特許 7533520 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/12 20060101AFI20240806BHJP

   F02M 25/025 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

F02D19/12 A

F02M25/025 K

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022069002

(22)【出願日】2022-04-19

(65)【公開番号】P2023158931

(43)【公開日】2023-10-31

【審査請求日】2023-12-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雄貴

(72)【発明者】

【氏名】土屋 富久

【審査官】戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５７７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０００２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１８９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０３０１７１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １９／１２

Ｆ０２Ｍ ２５／０２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気通路に水を噴射する水噴射弁と、
前記吸気通路における気筒との接続口を開閉する吸気バルブと、
前記気筒に連通しているとともにクランクシャフトを収容しているクランク室と、
を有する内燃機関を制御対象とし、
前記吸気バルブが閉弁した時点から、当該吸気バルブが一旦開いた後に再度閉弁する時点までを１サイクルとしたとき、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記クランク室内のガスの圧力を算出する圧力算出処理と、
前記１サイクルの中での前記吸気バルブの開弁中に前記水噴射弁から第１噴射量の水を噴射させる第１噴射処理と、
前記１サイクルの中での前記吸気バルブの閉弁中に前記水噴射弁から第２噴射量の水を噴射させる第２噴射処理と、
を実行し、
前記圧力が予め定められた規定値以上の場合、前記圧力が前記規定値未満の場合に比較して、前記第１噴射量と前記第２噴射量との和に対する前記第１噴射量の割合を小さな値に設定する
内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記１サイクルの中で前記気筒内に供給する水の量の目標値である目標噴射量を算出する目標算出処理と、
前記第１噴射量を前記目標噴射量以下の値に設定する第１設定処理と、
前記第２噴射量を前記目標噴射量と前記第１噴射量との差分の値に設定する第２設定処理と、
を実行し、
前記第１設定処理では、前記圧力が前記規定値以上の場合、前記圧力が前記規定値未満の場合に比較して、前記第１噴射量を小さな値に設定する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

前記圧力が前記規定値以上の場合、
前記第１設定処理では、前記第１噴射量を前記目標噴射量の半分未満の値に設定する
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項4】

前記規定値を第１規定値としたとき、
前記圧力が前記第１規定値よりも大きい値として予め定められた第２規定値以上の場合、前記第１設定処理では、前記圧力が前記第１規定値以上であり且つ前記第２規定値未満の場合に比べて、前記第１噴射量を小さな値に設定する
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項5】

前記圧力が前記第２規定値以上の場合、前記第２設定処理では、前記第２噴射量を、前記目標噴射量のうち前記吸気バルブの閉弁中に前記水噴射弁から噴射させることができる水の量の最大値である最大噴射量に設定し、
前記圧力が前記第１規定値以上であり且つ前記第２規定値未満の場合、前記第２設定処理では、前記第２噴射量を前記最大噴射量よりも小さくし、且つ、前記第１設定処理では、前記第１規定値と前記圧力との差が大きいほど前記第１噴射量を小さな値に設定する
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項6】

前記第２規定値は大気圧である
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、内燃機関及びその制御装置が開示されている。特許文献１に開示された内燃機関は、気筒、気筒に接続している吸気通路、及び吸気通路の途中に位置する水噴射弁を有する。また、特許文献１に開示された制御装置は、内燃機関が高負荷の運転状態にある場合、水噴射弁から水を噴射させる。水噴射弁が噴射した水は、吸気通路を介して気筒内に流入する。この水は気筒内で蒸発する。このときの気化熱で気筒内の温度が低下する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２１８９９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のように吸気通路を介して気筒内に水を供給する技術において、気筒内に至った水が気筒の壁面に付着することがある。気筒の壁面に水が付着した状態でピストンが往復動すると、気筒の壁面とピストンとの摺動に伴い、水がクランク室内に入り込むことがある。クランク室内に至った上記の水がクランク室内で蒸発すると、クランク室内のガスの圧力の増加を招く。したがって、気筒の壁面に付着する水の量が多くなると、クランク室内のガスの圧力が過度に高くなるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、吸気通路に水を噴射する水噴射弁と、前記吸気通路における気筒との接続口を開閉する吸気バルブと、前記気筒に連通しているとともにクランクシャフトを収容しているクランク室と、を有する内燃機関を制御対象とし、前記吸気バルブが閉弁した時点から、当該吸気バルブが一旦開いた後に再度閉弁する時点までを１サイクルとしたとき、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記クランク室内のガスの圧力を算出する圧力算出処理と、前記１サイクルの中での前記吸気バルブの開弁中に前記水噴射弁から第１噴射量の水を噴射させる第１噴射処理と、前記１サイクルの中での前記吸気バルブの閉弁中に前記水噴射弁から第２噴射量の水を噴射させる第２噴射処理と、を実行し、前記圧力が予め定められた規定値以上の場合、前記圧力が前記規定値未満の場合に比較して、前記第１噴射量と前記第２噴射量との和に対する前記第１噴射量の割合を小さな値に設定する。

【0006】

吸気バルブの開弁中に水噴射弁から水を噴射させる場合、その噴射による勢いと、吸気の流れとが相まって、水が気筒内に勢いよく流入する。それに伴い、水が気筒の壁面にまで至り易い。この場合、気筒の壁面に付着する水が多くなり得る。これに対して、吸気バルブの閉弁中に水噴射弁から水を噴射した場合、水は即座に気筒内に流入するのではなく、吸気通路で一旦滞留する。そして水は、水噴射弁からの噴射の勢いが収まった後に吸気バルブの開弁と共に気筒内に流入する。したがって、水噴射弁からの噴射の勢いが無い分、気筒内へ流入する際の水の速度は低くなる。この場合、水は気筒の壁面にまでは至り難い。この特性を利用し、上記構成では、クランク室内のガスの圧力が高い場合、第１噴射量を少なくし、その分、第２噴射量を多くする。したがって、気筒の壁面に付着してクランク室内へ入り込む水の量を抑えることができる。このことにより、クランク室内のガスの圧力が過度に高くなることを防止できる。

【0007】

内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記１サイクルの中で前記気筒内に供給する水の量の目標値である目標噴射量を算出する目標算出処理と、前記第１噴射量を前記目標噴射量以下の値に設定する第１設定処理と、前記第２噴射量を前記目標噴射量と前記第１噴射量との差分の値に設定する第２設定処理と、を実行し、前記第１設定処理では、前記圧力が前記規定値以上の場合、前記圧力が前記規定値未満の場合に比較して、前記第１噴射量を小さな値に設定してもよい。

【0008】

上記構成のように、目標噴射量を第１噴射量と第２噴射量とに振り分けることで、目標噴射量の水を噴射するにあたって気筒の壁面に付着してクランク室内へ入り込む水の量を抑えることができる。

【0009】

内燃機関の制御装置において、前記圧力が前記規定値以上の場合、前記第１設定処理では、前記第１噴射量を前記目標噴射量の半分未満の値に設定してもよい。
上記構成では、吸気バルブの開弁中に水噴射弁から噴射させる水の量である第１噴射量が相当に少なくなる。これにより、気筒の壁面に付着してクランク室内へ入り込む水の量を相当に抑えることができる。そのため、クランク室内のガス圧が過度に高くなることを防止するのに好適である。

【0010】

内燃機関の制御装置において、前記規定値を第１規定値としたとき、前記圧力が前記第１規定値よりも大きい値として予め定められた第２規定値以上の場合、前記第１設定処理では、前記圧力が前記第１規定値以上であり且つ前記第２規定値未満の場合に比べて、前記第１噴射量を小さな値に設定してもよい。

【0011】

第２噴射処理によって吸気バルブの閉弁中に水噴射弁から水を噴射させた場合、吸気バルブの開弁までの間に水が吸気通路の壁面に付着し得る。このとき壁面に付着した水がその後も吸気通路に留まって気筒内に流入しないことがあり得る。この場合、目標噴射量の水を気筒内に供給できないことになる。こうした事情から、第１噴射処理と第２噴射処理との双方を行うにしても、第２噴射量を極力少なくするとともに第１噴射量を極力多くすることが好ましい。一方で、クランク室内のガスの圧力が増加することを抑える上では、第１噴射量を極力少なくすることが好ましい。

【0012】

そこで、上記構成では、クランク室内のガスの圧力に応じて第１噴射量を変更する。そして、クランク室内のガスの圧力が未ださほど高くないとき、つまり、クランク室内のガスの圧力に対する対処よりも気筒内への水の供給を優先できる余裕があるときには、第１噴射量を多めにする。一方で、クランク室内のガスの圧力が相当に高いとき、つまりクランク室内のガスの圧力に対する対処が特に必要なときには第１噴射量を少なめにする。このようにして、優先度に応じて第１噴射量を変更することで次の二つのことを両立できる。一つは、気筒内へ必要な量の水を供給することである。もう一つは、クランク室内のガスの圧力が過度に高くなるのを防止することである。

【0013】

内燃機関の制御装置において、前記圧力が前記第２規定値以上の場合、前記第２設定処理では、前記第２噴射量を、前記目標噴射量のうち前記吸気バルブの閉弁中に前記水噴射弁から噴射させることができる水の量の最大値である最大噴射量に設定し、前記圧力が前記第１規定値以上であり且つ前記第２規定値未満の場合、前記第２設定処理では、前記第２噴射量を前記最大噴射量よりも小さくし、且つ、前記第１設定処理では、前記第１規定値と前記圧力との差が大きいほど前記第１噴射量を小さな値に設定してもよい。

【0014】

上記構成では、クランク室内のガスの圧力が相当に高いときには、第２噴射量を最大限に多くする。そのことによって第１噴射量を最大限に少なくする。したがって、クランク室内のガスの圧力が現状よりもさらに高くなるのを効果的に防止できる。また、上記構成では、クランク室内のガスの圧力が未ださほど高くないときでも、第１規定値と圧力との差が大きければ、つまり、第１規定値に対して圧力が高い状況にあるときには第１噴射量を少なくする。したがって、クランク室内のガスの圧力が高くなることを極力抑制できる。

【0015】

内燃機関の制御装置において、前記第２規定値は大気圧であってもよい。
クランク室内のガスの圧力は、基本的には負圧である。例えばクランク室の気密を保つためのシール部品といった各種部品は、クランク室内のガスの圧力が負圧であることを前提に設計されている。したがって、クランク室内のガスの圧力が大気圧よりも相当に大きくなると、各種部品が適正に機能しなくなるおそれがある。この点、上記構成のように、第２規定値を大気圧にしておけば、クランク室内のガスの圧力が大気圧よりも相当に大きくなることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、内燃機関の概略構成図である。

【図2】図２は、水噴射制御に伴う水噴射の態様の例を表した図である。

【図3】図３は、水噴射制御の処理手順を表したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
＜内燃機関の概要＞
図１に示すように、車両３００は、内燃機関１を有する。内燃機関１は、車両３００の駆動源である。

【0018】

内燃機関１は、オイルパン１３、シリンダブロック１２、及びシリンダヘッド１８を有する。オイルパン１３は、オイルを貯留している。シリンダブロック１２は、オイルパン１３から視て上に位置している。シリンダヘッド１８は、シリンダブロック１２から視て上に位置している。

【0019】

内燃機関１は、複数の気筒２、複数のピストン６、複数のコネクティングロッド１４、クランク室１１、及びクランクシャフト７を有する。なお、図１では、複数の気筒２のうちの１つのみを示している。ピストン６及びコネクティングロッド１４についても同様である。気筒２の数は、４つである。気筒２は、シリンダブロック１２に区画された空間である。気筒２内では吸入空気（以下、吸気と記す。）と燃料との混合気が燃焼する。クランク室１１は、気筒２から視て下に位置している。クランク室１１は、シリンダブロック１２及びオイルパン１３で区画された空間である。クランク室１１は、各気筒２と連通している。クランク室１１は、クランクシャフト７を収容している。ピストン６は、気筒２毎に設けられている。ピストン６は、気筒２内に位置している。ピストン６は、気筒２内を往復動する。ピストン６は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト７に連結している。ピストン６の動作に応じてクランクシャフト７は回転する。

【0020】

内燃機関１は、複数の点火プラグ１９及び複数の燃料噴射弁１７を有する。なお、図１では、複数の点火プラグ１９のうちの１つのみを示している。燃料噴射弁１７についても同様である。点火プラグ１９は、気筒２毎に設けられている。点火プラグ１９は、気筒２内の混合気に点火を行う。燃料噴射弁１７は、気筒２毎に設けられている。燃料噴射弁１７は、後述の吸気通路３を介さずに気筒２内に直接燃料を噴射する。

【0021】

内燃機関１は、吸気通路３、インタークーラ６０、及びスロットルバルブ２９を有する。吸気通路３は、気筒２に吸気を導入するための通路である。吸気通路３は、各気筒２に接続している。詳しい図示は省略するが、吸気通路３の下流の部分は、シリンダヘッド１８の内部に区画された複数の吸気ポート３Ａとして構成されている。吸気通路３は、その途中の位置でこれら複数の吸気ポート３Ａに分岐している。なお、図１では、複数の吸気ポート３Ａのうちの１つのみを示している。吸気ポート３Ａは、気筒２毎に設けられている。吸気ポート３Ａは、気筒２に接続している。スロットルバルブ２９は、吸気通路３における、複数の吸気ポート３Ａへの分岐箇所から視て上流側に位置している。スロットルバルブ２９は、開度調整が可能である。スロットルバルブ２９の開度に応じて、吸気通路３を流れる吸気の量ＧＡが変わる。インタークーラ６０は、吸気通路３における、スロットルバルブ２９から視て上流側に位置している。インタークーラ６０は、吸気を冷却する。

【0022】

内燃機関１は、複数の水噴射弁４、タンク７８、接続通路７６、及びポンプ７７を有する。なお、図１では、複数の水噴射弁４のうちの１つのみを示している。水噴射弁４は、気筒２毎に設けられている。詳しい図示は省略するが、水噴射弁４の先端は、吸気ポート３Ａ内に位置している。水噴射弁４は、吸気ポート３Ａ内に水を噴射する。水噴射弁４が噴射した水は、吸気ポート３Ａを介して気筒２内に至る。タンク７８は、水を貯留している。接続通路７６は、タンク７８と各水噴射弁４とを接続している。ポンプ７７は、タンク７８内の水を各水噴射弁４に圧送する。ポンプ７７は、例えば電動モータで駆動される電気式である。本実施形態では、予め定められた一定の設定圧力の水が水噴射弁４に供給される。

【0023】

内燃機関１は、排気通路８を有する。排気通路８は、気筒２から排気を排出するための通路である。排気通路８は、各気筒２に接続している。なお、排気通路８における上流の部分は、シリンダヘッド１８の内部に区画された複数の排気ポート８Ａとして構成されている。図１では、複数の排気ポート８Ａのうちの１つのみを示している。

【0024】

内燃機関１は、過給機４０を有する。過給機４０は、吸気通路３と排気通路８とを跨いで設けられている。過給機４０は、コンプレッサホイール４１及びタービンホイール４２を有する。コンプレッサホイール４１は、吸気通路３における、インタークーラ６０から視て上流側に位置している。タービンホイール４２は、排気通路８の途中に位置している。タービンホイール４２は、排気の流れに応じて回転する。コンプレッサホイール４１は、タービンホイール４２と一体回転する。このときコンプレッサホイール４１は吸気を圧縮して送り出す。すなわち、吸気が過給される。

【0025】

内燃機関１は、バイパス通路８０及びをウェイストゲートバルブ（以下、ＷＧＶと記す。）８１を有する。バイパス通路８０は、排気通路８における、タービンホイール４２から視て上流側の部分と下流側の部分とを接続している。すなわち、バイパス通路８０は、タービンホイール４２を迂回する通路である。ＷＧＶ８１は、バイパス通路８０の下流端に位置している。なお、図１では、便宜上、ＷＧＶ８１をバイパス通路８０の途中に示している。ＷＧＶ８１は、開度調整が可能である。ＷＧＶ８１が全開よりも小さい開度になると、タービンホイール４２を通過する排気の量が多くなる。それとともに、タービンホイール４２及びコンプレッサホイール４１の回転速度が上昇する。そして、内燃機関１は、過給状態になる。

【0026】

内燃機関１は、クランク室１１内のブローバイガスを吸気通路３に戻するためのブローバイガス処理機構を有する。ブローバイガスは、ピストン６と気筒２との隙間を通じて気筒２内からクランク室１１内へ漏れ出すガスである。ブローバイガス処理機構は、第１通路９１、第２通路９２、及びＰＣＶバルブ９７を有する。第１通路９１は、吸気通路３における、コンプレッサホイール４１から視て上流側の部分と、クランク室１１とを連通している。第２通路９２は、吸気通路３における、スロットルバルブ２９から視て下流側の部分と、クランク室１１とを連通している。ＰＣＶバルブ９７は、第２通路９２の途中に位置している。ＰＣＶバルブ９７は、吸気通路３における、スロットルバルブ２９から視て下流側の吸気の圧力が低くなると開弁する。

【0027】

例えば内燃機関１が非過給状態である場合等、機関負荷率ＫＬが低いときには、吸気通路３におけるスロットルバルブ２９の下流側の吸気圧が低くなる。この場合、ＰＣＶ９７バルブが開弁する。そして、クランク室１１内のブローバイガスが第２通路９２を通じて吸気通路３に排出されるようになる。このときには吸気通路３内の吸気が第１通路９１を通じてクランク室１１内に流れる。一方、例えば内燃機関１が過給状態である場合等、機関負荷率ＫＬが中程度又は高いときには、クランク室１１内のガスの圧力（以下、クランク室内圧Ｊと記す。）は、吸気通路３におけるコンプレッサホイール４１よりも上流側の部分の圧力よりも高くなる。この場合、クランク室１１内のブローバイガスは第１通路９１を通じて吸気通路３に排出されるようになる。なお、機関負荷率ＫＬの定義については後述する。また、以下では、クランク室内圧Ｊに関して、一般的な意味合いのクランク室内圧Ｊを指すときには単にクランク室内圧Ｊと呼称し、リアルタイムのクランク室内圧Ｊを指すときは現状のクランク室内圧Ｊと呼称する。

【0028】

内燃機関１は、複数の吸気バルブ１５、吸気カム軸２５、及び吸気バルブ可変装置２７を有する。なお、図１では、複数の吸気バルブ１５のうちの１つのみを示している。吸気バルブ１５は、吸気ポート３Ａ毎に設けられている。吸気バルブ１５は、吸気ポート３Ａにおける、気筒２との接続口に位置している。吸気バルブ１５は、吸気カム軸２５と連結している。吸気バルブ１５は、吸気カム軸２５が回転することに応じて動作する。その動作によって、吸気バルブ１５は、吸気ポート３Ａの上記接続口を開閉する。吸気カム軸２５には、クランクシャフト７の回転が伝達される。すなわち、吸気カム軸２５は、クランクシャフト７と連動して回転する。吸気バルブ可変装置２７は、クランクシャフト７の回転位置（以下、クランク位置と記す。）Ｓｃｒに対する吸気カム軸２５の相対的な回転位置を変更する。その結果として、クランク位置Ｓｃｒに対して吸気バルブ１５の開閉タイミングが変わる。吸気バルブ可変装置２７は、例えば、電動モータで駆動される電気式である。

【0029】

内燃機関１は、複数の排気バルブ１６、排気カム軸２６、及び排気バルブ可変装置を有する。なお、図１では、複数の排気バルブ１６のうちの１つのみを示している。また、図１では、排気バルブ可変装置の図示を省略している。排気バルブ１６は、排気ポート８Ａ毎に設けられている。排気バルブ１６は、排気ポート８Ａにおける、気筒２との接続口に位置している。排気バルブ１６は、排気カム軸２６と連結している。排気バルブ１６は、排気カム軸２６が回転することに応じて動作する。その動作によって、排気バルブ１６は、排気ポート８Ａの上記接続口を開閉する。排気カム軸２６には、クランクシャフト７の回転が伝達される。すなわち、排気カム軸２６は、クランクシャフト７と連動して回転する。排気バルブ可変装置は、クランク位置Ｓｃｒに対する排気カム軸２６の相対的な回転位置を変更する。その結果として、クランク位置Ｓｃｒに対する排気バルブ１６の開閉タイミングが変わる。排気バルブ可変装置は、例えば、電動モータで駆動される電気式である。

【0030】

内燃機関１は、当該内燃機関１の運転状態を示すパラメータを検出するセンサとして、クランクポジションセンサ３５、エアフロメータ３１、及び圧力センサ３２を有する。また、内燃機関１は、上記パラメータを検出するセンサとして、吸気カムポジションセンサ３６及び排気カムポジションセンサ３４を有する。クランクポジションセンサ３５は、クランクシャフト７の近傍に位置している。クランクポジションセンサ３５は、クランク位置Ｓｃｒを検出する。エアフロメータ３１は、吸気通路３における、コンプレッサホイール４１から視て上流側に位置している。エアフロメータ３１は、吸気通路３における、当該エアフロメータ３１の設置箇所を流れる吸気の量ＧＡを検出する。圧力センサ３２は、クランク室１１内に位置している。圧力センサ３２は、クランク室内圧Ｊを検出する。吸気カムポジションセンサ３６は、吸気カム軸２５の回転位置ＣＧを検出する。排気カムポジションセンサ３４は、排気カム軸２６の回転位置ＣＥを検出する。これらの各センサは、自身が検出した情報に応じた信号を後述の制御装置１００に繰り返し送信する。

【0031】

車両３００は、アクセルセンサ３８及び車速センサ３９を有する。アクセルセンサ３８は、車両３００におけるアクセルペダルの踏み込み量をアクセル操作量ＡＣＣとして検出する。車速センサ３９は、車両３００の走行速度を車速ＳＰとして検出する。これらの各センサは、自身が検出した情報に応じた信号を後述の制御装置１００に繰り返し送信する。

【0032】

＜制御装置の概略構成＞
図１に示すように、車両３００は、制御装置１００を有する。制御装置１００は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサとして構成し得る。なお、制御装置１００は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、またはそれらの組み合わせを含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）として構成してもよい。プロセッサは、ＣＰＵ１１１及び、ＲＡＭ並びにＲＯＭ等のメモリ１１２を含む。メモリ１１２は、処理をＣＰＵ１１１に実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ１１２すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。メモリ１１２は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを含む。

【0033】

制御装置１００は、車両３００における各種センサからの検出信号を繰り返し受信する。制御装置１００は、受信した検出信号に基づいて、以下のパラメータを随時算出する。制御装置１００は、クランクポジションセンサ３５が検出するクランク位置Ｓｃｒに基づいて、クランクシャフト７の回転速度である機関回転速度ＮＥを算出する。また、制御装置１００は、機関回転速度ＮＥ、及びエアフロメータ３１が検出する吸気の量ＧＡに基づいて機関負荷率ＫＬを算出する。機関負荷率ＫＬは、現状の機関回転速度ＮＥにおいてスロットルバルブ２９を全開とした状態で内燃機関１を定常運転したときの気筒流入空気量に対する、現状の気筒流入空気量の比率を表している。なお、気筒流入空気量は、吸気行程において１つの気筒２内に流入する吸気の量である。

【0034】

制御装置１００は、内燃機関１を制御対象とする。制御装置１００は、アクセル操作量ＡＣＣ、車速ＳＰ、機関回転速度ＮＥ、及び機関負荷率ＫＬ等に基づいて、例えば、燃料噴射弁１７の燃料噴射、点火プラグ１９の点火時期といった、内燃機関１の各種事項についての制御を行う。そうした制御を通じて、制御装置１００は、複数の気筒２で順に混合気を燃焼させる。なお、上記の各種事項は、例えばスロットルバルブ２９の開度調整、ＷＧＶ８１の開度調整等も含んでいる。

【0035】

制御装置１００は、内燃機関１の各種制御の一環として、吸気バルブ１５の開閉タイミング（以下、吸気バルブタイミングと記す。）、及び排気バルブ１６の開閉タイミングについての制御を行う。例えば、吸気バルブタイミングの制御に関して、制御装置１００は次のような処理を行う。本実施形態において、制御装置１００は、吸気バルブタイミングが最も遅角側のタイミングになっている状態を初期値の「０」として取り扱う。そして、制御装置１００は、この初期値からの吸気バルブタイミングの進角量を調整することによって吸気バルブタイミングを調整する。制御装置１００は、吸気バルブタイミングを調整するにあたり、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷率ＫＬ等に基いて、吸気バルブタイミングの進角量の目標値である目標進角量を算出する。そして、制御装置１００は、実際の吸気バルブタイミングの進角量が目標進角量と一致するように、吸気バルブ可変装置２７を制御する。制御装置１００は、吸気バルブタイミングが初期値となっているときに各気筒２の吸気バルブ１５が開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを予め記憶している。したがって、制御装置１００は、このクランク位置Ｓｃｒに対して目標進角量だけ進角したクランク位置Ｓｃｒを算出することで、現状において吸気バルブ１５が開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを把握できる。同様に、制御装置１００は、吸気バルブタイミングが初期値となっているときに各気筒２の吸気バルブ１５が閉弁タイミングＴＣとなるクランク位置Ｓｃｒを予め記憶している。したがって、制御装置１００は、現状において吸気バルブ１５が閉弁タイミングＴＣとなるクランク位置Ｓｃｒを把握できる。このようにして、制御装置１００は、初期値に対応するクランク位置Ｓｃｒと目標進角量とに基づいて、各気筒２の吸気バルブ１５が開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒ、及び閉弁タイミングＴＣとなるクランク位置Ｓｃｒを常時把握している。

【0036】

＜水噴射制御の概要＞
制御装置１００は、水噴射制御を実行可能である。水噴射制御は、水噴射弁４からの水の噴射タイミング、水の噴射量を制御するためのものである。なお、本実施形態では、ある特定の気筒２で吸気バルブ１５が閉弁した時点から、当該吸気バルブ１５が一旦開いた後に再度閉弁する時点までを１燃焼サイクルと呼称する。すなわち、図２に示すように、１燃焼サイクルは、吸気バルブ１５の閉弁時点である閉弁タイミングＴＣから、吸気バルブ１５の開弁時点である開弁タイミングＴＳを経て再び吸気バルブ１５の閉弁タイミングＴＣＡとなるまでの期間である。この１燃焼サイクルの中で、上記特定の気筒２は、圧縮行程、膨張行程、排気行程、吸気行程を１度ずつ迎えることになる。以下では、吸気バルブ１５が閉弁状態となっている期間、すなわち吸気バルブ１５の閉弁タイミングＴＣから開弁タイミングＴＳまでの期間を吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１と呼称する。また、吸気バルブ１５が開弁状態となっている期間、すなわち吸気バルブ１５の開弁タイミングＴＳから閉弁タイミングＴＣＡまでの期間を吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２と呼称する。

【0037】

制御装置１００は、水噴射制御の一環として、目標算出処理を実行可能である。制御装置１００は、目標算出処理では、内燃機関１の運転状態に基づいて、１燃焼サイクルの中で１つの気筒２内に供給する水の量の目標値である目標噴射量Ｑｓを算出する。制御装置１００は、目標噴射量Ｑｓを算出するための情報として、目標水量マップＭ１を予め記憶している。目標水量マップＭ１は、機関回転速度ＮＥと、機関負荷率ＫＬと、１燃焼サイクルにおいて１つの気筒２に供給する必要のある水の量である要求水量との関係を表したものである。目標水量マップＭ１において、機関回転速度ＮＥと機関負荷率ＫＬと要求水量とは、基本的には次のような関係になっている。機関負荷率ＫＬが後述の設定負荷率未満の場合、機関回転速度ＮＥの大小に拘わらず要求水量は「０」である。一方、機関負荷率ＫＬが設定負荷率以上の場合、機関回転速度ＮＥの大小に拘わらず要求水量は「０」よりも大きい。詳細には、機関負荷率ＫＬが設定負荷率以上の場合、ある機関回転速度ＮＥについてみると、機関負荷率ＫＬが高いほど要求水量は多くなっている。ここで、水噴射弁４が噴射した水は気筒２内で蒸発する。このときの気化熱で気筒２内の温度は低下する。目標水量マップＭ１に設定されている要求水量は、内燃機関１の各運転状態に応じて要求される気筒２内の冷却を実現できる値になっている。また、上記の設定負荷率は、水噴射弁４からの水の供給により、気筒２内の温度を低下させることが必要な機関負荷率ＫＬの最低値である。目標水量マップＭ１は、例えば実験又はシミュレーションを基に作成されている。

【0038】

制御装置１００は、水噴射制御の一環として、噴射判定処理を実行可能である。制御装置１００は、噴射判定処理では、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に、水噴射弁４から目標噴射量Ｑｓの水を気筒２内に供給できるか否かを判定する。ここで、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２を対象としたとき、水噴射弁４からの水の噴射によって１つの気筒２内に供給可能な水の量の最大値を許容噴射量Ｑｖと呼称する。制御装置１００は、噴射判定処理では、目標噴射量Ｑｓと許容噴射量Ｑｖとの大小関係に基づいて上記の内容を判定する。制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖを算出する上で必要な情報として、到達期間Ｌを予め記憶している。到達期間Ｌは、水噴射弁４が水を噴射したタイミングから、その水が気筒２内に至るまでの時間の長さである。到達期間Ｌは、例えば実験又はシミュレーションを基に定められている。本実施形態において、到達期間Ｌは固定値である。また、制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖを算出する上で必要な情報として、噴射マップＭ２を予め記憶している。１つの水噴射弁４がある一定期間に亘って水の噴射を継続したときの水の噴射量を可能噴射量と呼称する。噴射マップＭ２は、水噴射弁４が水の噴射を継続する期間である噴射期間と、上記可能噴射量との関係を表したものである。噴射マップＭ２では、噴射期間が長いほど可能噴射量は多くなっている。なお、噴射マップＭ２は、水噴射弁４に供給される水の圧力が上記の設定圧力であることを前提に作成されている。

【0039】

制御装置１００は、水噴射制御の一環として、特定噴射処理を実行可能である。制御装置１００は、噴射判定処理の判定結果が否定である場合に特定噴射処理を行う。制御装置１００は、特定噴射処理では、１燃焼サイクルの中で吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１から開弁中Ｕ２にかけて、水噴射弁４から目標噴射量Ｑｓの水を噴射させる。

【0040】

制御装置１００は、水噴射制御の一環として、第１噴射処理及び第２噴射処理を実行可能である。制御装置１００は、噴射判定処理の判定結果が肯定である場合にこれら第１噴射処理及び第２噴射処理を行う。制御装置１００は、第１噴射処理では、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に、水噴射弁４から第１噴射量Ｑ１の水を噴射させる。一方、制御装置１００は、第２噴射処理では、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に、水噴射弁４から第２噴射量Ｑ２の水を噴射させる。なお、第１噴射量Ｑ１は、第１噴射処理で水噴射弁４から噴射させる水の量の目標値である。第２噴射量Ｑ２は、第２噴射処理で水噴射弁４から噴射させる水の量の目標値である。後述のとおり、第１噴射量Ｑ１は「０」のことがある。この場合、制御装置１００が第１噴射処理で水噴射弁４から噴射させる水の量は「０」である。すなわち、この場合、実質的には水噴射弁４は水を噴射しない。同様に、第２噴射量Ｑ２は「０」のことがある。この場合、制御装置１００が第２噴射処理で水噴射弁４から噴射させる水の量は「０」である。すなわち、この場合も水噴射弁４は水を噴射しない。

【0041】

制御装置１００は、水噴射制御の一環として、圧力算出処理を実行可能である。制御装置１００は、圧力算出処理では、内燃機関１の運転状態に基づいて現状のクランク室内圧Ｊを算出する。本実施形態において、制御装置１００は、内燃機関１の運転状態を示すパラメータの１つであるクランク室内圧Ｊについて、当該クランク室内圧Ｊそのものを検出するセンサである圧力センサ３２の検出値に基づいて、現状のクランク室内圧Ｊを算出する。

【0042】

制御装置１００は、水噴射制御の一環として、第１設定処理及び第２設定処理を実行可能である。制御装置１００は、第１噴射処理に先立って第１設定処理を行う。また、制御装置１００は、第２噴射処理に先立って第２設定処理を行う。制御装置１００は、第１設定処理では、上記第１噴射量Ｑ１を設定する。制御装置１００は、第１設定処理では、第１噴射量Ｑ１を目標噴射量Ｑｓ以下の値に設定する。制御装置１００は、第２設定処理では、上記第２噴射量Ｑ２を設定する。制御装置１００は、第２設定処理では、第２噴射量Ｑ２を、目標噴射量Ｑｓと第１噴射量Ｑ１との差分の値に設定する。なお、後述のとおり、制御装置１００は、必ずしも第２設定処理を第１設定処理の後に行うわけではなく、第１設定処理に先立って第２設定処理を行うこともある。この場合も、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との和が目標噴射量Ｑｓになるように、且つ、第１噴射量Ｑ１が目標噴射量Ｑｓ以下になるようにこれら第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を設定する。したがって、制御装置１００が第２設定処理を第１設定処理に先立って行う場合でも、結果としては、第２噴射量Ｑ２が目標噴射量Ｑｓと第１噴射量Ｑ１との差分の値になる。つまり、制御装置１００は、第１設定処理及び第２設定処理の順序に拘わらず、第１噴射量Ｑ１を目標噴射量Ｑｓ以下に、且つ第２噴射量Ｑ２を目標噴射量Ｑｓと第１噴射量Ｑ１との差分の値に設定する。

【0043】

制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊの大小に応じて第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の仕方を変更する。制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の仕方を変更する上での基準となる２つの閾値を予め記憶している。２つの閾値のうちの１つは、第１規定値Ｋ１である。第１規定値Ｋ１は、次のようなクランク室内圧Ｊとして予め定められている。後述の作用の欄で詳しく説明する通り、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から水を噴射すると、その水がクランク室１１内に至ることがある。その水がクランク室１１内で蒸発するとクランク室内圧Ｊが増加する。第１規定値Ｋ１は、水噴射弁４からの水の噴射に応じたクランク室内圧Ｊの更なる上昇を許容できるものの、クランク室内圧Ｊが現状に対して過剰に増えることを回避する処置が必要な値である。第１規定値Ｋ１は、例えば実験又はシミュレーションで定められている。２つの閾値のうちの別の１つは、第２規定値Ｋ２である。第２規定値Ｋ２は、第１規定値Ｋ１よりも大きい。第２規定値Ｋ２は、次のようなクランク室内圧Ｊとして予め定められている。第２規定値Ｋ２は、水噴射弁４からの水の噴射に応じたクランク室内圧Ｊの更なる上昇を許容できない値である。本実施形態の第２規定値Ｋ２は、大気圧である。ここで、仮に水噴射弁４からの水の噴射が無い状態で内燃機関１を運転したとする。このときのクランク室内圧Ｊは負圧であることが多い。クランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２以上になる状況は、仮に水噴射弁４からの水の噴射が無いとすると、内燃機関１の運転中においてクランク室内圧Ｊが取り得る範囲のうちの上限に近い状況であり、比較的稀な状況である。

【0044】

＜第１パターンについて＞
制御装置１００は、上記の２つの閾値に対する現状のクランク室内圧Ｊの大小に応じて、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を以下の３つのパターンのいずれかに設定する。

【0045】

制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１未満の場合、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を第１パターンに設定する。この第１パターンにおける第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の様式は以下のとおりである。制御装置１００は、第１設定処理を通じて、第１噴射量Ｑ１として目標噴射量Ｑｓを設定する。制御装置１００は、第２設定処理を通じて、第２噴射量Ｑ２として、目標噴射量Ｑｓと第１噴射量Ｑ１との差分である「０」を設定する。この第１パターンを設定した場合、図２の（ａ）に示すように、制御装置１００は、第１噴射処理によって目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁４から噴射させることになる。

【0046】

＜第２パターンについて＞
制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上であり且つ第２規定値Ｋ２未満の場合、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を第２パターンに設定する。この第２パターンにおける第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の様式は以下のとおりである。制御装置１００は、第１設定処理を通じて、第１噴射量Ｑ１として後述の調整噴射量Ｑａを設定する。制御装置１００は、第２設定処理を通じて、第２噴射量Ｑ２として、目標噴射量Ｑｓから第１噴射量Ｑ１を減算した値を設定する。この第２噴射量Ｑ２は、第３パターンで説明する最大噴射量Ｑｍよりも小さい値である。この第２パターンを設定した場合、図２の（ｂ）に示すように、制御装置１００は、第１噴射処理と第２噴射処理との双方を合わせて目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁４から噴射させることになる。

【0047】

上記の調整噴射量Ｑａは、クランク室内圧Ｊが過剰に高くならないように値を調整した水の噴射量である。制御装置１００は、調整噴射量Ｑａを算出する上で必要な情報として、調整マップＭ３を予め記憶している。ここで、上記のとおり、水噴射弁４が噴射した水がクランク室１１内に至るとクランク室内圧Ｊが増加する。調整マップＭ３を説明する前提として、水噴射に伴うクランク室内圧Ｊの増加量を示すパラメータについて説明する。いま、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に１つの水噴射弁４からある量の水を噴射したとする。そして、その水の噴射に対する応答としてクランク室内圧Ｊが第１値から第２値へと変化したとする。第２値から第１値を減算した値を圧力変化値と呼称する。なお、水噴射弁４が水を噴射してから、その水がクランク室１１に至って蒸発するまでには時間差がある。つまり、圧力変化値は、水噴射弁４による水の噴射に対して将来的なクランク室内圧Ｊの変化を示す値である。調整マップＭ３は、１つの水噴射弁４から噴射する水の量である噴射水量と、圧力変化値との関係を定めたものである。さて、圧力変化値は、ブローバイガス処理機構を通じてクランク室１１から吸気通路３に排出されるブローバイガスの流量（以下、単に、ブローバイガスの放出量と記す。）に応じて変わる。つまり、クランク室１１から吸気通路３へとブローバイガスが排出されると、それに伴ってクランク室内圧Ｊが減少する。この減少分は、水噴射弁４からの水の噴射に応じたクランク室内圧Ｊの増加分を相殺する。こうした点を踏まえ、調整マップＭ３は、詳細には、上記噴射水量と、圧力変化値と、ブローバイガスの放出量との関係を表したものになっている。調整マップＭ３では、基本的には、ブローバイガスの放出量が同じであれば、噴射水量が多いほど圧力変化値は大きくなっている。ブローバイガスの放出量が多い場合、噴射水量が多くても、圧力変化値は「０」に近い値になっている。調整マップＭ３は、例えば実験又はシミュレーションを基に作成されている。

【0048】

制御装置１００は、第２パターンで第１噴射量Ｑ１を算出するにあたっては、第２規定値Ｋ２から現状のクランク室内圧Ｊを減算した値を圧力差分値ΔＪとして算出する。そして、この圧力差分値ΔＪを調整マップＭ３の圧力変化値に当てはめることで、圧力差分値ΔＪに対応する噴射水量を調整噴射量Ｑａのベース値として逆算する。上記の調整マップＭ３の設定上、ブローバイガスの放出量が同じであれば、圧力差分値ΔＪが大きいほど調整噴射量Ｑａのベース値は大きくなる。つまり、制御装置１００は、第２規定値Ｋ２と現状のクランク室内圧Ｊとの差が大きいほど調整噴射量Ｑａのベース値ひいては第１噴射量Ｑ１を大きな値に設定する。逆に、制御装置１００は、第２規定値Ｋ２と現状のクランク室内圧Ｊとの差が小さいほど、つまり現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２に近い値であるほど第１噴射量Ｑ１を小さい値に設定する。ここで、第２規定値Ｋ２と現状のクランク室内圧Ｊとの差が小さいことは、第１規定値Ｋ１と現状のクランク室内圧Ｊとの差が大きいことを意味する。したがって、制御装置１００は、第２パターンで第１噴射量Ｑ１を算出するにあたっては、ブローバイガスの放出量が同じであれば、第１規定値Ｋ１と現状のクランク室内圧Ｊとの差が大きいほど第１噴射量Ｑ１を小さな値に設定することになる。

【0049】

第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１と目標噴射量Ｑｓとの関係を説明する。前提として、第２パターンを設定する状況、すなわちクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上であり且つ第２規定値Ｋ２未満となっている状況を所定状況と呼称する。また、目標水量マップＭ１に設定されている要求水量のうち、内燃機関１が所定状況となる機関運転領域において取り得る最小値を最小要求水量と呼称する。最小要求水量は、内燃機関１が所定状況であるときに取り得る目標噴射量Ｑｓの最小値である。また、内燃機関１が所定状況となる機関運転領域におけるブローバイガスの放出量の最大値を最大放出量と呼称する。次の段落の内容に関して、ブローバイガスの放出量は、最大放出量であるとする。なお、機関運転領域は、機関回転速度ＮＥと機関負荷率ＫＬとで規定される内燃機関１の運転領域である。

【0050】

内燃機関１が所定状況にある場合、第２規定値Ｋ２から現状のクランク室内圧Ｊを減算した値である上記圧力差分値ΔＪは、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１であるときに最大となる。そこで、第２規定値Ｋ２と第１規定値Ｋ１との差分を最大差分と呼称する。調整マップＭ３において、この最大差分に対応する噴射水量を最大水量と呼称する。調整マップＭ３の設定上、最大水量は、内燃機関１が所定状況であるときに取り得る噴射水量の最大値である。そして、調整マップＭ３の設定上、上記の最大水量は、最大差分が大きいほど、つまり第２規定値Ｋ２に対して第１規定値Ｋ１が小さいほど、多くなる。この最大水量が上記の最小要求水量未満になるように、第１規定値Ｋ１は設定してある。このことで、最大水量が最小要求水量未満であるという関係が成立する。つまり、所定状況で取り得る第１噴射量Ｑ１の最大値は、所定状況で取り得る目標噴射量Ｑｓの最小値未満という関係が成立している。そして、この関係上、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１は常に目標噴射量Ｑｓ未満になる。

【0051】

さて、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１が目標噴射量Ｑｓ未満であることから、次のことがいえる。ここで、第１パターンを設定する状況、すなわちクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１未満となっている状況を第１状況と呼称する。また、機関回転速度ＮＥと機関負荷率ＫＬとの組み合わせを運転ポイントと呼称する。同じ運転ポイントについて、内燃機関１が第１状況になるときと所定状況になるときとがある。例えば、同じ運転ポイントであっても、オイルパン１３内のオイルの温度、クランク室１１内の温度等が違っていることで、クランク室１１内に入った水の蒸発量が異なる場合がある。この場合、同じ運転ポイントであっても内燃機関１は第１状況にも所定状況にもなり得る。さて、同じ運転ポイントについて、内燃機関１が第１状況であるときと所定状況であるときとを比較する。これら２つの状況において目標噴射量Ｑｓは同じである。しかし、第１パターンを設定する第１状況において、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１として目標噴射量Ｑｓを設定する。一方、第２パターンを設定する所定状況において、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１として、目標噴射量Ｑｓよりも小さい値を設定する。つまり、制御装置１００は、所定状況では、第１状況に比較して、第１噴射量Ｑ１を小さい値に設定することになる。このように、同じ運転ポイントで比較したとき、制御装置１００は、第２パターンでは第１パターンに比べて第１噴射量Ｑ１を小さい値に設定する。したがって、第２パターンでは、第１パターンに比べて、第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との和に対する第１噴射量Ｑ１の割合が小さくなる。

【0052】

なお、以下の理由により、第２パターンで設定される第１噴射量Ｑ１は、「０」よりも大きい。内燃機関１が所定状況にある場合、現状のクランク室内圧Ｊは第２規定値Ｋ２未満である。つまり、内燃機関１が所定状況にある場合、第２規定値Ｋ２から現状のクランク室内圧Ｊを減算した値である上記圧力差分値ΔＪは、必ず「０」よりも大きくなる。圧力差分値ΔＪが「０」よりも大きければ、調整マップＭ３に基づいてこの圧力差分値ΔＪから逆算する第１噴射量Ｑ１も「０」よりも大きくなる。

【0053】

＜第３パターンについて＞
制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２以上である場合、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を第３パターンに設定する。この第３パターンにおける第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の様式は以下のとおりである。制御装置１００は、第２設定処理を通じて、第２噴射量Ｑ２として後述の最大噴射量Ｑｍを設定する。制御装置１００は、第１設定処理を通じて、第１噴射量Ｑ１として、目標噴射量Ｑｓから第２噴射量Ｑ２を減算した値を設定する。

【0054】

上記の最大噴射量Ｑｍは、目標噴射量Ｑｓのうち、吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に水噴射弁４から噴射させることができる水の量の最大値である。本実施形態において、制御装置１００は、最大噴射量Ｑｍとして目標噴射量Ｑｓそのものを設定する。理由は以下のとおりである。第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を第３パターンに設定する状況は、目標噴射量Ｑｓが許容噴射量Ｑｖ以下の状況である。この許容噴射量Ｑｖは、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４が噴射することのできる水の量の最大値である。吸気バルブ１５が閉弁中Ｕ１となっている期間は、吸気バルブ１５が開弁中Ｕ２となっている期間よりも長い。このことから、水噴射弁４は、吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に許容噴射量Ｑｖよりも多い量の水を噴射することができる。上記のとおり、目標噴射量Ｑｓは許容噴射量Ｑｖ以下であることから、水噴射弁４は吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に目標噴射量Ｑｓの水を噴射できる。こうした関係上、最大噴射量Ｑｍは目標噴射量Ｑｓになる。したがって、制御装置１００は、第３パターンを利用する場合、第２噴射量Ｑ２として目標噴射量Ｑｓを設定する。この結果、制御装置１００は、第３パターンでは、第１噴射量Ｑ１として、目標噴射量Ｑｓと最大噴射量Ｑｍとの差分である「０」を設定する。第１噴射量Ｑ１が「０」であることから、この第１噴射量Ｑ１は、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１よりも小さい。したがって、第３パターンでは、第２パターンに比べて、第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との和に対する第１噴射量Ｑ１の割合が小さくなる。また、第１噴射量Ｑ１が「０」であることから、この第１噴射量Ｑ１は、目標噴射量Ｑｓの半分未満の値である。上記の第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との設定上、図２の（ｃ）に示すように、制御装置１００は、第３パターンを設定する場合、第２噴射処理によって目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁４から噴射させることになる。

【0055】

＜水噴射制御の具体的な処理手順＞
以下に説明する水噴射制御の一連の処理は、１つの気筒２を対象としたものである。すなわち、制御装置１００は、以下の水噴射制御の一連の処理を気筒２毎、つまり水噴射弁４毎に行う。制御装置１００は、内燃機関１の運転中、水噴射制御を繰り返し行う。内燃機関１の運転中とは、機関回転速度ＮＥが「０」よりも大きいときのことである。制御装置１００は、各気筒２について、１燃焼サイクルにつき１度、水噴射制御の一連の処理を行う。その際、制御装置１００は、１燃焼サイクルの開始タイミングで水噴射制御を開始する。上記のとおり、１燃焼サイクルの開始タイミングは、吸気バルブ１５の閉弁タイミングＴＣである。制御装置１００は、クランクポジションセンサ３５から受信する最新のクランク位置Ｓｃｒが、吸気バルブ１５が閉弁タイミングＴＣとなるクランク位置Ｓｃｒと一致することをもって、吸気バルブ１５が閉弁タイミングＴＣになったと判断する。制御装置１００は、後述の第１噴射処理を開始する際も、同様の要領で、最新のクランク位置Ｓｃｒに基づいて吸気バルブ１５が開弁タイミングＴＳになったと判断する。特定噴射処理の開始タイミングの判断についても同様である。なお、逐一の説明は割愛するが、制御装置１００が水噴射制御の一連の処理で参照したり利用したりする吸気バルブ１５の閉弁タイミングＴＣ及び開弁タイミングＴＳは、当該水噴射制御の実行対象の気筒２についてのものである。

【0056】

図３に示すように、制御装置１００は、水噴射制御を開始すると、先ずステップＳ１００の処理を行う。ステップＳ１００において、制御装置１００は、目標噴射量Ｑｓを算出する。具体的には、制御装置１００は、最新の機関回転速度ＮＥ、最新の機関負荷率ＫＬ、及び目標水量マップＭ１を参照する。目標水量マップＭ１は、上記のとおり、機関回転速度ＮＥと、機関負荷率ＫＬと、気筒２に供給する必要のある水の量である要求水量との関係を表したものである。制御装置１００は、この目標水量マップＭ１に基づいて、最新の機関回転速度ＮＥと最新の機関負荷率ＫＬとに対応する要求水量を目標噴射量Ｑｓとして算出する。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ１１０に進める。なお、ステップＳ１１０の処理は、目標算出処理である。

【0057】

ステップＳ１１０において、制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖを算出する。以下のとおり、許容噴射量Ｑｖは、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２の期間のうち、上記の到達期間Ｌを除いた期間において水噴射弁４が噴射できる水の量である。到達期間Ｌは、水噴射弁４が噴射した水が気筒２内に至るまでの時間の長さである。制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖを算出する上で、先ず、最新の機関回転速度ＮＥに基づいて、到達期間Ｌを最新の機関回転速度ＮＥに応じたクランク回転量に換算する。そして、制御装置１００は、得られた値をオフセット値とする。クランク回転量は、クランクシャフト７がある回転位置から別の回転位置に回転する間のクランクシャフト７の回転角度の大きさである。制御装置１００は、オフセット値を算出すると、限界クランク位置を算出する。具体的には、制御装置１００は、吸気バルブ１５が閉弁タイミングＴＣＡとなるクランク位置Ｓｃｒからオフセット値だけ遡ったクランク位置Ｓｃｒを限界クランク位置として算出する。上記の閉弁タイミングＴＣＡは、図２に示すように、今回の燃焼サイクルの終了タイミングである。制御装置１００は、限界クランク位置を算出すると、許容回転量を算出する。許容回転量は、吸気バルブ１５が開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒから、限界クランク位置までのクランク回転量である。制御装置１００は、許容回転量を算出すると、最新の機関回転速度ＮＥに基づいて、当該許容回転量を最新の機関回転速度ＮＥに応じた時間の長さに換算する。そして、制御装置１００は、得られた値を許容期間とする。この後、制御装置１００は、噴射マップＭ２を参照する。上記のとおり、噴射マップＭ２は、噴射期間と可能噴射量との関係を表したものである。制御装置１００は、この噴射マップＭ２に基づいて、上記の許容期間に対応する可能噴射量を許容噴射量Ｑｖとして算出する。このとき、制御装置１００は、許容期間を、噴射マップＭ２における噴射期間に当てはめればよい。図３に示すように、制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖを算出すると、処理をステップＳ１２０に進める。

【0058】

ステップＳ１２０において、制御装置１００は、次の特定条件が成立しているか否かを判定する。特定条件は、目標噴射量Ｑｓが「０」よりも大きく、且つ、目標噴射量Ｑｓが許容噴射量Ｑｖ以下であることである。制御装置１００は、ステップＳ１００で算出した目標噴射量ＱｓとステップＳ１１０で算出した許容噴射量Ｑｖとを参照することで、特定条件が成立しているか否かを判定する。制御装置１００は、特定条件が成立していない場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、処理をステップＳ５１０に進める。処理がステップＳ５１０に進む状況は、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から目標噴射量Ｑｓの水を気筒２内に供給できない状況である。なお、例外として、目標噴射量Ｑｓが「０」であることに起因してステップＳ１２０の判定がＮＯになることもある。ステップＳ１２０の処理は、噴射判定処理である。

【0059】

ステップＳ５１０において、制御装置１００は、この後の特定噴射処理のための必要情報を算出する。具体的には、制御装置１００は、特定噴射処理の開始タイミングを算出する。制御装置１００は、先ず、ステップＳ１００で算出した目標噴射量ＱｓからステップＳ１１０で算出した許容噴射量Ｑｖを減算した値を設定噴射量とする。この後、制御装置１００は、噴射マップＭ２を参照する。そして、制御装置１００は、噴射マップＭ２に基づいて、設定噴射量に対応する噴射期間を設定噴射期間として算出する。この後、制御装置１００は、最新の機関回転速度ＮＥに基づいて、設定噴射期間を最新の機関回転速度ＮＥに応じたクランク回転量に換算する。そして、制御装置１００は、得られた値を設定回転量とする。この後、制御装置１００は、吸気バルブ１５の開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒから設定回転量だけ遡ったクランク位置Ｓｃｒを特定噴射処理の開始タイミングとする。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ５２０に進める。なお、制御装置１００は、水噴射制御の開始後、ステップＳ１００から上記のステップＳ５１０までの処理を速やかに行う。したがって、処理がこの後のステップＳ５２０に進むタイミングは、実質的に、１燃焼サイクルの開始タイミング、すなわち吸気バルブ１５の閉弁タイミングＴＣと略同じである。

【0060】

ステップＳ５２０において、制御装置１００は、特定噴射処理を行う。具体的には、制御装置１００は、ステップＳ５１０で算出した開始タイミングまで待機する。そして、制御装置１００は、開始タイミングになると、特定噴射処理を開始する。すなわち、制御装置１００は、水噴射弁４に水の噴射を開始させる。そして、制御装置１００は、ステップＳ１００で算出した目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁４から噴射させる。制御装置１００は、目標噴射量Ｑｓの水の噴射が完了すると、水噴射制御の一連の処理を一旦終了する。そして、制御装置１００は、１燃焼サイクルの開始タイミングになると、再度ステップＳ１００の処理を実行する。

【0061】

一方、ステップＳ１２０において、制御装置１００は、特定条件が成立している場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３０に進める。処理がステップＳ１３０に進む状況は、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から目標噴射量Ｑｓの水を気筒２内に供給できる状況である。

【0062】

ステップＳ１３０において、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊを算出する。具体的には、制御装置１００は、圧力センサ３２から受信した最新のクランク室内圧Ｊを参照する。そして、制御装置１００は、その参照した値を現状のクランク室内圧Ｊとして算出する。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ１４０に進める。なお、ステップＳ１３０の処理は、圧力算出処理である。

【0063】

ステップＳ１４０において、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１未満であるか否かを判定する。制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１未満である場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１５０に進める。

【0064】

ステップＳ１５０において、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１を設定する。具体的には、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１として、ステップＳ１００で算出した目標噴射量Ｑｓを設定する。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ１６０に進める。なお、ステップＳ１５０の処理は、第１パターンを設定する第１設定処理である。

【0065】

ステップＳ１６０において、制御装置１００は、第２噴射量Ｑ２を設定する。具体的には、制御装置１００は、第２噴射量Ｑ２として、ステップＳ１００で算出した目標噴射量ＱｓとステップＳ１５０で設定した第１噴射量Ｑ１との差分である「０」を設定する。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ１７０に進める。ステップＳ１６０の処理は、第１パターンを設定する第２設定処理である。なお、ステップＳ１７０、及びその後のステップＳ１８０については後述する。

【0066】

さて、ステップＳ１４０において、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上である場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、処理をステップＳ２００に進める。

【0067】

ステップＳ２００において、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２未満であるか否かを判定する。制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２未満である場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２１０に進める。

【0068】

ステップＳ２１０において、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１を設定する。制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１を設定するにあたり、先ず、現状のブローバイガスの放出量を算出する。制御装置１００は、最新の機関回転速度ＮＥ、最新の機関負荷率ＫＬ、エアフロメータ３１から受信した最新の吸気の量ＧＡ等を参照する。そして、制御装置１００は、これらのパラメータに基づいて、現状のブローバイガスの放出量を算出する。制御装置１００は、ブローバイガスの放出量を算出するにあたり、例えば、予め記憶しているマップを参照する。このマップは、例えば、機関回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及び吸気の量ＧＡ等の各種パラメータと、ブローバイガスの放出量と、の関係を表したものである。制御装置１００は、ブローバイガスの放出量を算出すると、圧力差分値ΔＪを算出する。具体的には、制御装置１００は、第２規定値Ｋ２から、ステップＳ１３０で算出した現状のクランク室内圧Ｊを減じた値を圧力差分値ΔＪとする。制御装置１００は、圧力差分値ΔＪを算出すると、調整マップＭ３を参照する。上記のとおり、調整マップＭ３は、１つの水噴射弁４からの噴射水量と、噴射水量に応じた圧力変化値と、ブローバイガスの放出量との関係を表したものである。制御装置１００は、この調整マップＭ３に基づいて、現状のブローバイガスの放出量と、圧力差分値ΔＪと、に対応する噴射水量を、調整噴射量Ｑａのベース値として算出する。このとき、制御装置１００は、圧力差分値ΔＪを、調整マップＭ３の圧力変化値に当てはめればよい。制御装置１００は、調整マップＭ３に基づいて調整噴射量Ｑａのベース値を算出すると、このベース値の４分の１の値を暫定値とする。さらに、制御装置１００は、この暫定値から調整値を減算した値を調整噴射量Ｑａとして算出する。なお、ベース値の４分の１を調整噴射量Ｑａの暫定値に設定しているのは、水噴射制御を気筒２毎に行っていることによる。つまり、調整マップＭ３の設定上、４つの水噴射弁４が全て上記の調整噴射量Ｑａの暫定値を噴射すると、クランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２近傍に至ることになる。また、調整値は、水噴射弁４からの水の噴射に応じてクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２にまでは至らないようにするための補正値である。調整値は、暫定値に対して極僅かな大きさである。調整値は、例えば暫定値の５％の値である。暫定値に対する調整値の比率は、例えば実験又はシミュレーションで予め定められている。制御装置１００は、この比率を予め記憶している。制御装置１００は、調整噴射量Ｑａを算出すると、第１噴射量Ｑ１としてこの調整噴射量Ｑａを設定する。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ２２０に進める。なお、ステップＳ２１０の処理は、第２パターンを設定する第１設定処理である。

【0069】

ステップＳ２２０において、制御装置１００は、第２噴射量Ｑ２を設定する。具体的には、制御装置１００は、ステップＳ１００で算出した目標噴射量ＱｓからステップＳ２１０で設定した第１噴射量Ｑ１を減じた値を第２噴射量Ｑ２に設定する。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ１７０に進める。なお、ステップＳ２２０の処理は、第２パターンを設定する第２設定処理である。

【0070】

一方、ステップＳ２００において、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２以上である場合（ステップＳ２００：ＮＯ）、処理をステップＳ３１０に進める。

【0071】

ステップＳ３１０において、制御装置１００は、第２噴射量Ｑ２を設定する。具体的には、制御装置１００は、第２噴射量Ｑ２として、最大噴射量Ｑｍを設定する。最大噴射量Ｑｍは、ステップＳ１００で算出した目標噴射量Ｑｓである。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ３２０に進める。なお、ステップＳ３２０の処理は、第３パターンを設定する第２設定処理である。

【0072】

ステップＳ３２０において、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１を設定する。具体的には、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１として、ステップＳ１００で算出した目標噴射量ＱｓとステップＳ３１０で設定した第２噴射量Ｑ２との差分となる「０」を設定する。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ１７０に進める。ステップＳ３２０の処理は、第３パターンを設定する第１設定処理である。なお、ステップＳ５１０で説明したのと同様、制御装置１００は、水噴射制御の開始後、ステップＳ１００から上記のステップＳ３２０までの処理を速やかに行う。したがって、処理がこの後のステップＳ１７０に進むタイミングは、実質的に、１燃焼サイクルの開始タイミング、すなわち吸気バルブ１５の閉弁タイミングＴＣと略同じである。この点、ステップＳ１６０を経て処理がステップＳ１７０に進む場合も、ステップＳ２２０を経て処理がステップＳ１７０に進む場合も同じである。

【0073】

ステップＳ１７０において、制御装置１００は、速やかに第２噴射処理を開始する。すなわち、制御装置１００は、水噴射弁４に水の噴射を開始させる。制御装置１００は、この第２噴射処理では、ステップＳ１６０、ステップＳ２２０、及びステップＳ３１０のいずれかで算出した第２噴射量Ｑ２の水を水噴射弁４から噴射させる。上記のとおり、第２噴射量Ｑ２が「０」の場合、制御装置１００は、水噴射弁４から「０」の水を噴射させる。つまり、水噴射弁４は水を噴射しない。制御装置１００は、第２噴射量Ｑ２の水の噴射が完了すると、処理をステップＳ１８０に進める。

【0074】

ステップＳ１８０において、制御装置１００は、第１噴射処理を行う。具体的には、制御装置１００は、吸気バルブ１５の開弁タイミングＴＳまで待機する。そして、制御装置１００は、吸気バルブ１５の開弁タイミングＴＳになると、第１噴射処理を開始する。すなわち、制御装置１００は、水噴射弁４に水の噴射を開始させる。制御装置１００は、この第１噴射処理では、ステップＳ１５０、ステップＳ２１０、及びステップＳ３２０のいずれかで算出した第１噴射量Ｑ１の水を水噴射弁４から噴射させる。第１噴射量Ｑ１が「０」の場合については、第２噴射量Ｑ２が「０」の場合と同じである。制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１の水の噴射が完了すると、水噴射制御の一連の処理を一旦終了する。そして、制御装置１００は、１燃焼サイクルの開始タイミングになると、再度ステップＳ１００の処理を実行する。

【0075】

＜実施形態の作用＞
（Ａ）各噴射処理がクランク室内圧に及ぼす影響について
第１噴射処理では、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から水を噴射させる。この場合、水噴射弁４が噴射した水を気筒２内に至らせ易い一方で、次のような懸念がある。すなわち、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から水を噴射させる場合、その噴射による勢いと、吸気の流れとが相まって、水が気筒２内に勢いよく流入する。それに伴い、その水は、気筒２を区画しているシリンダブロック１２の壁面（以下、気筒２の壁面と記す。）にまで至り易い。気筒２内に勢いよく流入した水がそのまま気筒２の壁面のある箇所にまとまって付着すると、その水は粗大水滴を形成する。こうした粗大水滴は、蒸発し難い。そのため、粗大水滴は、気筒２の壁面を流下し、やがてクランク室１１内に入り込む。クランク室１１内に入った水がクランク室１１内で蒸発すると、クランク室内圧Ｊの増加を招く。

【0076】

上記第１噴射処理とは異なり、第２噴射処理では、吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に水噴射弁４から水を噴射させる。吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に水噴射弁４から水を噴射させる場合、噴射した水は即座に気筒２内に流入するのではなく、吸気ポート３Ａで一旦滞留する。そしてこの水は、水噴射弁４からの噴射の勢いが収まった後に吸気バルブ１５の開弁と共に気筒２内に流入する。したがって、水噴射弁４からの噴射の勢いが無い分、水が気筒２内へ流入する際の速度は低くなる。したがって、水は気筒２の壁面までは至り難い。そのため、第２噴射処理を行った場合、クランク室１１への水の流入、さらにはクランク室内圧Ｊの増加は生じ難い。一方で、吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に水噴射弁４から水を噴射させた場合、次のような懸念がある。すなわち、水噴射弁４から噴射した水が吸気バルブ１５の開弁前までの期間に吸気ポート３Ａ内を滞留している際、この水は吸気ポート３Ａの壁面に付着し得る。仮にこの水が粗大水滴を形成すると、この水は吸気ポート３Ａの壁面から蒸発し難くなる。この場合、粗大水滴となった水は吸気ポート３Ａに留まることになる。この結果として、水噴射弁４から噴射した水を気筒２内に全て供給できないことになる。

【0077】

水噴射制御では、このような、各噴射処理に応じた水の様相を踏まえた上で、状況に応じて２つの噴射処理を使い分けている。
（Ｂ）水噴射制御に伴う水噴射の態様について
いま、クランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１未満であるとする（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）。この場合、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を第１パターンに設定する。上記のとおり、第１パターンは、第１噴射量Ｑ１として目標噴射量Ｑｓを設定するとともに、第２噴射量Ｑ２として「０」を設定するパターンである。この第１パターンの設定に応じて、制御装置１００は、図２の（ａ）に示すように、第１噴射処理によって吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から目標噴射量Ｑｓの水を噴射させる。上記のとおり、第１噴射処理を行う場合、クランク室内圧Ｊが増加し得る。そのため、第１噴射処理のみを繰り返す状況が続くと、すなわちクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１未満の状況が継続すると、クランク室内圧Ｊが徐々に上昇し得る。そして、クランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上になり得る（ステップＳ１４０：ＮＯ）。

【0078】

クランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上且つ第２規定値Ｋ２未満になると（ステップＳ１４０：ＮＯ、ステップＳ２００：ＹＥＳ）、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を第２パターンに設定する。上記のとおり、第２パターンは、第１噴射量Ｑ１として調整噴射量Ｑａを設定するとともに、第２噴射量Ｑ２として目標噴射量Ｑｓと調整噴射量Ｑａとの差分を設定するパターンである。この第２パターンの設定に応じて、制御装置１００は、図２の（ｂ）に示すように、１燃焼サイクルの中で２回に分けて水噴射弁４から水を噴射する。すなわち、制御装置１００は、先ず吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に第２噴射処理を行う。その後、制御装置１００は、吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に第１噴射処理を行う。制御装置１００は、これら２回の噴射処理を通じて、１燃焼サイクルの中でトータルとして水噴射弁４から目標噴射量Ｑｓの水を噴射させる。ここで、制御装置１００が第１噴射量Ｑ１として設定している調整噴射量Ｑａは、第２規定値Ｋ２と現状のクランク室内圧Ｊとの差である圧力差分値ΔＪが大きいほど多くなる。このことは次のことを意味する。すなわち、現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２に至るまでの余裕が相当にあるときには、その分第１噴射量Ｑ１を多くする。これにより、クランク室内圧Ｊの過度な増加を避けつつ、極力多くの水を吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から水を噴射させる。吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２に水噴射弁４から水を噴射させることで、より多くの水を気筒２内に確実に供給できる。一方、第２パターンの設定では、圧力差分値ΔＪが小さいとき、つまり現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２に至るまでの余裕がさほどないときには第１噴射量Ｑ１を少なくする。これにより、水の噴射に応じたクランク室内圧Ｊの増加量を極力小さくし、当該クランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２に至るのを避けることができる。この第２パターンに応じた噴射処理により、現状のクランク室内圧Ｊは基本的には第１規定値Ｋ１以上且つ第２規定値Ｋ２未満に収まる。制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上且つ第２規定値Ｋ２未満に収まる状況が続く間、第２パターンに応じた噴射処理を繰り返す。

【0079】

さて、例えば内燃機関１が過給状態と非過給状態とで切り替わること等に伴って機関負荷率ＫＬが変わったとする。この場合、ブローバイガスの放出経路が切り替わる。機関負荷率ＫＬが急変した場合、ブローバイガスの放出経路に切り替わりに際して、ブローバイガスの放出量が一時的に少なくなることがあり得る。そして、それに伴ってクランク室内圧Ｊが急増することがあり得る。この場合、クランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２以上になり得る（ステップＳ２００：ＮＯ）。クランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２以上になると、制御装置１００は、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を第３パターンに設定する。上記のとおり、第３パターンは、第１噴射量Ｑ１として「０」を設定するとともに、第２噴射量Ｑ２として目標噴射量Ｑｓを設定するパターンである。この第３パターンに応じた噴射処理により、制御装置１００は、図２の（ｃ）に示すように、第２噴射処理によって吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に水噴射弁４から目標噴射量Ｑｓの水を噴射させる。吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１に水噴射弁４から水を噴射させれば、上記のとおり、クランク室内圧Ｊの増加は生じない。そのため、クランク室内圧Ｊが、大気圧である第２規定値Ｋ２よりも相当に高くなることはない。やがてブローバイガスの放出経路の切り替わりが完了し、ブローバイガスの放出量が回復すると、クランク室内圧Ｊは第２規定値Ｋ２未満へと減少する。

【0080】

＜実施形態の効果＞
（１）上記作用に記載したとおり、制御装置１００は、第１規定値Ｋ１及び第２規定値Ｋ２という２つの閾値を基準として、現状のクランク室内圧Ｊが高い場合には、低い場合に比べて、第１噴射量Ｑ１を少なくし、その分、第２噴射量Ｑ２を多くする。このことにより、現状のクランク室内圧Ｊが高い場合には、上記作用の（Ａ）に記載した第１噴射処理と第２噴射処理との特性により、クランク室１１に入る水の量を抑えることができる。したがって、クランク室内圧Ｊが過度に高くなることを防止できる。

【0081】

（２）上記作用の（Ａ）に記載したとおり、第１噴射処理と第２噴射処理とには、それぞれの特性に応じた利点と欠点がある。それらを踏まえ、制御装置１００は、クランク室内圧Ｊの大小に応じて第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の仕方を変更する。制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１未満であるとき（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）には、第１噴射量Ｑ１として目標噴射量Ｑｓを設定する。つまり、制御装置１００は、クランク室内圧Ｊの増加を抑える必要のない状況では、第１噴射量Ｑ１を最大限に多くするとともに第２噴射量Ｑ２を最大限に少なくする。そして、第１噴射処理で目標噴射量Ｑｓの総量の噴射を賄う。このことで、目標噴射量Ｑｓの略全ての水を気筒２内に供給することができる。一方、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上且つ第２規定値Ｋ２未満であるとき（ステップＳ１４０：ＮＯ、ステップＳ２００：ＹＥＳ）には、第１噴射量Ｑ１として、目標噴射量Ｑｓよりも少なく且つ「０」よりも大きい値を設定する。つまり、制御装置１００は、クランク室内圧Ｊの更なる増加を未だ許容できるものの、クランク室内圧Ｊを抑えるための対処を行う必要のある状況では、第１噴射処理と第２噴射処理との双方で目標噴射量Ｑｓの噴射を賄う。このことで、気筒２内へ極力多くの水を供給しつつ、且つ、クランク室内圧Ｊの増加を相応に抑えることができる。さらに、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２以上であるとき（ステップＳ２００：ＮＯ）には、第１噴射量Ｑ１として「０」を設定する。つまり、制御装置１００は、クランク室内圧Ｊの増加を確実に抑える必要のある状況では、第１噴射量Ｑ１を最大限に少なくするとともに第２噴射量Ｑ２を最大限に多くする。そして、第２噴射処理で目標噴射量Ｑｓの総量の噴射を賄う。このことによって、クランク室内圧Ｊが現状よりも高くなることを防止できる。このように、制御装置１００は、クランク室内圧Ｊの増加を抑えることについての優先度の高低に応じて第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を変更する。こうした本実施形態の構成は、気筒２内へ極力多くの水を供給し、且つ、クランク室内圧Ｊが高くなるのを防止できる。

【0082】

（３）現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上且つ第２規定値Ｋ２未満である状況は、クランク室内圧Ｊの増加を抑える必要のない状況と、クランク室内圧Ｊの増加を確実に抑える必要のある状況との間の過渡的な状況である。したがって、上記の状況の中でも、クランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１寄りのときと、第２規定値Ｋ２寄りのときとでは、クランク室内圧Ｊの増加を抑えることについての優先度が異なる。そこで、制御装置１００は、現状のクランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１以上且つ第２規定値Ｋ２未満であるときには、第２規定値Ｋ２と現状のクランク室内圧Ｊとの差である圧力差分値ΔＪに応じて第１噴射量Ｑ１を可変に設定する。そして、クランク室内圧Ｊが第１規定値Ｋ１寄りのときには第１噴射量Ｑ１を多くする一方で、クランク室内圧Ｊが第２規定値Ｋ２寄りのときには第１噴射量Ｑ１を少なくする。このようにして第１噴射量Ｑ１を可変に設定することで、上記過渡的な状況下において気筒２内への水の供給とクランク室内圧Ｊの増加の抑制との双方を両立するにあたって、現状のクランク室内圧Ｊに見合った最適な値を設定できる。

【0083】

（４）クランク室内圧Ｊは、基本的には負圧である。ここで、内燃機関１は、クランク室１１の気密を保つためのシール部品を有する。シール部品の一例は、シリンダブロック１２等における、クランクシャフト７が貫通している貫通孔と、クランクシャフト７との隙間を塞ぐ所謂オイルシールである。上記のようなシール部品を含め、クランク室１１に設けられている各種部品は、クランク室内圧Ｊが負圧又は小さな正圧であることを前提に設計されている。したがって、クランク室内圧Ｊが大気圧よりも相当に大きくなると、各種部品が適正に機能しなくなるおそれがある。

【0084】

本実施形態では、第２規定値Ｋ２として大気圧を設定している。そして、現状のクランク室内圧Ｊが大気圧以上になった場合には、第１噴射量Ｑ１を「０」にする。そのため、現状のクランク室内圧Ｊが一旦は大気圧以上になったとしても、現状のクランク室内圧Ｊがさらに高くなることを防止できる。したがって、現状のクランク室内圧Ｊを、内燃機関１の各種部品が適正に機能する範囲に収めることができる。

【0085】

＜変更例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0086】

・第２噴射処理の噴射開始タイミングは、上記実施形態の例に限定されない。第２噴射処理の開始タイミングは、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１のタイミングであり、且つ当該閉弁中Ｕ１に水噴射弁４から第２噴射量Ｑ２の水を噴射しきることのできるタイミングであればよい。例えば、第２噴射処理を、吸気バルブ１５の閉弁タイミングＴＣよりも相応の後に開始してもよい。第２噴射処理の開始タイミングは、上記の条件を満たしていればよい。

【0087】

・第１噴射処理の開始タイミングは、上記実施形態の例に限定されない。第１噴射処理の開始タイミングは、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ１５の開弁中Ｕ２のタイミングであり、且つ当該開弁中Ｕ２に水噴射弁４から第１噴射量Ｑ１の水を噴射しきることができるタイミングであればよい。

【0088】

・第３パターンで設定する最大噴射量Ｑｍは、上記実施形態の例に限定されない。上記実施形態では、吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１の全期間に亘って第２噴射処理の実行が許容されていた。その結果として、最大噴射量Ｑｍが常に目標噴射量Ｑｓとなっていた。ここで、何らかの制御の制約等により、吸気バルブ１５の閉弁中Ｕ１の全期間に亘って第２噴射処理の実行を許容できないこともある。そしてそれに付随して、最大噴射量Ｑｍが目標噴射量Ｑｓ未満になることもあり得る。最大噴射量Ｑｍが目標噴射量Ｑｓ未満の場合に当該最大噴射量Ｑｍを第２噴射量Ｑ２に設定すると、目標噴射量Ｑｓと第２噴射量Ｑ２との差分の第１噴射量Ｑ１は、「０」よりも大きな値になる。

【0089】

・第３パターンで設定する第２噴射量Ｑ２は、最大噴射量Ｑｍ未満でもよい。第３パターンで設定する第１噴射量Ｑ１が、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１に比べて小さい値になるように第２噴射量Ｑ２が設定してあればよい。

【0090】

・第３パターンで設定する第２噴射量Ｑ２を、目標噴射量Ｑｓの半分未満の値にしてもよい。それとともに、第３パターンで設定する第１噴射量Ｑ１を、目標噴射量Ｑｓの半分以上の値にしてもよい。この場合でも、第３パターンで設定する第１噴射量Ｑ１が第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１に比べて小さい値になっていればよい。

【0091】

・第３パターンで設定する第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２に関して、第２噴射量Ｑ２を先に設定することは必須ではない。第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２のうち、第１噴射量Ｑ１を先に設定してもよいし、これらの双方を同時に設定してもよい。第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を設定する順序に拘わらず、第３パターンで設定する第１噴射量Ｑ１が、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１に比べて小さい値になっていればよい。

【0092】

・第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１の定め方は、上記実施形態の例に限定されない。第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１は、第１パターンで設定する第１噴射量Ｑ１に比べて小さい値であればよい。第２パターンで第１噴射量Ｑ１を設定するにあたり、第１規定値Ｋ１と現状のクランク室内圧Ｊとの差が大きいほど第１噴射量Ｑ１が小さい値になるように第１噴射量Ｑ１を可変に設定する態様を採用すれば、次の観点において好ましい。すなわち、現状のクランク室内圧Ｊに合わせて、気筒２内への水の供給とクランク室内圧Ｊの増加の抑制との両立を図るのに適した第１噴射量Ｑ１を設定し易い。第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１は、第１規定値Ｋ１と現状のクランク室内圧Ｊとの差の大小に拘わらず常に同一の固定値でもよい。

【0093】

・第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１を目標噴射量Ｑｓの半分未満の値にしてもよい。この場合でも、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１が、第１パターンで設定する第１噴射量Ｑ１に比べて小さい値になっていればよい。

【0094】

・第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２に関して、第１噴射量Ｑ１を先に設定することは必須ではない。第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２のうち、第２噴射量Ｑ２を先に設定してもよいし、これらの双方を同時に設定してもよい。第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を設定する順序に拘わらず、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１が、第１パターンで設定する第１噴射量Ｑ１に比べて小さい値になっていればよい。

【0095】

・第１パターンで設定する第１噴射量Ｑ１は、上記実施形態の例に限定されない。つまり、第１パターンで設定する第１噴射量Ｑ１は目標噴射量Ｑｓ未満でもよい。上記のとおり、第１パターン、第２パターン、及び第３パターンの順に第１噴射量Ｑ１が小さくなるという関係が成立していればよい。

【0096】

・他のパターンと同様、第１パターンで第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を設定する際のこれらの設定の順序は問わない。
・第２規定値Ｋ２は、上記実施形態の例に限定されない。第２規定値Ｋ２に合わせて、第３パターンで設定する第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２を適切な値にすればよい。第２規定値Ｋ２は、第１規定値Ｋ１よりも大きければよい。

【0097】

・水噴射制御において、ステップＳ２００、ステップＳ３１０、及びステップＳ３２０の処理を廃止してもよい。そして、ステップＳ１４０の判定がＮＯの場合に、処理をステップＳ２１０に進めてもよい。つまり、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の仕方を第１規定値Ｋ１によって１段階のみ変更するようにしてもよい。この場合でも、第２パターンで設定する第１噴射量Ｑ１が、第１パターンで設定する第１噴射量Ｑ１に比べて小さい値になっていればよい。

【0098】

・第１規定値Ｋ１は、上記実施形態の例に限定されない。第１規定値Ｋ１は、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の仕方を変更する上で適切な値であればよい。
・上記実施形態から第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の設定の仕方を変更する場合でも、第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２は次の条件を満たした値であることが好ましい。第１噴射量Ｑ１は、目標噴射量Ｑｓ以下である。第２噴射量Ｑ２は、目標噴射量Ｑｓと第１噴射量Ｑ１との差分の値である。これらの条件を満たす場合、第２噴射量Ｑ２については、第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２の設定の順序に拘わらず、結果として目標噴射量Ｑｓと第１噴射量Ｑ１との差分の値になっていればよい。また、例えば、上記実施形態では、第２パターンの第２噴射量Ｑ２を設定する上で、目標噴射量Ｑｓから第１噴射量Ｑ１を減算して当該第２噴射量Ｑ２を算出していた。第１噴射量Ｑ１及び第２噴射量Ｑ２の定め方は、このような減算を利用したものに限定されない。第１噴射量Ｑ１が目標噴射量Ｑｓ以下であり、且つ第２噴射量Ｑ２が目標噴射量Ｑｓと第１噴射量Ｑ１との差分の値になっていれば、算出の過程で採用する手法は問わない。なお、第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との和が目標噴射量Ｑｓになっていることは必須ではない。第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との和が目標噴射量Ｑｓになっていなくても、次の関係が成立していればよい。すなわち、第２パターンでは、第１パターンに比べて、第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との和に対する第１噴射量Ｑ１の割合が小さくなっていればよい。第３パターンが存在する場合、第３パターンでは、第２パターンに比べて、第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２との和に対する第１噴射量Ｑ１の割合が小さくなっていればよい。これらの関係が成立するように第１噴射量Ｑ１と第２噴射量Ｑ２とを設定するにあたり、第１噴射量Ｑ１が「０」であったり、第２噴射量Ｑ２が「０」であったりすることもあり得る。

【0099】

・現状のクランク室内圧Ｊの算出手法は、上記実施形態の例に限定されない。現状のクランク室内圧Ｊは、内燃機関１の運転状態に基づいて算出してあればよい。上記実施形態では、内燃機関１の運転状態を示すパラメータの１つであるクランク室内圧Ｊそのものを直接検出し、その検出値から現状のクランク室内圧Ｊを算出していた。この態様に代えて、クランク室内圧Ｊそのものではないパラメータに基づいて現状のクランク室内圧Ｊを算出してもよい。この場合のパラメータは、クランク室内圧Ｊと関連するパラメータであって且つ内燃機関１の運転状態を示すパラメータであればよい。例えば、機関回転速度ＮＥと機関負荷率ＫＬとに基づいて現状のクランク室内圧Ｊを算出してもよい。この場合、例えば、機関回転速度ＮＥと機関負荷率ＫＬとクランク室内圧Ｊとの関係を表したマップを予め作成しておけばよい。機関回転速度ＮＥと機関負荷率ＫＬ以外にも、クランク室内圧Ｊと関連するパラメータであって且つ内燃機関１の運転状態を示すパラメータとして、例えば次のものが挙げられる。吸気の量ＧＡ、吸気通路３を流れる吸気の圧力、ブローバイガス処理機構の各通路を流れるガスの圧力等である。こうしたパラメータに基づいてクランク室内圧Ｊを算出してもよい。吸気通路３を流れる吸気の圧力を利用する場合、吸気通路３の途中の位置に、吸気の圧力を検出する吸気圧センサを設ければよい。また、ブローバイガス処理機構の各通路を流れるガスの圧力を利用する場合、これらの通路に当該通路を流れるガスの圧力を検出するセンサを設ければよい。また、クランク室内圧Ｊは、クランク室１１内の温度と関連する。そのため、現状のクランク室内圧Ｊを算出する上で、クランク室１１の温度と関連するパラメータを利用することも有効である。この場合、クランク室１１内の温度そのものはもちろん、オイルパン１３が貯留しているオイルの温度、シリンダブロック１２を流れる冷却水の温度等を利用することが考えられる。これらのパラメータを利用して現状のクランク室内圧Ｊを算出する場合、各パラメータを検出する上で適切な箇所に各種のセンサを設ければよい。また、例えば、内燃機関１の運転を開始してからの継続時間といった、センサを利用することなく把握できる内燃機関１の運転状態に基づいて現状のクランク室内圧Ｊを算出してもよい。

【0100】

・目標水量マップＭ１の内容は、上記実施形態の例に限定されない。目標水量マップＭ１は、内燃機関１の運転状態に応じて、気筒２内を必要な分だけ冷却する上で必要な水を噴射できるように設定してあればよい。

【0101】

・到達期間Ｌは、固定値でなく、例えば吸気の量ＧＡ等に応じて可変に設定してもよい。到達期間Ｌを「０」にしてもよい。この場合でも、目標噴射量Ｑｓのうちの概ねの量の水は気筒２内に至る。

【0102】

・内燃機関１の運転中、当該内燃機関１の運転状態に応じて、水噴射弁４に供給する水の圧力を変化させてもよい。この場合、そうした水の圧力変更に合わせて適切に水噴射弁４を制御できるように各種マップ等を作成しておけばよい。例えば、噴射マップＭ２を次のような内容にすればよい。すなわち、噴射期間と可能噴射量との関係を、水噴射弁４に供給する水の圧力毎に定める。このような噴射マップＭ２であれば、水噴射弁４に供給する水の圧力に応じた許容噴射量Ｑｖを算出できる。

【0103】

・吸気バルブ１５が開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを把握する手法は、上記実施形態の例に限定されない。例えばクランクポジションセンサ３５、及び吸気カムポジションセンサ３６の検出値を利用して吸気バルブ１５の開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを把握してもよい。吸気バルブ１５が開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを適切に把握できるのであれば、その手法は問わない。吸気バルブ１５が閉弁タイミングＴＣとなるクランク位置Ｓｃｒについても同様である。

【0104】

・内燃機関１の全体構成は、上記実施形態の例に限定されない。気筒２の数を変更してもよい。また、ブローバイガス処理機構の構成を変更してもよい。例えば、ブローバイガス処理機構は、上記実施形態の構成に加えて、第３通路、吸気バイパス通路、及びエゼクタを有してもよい。吸気バイパス通路は、吸気通路３における、コンプレッサホイール４１から視て上流側の部分と下流側の部分とを接続する。すなわち、吸気バイパス通路は、コンプレッサホイール４１を迂回する通路である。エゼクタは、吸気バイパス通路の途中に設ける。エゼクタは、負圧を発生するための絞りを有する。第３通路は、クランク室１１とエゼクタとを接続する。この構成を加えた場合、内燃機関１が過給状態になると、コンプレッサホイール４１前後の吸気の圧力に応じて、吸気の一部が吸気バイパス通路を通じてコンプレッサホイール４１から視て下流側から上流側へと戻る。このとき、吸気バイパス通路の途中に位置するエゼクタは負圧を発生する。そして、エゼクタは、第３通路を通じてクランク室１１内のブローバイガスを吸引する。このブローバイガスは、吸気バイパス通路を介して吸気通路３へと流れる。こういったブローバイガス処理機構を採用してもよい。なお、内燃機関１が過給機４０を有することは必須ではない。内燃機関１は、水噴射弁４と、クランク室１１と、吸気バルブ１５とを有していればよい。

【0105】

・車両３００の全体構成は、上記実施形態の例に限定されない。車両３００は、例えば、当該車両３００の駆動源として内燃機関１のみならず発電電動機を有していてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１…内燃機関
２…気筒
３…吸気通路
４…水噴射弁
７…クランクシャフト
１１…クランク室
１５…吸気バルブ
１００…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】