(57)【特許請求の範囲】
【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、
上記運転状態検出手段の検出結果に基づき上記ＥＧＲ装置による目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、
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、
上記目標ＥＧＲ率設定手段により設定された上記目標ＥＧＲ率の増大に応じて上記水噴射量調整手段による水噴射量を増大させ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。
【請求項２】
上記エンジンに対して過給を行なう過給機と、
上記運転状態検出手段の検出結果に基づき上記過給機による目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段とをさらに備え、
該制御手段は、上記目標過給圧設定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
ことを特徴とする、請求項１記載の燃料・水噴射エンジンの水噴射量制御装置。
【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。
【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ＮＯX 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１０２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ＮＯX 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ＮＯX 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、目標ＥＧＲ率設定手段により設定された目標ＥＧＲ率の増大に応じて、制御手段により水噴射量が増大される。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、目標過給圧設定手段により設定された過給圧に基づいて、制御手段により水噴射量が決定される。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ＥＣＵ（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、７５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、８９，９０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７８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▲１▼と、供給された水と、総燃料噴射量から初期燃料噴射量▲１▼を引いた残りの燃料▲２▼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（目標ＥＧＲ率設定手段）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ＲW1′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、ＥＧＲ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１２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１１，１２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７５（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ＲW2）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ＥＧＲ率を加味して最大水噴射量を決定していないため、ＥＧＲ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ＲW2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１３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。
【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。
【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１６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ｄＲW1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、ＥＧＲ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ＥＧＲ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、ＥＧＲ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１１（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６０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（目標過給圧設定手段）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ＲW1′）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１６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ＥＧＲ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ＮＯX 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ｄＲW1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、ＨＣ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ＴＨＣ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、ＥＧＲ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ＮＯX 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６０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、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、ＥＧＲ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ＥＧＲ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、ＥＧＲ量の増大に応じて水噴射量を増大させるので、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ＮＯX 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、ＮＯX ，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
【図１】
0003861479.tif 000002
【図２】
0003861479.tif 000003
【図３】
0003861479.tif 000004
【図４】
0003861479.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003861479.tif 000007
【図７】
0003861479.tif 000008
【図８】
0003861479.tif 000009
【図９】
0003861479.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003861479.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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