JP2018188988A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、気筒内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することを目的とする。【解決手段】気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、点火プラグと、を備える内燃機関であって、燃料噴射弁から噴射された燃料が点火プラグに向かうように構成された内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、吸入ガス通路において発生した凝縮水が吸気行程中に気筒内へ流入するか否かを予測する予測部と、凝縮水の気筒内への流入が予測される場合には、排気バルブの閉弁後であって凝縮水が気筒内に流入する前の期間のうちの所定期間において燃料噴射を行う第一噴射制御と、点火前の圧縮行程において燃料噴射を行う第二噴射制御と、を実行する噴射制御部と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
複数の気筒を有する内燃機関において、吸気に含まれる凝縮水が流入する一部の気筒と凝縮水の流入が抑制された残りの気筒とで、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁からの燃料噴射条件を異なる条件に設定する技術が開示されている（特許文献１参照）。
また、特許文献２には、気筒内における水の検出に応じて凝縮水抑制制御を実行する技術が開示されている。当該凝縮水抑制制御では、ＥＧＲシステムやインテークヒータを制御して凝縮水の発生を抑制している。
特開２００９−０２４６８５号公報 特開２０１３−１９４６９１号公報 特開２０１６−０８９７３３号公報 特開２０１５−１８３５９９号公報
従来から、凝縮水の発生を抑制することで、凝縮水の気筒内への流入を抑制する技術が知られている。しかしながら、内燃機関のシステム構成や、内燃機関の運転中の大気条件によっては、凝縮水の発生を抑制することが困難な場合がある。
また、凝縮水が流入する気筒に対して、燃料噴射弁からの燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射回数を変更することで、該気筒における燃焼状態を改善させる技術が知られている。しかしながら、気筒内に流入する凝縮水による燃焼悪化を好適に抑制する技術については、未だ改良の余地を残すものである。
本発明の目的は、気筒内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することができる技術の提供にある。
本発明に係る第一の発明および第二の発明では、凝縮水の気筒内への流入が予測される場合には、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を用いた第一噴射制御と第二噴射制御とを実行する。
より詳しくは、第一の発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内に吸入される吸入ガスと燃料との混合気に点火する点火プラグと、を備える内燃機関であって、該燃料噴射弁から噴射された燃料が該点火プラグに向かうように構成された内燃機関に適用される。そして、前記制御装置は、前記吸入ガスが流通する吸入ガス通路において発生した凝縮水が吸気行程中に前記気筒内へ流入するか否かを予測する予測部と、前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合には、排気バルブの閉弁後であって前記凝縮水が吸気行程中に前記気筒内に流入する前の期間のうちの所定期間において前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う第一噴射制御と、前記点火プラグによって前記混合気に点火する前の圧縮行程において前記燃
料噴射弁からの燃料噴射を行う第二噴射制御と、を実行する噴射制御部と、を備える。
ここで、上記の予測部は、吸入ガス通路において凝縮水が発生したと推定される場合に、凝縮水が吸気行程中に気筒内へ流入すると予測することができる。または、吸入ガス通路において所定量以上の凝縮水が発生したと推定される場合に、凝縮水が吸気行程中に気筒内へ流入すると予測することができる。
そして、凝縮水が気筒内に流入すると、気筒内に噴射された燃料が凝縮水と接触することによって、該燃料と該凝縮水とが混合してしまう場合がある。これにより、気筒内における均質性の高い混合気の形成が妨げられる虞がある。なお、ここでいう「均質性」との用語には、気筒内全体に亘る混合気の均質性だけでなく、気筒内の或る領域における混合気の均質性も含む。
そこで、第一の発明に係る第一噴射制御では、凝縮水の気筒内への流入が予測される場合に、排気バルブの閉弁後であって凝縮水が吸気行程中に気筒内に流入する前の期間のうちの所定期間において燃料噴射弁からの燃料噴射を行う。ここで、所定期間は、排気バルブの閉弁後であって凝縮水が吸気行程中に気筒内に流入する前の期間のうちの任意の期間であって、例えば、内燃機関の運転状態に応じて設定される。また、第一の発明では、上述したように、凝縮水の気筒内への流入が予測される場合には、第一噴射制御と第二噴射制御とが実行されるため、所定期間は、内燃機関の運転状態と第二噴射制御における燃料噴射条件とに基づいて設定されてもよい。そして、第一噴射制御が実行されると、凝縮水による気筒内の混合気形成への影響が抑制され、以て、均質性の高い混合気の形成が可能となる。
また、凝縮水が気筒内に流入する過程においては、点火プラグが被水する事態が生じ得る。また、気筒内に流入した凝縮水が、その後に気筒内を流動する過程においても、点火プラグが被水する事態が生じ得る。そして、点火プラグが被水してしまうような状況では、点火プラグ近傍の水密度（「水密度」との用語には、液相の水の密度だけでなく、気相の水の密度も含む。以下、同じ。）が比較的高くなり易く、結果として、点火プラグ近傍の混合気（該混合気には、吸入ガス、凝縮水（水蒸気）、および燃料が含まれる。）のうちの燃料の割合が低下し易くなる。その結果、点火プラグによる混合気への初期着火性が悪化する虞がある。
そこで、第一の発明に係る第二噴射制御では、凝縮水の気筒内への流入が予測される場合に、点火プラグによって混合気に点火する前の圧縮行程において燃料噴射弁からの燃料噴射を行う。ここで、第一の発明に係る内燃機関は、燃料噴射弁から噴射された燃料が点火プラグに向かうように構成されている。したがって、第一の発明に係る第二噴射制御により燃料噴射弁から燃料が噴射されると、噴射された燃料が点火プラグ近傍に存在する凝縮水（凝縮水が蒸発した水蒸気を含む。）を飛散させることになる。その結果、点火プラグ近傍の水密度が低下する。つまり、点火プラグ近傍の混合気のうちの燃料の割合が高くなる。また、第一の発明に係る第二噴射制御によって、点火プラグ近傍の燃料がその周囲よりもリッチ化した成層混合気が形成され易くなる（この場合、リッチ化した領域の周囲の領域における混合気の均質性は、第一噴射制御によって可及的に高くされている。）。これらの結果、点火プラグによる混合気への初期着火性の向上が可能となる。
以上に説明したように、第一の発明に係る内燃機関の制御装置は、凝縮水の気筒内への流入が予測される場合に、上述した第一噴射制御と第二噴射制御とを実行する。その結果、気筒内に凝縮水が流入する前に、気筒内の混合気の均質性を可及的に高くしておくことができる。また、気筒内に凝縮水が流入した後であっても、点火プラグによる混合気への初期着火性を向上させることができる。したがって、気筒内に流入する凝縮水による燃焼
悪化を可及的に抑制することが可能となる。
また、第二の発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内に吸入される吸入ガスと燃料との混合気に点火する点火プラグであって該気筒上部の略中央に配置された点火プラグと、を備える内燃機関であって、該燃料噴射弁から噴射された燃料が、前記気筒に前記吸入ガスを導く吸気ポート近傍における該気筒の側方の部分から該気筒の中心軸に向かうように構成された内燃機関に適用される。そして、前記制御装置は、第一の発明に係る噴射制御部に代えて、前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合には、排気バルブの閉弁後であって前記凝縮水が吸気行程中に前記気筒内に流入する前の期間のうちの所定期間において前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う第一噴射制御と、吸気行程後半における前記気筒内への前記凝縮水の流入中に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う第二噴射制御と、を実行する噴射制御部を備える。
そして、第二の発明に係る内燃機関の制御装置は、上述した第一の発明に係る予測部と同様の予測部を備える。なお、第二の発明に係る噴射制御部が行う第一噴射制御は、上述した第一の発明に係る噴射制御部が行う第一噴射制御と同一である。
ここで、吸気行程後半においては、吸気バルブのリフト量が小さくなっていくため、吸入ガス通路における吸入ガスの流速が低下していく。そして、吸入ガスの流速が低下すると、凝縮水の気筒内への流入速度が低下し易くなる。つまり、吸気行程後半における気筒内への凝縮水の流入中には、凝縮水の気筒内への流入速度が低下し易くなる。また、第二の発明に係る内燃機関は、燃料噴射弁から噴射された燃料が、吸気ポート近傍における気筒の側方の部分から気筒の中心軸に向かうように構成されている。したがって、第二の発明に係る第二噴射制御により燃料噴射弁から燃料が噴射されると、噴射された燃料が気筒内の吸気バルブ近傍に存在する凝縮水に衝突し、該凝縮水を飛散させることになる。その結果、点火プラグの被水が抑制される。これにより、点火プラグによる混合気への初期着火性の向上が可能となる。
また、排気バルブの閉弁後で且つ吸気バルブの開弁前（所謂、ネガティブオーバーラップ期間）には、凝縮水が気筒内に流入することがない。したがって、第一の発明及び第二の発明に係る前記噴射制御部は、吸気バルブが開弁する前に排気バルブが閉弁する場合には、前記第一噴射制御において、該吸気バルブが開弁する前に燃料噴射を開始してもよい。このように燃料噴射を開始することによって、凝縮水が気筒内の混合気形成に影響を及ぼすことを好適に抑制できる。
また、第一の発明及び第二の発明に係る前記噴射制御部は、前記第一噴射制御において、吸気バルブが開弁してから該吸気バルブのリフト量が該リフト量の最大量の略１／３に達する前に燃料噴射を終了してもよい。
ここで、吸気バルブが開弁してから暫くの間は、吸入ガス通路における吸入ガスの流速が比較的遅くなり、吸入ガスから凝縮水へ作用する力が比較的小さくなる。そして、凝縮水は吸入ガスよりも重いため、このときには、吸入ガス通路に凝縮水が存在していても、気筒内には主に吸入ガスが流入することになる。一方、吸気バルブのリフト量がある程度大きくなると、気筒内に凝縮水が流入し易くなる。そして、このように気筒内に凝縮水が流入し易くなる事態は、吸気バルブのリフト量が該リフト量の最大量の略１／３以上となると生じ易くなる。そこで、吸気バルブのリフト量が該リフト量の最大量の略１／３に達する前に燃料噴射を終了することによって、凝縮水が気筒内の混合気形成に影響を及ぼすことを好適に抑制できる。
また、第一の発明及び第二の発明に係る内燃機関の制御装置は、前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合に、前記気筒内に流入する前記凝縮水の量である流入量を推定する流入量推定部を、更に備えてもよい。そして、第一の発明及び第二の発明に係る噴射制御部は、前記流入量が多いほど、前記第二噴射制御における燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させてもよい。
ここで、流入量が多いほど、凝縮水が気筒内に流入する過程、および気筒内に流入した凝縮水が、その後に気筒内を流動する過程において、点火プラグが被水し易くなり、以て点火プラグ近傍の水密度が高くなり易い。一方、第一の発明及び第二の発明に係る第二噴射制御における、燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させると、噴射された燃料により凝縮水を飛散させ易くなる。したがって、流入量が多いほど、第二噴射制御における燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させることによって、点火プラグによる混合気への初期着火性の向上が可能となる。
また、第一の発明及び第二の発明に係る内燃機関の制御装置は、前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合に、前記気筒内に流入する前記凝縮水の粒径である流入粒径を推定する流入粒径推定部を、更に備えてもよい。そして、第一の発明及び第二の発明に係る噴射制御部は、前記流入粒径が大きいほど、前記第二噴射制御における燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させてもよい。
ここで、流入粒径が大きいと、気筒内に流入した凝縮水が気筒内を流動する過程において、該凝縮水の状態が液相から気相へと変化し難くなる。その結果、凝縮水が気筒内を流動する過程において点火プラグが被水し易くなり、以て点火プラグ近傍の水密度が高くなり易い。一方、第一の発明及び第二の発明に係る第二噴射制御における、燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させると、噴射された燃料により凝縮水を飛散させ易くなる。したがって、流入粒径が大きいほど、第二噴射制御における燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させることによって、点火プラグによる混合気への初期着火性の向上が可能となる。
また、第一の発明及び第二の発明に係る内燃機関は、該内燃機関から排出される排気の一部であるＥＧＲガスを該内燃機関の排気通路から吸気通路へ再循環させるＥＧＲ通路を有するＥＧＲ装置を更に備えてもよい。この場合、気筒内に吸入される吸入ガスは、外気とＥＧＲガスとを含む。また、該吸入ガスが流通する吸入ガス通路は、前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路とを含む。
ここで、ＥＧＲガスを吸気通路へ再循環させると、該ＥＧＲガスに起因した凝縮水が吸気通路において発生する場合がある。また、ＥＧＲ通路において、凝縮水が発生する場合もある。そこで、このように発生した凝縮水についても、気筒内への流入が予測される場合には、上述した第一噴射制御と第二噴射制御とを実行する。これにより、気筒内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することが可能となる。
本発明によれば、気筒内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することができる。
本発明の第一の実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る内燃機関の気筒の断面模式図を示す図である。 内燃機関の吸気行程中に気筒内へ流入する凝縮水を模式的に示す図である。 内燃機関の圧縮行程中に気筒内を流動する凝縮水を模式的に示す図である。 第一噴射制御による燃料噴射弁からの燃料噴射を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る第二噴射制御による燃料噴射弁からの燃料噴射を模式的に示す図である。 凝縮水の気筒内への流入を予測する処理フローを示すフローチャートである。 燃料噴射弁からの燃料噴射に係る制御フローを示すフローチャートである。 第二噴射制御における燃料噴射弁からの燃料噴射条件を算出する処理を行う処理フローを示すフローチャートである。 流入量と燃料噴射量との相関を示す図である。 流入粒径と燃料噴射量との相関を示す図である。 流入量と燃料噴射回数との相関を示す図である。 流入粒径と燃料噴射回数との相関を示す図である。 流入量と燃料噴射圧力との相関を示す図である。 流入粒径と燃料噴射圧力との相関を示す図である。 本発明の第一の実施形態の変形例２に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の第一の実施形態の変形例３に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る内燃機関の気筒の断面模式図を示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る第二噴射制御による燃料噴射弁からの燃料噴射を模式的に示す図である。
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、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態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。
（第一の実施形態）
＜内燃機関とその吸排気系の構成＞
図１は、本実施形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を含む気筒群を備えた火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１には、各気筒２内へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。また、内燃機関１には、各気筒２内の混合気に点火する点火プラグ４が設けられている。
ここで、内燃機関１の気筒２の断面模式図を図２に示す。図２に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２１と、シリンダヘッド２２と、を備えている。シリンダブロック２１には、円柱状の気筒２が形成されていて、該気筒２内には、ピストン２３が摺動自在に収容されている。また、シリンダヘッド２２には、吸気ポート３１と排気ポート４１とが形成されている。シリンダヘッド２２は、吸気ポート３１における気筒２へ繋がる開口端を開閉するための吸気バルブ３０と、該吸気バルブ３０を開閉駆動するための吸気カムシャフト３２とを備えている。また、シリンダヘッド２２は、排気ポート４１における気筒２へ繋がる開口端を開閉するための排気バルブ４０と、該排気バルブ４０を開閉駆動
するための排気カムシャフト４２とを備えている。
そして、本実施形態に係る内燃機関１では、シリンダヘッド２２は、吸気ポート３１と排気ポート４１との間に、燃料噴射弁３および点火プラグ４を備えている。ここで、燃料噴射弁３は、シリンダヘッド２２に形成された燃焼室の上方壁中央部付近からの燃料噴射が可能となるように設けられている。つまり、本実施形態に係る内燃機関１は、所謂センタ噴射式の内燃機関である。更に、本実施形態では、燃料噴射弁３から噴射された燃料が点火プラグ４に向かうような位置関係で、燃料噴射弁３および点火プラグ４が配置されている。なお、上記の燃料噴射弁３と点火プラグ４との位置関係は、センタ噴射式の内燃機関によってのみ実現されるものではないことはいうまでもない。例えば、気筒２の側方の部分から気筒２の中心軸に向かって燃料を噴射する所謂サイド噴射式の内燃機関であっても、燃料噴射弁３から噴射された燃料を点火プラグ４に指向することは可能である。
ここで、図１に戻ると、内燃機関１は、インテークマニホールド５０およびエキゾーストマニホールド６０と接続されている。インテークマニホールド５０には吸気通路５が接続されている。この吸気通路５の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動する過給機７のコンプレッサハウジング７１が設けられている。コンプレッサハウジング７１には、コンプレッサ７１ａが回転自在に収容されている。そして、コンプレッサハウジング７１よりも上流の吸気通路５には、エアクリーナ５１が設けられている。また、コンプレッサハウジング７１よりも下流の吸気通路５には、スロットル弁５３が設けられている。スロットル弁５３は、吸気通路５内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸気量を調整する。そして、スロットル弁５３よりも下流の吸気通路５には、吸気と冷却水とで熱交換を行うインタークーラ５２が設けられている。本実施形態におけるインタークーラ５２は、水冷式のインタークーラであるが、これに限定する意図はなく、インタークーラ５２に空冷式のインタークーラを用いることもできる。
更に、エアクリーナ５１には、エアフローメータ５４および湿度センサ５５が設けられている。エアフローメータ５４は、吸気通路５内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。湿度センサ５５は、外気の湿度に応じた電気信号を出力する。また、コンプレッサハウジング７１とスロットル弁５３との間の吸気通路５には、過給圧センサ５６が設けられている。過給圧センサ５６は、コンプレッサハウジング７１から流出する吸気の圧力に応じた電気信号を出力する。また、インタークーラ５２とインテークマニホールド５０との間の吸気通路５には、温度センサ５７が設けられている。温度センサ５７は、インタークーラ５２を通過した吸気の温度に応じた電気信号を出力する。
一方、エキゾーストマニホールド６０には排気通路６が接続されている。そして、排気通路６の途中には、排気の流れに従って順に過給機７のタービンハウジング７０、空燃比センサ６２、触媒ケーシング６１が設けられている。タービンハウジング７０には、タービン７０ａが回転自在に収容されている。また、触媒ケーシング６１には、排気浄化触媒６１ａが収容されている。排気浄化触媒６１ａは、例えば三元触媒である。また、空燃比センサ６２は、内燃機関１から排出された排気の空燃比に応じた電気信号を出力する。
そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ５４、湿度センサ５５、過給圧センサ５６、温度センサ５７、空燃比センサ６２に加え、クランクポジションセンサ１１、およびアクセル開度センサ１２等の各種センサが電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１１は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセル開度センサ１２は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出し、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
また、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁３、点火プラグ４、スロットル弁５３等の各種装置が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これら各種装置が制御される。例えば、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁３からの燃料噴射のタイミングを制御する。また、燃料噴射量や燃料噴射回数、燃料噴射圧力等を制御する。
＜凝縮水の発生予測＞
上記の図１に示した構成では、コンプレッサハウジング７１から流出した吸気が流通するインタークーラ５２において凝縮水が発生し易くなる。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ１０によってインタークーラ５２において凝縮水が発生するか否かが予測される。なお、本発明における吸入ガスに相当する空気（水蒸気を含む。）が流通するエアクリーナ５１、吸気通路５、コンプレッサハウジング７１、スロットル弁５３、インタークーラ５２、インテークマニホールド５０、および吸気ポート３１が本発明における吸入ガス通路に相当するが、以下の説明においては、インタークーラ５２において凝縮水が発生する場合を例にする。
ＥＣＵ１０は、先ず、インタークーラ５２に流入する吸気（以下、「クーラー流入吸気」と称する場合もある。）の温度と相対湿度とに基づいて、該クーラー流入吸気の水蒸気圧を算出する。ここで、クーラー流入吸気の温度は、大気圧、大気温、および過給圧（過給圧センサ５６によって計測される。）を用いて推定することができる。または、温度センサを用いて計測することもできる。また、クーラー流入吸気の相対湿度は、湿度センサ５５の出力値に基づいて算出される。そして、ＥＣＵ１０は、予め記憶されたマップまたは関数に基づいて、このように算出した水蒸気圧を飽和水蒸気圧とする温度を、クーラー流入吸気の露点温度として算出する。
更に、ＥＣＵ１０は、温度センサ５７の出力値に基づいて、インタークーラ５２を通過した吸気の温度（以下、「クーラー後吸気温度」と称する場合もある。）を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、クーラー後吸気温度が露点温度よりも低くなる場合に、インタークーラ５２において凝縮水が発生したと予測する。
また、ＥＣＵ１０は、インタークーラ５２における凝縮水の単位時間当たりの発生量（以下、「凝縮水発生量」と称する場合もある。）を推定することができる。詳しくは、ＥＣＵ１０は、クーラー後吸気温度に基づいて、インタークーラ５２から流出する吸気（以下、「クーラー流出吸気」と称する場合もある。）の飽和水蒸気圧を算出する。そして、クーラー流入吸気の水蒸気圧、クーラー流出吸気の飽和水蒸気圧、吸気流量（エアフローメータ５４によって計測される。）、および過給圧に基づいて、凝縮水発生量を推定する。
また、ＥＣＵ１０は、インタークーラ５２において発生する凝縮水の粒径（以下、「発生粒径」と称する場合もある。）を推定することができる。ここで、発生粒径は、吸気流量が少ないほど大きくなる傾向がある。また、発生粒径は、クーラー流入吸気の露点温度と、インタークーラ５２のコアの璧温（該璧温は、例えばインタークーラ５２に流れる冷却水の温度に基づいて算出することができる。）と、の温度差が大きいほど大きくなる傾向がある。そこで、ＥＣＵ１０は、これら相関に基づいて発生粒径を推定する。
＜燃焼悪化抑制制御＞
内燃機関１の気筒２内に凝縮水が流入すると、気筒２における燃焼状態が悪化する傾向
がある。この理由について、以下に説明する。
第一の理由は、凝縮水が気筒２内に流入すると、気筒２において均質性の高い混合気の形成が妨げられる傾向があるからである。凝縮水が気筒２内に流入すると、気筒２内に噴射された燃料が凝縮水と接触することによって、該燃料と該凝縮水とが混合してしまう場合がある。これにより、気筒２における均質性の高い混合気の形成が妨げられ、以て、気筒２における燃焼状態が悪化する傾向がある。
第二の理由は、凝縮水によって点火プラグ４が被水してしまうことによって、点火プラグ４近傍の水密度が比較的高くなる傾向があるからである。ここで、内燃機関１の吸気行程中に気筒２内へ流入する凝縮水を模式的に示す図を図３Ａに、内燃機関１の圧縮行程中に気筒２内を流動する凝縮水を模式的に示す図を図３Ｂに示す。図３Ａに示すように、凝縮水は吸気とともに気筒２内に流入する。そして、吸気が点火プラグ４近傍を通過するのに伴って、凝縮水も点火プラグ４近傍を通過することになる。その結果、凝縮水によって点火プラグ４が被水する事態が生じ得る。また、気筒２内に流入した凝縮水は、例えば、気筒２内に形成された吸気の渦流動やピストン２３の往復運動によって、気筒２内を流動する傾向がある。そして、凝縮水が気筒２内を流動すると、図３Ｂに示すように、凝縮水によって点火プラグ４が被水する事態が生じ得る。そして、点火プラグ４が被水してしまうような状況では、点火プラグ４近傍の水密度が比較的高くなり易く、結果として、点火プラグ４近傍の混合気のうちの燃料の割合が低下し易くなる。その結果、点火プラグ４による混合気への初期着火性が悪化し、以て、気筒２における燃焼状態が悪化する傾向がある。
そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０は、凝縮水が吸気行程中に気筒２内へ流入するか否かを予測する。そして、凝縮水の気筒２内への流入が予測される場合には、以下に説明する第一噴射制御と第二噴射制御とを含む燃焼悪化抑制制御を実行する。
先ず、第一噴射制御について説明する。第一噴射制御は、凝縮水の気筒２内への流入が予測される場合に、排気バルブ４０の閉弁後であって凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入する前の期間のうちの所定期間において燃料噴射弁３からの燃料噴射を行う制御である。ここで、所定期間は、排気バルブ４０の閉弁後であって凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入する前の期間のうちの任意の期間であって、例えば、内燃機関１の運転状態に応じて設定される。または、所定期間は、内燃機関１の運転状態と後述する第二噴射制御における燃料噴射条件とに基づいて設定されてもよい。この場合、例えば、第二噴射制御における燃料噴射量に応じて定まる第一噴射制御と第二噴射制御との噴射量割合に基づいて設定される。
そして、図４は、第一噴射制御による燃料噴射弁３からの燃料噴射を模式的に示す図である。ここで、図４は、吸気行程前半であって、吸気バルブ３０のリフト量が比較的小さく、吸気の流速が比較的遅い状態における上記模式図である。図４に示すように、吸気バルブ３０のリフト量が比較的小さいときは、凝縮水は主に吸気ポート３１に滞留しており、気筒２内には主に吸入空気が流入している。これは、凝縮水は吸入空気よりも重いため、吸気の流速が比較的遅いときには、凝縮水が吸入空気の流れに乗って気筒２内に流入し難くなるからである。このように、吸気行程中であっても凝縮水が気筒２内に流入するまでに或る期間を要する。そして、凝縮水が気筒２内に流入する前の期間のうちの所定期間において燃料噴射弁３からの燃料噴射が行われると、凝縮水による気筒２内の混合気形成への影響が抑制され、以て、均質性の高い混合気の形成が可能となる。
なお、第一噴射制御による燃料噴射開始タイミングが、排気バルブ４０の閉弁後に設定
されることによって、第一噴射制御により噴射された燃料が排気ポート４１に流出してしまうことを抑制できる。また、内燃機関１のバルブタイミングにおいて所謂ネガティブオーバーラップ期間が存在する場合、該期間には凝縮水が気筒２内に流入することがない。そのため、第一噴射制御による燃料噴射開始タイミングが該期間に設定されると、凝縮水による気筒２内の混合気形成への影響が好適に抑制される。
また、第一噴射制御では、吸気バルブ３０が開弁してから該吸気バルブ３０のリフト量が該リフト量の最大量の略１／３に達する前に燃料噴射弁３からの燃料噴射を終了してもよい。ここで、吸気バルブ３０のリフト量が該リフト量の最大量の略１／３以上となると、吸気の流速が比較的速くなり、凝縮水が吸入空気の流れに乗って気筒２内に流入し易くなる。そこで、吸気バルブ３０のリフト量が該リフト量の最大量の略１／３に達する前に燃料噴射を終了することによって、凝縮水が気筒２内の混合気形成に影響を及ぼすことを好適に抑制できる。
次に、第二噴射制御について説明する。第二噴射制御は、凝縮水の気筒２内への流入が予測される場合に、点火プラグ４によって混合気に点火する前の圧縮行程において燃料噴射弁３からの燃料噴射を行う制御である。そして、図５は、第二噴射制御による燃料噴射弁３からの燃料噴射を模式的に示す図である。本実施形態に係る内燃機関１は、燃料噴射弁３から噴射された燃料が点火プラグ４に向かうように構成されているため、図５に示すように、燃料噴射弁３から噴射された燃料が点火プラグ４に向かうことで、点火プラグ４近傍に存在する凝縮水が排気バルブ４０の側へ飛散している。その結果、点火プラグ４近傍の水密度が低下し、点火プラグ４近傍の混合気のうちの燃料の割合が高くなる。また、第二噴射制御によって、点火プラグ４近傍の燃料がリッチ化した成層混合気を形成することもできる。これらの結果、点火プラグ４による混合気への初期着火性の向上が可能となる。
次に、本発明に係る内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０が実行する処理について説明する。図６は、凝縮水の気筒２内への流入を予測する処理フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。なお、以下の説明においては、インタークーラ５２において凝縮水が発生する場合を例にする。
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、クーラー流入吸気の露点温度Ｔｄが算出される。Ｓ１０１では、上述したように、クーラー流入吸気の温度と相対湿度とに基づいて該クーラー流入吸気の水蒸気圧を算出し、算出した水蒸気圧を飽和水蒸気圧とする温度がクーラー流入吸気の露点温度Ｔｄとして算出される。なお、Ｓ１０１では、他の周知の手法に基づいてクーラー流入吸気の露点温度Ｔｄが取得されてもよい。そして、Ｓ１０２において、クーラー後吸気温度Ｔｃが算出される。Ｓ１０２では、温度センサ５７の出力値に基づいてクーラー後吸気温度Ｔｃが算出される。
次に、Ｓ１０３において、凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入するか否かが判別される。Ｓ１０３では、インタークーラ５２において凝縮水が発生したと推定される場合に、凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入すると予測することができる。ここで、Ｓ１０２で算出したクーラー後吸気温度ＴｃがＳ１０１で算出したクーラー流入吸気の露点温度Ｔｄよりも低くなる場合に、インタークーラ５２において凝縮水が発生したと推定することができる。または、Ｓ１０３では、インタークーラ５２において所定量以上の凝縮水が発生したと推定される場合に、凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入すると予測してもよい。そして、Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４の処理へ進み、Ｓ１０３において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５の処理へ進む。
Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４において、流入フラグｎｆｌａｇが１に設定される。ここで、流入フラグｎｆｌａｇは、凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入すると予測される場合に１に設定されるフラグである。そして、Ｓ１０４の処理の後、本フローの実行が終了される。一方、Ｓ１０３において否定判定された場合、次に、Ｓ１０５において、流入フラグｎｆｌａｇが０に設定される。そして、Ｓ１０５の処理の後、本フローの実行が終了される。
また、図７は、燃料噴射弁３からの燃料噴射に係る制御フローを示すフローチャートである。図７に示す制御フローでは、上述した燃焼悪化抑制制御、または通常時の燃料噴射制御である通常噴射制御が実行される。本実施形態では、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。
本フローでは、先ず、Ｓ２０１において、上記の図６に示したＳ１０４またはＳ１０５の処理によって設定される流入フラグｎｆｌａｇが読込まれる。そして、Ｓ２０２において、流入フラグｎｆｌａｇが１であるか否かが判別される。そして、Ｓ２０２において肯定判定された場合、この場合は凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入すると予測される場合であって、ＥＣＵ１０はＳ２０３の処理へ進む。一方、Ｓ２０２において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０７の処理へ進む。
Ｓ２０２において肯定判定された場合、次に、燃焼悪化抑制制御に係る制御フローが実行される。該制御フローでは、先ず、Ｓ２０３において、第一噴射制御による燃料噴射開始タイミングであるか否かが判別される。ここで、該燃料噴射開始タイミングは、第一噴射制御による燃料噴射が、排気バルブ４０の閉弁後であって凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入する前の期間中に終了するように定められるタイミングである。そして、Ｓ２０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０４の処理へ進み、Ｓ２０３において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
Ｓ２０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ２０４において、第一噴射制御が実行される。Ｓ２０４では、第一噴射制御による燃料噴射が所定期間実行される。
次に、Ｓ２０５において、第二噴射制御による燃料噴射タイミングであるか否かが判別される。ここで、該燃料噴射開始タイミングは、点火プラグ４による混合気への点火の前の圧縮行程におけるタイミングであって、第二噴射制御による燃料噴射によって、点火プラグ４近傍に存在する凝縮水を点火前に飛散させることを可能にするタイミングである。そして、Ｓ２０５において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０６の処理へ進み、Ｓ２０５において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０５の処理を繰り返す。
Ｓ２０５において肯定判定された場合、次に、Ｓ２０６において、第二噴射制御が実行される。そして、Ｓ２０６の処理の後、本フローの実行が終了される。なお、第二噴射制御による燃料噴射は、点火プラグ４近傍に存在する凝縮水を点火前に飛散させることを可能にする噴射条件で実行される。これは、内燃機関１の運転状態に応じて設定することができ、例えば、第二噴射制御による燃料噴射を行うときの気筒２内の圧力が高い場合には、該燃料噴射の噴射圧力を高く設定することができる。
また、Ｓ２０２において否定判定された場合、次に、通常噴射制御に係る制御フローが実行される。該制御フローでは、先ず、Ｓ２０７において、通常噴射制御による燃料噴射開始タイミングであるか否かが判別される。ここで、該燃料噴射開始タイミングは、内燃機関１の運転状態に応じて定められる所定のタイミングである。そして、Ｓ２０７において肯定判定された場合、次に、Ｓ２０８において、通常噴射制御が実行される。Ｓ２０８では、通常時の燃料噴射制御が実行される。そして、Ｓ２０８の処理の後、本フローの実
行が終了される。一方、Ｓ２０７において否定判定された場合にも、本フローの実行が終了される。
本発明に係る内燃機関の制御装置が、上述した制御フローを実行することによって、気筒２内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することができる。
なお、本実施形態においては、上記の図６に示したフローの処理をＥＣＵ１０が実行することで、本発明に係る予測部が実現される。また、上記の図７に示したフローのＳ２０１からＳ２０６の処理をＥＣＵ１０が実行することで、本発明に係る噴射制御部が実現される。
（第一の実施形態の変形例１）
次に、上述した第一の実施形態の変形例１について、図８に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
図８は、第二噴射制御における燃料噴射弁３からの燃料噴射条件を算出する処理を行う処理フローを示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。なお、以下の説明においては、インタークーラ５２において凝縮水が発生する場合を例にする。
図８に示すフローでは、Ｓ１０４の処理の後、Ｓ３０１において、気筒２内に流入する凝縮水の量（以下、「流入量」と称する場合もある。）Ｑｉｎが算出される。Ｓ３０１では、インタークーラ５２における凝縮水の単位時間当たりの発生量（凝縮水発生量）が推定され、該凝縮水発生量に基づいて流入量Ｑｉｎが算出される。ここで、流入量Ｑｉｎは、凝縮水発生量が多いほど該流入量Ｑｉｎが多くなるように算出される。なお、凝縮水発生量は、上述したように、クーラー流入吸気の水蒸気圧、クーラー流出吸気の飽和水蒸気圧、吸気流量、および過給圧に基づいて算出される。また、Ｓ３０１では、他の周知の手法に基づいて流入量Ｑｉｎが取得されてもよい。
次に、Ｓ３０２において、気筒２内に流入する凝縮水の粒径（以下、「流入粒径」と称する場合もある。）Ｄｉｎが算出される。Ｓ３０２では、インタークーラ５２において発生する凝縮水の粒径（発生粒径）が推定され、該発生粒径に基づいて流入粒径Ｄｉｎが算出される。ここで、流入粒径Ｄｉｎは、発生粒径が大きいほど該流入粒径Ｄｉｎが大きくなるように算出される。なお、発生粒径は、上述したように、吸気流量や、クーラー流入吸気の露点温度Ｔｄとインタークーラ５２のコアの璧温との温度差に基づいて算出される。更に、Ｓ３０２では、流入粒径Ｄｉｎは、凝縮水発生量が多いほど該流入粒径Ｄｉｎが大きくなるように算出されてもよい。また、Ｓ３０２では、他の周知の手法に基づいて流入粒径Ｄｉｎが取得されてもよい。
次に、Ｓ３０３において、第二噴射制御における燃料噴射量Ｑ２が算出される。Ｓ３０３では、Ｓ３０１で算出した流入量Ｑｉｎに基づいて、またはＳ３０２で算出した流入粒径Ｄｉｎに基づいて、または流入量Ｑｉｎと流入粒径Ｄｉｎとに基づいて、燃料噴射量Ｑ２が算出される。ここで、図９Ａは、流入量Ｑｉｎと燃料噴射量Ｑ２との相関を示す図である。また、図９Ｂは、流入粒径Ｄｉｎと燃料噴射量Ｑ２との相関を示す図である。そして、図９Ａに示すように、燃料噴射量Ｑ２は、流入量Ｑｉｎが多いほど該燃料噴射量Ｑ２が多くなるように算出される。また、図９Ｂに示すように、燃料噴射量Ｑ２は、流入粒径Ｄｉｎが大きいほど該燃料噴射量Ｑ２が多くなるように算出される。
次に、Ｓ３０４において、第二噴射制御における燃料噴射回数Ｎ２が算出される。Ｓ３
０４では、Ｓ３０１で算出した流入量Ｑｉｎに基づいて、またはＳ３０２で算出した流入粒径Ｄｉｎに基づいて、または流入量Ｑｉｎと流入粒径Ｄｉｎとに基づいて、燃料噴射回数Ｎ２が算出される。ここで、図１０Ａは、流入量Ｑｉｎと燃料噴射回数Ｎ２との相関を示す図である。また、図１０Ｂは、流入粒径Ｄｉｎと燃料噴射回数Ｎ２との相関を示す図である。そして、図１０Ａに示すように、燃料噴射回数Ｎ２は、同量の噴射量において流入量Ｑｉｎが多いほど該燃料噴射回数Ｎ２が多くなるように算出される。また、図１０Ｂに示すように、燃料噴射回数Ｎ２は、同量の噴射量において流入粒径Ｄｉｎが大きいほど該燃料噴射回数Ｎ２が多くなるように算出される。
次に、Ｓ３０５において、第二噴射制御における燃料噴射圧力Ｐ２が算出される。Ｓ３０５では、Ｓ３０１で算出した流入量Ｑｉｎに基づいて、またはＳ３０２で算出した流入粒径Ｄｉｎに基づいて、または流入量Ｑｉｎと流入粒径Ｄｉｎとに基づいて、燃料噴射圧力Ｐ２が算出される。ここで、図１１Ａは、流入量Ｑｉｎと燃料噴射圧力Ｐ２との相関を示す図である。また、図１１Ｂは、流入粒径Ｄｉｎと燃料噴射圧力Ｐ２との相関を示す図である。そして、図１１Ａに示すように、燃料噴射圧力Ｐ２は、流入量Ｑｉｎが多いほど該燃料噴射圧力Ｐ２が高くなるように算出される。また、図１１Ｂに示すように、燃料噴射圧力Ｐ２は、流入粒径Ｄｉｎが大きいほど該燃料噴射圧力Ｐ２が高くなるように算出される。そして、Ｓ３０５の処理の後、本フローの実行が終了される。
なお、本変形例では、Ｓ３０３からＳ３０５の処理のうち、全ての処理が実行されてもよいし、一部の処理のみが実行されてもよい。そして、Ｓ３０１の処理をＥＣＵ１０が実行することで、本発明に係る流入量推定部が実現され、Ｓ３０２の処理をＥＣＵ１０が実行することで、本発明に係る流入粒径推定部が実現される。また、ＥＣＵ１０がＳ３０３からＳ３０５の処理で算出したパラメータに基づいて第二噴射制御を実行することで、本発明に係る噴射制御部が実現されてもよい。
（第一の実施形態の変形例２）
次に、上述した第一の実施形態の変形例２について、図１２に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
図１２は、本変形例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１２に示す構成は、上記の図１に示した構成に加えて、ＥＧＲ装置８を備えている。本変形例に係るＥＧＲ装置８は、触媒ケーシング６１よりも下流の排気通路６からコンプレッサハウジング７１よりも上流の吸気通路５へＥＧＲガスを再循環させるＥＧＲ通路８０を有している。そして、ＥＧＲ通路８０は、ＥＧＲパイプ８１と、ＥＧＲガスの還流の流れに従って該ＥＧＲパイプ８１に接続して設けられた、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ８２および還流するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁８３と、によって構成されている。これらのＥＧＲパイプ８１、ＥＧＲクーラ８２、ＥＧＲ弁８３により、ＥＧＲ装置８が形成される。なお、内燃機関１の運転状態に応じて定められる要求ＥＧＲ率を実現すべく、ＥＣＵ１０がＥＧＲ弁８３を制御する。
ここで、ＥＧＲガスには、比較的多量の水蒸気が含まれる。また、エアクリーナ５１を通過した外気と、吸気通路５へ還流したＥＧＲガスと、を含む吸入ガスは、エアクリーナ５１を通過した外気のみの吸入空気と比較して、温度が高くなる傾向にある。したがって、インタークーラ５２に流入する吸気（クーラー流入吸気）の温度と相対湿度が比較的高くなり、結果として、クーラー流入吸気の水蒸気圧が高くなる傾向にある。そうすると、インタークーラ５２における凝縮水の単位時間当たりの発生量（凝縮水発生量）が多くなり易く、インタークーラ５２において発生した凝縮水が気筒２内に流入し易くなる。また、クーラー流入吸気の水蒸気圧が高くなると、クーラー流入吸気の露点温度が高くなるた
め、該クーラー流入吸気の露点温度と、インタークーラ５２のコアの璧温と、の温度差が大きくなり易い。その結果、インタークーラ５２において発生する凝縮水の粒径（発生粒径）が大きくなり易い。
ここで、本変形例では、上記の図６のＳ１０１におけるクーラー流入吸気の露点温度Ｔｄの算出において、クーラー流入吸気の温度は、大気圧、大気温、過給圧、およびＥＧＲ弁８３の開度を用いて推定することができる。また、クーラー流入吸気の相対湿度は、湿度センサ５５の出力値、およびＥＧＲ弁８３の開度を用いて推定することができる。詳しくは、本変形例では、これら推定において、内燃機関１の運転状態に基づいて推定されるＥＧＲガスの温度、組成と、ＥＧＲ弁８３の開度に基づいて推定されるＥＧＲガス量と、が考慮される。
また、本変形例では、上記の図８のＳ３０１において算出される流入量Ｑｉｎが比較的多くなり易い。これは、凝縮水発生量が多くなり易いためである。また、Ｓ３０２において算出される流入粒径Ｄｉｎが比較的大きくなり易い。これは、発生粒径が大きくなり易いためである。そして、本変形例では、Ｓ３０３において、流入量Ｑｉｎ、流入粒径Ｄｉｎに加えて要求ＥＧＲ率を考慮して、燃料噴射量Ｑ２が算出される。このとき、燃料噴射量Ｑ２は、ＥＧＲ弁８３の開度が大きいほど該燃料噴射量Ｑ２が多くなるように算出される。言い換えれば、燃料噴射量Ｑ２は、ＥＧＲガス量が多いほど該燃料噴射量Ｑ２が多くなるように算出される。また、Ｓ３０４、Ｓ３０５においても、要求ＥＧＲ率が考慮される。このとき、燃料噴射回数Ｎ２は、同量の噴射量においてＥＧＲ弁８３の開度が大きいほど（ＥＧＲガス量が多いほど）該燃料噴射回数Ｎ２が多くなるように算出され、燃料噴射圧力Ｐ２は、ＥＧＲ弁８３の開度が大きいほど（ＥＧＲガス量が多いほど）該燃料噴射圧力Ｐ２が高くなるように算出される。
そして、本発明に係る内燃機関の制御装置が、上述した第一噴射制御および第二噴射制御を実行することによって、気筒２内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することができる。
（第一の実施形態の変形例３）
次に、上述した第一の実施形態の変形例３について、図１３に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
図１３は、本変形例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１３に示す構成は、上記の図１に示した構成とは異なり、過給機７およびインタークーラ５２を備えていない。そして、過給圧センサ５６に代えて、吸気圧センサ５８を備えている。吸気圧センサ５８は、インテークマニホールド５０内の吸気の圧力に応じた電気信号を出力する。
また、図１３に示す構成は、ＥＧＲ装置９を備えている。本変形例に係るＥＧＲ装置９は、エキゾーストマニホールド６０からインテークマニホールド５０へＥＧＲガスを再循環させるＥＧＲ通路９０を有している。そして、ＥＧＲ通路９０は、ＥＧＲパイプ９１と、ＥＧＲガスの還流の流れに従って該ＥＧＲパイプ９１に接続して設けられた、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ９２、還流するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁９３、およびインテークマニホールド５０の各吸気ポートへ繋がるノズル部９５と、によって構成されている。また、ＥＧＲクーラ９２とＥＧＲ弁９３との間のＥＧＲパイプ９１には、ＥＧＲクーラ９２を通過したＥＧＲガスの温度に応じた電気信号を出力する温度センサ９４が設けられている。これらのＥＧＲパイプ９１、ＥＧＲクーラ９２、ＥＧＲ弁９３、温度センサ９４、ノズル部９５により、ＥＧＲ装置９が形成される。
このような構成では、インタークーラを備えていないものの、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ９２によって冷却されるため、該ＥＧＲクーラ９２において凝縮水が発生し易くなる。また、ノズル部９５において凝縮水が発生する場合もある。つまり、ＥＧＲ通路９０において凝縮水が発生し得る。なお、ＥＧＲ通路９０は、本発明に係る吸入ガス通路に相当する。
そこで、ＥＣＵ１０は、発生した凝縮水が吸気行程中に気筒２内に流入するか否かを予測する。例えば、ＥＧＲクーラ９２において凝縮水が発生する場合を例にすると、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＥＧＲクーラ９２に流入するＥＧＲガスの温度、相対湿度を推定し、その水蒸気圧を算出する。更に、ＥＣＵ１０は、温度センサ９４の出力値に基づいて、ＥＧＲクーラ９２を通過したＥＧＲガスの温度を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、これらパラメータに基づいて、ＥＧＲクーラ９２において凝縮水が発生したか否かを推定し、上記の予測を行う。
そして、本発明に係る内燃機関の制御装置が、凝縮水の気筒２内への流入が予測される場合に、上述した第一噴射制御および第二噴射制御を実行することによって、気筒２内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することができる。
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について、図１４および図１５に基づいて説明する。なお、本実施形態において、上述した第一の実施形態と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
図１４は、本実施形態に係る内燃機関１の気筒２の断面模式図である。図１４に示すように、本実施形態に係る内燃機関１では、シリンダヘッド２２は、吸気ポート３１と排気ポート４１との間に、点火プラグ４を備えている。つまり、点火プラグ４が気筒２上部の略中央に配置されている。また、シリンダヘッド２２は、吸気ポート３１よりも下側に燃料噴射弁３を備えている。ここで、本実施形態では、燃料噴射弁３から噴射された燃料が、吸気ポート３１近傍における気筒２の側方の部分から気筒２の中心軸に向かうような位置に燃料噴射弁３が配置されている。そして、燃料噴射弁３は、その噴射軸線が水平面（詳しくは、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２２との間のガスケット面）に対して下側を向くように設けられている。そのため、本実施形態に係る内燃機関１では、燃料噴射弁３から噴射された燃料が点火プラグ４を指向してはいない。そこで、ＥＣＵ１０は、上述した第一の実施形態に係る第二噴射制御とは異なるタイミングにおいて、第二噴射制御を実行する。なお、本実施形態では、上述した第一の実施形態に係る第一噴射制御と同様の第一噴射制御が実行される。
本実施形態では、上記の図７に示したフローと同一のフローが実行される。ただし、上記の図７のＳ２０５における第二噴射制御による燃料噴射タイミングが、上述した第一の実施形態に係る第二噴射制御とは異なる。詳しくは、本実施形態では、上記の図７のＳ２０５における第二噴射制御による燃料噴射タイミングが、吸気行程後半における気筒２内への凝縮水の流入中の所定のタイミングとなる。そして、このようなタイミングで実行される第二噴射制御について、図１５に基づいて説明する。図１５は、本実施形態に係る第二噴射制御による燃料噴射弁３からの燃料噴射を模式的に示す図である。図１５に示すように、本実施形態に係る第二噴射制御では、燃料噴射弁３から噴射された燃料が、吸気ポート３１近傍における気筒２の側方の部分から気筒２の中心軸に向かっている。
そして、第二噴射制御が実行されると、噴射された燃料の液滴が気筒２内の吸気バルブ３０近傍に存在する凝縮水に衝突する。その結果、該凝縮水が飛散することになる。ここ
で、燃料の液滴が凝縮水に衝突し、該凝縮水が飛散する過程においては、該凝縮水が微粒化する傾向がある。また、凝縮水の粒径が小さいほど、凝縮水が気筒２内を流動する過程において、該凝縮水の状態が液相から気相へと変化し易くなる。以上に鑑みると、第二噴射制御によって凝縮水が飛散し微粒化すると、凝縮水が気筒２内を流動する過程における点火プラグ４の被水が抑制されることになる。その結果、点火プラグ４近傍の水密度が低下し、以て、点火プラグ４による混合気への初期着火性の向上が可能となる。なお、本実施形態に係る第二噴射制御においても、上述した第一の実施形態と同様にして、燃料噴射量Ｑ２、燃料噴射回数Ｎ２、燃料噴射圧力Ｐ２を算出することができる。
本発明に係る内燃機関の制御装置が、第一噴射制御とともにこのような第二噴射制御を実行することによっても、気筒２内に流入する凝縮水による燃焼悪化を可及的に抑制することができる。
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・点火プラグ
５・・・・吸気通路
６・・・・排気通路
７・・・・過給機
８、９・・ＥＧＲ装置
１０・・・ＥＣＵ
３０・・・吸気バルブ
３１・・・吸気ポート
４０・・・排気バルブ
４１・・・排気ポート
５０・・・インテークマニホールド
５２・・・インタークーラ
５４・・・エアフローメータ
５５・・・湿度センサ
５６・・・過給圧センサ
５７・・・温度センサ

Claims (7)

  1. 内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内に吸入される吸入ガスと燃料との混合気に点火する点火プラグと、を備える内燃機関であって、該燃料噴射弁から噴射された燃料が該点火プラグに向かうように構成された内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、
    前記吸入ガスが流通する吸入ガス通路において発生した凝縮水が吸気行程中に前記気筒内へ流入するか否かを予測する予測部と、
    前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合には、排気バルブの閉弁後であって前記凝縮水が吸気行程中に前記気筒内に流入する前の期間のうちの所定期間において前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う第一噴射制御と、前記点火プラグによって前記混合気に点火する前の圧縮行程において前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う第二噴射制御と、を実行する噴射制御部と、
    を備える、内燃機関の制御装置。
  2. 内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記気筒内に吸入される吸入ガスと燃料との混合気に点火する点火プラグであって該気筒上部の略中央に配置された点火プラグと、を備える内燃機関であって、該燃料噴射弁から噴射された燃料が、前記気筒に前記吸入ガスを導く吸気ポート近傍における該気筒の側方の部分から該気筒の中心軸に向かうように構成された内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、
    前記吸入ガスが流通する吸入ガス通路において発生した凝縮水が吸気行程中に前記気筒内へ流入するか否かを予測する予測部と、
    前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合には、排気バルブの閉弁後であって前記凝縮水が吸気行程中に前記気筒内に流入する前の期間のうちの所定期間において前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う第一噴射制御と、吸気行程後半における前記気筒内への前記凝縮水の流入中に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を行う第二噴射制御と、を実行する噴射制御部と、
    を備える、内燃機関の制御装置。
  3. 前記噴射制御部は、吸気バルブが開弁する前に排気バルブが閉弁する場合には、前記第一噴射制御において、該吸気バルブが開弁する前に燃料噴射を開始することを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記噴射制御部は、前記第一噴射制御において、吸気バルブが開弁してから該吸気バルブのリフト量が該リフト量の最大量の略１／３に達する前に燃料噴射を終了することを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合に、前記気筒内に流入する前記凝縮水の量である流入量を推定する流入量推定部を、更に備え、
    前記噴射制御部は、前記流入量が多いほど、前記第二噴射制御における燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させる、
    請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記予測部によって前記凝縮水の前記気筒内への流入が予測される場合に、前記気筒内に流入する前記凝縮水の粒径である流入粒径を推定する流入粒径推定部を、更に備え、
    前記噴射制御部は、前記流入粒径が大きいほど、前記第二噴射制御における燃料噴射の噴射量又は噴射回数又は噴射圧力を増加させる、
    請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記内燃機関は、該内燃機関から排出される排気の一部であるＥＧＲガスを該内燃機関
    の排気通路から吸気通路へ再循環させるＥＧＲ通路を有するＥＧＲ装置を更に備え、
    前記吸入ガスは、外気とＥＧＲガスとを含み、
    前記吸入ガス通路は、前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路とを含むことを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
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