気弁が閉じているときに前記水噴射装置から水を噴射させ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が前記濃度閾値以下のときには吸気弁が開いているときに前記水噴射装置から水を噴射させる請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項４】
前記水噴射装置は、前記内燃機関の気筒内に水を噴射し、
前記制御装置は、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記所定の運転領域の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させ、且つ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときには低いときよりも前記水噴射装置からの水噴射圧力を低下させる請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記水噴射装置から水を噴射しない運転領域の最大トルクを前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度によっては変化させない請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気通路内に水を噴射する水噴射弁を配置することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。水噴射弁から水を噴射することにより、水の気化潜熱で吸気温度が低下して燃焼温度が低下するため、ノッキングの発生を抑制することができる。また、水の気化潜熱により排気温度も低下するため、排気系に備わる部品の過熱を抑制できる。ここで、ノッキングの発生の抑制や排気系に備わる部品の過熱の抑制のために、燃焼温度及び排気温度を制限することが行われている。例えば、吸入空気量を制限することにより、機関トルクを低下させることで、燃焼温度及び排気温度を制限することができる。一方、内燃機関の吸気通路内または気筒内に水を噴射することで、水の気化潜熱を利用して燃焼温度及び排気温度を低下させることができる。したがって、水噴射を実施することにより、機関トルクをより大きくしたときの燃焼温度及び排気温度の上昇を抑制することができるため、ノッキングの発生の抑制や排気系に備わる部品の過熱の抑制をしつつ、トルクをより増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２５４０７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６８３７９号公報
【特許文献３】特開２００８−２６１２８５号公報
【特許文献４】特開２００８−１２１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水噴射弁から水を噴射したとしても、水が蒸発せずに気筒壁面に付着して、この水が潤滑油中に混入すると、潤滑油の潤滑性能が低下する虞がある。したがって、潤滑油中の水の濃度は低いほうが好ましい。
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、水噴射装置を備えた内燃機関の潤滑油中の水の濃度の増加を緩和することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、内燃機関の吸気通路または気筒内に水を噴射する水噴射装置と、前記内燃機関の潤滑油中の水の濃度を推定または検出する水検出装置と、前記水噴射装置から水を噴射する所定の運転領域であり前記内燃機関の回転速度が同じ場合に前記水噴射装置から水を噴射しない運転領域よりも前記内燃機関のトルクが高い所定の運転領域であって前記内燃機関のトルクが大きいほど前記水噴射装置から噴射する水の量を多くする所定の運転領域において、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記内燃機関の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させる制御装置と、を備える。
【０００７】
潤滑油中に混入した水は、潤滑油の温度が高くなることにより蒸発するため、時間が経てば潤滑油から水が除去される。したがって、潤滑油中に水が混入したとしても、潤滑油中の水の濃度の増加が緩和されれば、潤滑油の潤滑性能が許容範囲外となる前に水が蒸発
し得る。ここで、所定の運転領域では、内燃機関のトルクが大きいほど、水噴射量を多くすることにより、内燃機関のトルクが大きくなったとしても燃焼温度の増加を抑制し得る。しかし、水噴射量が多くなることにより、潤滑油中の水濃度が増加する虞がある。潤滑油中の水濃度の増加を緩和させようとして燃焼温度の上昇抑制のために本来必要となる水噴射量よりも実際の水噴射量を減少させることも考えられるが、この場合、燃焼温度が高くなりすぎる虞がある。これに対して、内燃機関のトルクが大きいほど水噴射量を多くする所定の運転領域では、内燃機関の最大トルクを減少させることにより、最大水噴射量も減少する。また、このように、最大水噴射量を減少させたとしても、最大トルク以下では、内燃機関のトルクに応じた量の水が供給されるため、燃焼温度が高くなりすぎることを抑制できる。そして、内燃機関の最大トルクを減少させることにより、水噴射を実施する所定の運転領域は内燃機関のトルクが小さくなる側に狭くなるが、その分、最大水噴射量が減少するため、気筒壁面に付着する水の量を減少させることができるので、潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。
【０００８】
また、内燃機関の最大トルクが低下することにより気筒内の最大圧力が低下するため、ピストンリングと気筒壁面との間を通り抜けて潤滑油に混入する水の量が減少し得る。これによっても、潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。なお、機関回転速度によって最大トルクが変化するため、これにしたがって、最大水噴射量も変化する。このため、制御装置は、機関回転速度が同じ場合における最大トルク及び最大水噴射量を比較している。すなわち、水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも機関回転速度が同じ場合における最大トルク及び最大水噴射量を減少させている。
【０００９】
また、前記水噴射装置は、前記内燃機関の気筒内に水を噴射し、前記制御装置は、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記所定の運転領域の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させ、且つ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときには低いときよりも、前記水噴射装置からの水噴射時期をピストンが上死点により近いときに設定することができる。
【００１０】
水噴射時期が上死点に近いほど、ピストンに付着する水の量が多くなり、気筒壁面に付着する水の量が少なくなる。このため、水噴射時期を上死点に近付けることにより、水の蒸発が緩慢となって気化潜熱をすぐに得難くなるものの潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。一方、潤滑油中の水濃度が低いときには、水噴射時期を下死点に近付けることにより、広い空間内に水噴射を実施することができるため、水の蒸発を促進させることができる。これにより、水の気化潜熱をより有効に活用することができる。
【００１１】
また、前記水噴射装置は、前記内燃機関の吸気通路内に水を噴射し、前記制御装置は、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記所定の運転領域の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させ、且つ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が濃度閾値よりも高いときには吸気弁が閉じているときに前記水噴射装置から水を噴射させ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が前記濃度閾値以下のときには吸気弁が開いているときに前記水噴射装置から水を噴射させることができる。
【００１２】
吸気通路内に噴射した水が吸気通路に付着してしまうと、水の蒸発が緩慢となって気化潜熱をすぐに得難くなる。ここで、吸気弁が開いているときに水を噴射することにより、水が吸気の流れに乗って気筒内に供給されるため、水が吸気通路に付着することを抑制できる。したがって、水が吸気中で蒸発することにより、気筒内の温度を速やかに低下させ
ることができる。このように、潤滑油中の水濃度が濃度閾値以下のときには、吸気弁が開いているときに水噴射を実施することにより、水噴射の効果を高めることができる。なお、濃度閾値は、水濃度の増加を緩和する必要のない水濃度の上限値である。しかし、吸気弁が開いているときに噴射された水が液体のまま気筒内に流入すると、気筒壁面に水が付着して潤滑油中の水濃度が増加する虞がある。これに対して、吸気弁が閉じているときに水を噴射することにより、吸気通路に多くの水が付着する。この吸気通路に付着した水は蒸発してから気筒内に流入することになるため、液体のまま気筒内に流入する水の量を減少させることができる。これにより、気筒壁面に付着する水の量を減少させることができる。このように、潤滑油中の水濃度が濃度閾値よりも高いときには、吸気弁が閉じているときに水噴射を実施することにより、水の蒸発が緩慢となって気化潜熱をすぐに得難くなるものの潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。
【００１３】
また、前記水噴射装置は、前記内燃機関の気筒内に水を噴射し、前記制御装置は、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときは低いときよりも前記内燃機関の回転速度が同じ場合における前記所定の運転領域の最大トルクを減少させることにより前記水噴射装置からの最大水噴射量を減少させ、且つ、前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度が高いときには低いときよりも前記水噴射装置からの水噴射圧力を低下させることができる。
【００１４】
水噴射圧力を高くすることにより水の微粒化を促進させることができるため、水の蒸発を促進させることができる。したがって、気化潜熱をより有効に活用することができる。このように、潤滑油中の水濃度が低いときには、水噴射圧力を高くすることにより、水噴射の効果を高めることができる。しかし、水噴射圧力を高くすることにより気筒壁面に水が付着して水が潤滑油中に混入すると、潤滑油中の水濃度が増加する虞がある。これに対して、水噴射圧力を低くすることにより、気筒壁面に水が付着することを抑制できる。したがって、潤滑油中の水濃度が高いときには水濃度が低いときよりも水噴射圧力を低くすることにより、水の蒸発が緩慢となって気化潜熱をすぐに得難くなるものの潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。
【００１５】
前記制御装置は、前記水噴射装置から水を噴射しない運転領域の最大トルクを前記水検出装置により推定または検出される潤滑油中の水の濃度によっては変化させないことができる。
【００１６】
所定の運転領域では、潤滑油中の水濃度に応じて最大トルクを変化させるが、水を噴射しない運転領域では、潤滑油中の水濃度の上昇が抑制されるため、潤滑油中の水濃度に応じて最大トルクを変化させる必要はない。したがって、水を噴射しない運転領域では、潤滑油中の水濃度によっては最大トルクを変化させないようにすることができるため、潤滑油中の水の濃度によらず所望の最大トルクを得ることが可能となる。すなわち、水噴射によって広がった運転領域で内燃機関を運転させることが困難となった場合であっても、水を噴射しない運転領域は変化しないため、水噴射装置を備えていない内燃機関と同等の機関トルクを得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、水噴射装置を備えた内燃機関の潤滑油中の水の濃度の増加を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１−３に係る内燃機関の概略構成を表す図である。
【図２】機関回転速度と、機関トルクと、水噴射弁から水を噴射する領域との関係を示した図である。
【図３】機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第一の図である。
【図４】機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第二の図である。
【図５】機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第三の図である。
【図６】機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第四の図である。
【図７】機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第五の図である。
【図８】機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第六の図である。
【図９】機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第七の図である。
【図１０】実施例１に係る最大水噴射量の設定フローを示した第一のフローチャートである。
【図１１】実施例１に係る最大水噴射量の設定フローを示した第二のフローチャートである。
【図１２】実施例１に係る最大水噴射量の設定フローを示した第三のフローチャートである。
【図１３】実施例に係る水噴射の制御フローを示したフローチャートである。
【図１４】実施例２に係る機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク、最大水噴射量、水噴射時期との関係を示した図である。
【図１５】実施例２に係る最大水噴射量及び水噴射時期の設定フローを示したフローチャートである。
【図１６】実施例３に係る最大水噴射量及び水噴射時期の設定フローを示したフローチャートである。
【図１７】実施例４に係る内燃機関の概略構成を表す図である。
【図１８】実施例４に係る機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク、最大水噴射量、水噴射圧力との関係を示した図である。
【図１９】実施例４に係る最大水噴射量及び水噴射圧力の設定フローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。内燃機関１は、火花点火式のガソリン機関である。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。また、図１には１つの気筒２のみを記載しているが、内燃機関１は、複数の気筒２を有していてもよい。
【００２１】
内燃機関１のシリンダヘッド１０には、吸気管４２及び排気管７２が接続されている。吸気ポート４１及び吸気管４２は、吸気通路４に含まれている。シリンダヘッド１０には、吸気管４２から気筒２に通じる吸気ポート４１、及び、排気管７２から気筒２に通じる排気ポート７１が形成されている。排気ポート７１及び排気管７２は、排気通路７に含ま
れている。吸気ポート４１の気筒２側の端部には、吸気弁５が備わる。吸気弁５の開閉は、吸気側カム６によって行われる。また、排気ポート７１の気筒２側の端部には、排気弁９が備わる。排気弁９の開閉は排気側カム１１によって行われる。吸気管４２の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル８が設けられている。スロットル８よりも上流の吸気通路４には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１９が取り付けられている。
【００２２】
そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にコンロッド１４を介して連結されたピストン１５が、気筒２内で往復する。吸気管４２には、燃料を吸気ポート４１へ向けて噴射する燃料噴射弁８１が設けられている。なお、本実施例では、吸気ポート４１へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁８１を設けているが、これに代えて、気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を設けてもよい。また、内燃機関１には、気筒２内に電気火花を発生させる点火プラグ８３、及び、水を気筒２内に噴射する水噴射弁８４が設けられている。なお、本実施例では、水噴射弁８４が気筒２内に水を噴射しているが、これに代えて、吸気通路４に向けて水を噴射する水噴射弁を備えていてもよい。図１においては、吸気通路４に向けて水を噴射する水噴射弁８５を破線で示している。なお、図１においては、スロットル８よりも下流側に水噴射弁８５を設けているが、これに代えて、スロットル８よりも上流側に水噴射弁８５を設けてもよい。本実施例においては水噴射弁８４または水噴射弁８５が、本発明における水噴射装置に相当する。なお、本実施例では、気筒２内に水を噴射する水噴射弁８４を設けているものとして説明する。
【００２３】
内燃機関１には、潤滑油中の水の濃度を検出する濃度センサ２０が設けられている。なお、濃度センサ２０により潤滑油中の水濃度を検出することに代えて、ＥＣＵ９０が内燃機関１の運転状態に基づいて潤滑油中の水濃度を推定してもよい。すなわち、内燃機関１の運転状態と、水噴射時の潤滑油中の水濃度の単位時間当たりの増加量と、には関連性があるため、この関係を予め実験またはシミュレーション等により求めてマップ化しておき、潤滑油中の水濃度の単位時間当たりの増加量を求めて積算していくことにより、水濃度を求めることができる。本実施例においては濃度センサが、本発明における水検出装置に相当する。また、ＥＣＵ９０が水濃度を推定することにより、本発明における水検出装置として機能する。
【００２４】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。ＥＣＵ９０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ９１、およびクランクシャフト１３の回転角に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ９２が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ９０に入力される。ＥＣＵ９０は、アクセル開度センサ９１からの信号に基づいて、要求機関トルクを算出する。また、ＥＣＵ９０は、クランクポジションセンサ９２からの信号に基づいて、機関回転速度を算出する。一方、ＥＣＵ９０には、スロットル８、燃料噴射弁８１、点火プラグ８３、及び、水噴射弁８４若しくは水噴射弁８５が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０によりこれらの機器が制御される。
【００２５】
ＥＣＵ９０は、気筒２内の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁８１を制御する。この目標空燃比は、内燃機関１の運転状態（機関回転速度及び機関トルク）に応じて設定される空燃比である。ＥＣＵ９０は、エアフローメータ１９により検出される吸入空気量と、目標空燃比と、に基づいて燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量となるように燃料噴射弁８１の開弁時間を調整する。
【００２６】
また、ＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転状態（機関回転速度及び機関トルク）に基づい
て、水噴射弁８４を制御する。図２は、機関回転速度と、機関トルクと、水噴射弁８４から水を噴射する領域との関係を示した図である。実線は、水噴射を実施したときの最大トルクを示しており、破線は、水噴射を実施しないときの最大トルクを示している。破線より機関トルクの大きな範囲（すなわち、ハッチングを施した範囲：以下、所定の運転領域ともいう。）は、水噴射を実施することにより運転領域が広がる範囲である。したがって、所定の運転領域は、機関回転速度が同じ場合に水噴射弁８４から水を噴射しない運転領域よりも機関トルクが高い運転領域である。また、水噴射弁８４からの単位時間当たり若しくはサイクル毎の水噴射量は、機関トルクに応じて変えており、ＥＣＵ９０は、同じ機関回転速度の場合において、機関トルクが大きいほど、水噴射量を多くする。なお、本実施例においては、図２の破線と実線とで囲まれるハッチングを施した範囲が、本発明における所定の運転領域に相当する。
【００２７】
そして、ＥＣＵ９０は、水噴射を実施する運転領域において、潤滑油中の水濃度が高いときには低いときよりも最大トルクを低下させることにより水噴射量の最大値（以下、最大水噴射量という。）を少なくする。ここで、所定の運転領域では、機関トルクが大きいほど水噴射量を多くしているため、機関トルクが大きいほど潤滑油中に水が混入し易くなる。このため、潤滑油中の水濃度が増加し易くなる。一方、機関トルクが小さいほど、水噴射量は少なくて済むため、内燃機関１の最大トルクが例えば図２の実線で示した機関トルクよりも小さければ、最大水噴射量を減少させることができる。そして、最大水噴射量が減少することにより、潤滑油中の水濃度の増加が緩和する。すなわち、潤滑油中の水濃度が高いときには低いときよりも最大トルクを低下させることにより最大水噴射量を少なくすることで、潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。なお、所定の運転領域よりも機関トルクが低い運転領域における最大トルク（すなわち、図２の破線）は、潤滑油中の水濃度によっては変化しない。ＥＣＵ９０は、最大トルクを減少させるときに、スロットル８の最大開度を減少することにより最大吸入空気量を減少させる。最大吸入空気量を減少させることにより、目標空燃比とするために必要となる最大燃料噴射量も減少するため、ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁８１からの最大燃料噴射量も減少させる。このようにして、最大トルクが低下するため、最大水噴射量を減少させることができる。
【００２８】
図３は、機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第一の図である。図３に示した関係は、機関回転速度毎に異なる。図３においては、水濃度が制御閾値を超えると、最大トルクが減少されることにより最大水噴射量が減少される。なお、制御閾値は、水濃度の増加を緩和する必要のない水濃度の上限値である。したがって、潤滑油中の水濃度が制御閾値以下の場合の最大トルクは機関回転速度に応じて予め決定されている最大トルクであって、最大水噴射量が減少されていないときの最大トルクである（図２の実線参照。）。制御閾値を超えると、最大トルクが減少されるため、それに応じて、最大水噴射量も減少する。図３においては、水濃度が制御閾値以下の場合よりも、制御閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。
【００２９】
また、図４は、機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第二の図である。図４に示した関係は、機関回転速度毎に異なる。図４においては、水濃度が制御閾値を超えると、最大トルクが段階的に減少されることにより、最大水噴射量が段階的に減少される。図４においては、水濃度が制御閾値以下の場合よりも、制御閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。さらに、図４においては、水濃度が制御閾値よりも高いときに水濃度の増加に応じて最大トルクを段階的に減少させることにより最大水噴射量が段階的に減少されるので、この点でも、潤滑油中の
水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。
【００３０】
また、図５は、機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第三の図である。図５に示した関係は、機関回転速度毎に異なる。図５においては、水濃度が制御閾値を超えると、水濃度が高くなるほど、最大トルクを徐々に減少させることにより、最大水噴射量が徐々に減少される。図５においては、水濃度が制御閾値以下の場合よりも、制御閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。さらに、図５においては、水濃度が制御閾値よりも高いときに水濃度の増加に応じて最大トルクを徐々に減少させることにより最大水噴射量が徐々に減少されるので、この点でも、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。
【００３１】
なお、図３、図４、図５では、水濃度が制御閾値を超える場合であっても、最大水噴射量は０にはならない。一方、以下のように、最大水噴射量が０になるまで最大トルクを減少させることで、水噴射を禁止するようにしてもよい。
【００３２】
図６は、機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第四の図である。図６に示した関係は、機関回転速度毎に異なる。図６においては、水濃度が噴射閾値を超えると、最大トルクを減少させる。このときの最大トルクの減少量ＤＴＱは、図３に示した場合よりも大きく、図２の破線で示される機関トルクまで最大トルクを減少させる。これにより、最大水噴射量が０に設定される。すなわち、最大水噴射量を減少させることには、最大水噴射量を０にすることも含む。なお、噴射閾値は、潤滑油中の水濃度の許容範囲の上限値であり、これよりも水濃度が高くなると水噴射を禁止する水濃度である。図６においては、水濃度が噴射閾値以下の場合よりも、噴射閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるといえるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。
【００３３】
また、図６では、水濃度が噴射閾値以下の場合には、最大トルク及び最大水噴射量を減少させていないが、これに代えて、水濃度が噴射閾値以下の場合であっても、水濃度の増加に応じて最大トルクを減少させることにより、最大水噴射量を減少させてもよい。
【００３４】
図７は、機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第五の図である。図７に示した関係は、機関回転速度毎に異なる。図７においては、水濃度が噴射閾値を超えるまでは、水濃度が高くなるほど最大トルクが徐々に減少されることにより最大水噴射量が徐々に減少される。そして、水濃度が噴射閾値に達すると最大水噴射量が０になり、水噴射が実施されなくなる。水濃度が噴射閾値のときの最大トルクは、図２の破線で示される機関トルクである。図７においては、水濃度が噴射閾値以下の場合よりも、噴射閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるといえるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。さらに、図７においては、水濃度が噴射閾値以下のときに水濃度の増加に応じて最大トルクを徐々に減少させることにより最大水噴射量が徐々に減少されるので、この点でも、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。
【００３５】
また、噴射閾値及び制御閾値とは関係なく、水濃度に応じて最大水噴射量を設定しても
よい。図８は、機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第六の図である。水濃度が高くなるほど、最大トルクを徐々に減少させることにより、最大水噴射量を徐々に減少させる。なお、最大トルクを段階的に減少させることにより、最大水噴射量を段階的に減少させてもよい。図８においては、水濃度が高いほど最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が減少されるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。
【００３６】
図９は、機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク及び最大水噴射量との関係を示した第七の図である。図９においては、水濃度が制御閾値を超えるまでは、最大トルク及び最大水噴射量を変化させず、水濃度が制御閾値から噴射閾値までの間で最大トルク及び最大水噴射量が徐々に減少される。噴射閾値における最大トルクは、水を噴射しない機関トルクであり、図２の破線で示される機関トルクである。このようにすることで、最大トルクは、制御閾値までは変化がなく、制御閾値から噴射閾値までの間は徐々に減少される。そして、水濃度が噴射閾値を超えると、水噴射量が０になり、水噴射が実施されなくなる。なお、制御閾値は噴射閾値よりも小さな値である。図９の破線で示すように、最大トルク及び最大水噴射量を段階的に減少させてもよい。図９においては、水濃度が制御閾値以下の場合よりも、制御閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。また、図９においては、水濃度が噴射閾値以下の場合よりも、噴射閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。また、図９においては、水濃度が制御閾値以下の場合よりも、噴射閾値より高い場合の方が、最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が少なくなるため、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。さらに、図９においては、水濃度が制御閾値よりも高く且つ噴射閾値以下のときに、水濃度の増加に応じて最大トルクを徐々に減少させることにより最大水噴射量が徐々に減少されるので、この点でも、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも最大トルクを減少させることにより最大水噴射量を減少させているといえる。なお、図３−図９に示した関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ９０に記憶させておくことができる。
【００３７】
図１０は、本実施例に係る最大水噴射量の設定フローを示した第一のフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。所定の時間毎は、１サイクル毎としてもよいし、複数のサイクル毎としてもよい。本フローチャートは、図９に対応している。また、図１０に示したフローチャートによって得られる水噴射フラグに応じて、図１３に示したフローチャートにおいて水噴射が制御される。
【００３８】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ９０は、水噴射要求フラグがＯＮであるか否か判定する。水噴射要求フラグは、要求機関トルクが、水噴射を実施する領域に入っている場合にはＯＮとなり、入っていない場合にはＯＦＦとなるフラグである。要求機関トルクが、図２に示した破線よりも大きい場合には、水噴射要求フラグがＯＮとなり、図２に示した破線以下の場合には、水噴射要求フラグがＯＦＦとなる。要求機関トルクは、アクセル開度センサ９１により検出されるアクセル開度に応じた機関トルクである。すなわち、本ステップＳ１０１では、水噴射弁８４からの水噴射を実施する運転領域で内燃機関１が運転されることが要求されているか否か判定しているといえる。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【００３９】
ステップＳ１０９では、ＥＣＵ９０は、水噴射フラグをＯＦＦにする。水噴射フラグは、水噴射を実行することができる状態のときにＯＮとし、水噴射を実行することができない状態のときにＯＦＦとするフラグである。後述の図１３に示すように、ＥＣＵ９０は、所定の水噴射時期に水噴射フラグがＯＮのときには水噴射弁８４からの水噴射を実行し、所定の水噴射時期に水噴射フラグがＯＦＦのときには水噴射弁８４からの水噴射を実行しない。所定の水噴射時期は、水噴射を実施する場合における最適な水噴射時期であり、予め実験またはシミュレーション等により決定される。例えば、気筒２内に水を噴射する水噴射弁８４を用いる場合には、吸気行程または圧縮行程において水噴射を実施する。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行されており、ステップＳ１０９が処理された後は、次回にフローチャートが実行されるまで、水噴射フラグがＯＦＦのまま維持される。
【００４０】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ９０は、濃度センサ２０により検出される潤滑油中の水濃度を取得する。ステップＳ１０２の処理が終了するとステップＳ１０３へ進み、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得された水濃度が噴射閾値以下であるか否か判定する。噴射閾値は、潤滑油中の水濃度の許容範囲の上限値であり、これよりも水濃度が高くなると水噴射を禁止する水濃度である。本ステップＳ１０３では、水噴射弁８４からの水噴射を実施できるか否か判定しているといえる。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得された水濃度が制御閾値よりも高いか否か判定する。制御閾値は、水濃度の増加を緩和する必要のない水濃度の上限値である。本ステップＳ１０４では、水噴射量を減少させる必要があるか否か判定しているといえる。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
【００４２】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ９０は、最大水噴射量を設定する。本ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２で取得された水濃度に応じて設定されるその時の機関回転速度に対応する最大トルクに応じて、最大水噴射量が設定される。ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得された水濃度と、現時点の機関回転速度に対応する図９に示した関係と、から最大トルクを設定する。同時に、ＥＣＵ９０は、最大トルクに対応する最大水噴射量を設定する。これにより、水濃度が高いときは低いときよりも機関回転速度が同じ場合における最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が減少される。図９に示した関係は予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ９０に記憶させておく。ステップＳ１０５の処理が終了するとステップＳ１０７へ進み、ＥＣＵ９０は、水噴射フラグをＯＮとする。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行されており、ステップＳ１０７が処理された後は、次回にフローチャートが実行されるまで、水噴射フラグがＯＮのまま維持される。
【００４３】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ９０は、通常の最大水噴射量になるように最大水噴射量を設定する。通常の最大水噴射量とは、図２において実線で示されるその時の機関回転速度に対応する最大トルクに応じた水噴射量であり、最大水噴射量を減少させない場合の最大水噴射量である。すなわち、本ステップＳ１０６では、ＥＣＵ９０は、最大トルクを図２において実線で示される最大トルク（通常の最大トルク）に設定する。同時に、ＥＣＵ９０は、最大水噴射量が通常の最大トルクに対応する通常の最大水噴射量となるように、最大水噴射量を設定する。
【００４４】
また、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進んで、ＥＣＵ９０は、最大水噴射量を０に設定する。ＥＣＵ９０は、最大トルクを図２において破
線で示されるその時の機関回転速度に対応する最大トルクに設定する。同時に、ＥＣＵ９０は、最大水噴射量を最大トルクに応じて０に設定する。
【００４５】
図１１は、本実施例に係る最大水噴射量の設定フローを示した第二のフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。図１０に示されるフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図１１に示したフローチャートは、図６または図７に対応している。また、図１１に示したフローチャートによって得られる水噴射フラグに応じて、図１３に示したフローチャートにおいて水噴射が制御される。
【００４６】
図１１に示したフローチャートでは、ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０では、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得された水濃度と、図６または図７に示した関係と、から現時点の機関回転速度に対応する最大トルクを設定する。同時に、ＥＣＵ９０は、設定される最大トルクに応じて最大水噴射量を設定する。これにより、水濃度が高いときは低いときよりも機関回転速度が同じ場合における最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が減少される。ステップＳ１１０の処理が終了するとステップＳ１０７へ進み、水噴射フラグがＯＮとされる。
【００４７】
図１２は、本実施例に係る最大水噴射量の設定フローを示した第三のフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。図１０または図１１に示したフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図１２に示したフローチャートは、図３−図５に対応している。また、図１２に示したフローチャートによって得られる水噴射フラグに応じて、図１３に示したフローチャートにおいて水噴射が制御される。
【００４８】
図１２に示されるフローチャートでは、ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得された水濃度と、図３、図４、図５の何れかに示した関係と、から現時点の機関回転速度に対応する最大トルクを設定する。同時に、ＥＣＵ９０は、設定される最大トルクに応じて最大水噴射量を設定する。これにより、水濃度が高いときは低いときよりも機関回転速度が同じ場合における最大トルクを減少させることにより最大水噴射量が減少される。ステップＳ１１１の処理が終了するとステップＳ１０７へ進む。このように、水濃度が高い場合に水噴射を実施したとしても、最大トルクが減少されることにより最大水噴射量が減少されるため、水濃度の増加を緩和することができる。
【００４９】
図１３は、本実施例に係る水噴射の制御フローを示したフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ９０により、図１０−図１２に示した最大水噴射量を設定するフローチャートとは別々に所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００５０】
ステップＳ１２１では、ＥＣＵ９０は、所定の水噴射時期であるか否か判定する。すなわち、水噴射を実施すると仮定した場合に、水噴射を実施する時期が到来したか否か判定される。ステップＳ１２１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。
【００５１】
ステップＳ１２２では、ＥＣＵ９０は、水噴射フラグがＯＮであるか否か判定する。すなわち、本ステップＳ１２２では、水噴射を実施してもよい状態であるか否か判定している。ステップＳ１２２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。
【００５２】
ステップＳ１２３では、ＥＣＵ９０は、現時点における内燃機関１のトルクを算出する
。内燃機関１のトルクは、周知の技術により算出することができる。例えば、前サイクルにおける内燃機関１の気筒内の圧力を検出し、この圧力に基づいて機関トルクを算出してもよい。また、機関回転速度の変動を検出し、この変動に基づいて機関トルクを算出してもよい。さらに、吸入空気量に基づいて機関トルクを算出してもよい。ステップＳ１２３の処理が終了するとステップＳ１２４へ進む。
【００５３】
ステップＳ１２４では、ＥＣＵ９０は、水噴射量を算出する。水噴射量は、現時点の機関トルクに応じて算出される。現時点の機関トルクと水噴射量との関係は予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ９０に記憶させておく。機関回転速度が同じであれば、現時点の機関トルクが大きくなるほど、水噴射量は多くなる。また、現時点の機関トルクが最大トルクである場合には、水噴射量は最大水噴射量に設定される。したがって、最大トルクが制限されている場合には、最大水噴射量も制限される。ステップＳ１２４の処理が終了するとステップＳ１２５へ進む。
【００５４】
ステップＳ１２５では、ＥＣＵ９０は、水噴射を実行する。ＥＣＵ９０は、ステップＳ１２４で算出した水噴射量に対応した時間、水噴射弁８４を開弁する。これにより、気筒２内に水が噴射される。ステップＳ１２５の処理が終了すると、本フローチャートを終了させる。
【００５５】
なお、図１３に示したフローチャートでは、水噴射を実行する毎に水噴射量を算出しているが、これに代えて、図１０、図１１、または図１２のフローチャートが実行された後に水噴射量を算出した後は、次回に図１０、図１１、または図１２のフローチャートが実行されるまでは、水噴射量を同じ量としてもよい。
【００５６】
ステップＳ１２４で算出される水噴射量は、潤滑油中の水濃度に応じて設定される最大水噴射量によって制限されるため、潤滑油中の水濃度が増加することを緩和できる。なお、本実施例においてはＥＣＵ９０が図１０−図１２の何れか１つに示したフローチャート、及び、図１３に示したフローチャートを処理することにより、本発明における制御装置として機能する。
【００５７】
ここで、潤滑油中の水は潤滑油の温度が高くなることにより蒸発する。そうすると、潤滑油中の水濃度が低下する。したがって、内燃機関１の運転状態によっては、水濃度が低下し得る。また、ヒータ等により潤滑油を加熱することによっても、水濃度を低下させることができる。したがって、水濃度の増加を緩和しておけば、水濃度を低下させることができる時期が来るまで潤滑油の潤滑性能が許容範囲よりも低下することを可及的に抑制することができる。
【００５８】
以上説明したように本実施例によれば、潤滑油中の水濃度に応じて内燃機関１の最大トルクを設定することにより、水濃度の増加を緩和することができる。なお、潤滑油中に混入するものとしては、水の他にも燃料が挙げられる。しかし、潤滑油中の燃料濃度の増加によって生じる問題は、空燃比を制御し難くなることによるエミッション悪化であり、水とは別の手法により対策を行えばよい。
【００５９】
＜実施例２＞
本実施例では、気筒２内に水を噴射する水噴射弁８４を用いる。したがって、本実施例においては水噴射弁８４が、本発明における水噴射装置に相当する。そして、水噴射弁８４からの水噴射量の他に、水噴射弁８４からの水噴射時期についても潤滑油中の水濃度に応じて変更する。ここで、気筒２内に水を噴射する場合には、ピストン１５が下死点近くに位置するときに水を噴射したほうが、広い空間に水を分散させることができるため、水の蒸発を促進させることができる。そうすると、水の気化潜熱により燃焼温度及び排気温
度が速やかに低下するため、水噴射の効果を速やかに得ることができる。しかし、ピストン１５が下死点近くに位置するときに水噴射を実施すると、蒸発しないまま気筒２の壁面に水が到達し易くなる。したがって、気筒２の壁面に水が付着し易くなるため、潤滑油中の水濃度が上昇し易くなる。一方、ピストン１５が上死点近くに位置するときに水噴射を実施すると、噴射された水がピストン１５に当たり、その一部がピストン１５に付着する。このため、水の蒸発が緩慢となる。しかし、ピストン１５に水が付着することにより、気筒２の壁面に付着する水の量を減少させることができる。したがって、潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。また、ピストン１５に水が付着しても、その後に水が蒸発するため、燃焼温度及び排気温度を低下させることはできる。
【００６０】
そこで本実施例では、潤滑油中の水濃度が高いときは低いときよりも、ピストン１５が上死点により近ときに水噴射を実施する。この水噴射時期は、水の噴射を開始する時期としてもよい。
【００６１】
図１４は、本実施例に係る機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク、最大水噴射量、水噴射時期との関係を示した図である。図１４に示した関係は、機関回転速度毎に異なる。最大トルク及び最大水噴射量は、図３に示した場合と同じである。例えば、潤滑油中の水濃度が制御閾値よりも高い場合の水噴射時期を３９０から３３０ＢＴＤＣとし、潤滑油中の水濃度が制御閾値以下の場合の水噴射時期を３００から１８０ＢＴＤＣとする。図１４においては、水濃度が制御閾値以下の場合よりも、制御閾値より高い場合の方が、水噴射時期が排気上死点に近付くため、水濃度が高いときには低いときよりも水噴射時期を上死点に近付けるといえる。このようにして、潤滑油中の水濃度の増加を緩和することができる。図１４に示した関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ９０に記憶させておくことができる。
【００６２】
図１５は、本実施例に係る最大水噴射量及び水噴射時期の設定フローを示したフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、前述のフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図１５に示したフローチャートでは、ステップＳ１１１の処理が終了した場合には、ステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得される水濃度と、図１４に示される関係と、から水噴射時期を設定する。すなわち、所定の水噴射時期が設定される。ステップＳ２０１の処理が終了すると、ステップＳ１０７へ進む。
【００６４】
また、図１５に示したフローチャートでは、ステップＳ１０６の処理が終了した場合には、ステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、ＥＣＵ９０は、通常の水噴射時期となるように水噴射時期を設定する。通常の水噴射時期とは、図２において実線で示される最大トルクに対応する水噴射時期であり、潤滑油中の水濃度が制御閾値以下の場合の水噴射時期である。ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得される水濃度と、図１４に示される関係と、から水噴射時期を設定する。すなわち、所定の水噴射時期が設定される。ステップＳ２０２の処理が終了すると、ステップＳ１０７へ進む。そして、図１５に示したフローチャートにより設定される水噴射時期を所定の水噴射時期として図１３に示したフローチャートが実行される。なお、本実施例においてはＥＣＵ９０が図１５に示したフローチャート、及び、図１３に示したフローチャートを処理することにより、本発明における制御装置として機能する。
【００６５】
本実施例では、図１４で説明したように、制御閾値を境に水噴射時期を排気上死点に近付けているが、これに代えて、潤滑油中の水濃度が高いほど、ピストン１５が排気上死点
により近いときに水噴射時期を設定してもよい。この場合、潤滑油中の水濃度に応じて水噴射時期を、段階的に排気上死点に近づけてもよく、無段階に排気上死点に近づけてもよい。なお、ピストン１５が圧縮上死点により近いときに水噴射時期を設定することによっても、ピストン１５に水が付着し易くなるため、水濃度の増加を緩和することができる。ただし、水噴射時期を排気上死点に近付けた方が、長い時間をかけて水が蒸発するため、水の蒸発量をより多くすることができるので、より好ましい。
【００６６】
以上説明したように本実施例によれば、水噴射量の他に水噴射時期を潤滑油中の水濃度に基づいて変更することで、潤滑油中の水濃度の増加をより確実に緩和することができる。
【００６７】
＜実施例３＞
本実施例では、吸気通路４へ水を噴射する水噴射弁８５を用いる。したがって、本実施例においては水噴射弁８５が、本発明における水噴射装置に相当する。そして、本実施例では、水噴射弁８５からの水噴射量の他に、水噴射弁８５からの水噴射時期についても潤滑油中の水濃度に応じて変更する。ここで、吸気通路４内に水を噴射する場合には、吸気弁５が開いているときに水を噴射したほうが、吸気の流れに乗って水が気筒２内に運ばれるため、吸気通路４に付着して蒸発が緩慢となる水の量が少なくなる。したがって、吸気弁５が開いているときに水を噴射することにより水の蒸発が促進されて、水噴射の効果を速やかに得ることができる。しかし、液体のまま気筒２内に水が流入すると、気筒２の壁面に水が付着し易くなるため、潤滑油中の水濃度が上昇し易くなる。一方、吸気弁５が閉じているときに水噴射を実施すると、噴射された水が吸気通路４の壁面に当たり、その一部が吸気通路４の壁面に付着する。このため、水の蒸発が緩慢となる。しかし、吸気通路４の壁面に付着した水は、蒸発後に気筒２内へ流入するため、液体の水が気筒２の壁面に付着して潤滑油中の水濃度が増加することを抑制できる。また、吸気通路４の壁面に付着した水はその後に蒸発するため、燃焼温度及び排気温度を低下させることはできる。
【００６８】
そこで本実施例では、潤滑油中の水濃度が制御閾値よりも高いときには吸気弁５が閉じているときに水噴射を実施し、潤滑油中の水濃度が制御閾値以下のときには吸気弁５が開いているときに水噴射を実施する。なお、本実施例においては制御閾値が、本発明における濃度閾値に相当する。
【００６９】
図１６は、本実施例に係る最大水噴射量及び水噴射時期の設定フローを示したフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、前述のフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７０】
図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ１１１の処理が終了するとステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、ＥＣＵ９０は、吸気弁５が閉じているときに水噴射を実施するように水噴射時期を設定する。すなわち、所定の水噴射時期が、吸気弁５が閉じている時期に設定される。ステップＳ３０１の処理が終了すると、ステップＳ１０７へ進む。一方、ステップＳ１０６の処理が終了するとステップＳ３０２へ進み、ＥＣＵ９０は、吸気弁が開いているときに水噴射を実施するように水噴射時期を設定する。すなわち、所定の水噴射時期が、吸気弁５が開いている時期に設定される。ステップＳ３０２の処理が終了すると、ステップＳ１０７へ進む。そして、図１６に示したフローチャートにより設定される水噴射時期を所定の水噴射時期として図１３に示したフローチャートが実行される。なお、本実施例においてはＥＣＵ９０が図１６に示したフローチャート、及び、図１３に示したフローチャートを処理することにより、本発明における制御装置として機能する。
【００７１】
以上説明したように本実施例によれば、水噴射量の他に水噴射時期を潤滑油中の水濃度に基づいて変更することで、潤滑油中の水濃度の増加をより確実に緩和することができる。
【００７２】
＜実施例４＞
本実施例では、気筒２内に水を噴射する水噴射弁８４を用いる。したがって、本実施例においては水噴射弁８４が、本発明における水噴射装置に相当する。そして、本実施例では、水噴射弁８４からの水噴射量の他に、水噴射弁８４からの水噴射圧力についても潤滑油中の水濃度に応じて変更する。ここで、水噴射圧力が高い場合には、水の微粒化が促進されるために水が速やかに蒸発する。しかし、水噴射圧力が高いと、気筒２の壁面まで水が到達し易くなるため、潤滑油中の水濃度が増加し易くなる。そこで本実施例では、潤滑油中の水濃度が高いときには低いときよりも水噴射圧力を低くする。
【００７３】
図１７は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。図１と異なる点について主に説明する。水噴射弁８４は、水通路５０を介して水タンク５１に接続されている。水タンク５１内には、水を水タンク５１から水噴射弁８４へ向けて吐出するポンプ５２が設けられている。水通路５０の途中には、水の噴射圧力を調整するレギュレータ５３が設けられており、余剰の水がリターン通路５４を介して水タンク５１へ戻される。レギュレータ５３は、電気配線を介してＥＣＵ９０に接続されており、ＥＣＵ９０によりレギュレータ５３が制御される。ＥＣＵ９０は、レギュレータ５３を制御することによって水噴射弁８４からの水噴射圧力を調整する。
【００７４】
図１８は、本実施例に係る機関回転速度が一定と仮定した場合の潤滑油中の水濃度と、最大トルク、最大水噴射量、水噴射圧力との関係を示した図である。図１８に示した関係は、機関回転速度毎に異なる。最大トルク及び最大水噴射量は、図３に示した場合と同じである。潤滑油中の水濃度が制御閾値よりも高いときには、制御閾値以下のときよりも、水噴射圧力を低くしている。図１８においては、水濃度が制御閾値以下の場合よりも、制御閾値より高い場合の方が、水噴射圧力が低くなるため、水濃度が高いときには低いときよりも水噴射圧力を低下させているといえる。図１８に示した関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ９０に記憶させておくことができる。なお、本実施例では、潤滑油中の水濃度が高いほど、水噴射圧力を低くしてもよい。この場合、潤滑油中の水濃度に応じて水噴射圧力を、段階的に低くしてもよく、無段階に低くしてもよい。
【００７５】
図１９は、本実施例に係る最大水噴射量及び水噴射圧力の設定フローを示したフローチャートである。本フローチャートはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、前述のフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７６】
図１９に示したフローチャートでは、ステップＳ１１１の処理が終了するとステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１では、ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得される水濃度と、図１８に示される関係と、から水噴射圧力を設定する。ステップＳ４０１の処理が終了すると、ステップＳ１０７へ進む。
【００７７】
また、図１９に示したフローチャートでは、ステップＳ１０６の処理が終了するとステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０２では、ＥＣＵ９０は、通常の水噴射圧力になるように水噴射圧力を設定する。通常の水噴射圧力とは、図２において実線で示される最大トルクに対応する水噴射圧力であり、水濃度が制御閾値以下の場合の水噴射圧力である。ＥＣＵ９０は、ステップＳ１０２で取得される水濃度と、図１８に示される関係と、から水噴射圧力を設定する。ステップＳ４０２の処理が終了すると、ステップＳ１０７へ進む。そして、図１９に示したフローチャートにより設定される水噴噴射圧力に応じて、図１３
に示したフローチャートが実行される。なお、本実施例においてはＥＣＵ９０が図１９に示したフローチャート、及び、図１３に示したフローチャートを処理することにより、本発明における制御装置として機能する。
【００７８】
以上説明したように本実施例によれば、水噴射量の他に水噴射圧力を潤滑油中の水濃度に基づいて変更することで、潤滑油中の水濃度の増加をより確実に緩和することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  内燃機関
２  気筒
４  吸気通路
５  吸気弁
６  吸気側カム
７  排気通路
８  スロットル
９  排気弁
１０  シリンダヘッド
１１  排気側カム
１３  クランクシャフト
１４  コンロッド
１５  ピストン
１９  エアフローメータ
２０  濃度センサ
４１  吸気ポート
４２  吸気管
７１  排気ポート
７２  排気管
８１  燃料噴射弁
８３  点火プラグ
８４  水噴射弁
８５  水噴射弁
９０  ＥＣＵ
９１  アクセル開度センサ
９２  クランクポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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