JPH10252572A

JPH10252572A - 水噴射量制御装置

Info

Publication number: JPH10252572A
Application number: JP9061368A
Authority: JP
Inventors: Susumu Koketsu; 晋纐纈
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JP3791100B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、水噴射式ディーゼルエンジンに用
いて好適の、水噴射量制御装置に関し、水供給ポンプ及
び燃料噴射ポンプのラック位置の急激な変動を抑制でき
るようにする。【解決手段】ラック位置を変更することで水の供給量
を変更する水供給ポンプ４０と、エンジンの運転状態を
検出する運転状態検出手段５０と、運転状態検出手段か
らの検出情報に基づいて水の噴射量を設定する制御手段
９０とをそなえ、エンジンの運転状態が第１の運転状態
から第２の運転状態に変化したときに、水供給ポンプ４
０の第１の運転状態でのラック位置から第２の運転状態
における目標ラック位置までのラック位置変化量が所定
量よりも大きい場合には、制御手段９０により、水供給
ポンプ４０の１回のラック位置変化量が所定量よりも小
さくなるように、水供給ポンプのラック位置の変更が複
数回に分割されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に燃料と
水とを噴射する水噴射式ディーゼルエンジンに用いて好
適の、水噴射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、その燃焼が所
謂筒内空気圧縮着火によって行なわれるため、排ガス中
に含まれる各成分の生成メカニズムがガソリン予混合燃
焼の場合と異なったものとなる。すなわち、ディーゼル
エンジンでは、一般的に燃焼が空気過剰の状態で行なわ
れ、ＨＣ（炭化水素）とＣＯ（一酸化炭素）との排出濃
度が比較的低水準になるのに対し、燃焼温度が高くなる
ことからＮＯｘ（窒素酸化物）が比較的多く発生する。

【０００３】また、燃料噴射が行なわれた後、燃料蒸気
又は極端な過濃度混合気が局所的に高温雰囲気に晒され
る結果、燃料分子が熱分解されて炭素粒子が形成されや
すい。このため、排ガス中には多量のすすが含まれるこ
とになる。特に、高負荷時には燃焼温度が高くなり、Ｎ
Ｏｘの発生が促進され、また、低負荷時と比べて燃料密
度が高くなることから、上記の炭素粒子が再び空気に触
れる機会が減少し、より多くのすすが排出されるように
なる。

【０００４】そこで、燃焼室内に燃料と水とを混合噴射
して燃焼を行なわせるようにした、所謂水噴射式ディー
ゼルエンジンが提案されている。この水噴射式ディーゼ
ルエンジンでは、燃料噴射時に燃料とともに水を燃焼室
内に噴射するものであり、これにより、燃焼温度が低下
してＮＯｘの発生を抑制することができる。また、水の
気化による小爆発、つまり、水の発散現象により、燃焼
室内に渦流が生成され、燃焼効率が向上してすすの発生
が抑制される。さらに、この燃焼効率の向上により燃費
が改善されるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
水噴射式ディーゼルエンジンでは、エンジンの運転状態
（具体的には、エンジン回転数及びエンジン負荷）に応
じて、燃焼室内に噴射される燃料や水の量が制御され
る。また、水噴射式ディーゼルエンジンには、燃料を加
圧する燃料噴射ポンプ及び、水を加圧する水供給ポンプ
の２つの高圧ポンプが設けられている。このうち、燃料
噴射ポンプは通常のディーゼルエンジンに設けられた燃
料噴射ポンプと同様に構成され、ラック位置を変更する
ことで燃料の噴射量が変更されるものである。また、水
供給ポンプもこのような燃料噴射ポンプと略同様に構成
されており、やはりラック位置を変更することで水の噴
射量が制御される。

【０００６】そして、例えば図６において、エンジンの
運転状態がの状態（第１運転状態）からの運転状態
（第２運転状態）に変化した場合（図中矢印ａで示す）
や、の運転状態（第１運転状態）からの運転状態
（第２運転状態）に変化した場合（図中矢印ｂで示す）
には、図７に示すようなタイムチャートにしたがって、
燃料噴射及び水噴射の制御が行なわれる。

【０００７】すなわち、図７（ｄ）に示すように、の
状態からの状態へエンジンの運転状態が変化したこと
が検出されると、まず、図示しないコントローラによ
り、水供給ポンプのラック位置が、第１運転状態に適し
たラック位置Ｒww1 から第２運転状態に適したラック位
置Ｒww2 に変更される（ｔ＝ｔa1）。これにより、図７
（ｂ）に示すように、水噴射量ｑw がラック位置Ｒww2
に応じた噴射量ｑw2に増加する。

【０００８】次に、図７（ｃ）に示すように、水供給ポ
ンプへの制御信号を発した後、コントローラでは、制御
周期τだけ遅れて（ｔ＝ｔa2）、燃料噴射量を増加させ
るべく、燃料噴射ポンプのラック位置が第１運転状態に
適したラック位置Ｒwf1 から第２運転状態に適したラッ
ク位置Ｒwf2 へ変更される。なお、このように、燃料噴
射ポンプへのラック位置変更信号が制御周期τの分だけ
遅れるのは、単にコントローラの制御上、同時に信号を
出力できないからであり、僅かな時間であるが制御に遅
れが生じるのである。なお、以下この制御周期を制御イ
ンターバルという。

【０００９】ところで、このような制御インターバルτ
が存在すると、図７（ａ）に示すように、ｔa1からｔa2
までの期間で、燃料噴射量が一旦減少してしまう。これ
は、燃料噴射ポンプのラック位置が変更されるまで、即
ち、ｔ＝ｔa2までは、燃料及び水の合計噴射量は不変で
あるため、ｔa1からｔa2までの期間は、水噴射量が増加
した分だけ結果的に燃料噴射量が低下してしまうのであ
る。そして、このような燃料噴射量の低下により、エン
ジンの出力トルクが低下して、いわゆる息つきが生じる
という課題があった。

【００１０】また、上述とは逆に、の状態からの状
態へエンジンの運転状態が変化したことが検出された場
合には、コントローラにより、水供給ポンプのラック位
置が第２運転状態に適したラック位置Ｒww2 から第１運
転状態に適したラック位置Ｒww1 に変更され（ｔ＝ｔb
1）、これにより、図７（ｂ）に示すように、水噴射量
が水供給ポンプのラック位置Ｒww1 に応じた噴射量ｑw1
となる。

【００１１】そして、水供給ポンプへの制御信号を発し
てから制御インターバルτだけ遅れてから（ｔ＝ｔb
2）、燃料噴射量を減少するべく、燃料噴射ポンプのラ
ック位置が第２運転状態に適したラック位置Ｒwf2 から
第１運転状態に適したラック位置Ｒwf1 へ変更される。
この場合には、上述とは逆に、ｔb1からｔb2までの期間
で、燃料噴射量が一旦増加してしまう。すなわち、燃料
噴射ポンプのラック位置が変更される（ｔ＝ｔb2）は、
燃料及び水の合計噴射量は不変であるため、結果的にｔ
b1からｔb2までの期間は、水噴射量が減少した分だけ燃
料噴射量が増加してしまうのである。そして、このよう
に燃料が過剰に噴射されることにより、黒煙が排出され
るおそれがあった。

【００１２】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、エンジンの運転状態の変化にともなう水供給
ポンプ及び燃料噴射ポンプのラック位置の急激な変動を
抑制して、トルク低下による息つきや黒煙の排出を極力
抑制できるようにした、水噴射量制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の水噴射量制御装置は、ラック位置を変更する
ことで供給される水の量を変更する水供給ポンプをそな
え、該水供給ポンプにより供給された該水をエンジンの
燃焼室に噴射しうる水噴射式エンジンにおいて、エンジ
ンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状
態検出手段からの検出情報に基づいて該水の噴射量を設
定する制御手段とをそなえ、該エンジンの運転状態が第
１の運転状態から第２の運転状態に変化したときに、該
水供給ポンプの該第１の運転状態におけるラック位置か
ら該第２の運転状態における目標ラック位置までのラッ
ク位置変化量が所定量よりも大きい場合には、該制御手
段により、該水供給ポンプの１回のラック位置変化量が
該所定量よりも小さくなるように、該水供給ポンプのラ
ック位置の変更が複数回に分割されるように構成されて
いることを特徴としている。

【００１４】また、請求項２記載の本発明の水噴射量制
御装置は、上記請求項１記載の構成に加えて、該制御手
段が、該運転状態検出手段からの検出情報に基づいて、
該第２の運転状態における該水供給ポンプの目標ラック
位置を求める目標ラック位置設定手段と、該水供給ポン
プの該第１の運転状態におけるラック位置から該目標ラ
ック位置までのラック位置変化量を算出するラック位置
変化量算出手段と、該ラック位置変化量が、所定量より
も大きい場合には、該水供給ポンプの１回のラック位置
変化量を該所定量よりも小さく設定し、該水供給ポンプ
のラック位置の変更を複数回に分割するラック位置変化
量分割手段と、をそなえていることを特徴としている。

【００１５】また、請求項３記載の本発明の水噴射量制
御装置は、上記請求項１又は２記載の構成に加えて、該
所定量が、エンジン回転数と負荷とのマップにより設定
されることを特徴としている。また、請求項４記載の本
発明の水噴射量制御装置は、上記請求項２又は３記載の
構成に加えて、該水噴射式エンジンが、該水供給ポンプ
に加えて、ラック位置を変更することで供給される燃料
の量を変更する燃料噴射ポンプをそなえ、該制御手段
が、該水供給ポンプのラック位置の変更が複数回に分割
された場合に、該燃料噴射ポンプのラック位置の変更を
該水供給ポンプと同様に複数回に分割する燃料噴射ポン
プラック位置変化量分割手段をそなえていることを特徴
としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての水噴射量制御装置について説明すると、
図１はその要部に着目した模式的なブロック図、図２は
その水噴射量の特性を示すマップ、図３はその燃料噴射
ポンプのラック位置を設定するためのマップである。

【００１７】図１において、符号１はいわゆる水噴射式
ディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルであって、図示し
ないシリンダヘッドに各シリンダ毎に取り付けられてい
る。そして、この燃料噴射ノズル１により燃焼室内に燃
料と水とが混合噴射されるようになっている。また、こ
の燃料噴射ノズル１には、水パイプ（水供給路）３０を
介して水供給ポンプ４０が接続されるとともに、燃料パ
イプ（燃料供給路）３１を介して燃料噴射ポンプ７０が
接続されている。

【００１８】ここで、水供給ポンプ４０及び燃料噴射ポ
ンプ７０は、略同様の構成となっている。すなわち、燃
料噴射ポンプ７０には、図示するようにラックアクチュ
エータ８１が装着されており、このラックアクチュエー
タ８１により燃料噴射ポンプ７０のラック（図示省略）
を移動することで、燃料噴射ポンプ７０から燃料噴射ノ
ズル１に供給される燃料量が変更されるようになってい
る。

【００１９】また、水供給ポンプ４０には、ラックアク
チュエータ８０が装着されており、このラックアクチュ
エータ８０により水供給ポンプ４０のラック（図示省
略）を移動することで、水供給ポンプ４０から燃料噴射
ノズル１に供給される水の量が変更されるようになって
いる。そして、これらのポンプ４０，７０から燃料噴射
ノズル１への燃料及び水の供給量を変更することで、実
際に燃料噴射ノズル１から噴射される燃料量及び水の量
が変更されるようになっている。

【００２０】ところで、各ラックアクチュエータ８０，
８１は、後述するコントローラ（制御手段）９０に電気
的に接続されており、コントローラ９０からの制御信号
にしたがって水供給ポンプ４０及び燃料噴射ポンプ７０
のラック位置が制御されるようになっている。そして、
各ポンプ４０，７０は、このラック位置に応じて、吐出
量を０から最大エンジン負荷時の噴射量にまで連続的に
変化させることができるようになっている。

【００２１】次に、本発明の要部について説明すると、
上述のコントローラ（制御手段）９０には、図１に示す
ように、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数セ
ンサ９１，エンジンの負荷を検出するエンジン負荷セン
サ９２が接続されている。なお、エンジン負荷センサ９
２は、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出する
ことでエンジン負荷を検出するようになっている。ま
た、これらのエンジン回転数センサ９１及びエンジン負
荷センサ９２は、エンジンの運転状態を検出する運転状
態検出手段５０としての機能を有している。

【００２２】また、コントローラ９０内には、水供給ポ
ンプ制御部９０Ａと、燃料噴射ポンプ制御部９０Ｂとが
設けられている。これらの制御部９０Ａ，９０Ｂは、運
転状態検出手段５０からの検出情報に基づいて、それぞ
れラックアクチュエータ８０，８１の作動を制御するも
のであって、各ポンプ４０，７０のラック位置を制御す
ることで各ポンプ４０，７０から吐出される流体（水，
燃料）の流量を制御するようになっている。

【００２３】具体的には、各制御部９０Ａ，９０Ｂで
は、運転状態検出手段５０（エンジン回転数センサ９１
及びエンジン負荷センサ９２）からの検出情報に基づい
て、エンジンの運転状態が、ある状態（第１の運転状
態）から別の状態（第２の運転状態）に変化したかを判
定し、エンジン運転状態が変化したと判定すると、エン
ジン運転状態に応じた水噴射量及び燃料噴射量となるよ
うに、各ラックアクチュエータ８０，８１に作動制御信
号を出力するようになっている。なお、ここでは、エン
ジンの運転状態が変化する直前の状態を第１の運転状態
といい、エンジンの運転状態が変化した直後の状態を第
２の運転状態という。したがって、例えば図６に示す矢
印ａ方向にエンジンの運転状態が変化した場合には、
の状態が第１の運転状態に相当し、の状態が第２の運
転状態に相当する。また、図６に示す矢印ｂ方向にエン
ジンの運転状態が変化した場合には、の状態が第１の
運転状態に相当し、の状態が第２の運転状態に相当す
る。

【００２４】さて、このような水供給ポンプ制御部９０
Ａ及び燃料噴射ポンプ制御部９０Ｂのうち、まず水供給
ポンプ制御部９０Ａについて説明すると、水供給ポンプ
制御部９０Ａには、図１に示すように、目標ラック位置
設定手段６０と、ラック位置変化量算出手段６１と、ラ
ック位置変化量分割手段６２とが設けられている。この
うち目標ラック位置設定手段６０は、運転状態検出手段
５０からの検出情報に基づいて、第２の運転状態におけ
る水供給ポンプ４０の目標ラック位置Ｒww2 を求めるも
のである。

【００２５】ここで、目標ラック位置設定手段６０に
は、目標ラック位置Ｒww2 を求めるためのマップ（図２
参照）が記憶されている。このマップには、エンジン回
転数やエンジン負荷に応じて、燃料噴射量に対する最適
な水噴射量の比が記憶されており、目標ラック位置設定
手段６０では、このマップからエンジン回転数及びエン
ジン負荷に基づいて、第２の運転状態における最適な目
標ラック位置Ｒww2 を設定するようになっているのであ
る。

【００２６】また、ラック位置変化量算出手段６１は、
第１の運転状態における水供給ポンプ４０のラック位置
（即ち、現在のラック位置）Ｒww1 から上記目標ラック
位置設定手段６０により設定された目標ラック位置Ｒww
2 までのラック位置変化量ΔＲww（＝｜Ｒww2 −Ｒww1
｜）を算出するものである。また、ラック位置変化量分
割手段６２は、ラック位置変化量算出手段６１により算
出されたラック位置変化量ΔＲwwと、所定量ΔＲwwmax
とを比較するとともに、ラック位置変化量ΔＲwwが所定
量ΔＲwwmax よりも大きい場合には、水供給ポンプ４０
の１回のラック位置変化量が所定量ΔＲwwmax よりも小
さくなるように設定して、水供給ポンプ４０のラック位
置の変更を複数回に分割するものである。

【００２７】なお、上記所定量ΔＲwwmax は、ここで
は、エンジン回転数とエンジン負荷とにより設定される
１回のラック位置変化量の最大値であって、図示しない
３次元マップ（エンジン回転数，エンジン負荷及びΔＲ
wwmax ）により設定されるものである。また、この所定
量ΔＲwwmax は、ラック位置の１回の変化量がこの最大
値ΔＲwwmax 以上となると、エンジンのトルク変動が大
きくなり、エンジンの息つきや黒煙の排出が生じること
が考えられるようなラック位置変化量である。

【００２８】すなわち、本装置では、ラック位置変化量
ΔＲwwが所定量ΔＲwwmax よりも大きい場合に、水供給
ポンプ４０の１回のラック位置変化量を所定量ΔＲwwma
x よりも小さくなるように設定して、水供給ポンプ４０
のラック位置の変更を複数回に分割することで、エンジ
ン運転状態が変化したときのトルク変動を極力抑制し
て、エンジンの息つきや黒煙の排出を防止するようにな
っているのである。

【００２９】次に、燃料噴射ポンプ制御部９０Ｂについ
て説明すると、この燃料噴射ポンプ制御部９０Ｂには、
エンジンの運転状態が第１の運転状態から第２の運転状
態に変化したときに、燃料噴射ポンプ７０の目標ラック
位置Ｒwf2 を設定する目標ラック位置設定手段６３と、
この目標ラック位置設定手段６３及び上述の水供給ポン
プ制御部９０Ａ内に設けられたラック位置変化量分割手
段６２からの情報に基づいて、燃料噴射ポンプ７０のラ
ック位置の変更を複数回に分割するラック位置変化量分
割手段６４が設けられている。

【００３０】ここで、目標ラック位置設定手段６３は、
水供給ポンプ４０の目標ラック位置設定手段６０により
設定された水供給ポンプ４０のラック位置Ｒwwに基づい
て燃料噴射ポンプ７０のラック変化量ΔＲwfを設定する
ものであり、例えば図３に示すようなマップが記憶され
ている。また、ラック位置変化量分割手段６４は、水供
給ポンプ制御部９０Ａのラック位置変化量分割手段６２
からの情報に基づいて、水供給ポンプ４０のラック位置
変更が複数回に分割されると、これと同様に燃料噴射ポ
ンプ７０のラック位置変更を複数回に分割するものであ
る。

【００３１】これにより、エンジン運転状態の変化時
に、水供給ポンプ４０のラック位置変化量ΔＲwwが所定
量ΔＲwwmax よりも大きい場合には、燃料噴射ポンプ７
０のラック位置の変更も、水供給ポンプ４０のラック位
置の変更回数と同一の回数に分割されるようになってい
る。本発明の一実施形態として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、エンジンの運転状態が
変化した場合には、例えば図４に示すようなタイムチャ
ートにしたがって、燃料噴射及び水噴射の制御が行なわ
れる。

【００３２】まず、エンジンの運転状態が、図６に示す
の状態（第１の運転状態）からの状態（第２の運転
状態）へ変化した場合について説明する。コントローラ
９０では、エンジン回転数センサ９１及びエンジン負荷
センサ９２からのエンジン回転数情報及びエンジン負荷
情報に基づいて、エンジン運転状態が変化したか否かを
判定し、エンジン運転状態が変化したと判定した場合に
は、目標ラック位置設定手段６０おいて、図２に示すよ
うなマップから水供給ポンプ４０の目標ラック位置Ｒww
2 を設定する。

【００３３】そして、ラック位置変化量算出手段６１に
より、現在の水供給ポンプ４０のラック位置Ｒww1 から
目標ラック位置Ｒww2 までのラック位置変化量ΔＲww
（＝Ｒww2 −Ｒww1 ）を算出する。さらに、ラック位置
変化量分割手段６２において、このラック位置変化量Δ
Ｒwwが、所定量ΔＲwwmax よりも大きいか否かを判定す
る。なお、この所定量ΔＲwwmax は、図示しないマップ
からエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて設定さ
れる。

【００３４】ここで、ラック位置変化量ΔＲwwが所定量
ΔＲwwmax よりも大きい場合には、水供給ポンプの１回
のラック位置変化量が所定量ΔＲwwmax よりも小さくな
るように、水供給ポンプのラック位置の変更が複数回に
分割される。この場合、具体的には、最初の水供給ポン
プ４０の指示ラック位置Ｒwwd がＲww1 ＋ΔＲwwmaxと
して設定される。

【００３５】これにより、図４（ｄ）のタイムチャート
に示すように、制御開始時ｔ＝ｔa1において、水供給ポ
ンプ４０のラック位置がＲww1 ＋ΔＲwwmax に設定され
る。また、これにより、水噴射量ｑw は、図４（ｂ）に
示すように、ｑw1＋Δｑw となる。一方、図４（ａ）に
示すように、水噴射量の増加にともない燃料噴射量ｑf
は一時的に減少する。これは、燃料噴射ポンプ７０のラ
ック位置が変更されるまでの間（即ち、ｔ＝ｔa2までの
間）は、燃料及び水の合計噴射量が不変であるため、ｔ
a1からｔa2までの期間は、結果的に水噴射量が増加した
分だけ燃料噴射量が低下するのである。

【００３６】しかしながら、本装置では、水噴射量の増
加分が所定量ΔＲwwmax 以下となるように、水供給ポン
プ４０の１回のラック位置変更が抑制されるため、この
ような燃料噴射量の低下も抑制でき、トルク低下を最小
限に抑制して、いわゆる息つきを防止することができる
のである。そして、コントローラ９０の次の制御周期
（ｔ＝ｔa2）において燃料噴射ポンプ７０のラック位置
Ｒwfが制御される。このとき、燃料噴射ポンプ７０のラ
ック位置Ｒwfは、燃料噴射ポンプ制御部９０Ｂの目標ラ
ック位置設定手段６３により設定されることになるが、
燃料噴射ポンプ制御部９０Ｂのラック位置変化量分割手
段６４では、水供給ポンプ制御部９０Ａのラック位置変
化量分割手段６２からの情報を取り込んで、水供給ポン
プ４０のラック位置の変更が複数回に分割された場合に
は、水供給ポンプ４０のラック位置変更の分割と同様に
燃料噴射ポンプ７０のラック位置の変更を複数回に分割
する。

【００３７】すなわち、図４（ｃ）に示すように、ｔ＝
ｔa2において、燃料噴射ポンプ７０のラック位置Ｒwf
が、Ｒwf1 ＋ΔＲwfに設定される。これにより、図４
（ａ）に示すように、燃料噴射量ｑf はｑf1＋Δｑf と
なる。そして、さらにコントローラ９０の次の制御周期
（ｔ＝ｔa3）において、水供給ポンプ４０のラック位置
Ｒww1 ＋ΔＲwwmax が再び変更される。

【００３８】このとき、前回の指示ラック位置Ｒwwd
（＝Ｒww1 ＋ΔＲwwmax ）と目標ラック位置Ｒww2 との
差〔｜Ｒww2 −（Ｒww1 ＋ΔＲwwmax ）｜〕が所定量Δ
Ｒwwmax よりも大きい場合には、再び指示ラック位置Ｒ
wwd を前回のラック位置Ｒww1＋ΔＲwwmax に所定量Δ
Ｒwwmax だけ加えたものを新たな指示ラック位置Ｒwwd
として設定する（ｔ＝ｔa3）。以下、直前に変更したラ
ック位置Ｒwwd と目標ラック位置Ｒww2 との差が所定量
ΔＲwwmax よりも小さくなるまで、水供給ポンプ４０の
ラック位置の変更を複数回に分割するのである。

【００３９】そして、前回の指示ラック位置Ｒwwd と目
標ラック位置Ｒww2 との差が所定量ΔＲwwmax よりも小
さくなると、目標ラック位置Ｒww2 を最終的な指示ラッ
ク位置Ｒwwd として設定する。すなわち、Ｒww1 ＋ｎ・
ΔＲwwmax ＞Ｒww2 を満たすまで、水供給ポンプ４０の
ラック位置の変更をｎ回繰り返すのである。なお、図４
に示す例では、水供給ポンプ４０の２回目の指示ラック
位置Ｒwwdが目標ラック位置Ｒww2 となる場合を示して
いる。すなわち、この場合には、図４（ｄ）に示すよう
に、ｔ＝ｔa3において、水供給ポンプ４０の指示ラック
位置Ｒwwd が目標ラック位置Ｒww2 に設定され、これに
より、図４（ｂ）に示すように、水噴射量ｑw が段階的
にｑw1からｑw2に変化するのである。

【００４０】また、このときには、図４（ａ）に示すよ
うに、燃料噴射量ｑf はｔ＝ｔa1のときと同様に、水噴
射量ｑw の増加にともない一時的に減少するが、次の制
御周期（ｔ＝ｔa4）になると、燃料噴射ポンプ７０のラ
ック位置がＲwf2 に設定され、これにより、水及び燃料
の噴射量が、第２の運転状態に応じたものとなる。一
方、エンジンの運転状態が、図６に示すの状態（第１
の運転状態）からの状態（第２の運転状態）へ変化し
た場合について説明すると、この場合も、上述と略同様
に制御される。なお、以下の場合には、添小文字２が第
１の運転状態を表し、添小文字１が第２の運転状態を表
している。

【００４１】まず、コントローラ９０では、目標ラック
位置設定手段６０おいて、水供給ポンプ４０の目標ラッ
ク位置Ｒww1 を設定し、次に、ラック位置変化量算出手
段６１により、現在の水供給ポンプ４０のラック位置Ｒ
ww2 から目標ラック位置Ｒww1 までのラック位置変化量
ΔＲww（＝｜Ｒww1 −Ｒww2 ｜）を算出する。さらに、
ラック位置変化量分割手段６２において、このラック位
置変化量ΔＲwwが、図示しないマップからエンジン回転
数及びエンジン負荷に基づいて設定された所定量ΔＲww
max よりも大きいか否かを判定する。

【００４２】ラック位置変化量ΔＲwwが所定量ΔＲwwma
x よりも大きい場合には、水供給ポンプの１回のラック
位置変化量が所定量ΔＲwwmax よりも小さくなるよう
に、水供給ポンプのラック位置の変更が複数回に分割さ
れる。この場合、具体的には、最初の水供給ポンプ４０
の指示ラック位置Ｒwwd がＲww2 −ΔＲwwmax として設
定される。

【００４３】これにより、図４（ｄ）のタイムチャート
に示すように、制御開始時ｔ＝ｔb1において、水供給ポ
ンプ４０のラック位置がＲww2 −ΔＲwwmax に設定さ
れ、したがって、水噴射量ｑw は、図４（ｂ）に示すよ
うに、ｑw2−Δｑw となる。一方、図４（ａ）に示すよ
うに、水噴射量の減少にともない燃料噴射量ｑf は一時
的に増加する。これは、燃料噴射ポンプ７０のラック位
置が変更されるまでの間（即ち、ｔ＝ｔB2までの間）
は、燃料及び水の合計噴射量が不変であるため、ｔB1か
らｔB2までの期間は、水噴射量が低下した分だけ結果的
に燃料噴射量が増加するのである。

【００４４】しかしながら、本装置では、水噴射量の減
少分が所定量ΔＲwwmax 以下となるように、水供給ポン
プ４０の１回のラック位置変更が抑制されるため、この
ような燃料噴射量の増加も抑制され、黒煙の排出を最小
限に抑制することができるのである。そして、コントロ
ーラ９０の次の制御周期（ｔ＝ｔb2）において燃料噴射
ポンプ７０のラック位置Ｒwfが制御される。このとき、
燃料噴射ポンプ７０のラック位置Ｒwfは、燃料噴射ポン
プ制御部９０Ｂの目標ラック位置設定手段６３により設
定されることになるが、燃料噴射ポンプ制御部９０Ｂの
ラック位置変化量分割手段６４では、水供給ポンプ制御
部９０Ａのラック位置変化量分割手段６２からの情報を
取り込んで、水供給ポンプ４０のラック位置の変更が複
数回に分割された場合には、この水供給ポンプ４０のラ
ック位置変更の分割制御と同様に燃料噴射ポンプ７０の
ラック位置の変更を複数回に分割する。

【００４５】すなわち、図４（ｃ）に示すように、ｔ＝
ｔb2において、燃料噴射ポンプ７０のラック位置Ｒwf
は、Ｒwf2 −ΔＲwfに設定される。これにより、図４
（ａ）に示すように、燃料噴射量ｑf はｑf2−Δｑf と
なる。そして、さらにコントローラ９０の次の制御周期
（ｔ＝ｔb3）において、水供給ポンプ４０のラック位置
Ｒww2 −ΔＲwwmax が再び変更される。

【００４６】このとき、前回の指示ラック位置Ｒwwd
（＝Ｒww2 −ΔＲwwmax ）と目標ラック位置Ｒww1 との
差〔｜Ｒww1 −（Ｒww2 −ΔＲwwmax ）｜〕が所定量Δ
Ｒwwmax よりも大きい場合には、再び指示ラック位置Ｒ
wwd を前回のラック位置Ｒww2−ΔＲwwmax に所定量Δ
Ｒwwmax だけ減じたものを新たな指示ラック位置Ｒwwd
として設定する（ｔ＝ｔb3）。以下、直前に変更された
ラック位置Ｒwwd と目標ラック位置Ｒww1 との差が所定
量ΔＲwwmax よりも小さくなるまで、水供給ポンプ４０
のラック位置を複数回に分割するのである。

【００４７】そして、前回の指示ラック位置Ｒwwd と目
標ラック位置Ｒww1 との差が所定量ΔＲwwmax よりも小
さくなると、目標ラック位置Ｒww1 を最終的な指示ラッ
ク位置として設定する。すなわち、Ｒww2 −ｎ・ΔＲww
max ＜Ｒww1 を満たすまで、水供給ポンプ４０のラック
位置の変更をｎ回繰り返すのである。なお、図４に示す
例では、水供給ポンプ４０の２回目の指示ラック位置Ｒ
wwdが目標ラック位置Ｒww1 となる場合を示している。
すなわち、この場合には、図４（ｄ）に示すように、ｔ
＝ｔb3において、水供給ポンプ４０の指示ラック位置Ｒ
wwd が目標ラック位置Ｒww1 に設定され、これにより、
図４（ｂ）に示すように、水噴射量ｑw が段階的にｑw2
からｑw1となる。

【００４８】また、このときには、図４（ａ）に示すよ
うに、燃料噴射量ｑf はｔ＝ｔb1のときと同様に、水噴
射量ｑw の減少にともない一時的に増加するが、次の制
御周期（ｔ＝ｔb4）になると、燃料噴射ポンプ７０のラ
ック位置がＲwf1 に設定され、これにより、水及び燃料
の噴射量が、第２の運転状態に応じたものとなる。とこ
ろで、このような水噴射量制御装置は、例えば図５に示
すようなフローチャートにしたがって水供給ポンプ４０
及び燃料噴射ポンプ７０のラック位置制御が行なわれ
る。

【００４９】すなわち、まずステップＳ１において、図
２に示すような３次元マップからエンジン回転数及びエ
ンジン負荷に基づいて、水供給ポンプ４０の目標ラック
位置Ｒww2 を読み込むとともに、フラグＦを０に設定す
る。次に、ステップＳ２に進んで、図示しない３次元マ
ップからエンジン回転数及びエンジン負荷とに基づいて
１回のラック位置変化量の最大値ΔＲwwmax を読み込
む。

【００５０】そして、ステップＳ３に進んで、現在のラ
ック位置Ｒww1 から目標ラック位置Ｒww2 までの変化量
｜Ｒww2 −Ｒww1 ｜とステップＳ２で求めた水供給ポン
プ４０の１回のラック位置変化量の最大値ΔＲwwmax と
の大きさを比較する。ここで、ラック位置の変化量｜Ｒ
ww2 −Ｒww1 ｜が上記の最大値ΔＲwwmax よりも小さい
場合には、ステップＳ４に進んで、水供給ポンプ４０の
指示ラック位置Ｒwwdを目標ラック位置Ｒww2 に設定す
るとともに、フラグＦが１に設定され、次にステップＳ
６に進む。

【００５１】一方、ステップＳ３で、ラック位置の変化
量｜Ｒww2 −Ｒww1 ｜が最大値ΔＲwwmax よりも大きい
と判定されると、ステップＳ５に進んで、指示ラック位
置Ｒwwd がＲww1 ＋ΔＲwwmax に設定される。また、こ
れ以降のルーチンで再びこのステップＳ５を通るとき
に、前回の指示ラック位置Ｒwwd に対して再びΔＲwwma
x を加算するように、Ｒww1 ＝Ｒwwd と設定される。

【００５２】そして、ステップＳ６で水供給ポンプ４０
のラック位置が指示ラック位置Ｒwwd に駆動されて、所
定の水噴射量で水が噴射される。その後、ステップＳ７
に進み、燃料噴射ポンプ７０のラック位置増加分ΔＲwf
が、水供給ポンプ４０の噴射量に応じて設定される。こ
のときには、燃料噴射ポンプ７０のラック位置増加分Δ
Ｒwfは、ステップＳ６で制御された水供給ポンプ４０の
ラック位置Ｒwwに基づいて設定される。そして、ステッ
プＳ８に進んで、燃料噴射ポンプ７０のラック位置Ｒwf
がＲwf1 ＋ΔＲwfに設定され、燃料噴射制御が実行され
る。

【００５３】この後、ステップＳ９においてフラグがＦ
＝１か否かが判定され、Ｆ＝１であればリターンし、そ
うでなければステップＳ３に戻り、Ｆ＝１になるまでス
テップＳ３〜ステップＳ８を繰り返し実行する。本発明
の水噴射量制御装置では、このように水噴射ポンプ４０
及び燃料噴射ポンプ７０のラック位置が制御されるの
で、水供給ポンプ４０及び燃料噴射ポンプ７０のラック
位置の急激な変動を抑制することができる利点がある。
具体的には、エンジン運転状態が変化したときに、燃料
の噴射量が一時的に急激に落ち込んだり、燃料の過剰噴
射を抑制することができるのである。そして、これによ
り、エンジンのトルク低下による息つきや、黒煙の排出
を抑制することができるという利点がある。

【００５４】また、本装置の水噴射量制御装置によれ
ば、従来の水噴射式エンジンに対して、新たな部品等を
設ける必要がなく制御ロジックを変更するだけでよいの
で、コスト増や重量増を招くこともないという利点も有
している。さらには、所定量ΔＲwwmax は、ここでは、
エンジン回転数とエンジン負荷とにより設定されるの
で、エンジン運転状態に応じたきめ細かなラック位置制
御を行なうことができるという利点がある。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の水噴射量制御装置によれば、水供給ポンプのラッ
ク位置の急激な変動を抑制することができ、これによ
り、エンジン運転状態が変化したときに、エンジンのト
ルク低下による息つきや、黒煙の排出を抑制することが
できるという利点がある。

【００５６】また、請求項２記載の本発明の水噴射量制
御装置によれば、上述と同様の利点があるほか、従来の
水噴射式エンジンに対して、新たな部品等を設ける必要
がなく制御ロジックを変更するだけでよいので、コスト
増や重量増を招くこともないという利点も有している。
また、請求項３記載の本発明の水噴射量制御装置によれ
ば、エンジン運転状態に応じたきめ細かなラック位置制
御を行なうことができるという利点がある。

【００５７】また、請求項４記載の本発明の水噴射量制
御装置によれば、水供給ポンプ及び燃料噴射ポンプのラ
ック位置の急激な変動を抑制することができる利点があ
る。これにより、エンジン運転状態が変化したときに、
燃料の噴射量が一時的に急激に落ち込んだり燃料が過剰
に噴射されたりすることを抑制することができ、エンジ
ンのトルク低下による息つきや、黒煙の排出を抑制する
ことができるという利点がある。また、従来の水噴射式
エンジンに対して、新たな部品等を設ける必要がなく制
御ロジックを変更するだけでよいので、コスト増や重量
増を招くこともないという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての水噴射量制御装置
における要部構成に着目した模式的なブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態としての水噴射量制御装置
における水噴射量の特性を示すマップである。

【図３】本発明の一実施形態としての水噴射量制御装置
における燃料噴射ポンプのラック位置を設定するための
マップである。

【図４】本発明の一実施形態としての水噴射量制御装置
における動作を説明するためのタイムチャートである。

【図５】本発明の一実施形態としての水噴射量制御装置
における動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】一般的なエンジンの運転状態の変化を説明する
ための図である。

【図７】従来の水噴射量制御装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【符号の説明】

１燃料噴射ノズル１３０水パイプ（水供給路）３１燃料パイプ（燃料供給路）４０水供給ポンプ５０運転状態検出手段６０水供給ポンプ目標ラック位置設定手段６１水供給ポンプラック位置変化量算出手段６２水供給ポンプラック位置変化量分割手段６３燃料噴射ポンプ目標ラック位置設定手段６４燃料噴射ポンプラック位置変化量分割手段７０燃料噴射ポンプ８０，８１ラックアクチュエータ９０コントローラ（制御手段）９０Ａ水供給ポンプ制御部９０Ｂ燃料噴射ポンプ制御部９１エンジン回転数センサ９２エンジン負荷センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラック位置を変更することで供給される
水の量を変更する水供給ポンプをそなえ、該水供給ポン
プにより供給された該水をエンジンの燃焼室に噴射しう
る水噴射式エンジンにおいて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段からの検出情報に基づいて該水の噴
射量を設定する制御手段とをそなえ、該エンジンの運転状態が第１の運転状態から第２の運転
状態に変化したときに、該水供給ポンプの該第１の運転
状態におけるラック位置から該第２の運転状態における
目標ラック位置までのラック位置変化量が所定量よりも
大きい場合には、該制御手段により、該水供給ポンプの１回のラック位置
変化量が該所定量よりも小さくなるように、該水供給ポ
ンプのラック位置の変更が複数回に分割されるように構
成されていることを特徴とする、水噴射量制御装置。
【請求項２】該制御手段が、該運転状態検出手段からの検出情報に基づいて、該第２
の運転状態における該水供給ポンプの目標ラック位置を
求める目標ラック位置設定手段と、該水供給ポンプの該第１の運転状態におけるラック位置
から該目標ラック位置までのラック位置変化量を算出す
るラック位置変化量算出手段と、該ラック位置変化量が、所定量よりも大きい場合には、
該水供給ポンプの１回のラック位置変化量を該所定量よ
りも小さく設定し、該水供給ポンプのラック位置の変更
を複数回に分割するラック位置変化量分割手段と、をそ
なえていることを特徴とする、請求項１記載の水噴射量
制御装置。
【請求項３】該所定量が、エンジン回転数と負荷との
マップにより設定されることを特徴とする、請求項１又
は２記載の水噴射量制御装置。
【請求項４】該水噴射式エンジンが、該水供給ポンプ
に加えて、ラック位置を変更することで供給される燃料
の量を変更する燃料噴射ポンプをそなえ、該制御手段が、該水供給ポンプのラック位置の変更が複数回に分割され
た場合に、該燃料噴射ポンプのラック位置の変更を該水
供給ポンプと同様に複数回に分割する燃料噴射ポンプラ
ック位置変化量分割手段をそなえていることを特徴とす
る、請求項２又は３記載の水噴射量制御装置。