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(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】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(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 20060101AFI20241022BHJP
【ＦＩ】
F02D19/12 A
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022065836
(22)【出願日】2022-04-12
(65)【公開番号】P2023156146
(43)【公開日】2023-10-24
【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】佐々木 淳
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１７１９３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０９９４５３１０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０２１－０１１８２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５３７０８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｄ １９／００－４５／００
(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、前記吸気通路と気筒との接続口を開閉する吸気バルブと、
前記水噴射弁に供給する水の圧力を調整する圧力調整装置と、
を有する内燃機関を制御対象とし、
前記吸気バルブの開弁中に前記水噴射弁から水を噴射させる第１噴射処理、及び前記吸気バルブの閉弁中に前記水噴射弁から水を噴射させる第２噴射処理を実行し、
前記第２噴射処理では、前記第１噴射処理に比べて、前記水噴射弁に供給する水の圧力が高くなるように前記圧力調整装置を制御し、
前記第１噴射処理の開始タイミングよりも規定期間前に前記第２噴射処理が終了するように、前記第２噴射処理の開始タイミングを設定する
内燃機関の制御装置。
【請求項2】
前記第１噴射処理の実行中は、前記水噴射弁に供給する水の圧力を予め定められた第１値となるように前記圧力調整装置を制御し、前記第２噴射処理の実行中は、前記水噴射弁に供給する水の圧力を予め定められた第２値となるように前記圧力調整装置を制御し、
前記圧力調整装置が水の圧力を前記第２値から前記第１値に変更するのに要する最小限の期間を必要期間としたとき、前記規定期間を前記必要期間に設定する
請求項１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上では、吸気通路と気筒との接続口を開閉する吸気バルブの開弁中に水噴射弁から水を噴射することになる。しかし、要求される水の量等によっては、吸気バルブの開弁中の期間のみでは当該要求される量の水を水噴射弁が噴射しきれないことがある。この場合の対策として、吸気バルブの開弁中のみならず、吸気バルブの開弁前の閉弁中に水噴射弁から水を噴射させることが考えられる。ここで、吸気バルブの閉弁中に水噴射弁が噴射した水は、吸気バルブが開弁するまでの期間は吸気通路内を滞留する。この滞留の期間に水が吸気通路の壁面に膜状に付着することがある。このとき壁面に付着する水の量が多いと、液膜の厚みが大きくなるとともに、液膜から水が蒸発し難くなる。この場合、液膜の分の水が吸気通路に留まることから、必要な量の水を気筒内に供給できないおそれがある。
【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、前記吸気通路と気筒との接続口を開閉する吸気バルブと、前記水噴射弁に供給する水の圧力を調整する圧力調整装置と、を有する内燃機関を制御対象とし、前記吸気バルブの開弁中に前記水噴射弁から水を噴射させる第１噴射処理、及び前記吸気バルブの閉弁中に前記水噴射弁から水を噴射させる第２噴射処理を実行し、前記第２噴射処理では、前記第１噴射処理に比べて、前記水噴射弁に供給する水の圧力が高くなるように前記圧力調整装置を制御する。
【0006】
上記構成では、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る場合、水噴射弁に供給する水の圧力を高くする。この場合、水噴射弁からの水の噴射圧が高くなる。これに伴い、水噴射弁が噴射した水は、吸気通路内において局所に集中せず、広範囲に拡散する。この場合、水が吸気通路の壁面に付着するにしても、当該壁面の箇所毎における水の付着量は極僅かになる。このことから、付着した水で構成される液膜の厚みも小さくなる。したがって、壁面に付着した水は速やかに蒸発する。そして、蒸発した水は吸気バルブの開弁中に気筒内に流入する。したがって、気筒内に供給する水の量が低下することを防止できる。
【0007】
内燃機関の制御装置は、前記第１噴射処理の開始タイミングよりも規定期間前に前記第２噴射処理が終了するように、前記第２噴射処理の開始タイミングを設定してもよい。
上記構成では、第２噴射処理の終了タイミングから第１噴射処理の開始タイミングまでに水の圧力を変更する期間を確保できる。このようにして、２つの噴射処理の間で水の圧力を変更できると、次のことが可能になる。すなわち、第２噴射処理については、その終了時点まで高い噴射圧で水を噴射できる。且つ、第１噴射処理についてはその開始時点から低い噴射圧で水を噴射できる。したがって、第２噴射処理を実行する全期間と第１噴射処理を実行する全期間とで別々の噴射圧を利用することができる。
上記構成では、第２噴射処理の終了タイミングから第１噴射処理の開始タイミングまでに水の圧力を変更する期間を確保できる。このようにして、２つの噴射処理の間で水の圧力を変更できると、次のことが可能になる。すなわち、第２噴射処理については、その終了時点まで高い噴射圧で水を噴射できる。且つ、第１噴射処理についてはその開始時点から低い噴射圧で水を噴射できる。したがって、第２噴射処理を実行する全期間と第１噴射処理を実行する全期間とで別々の噴射圧を利用することができる。
【0008】
内燃機関の制御装置は、前記第１噴射処理の実行中は、前記水噴射弁に供給する水の圧力を予め定められた第１値となるように前記圧力調整装置を制御し、前記第２噴射処理の実行中は、前記水噴射弁に供給する水の圧力を予め定められた第２値となるように前記圧力調整装置を制御し、前記圧力調整装置が水の圧力を前記第２値から前記第１値に変更するのに要する最小限の期間を必要期間としたとき、前記規定期間を前記必要期間に設定してもよい。
【0009】
吸気通路の壁面に付着する水の量を極力少なくする上では、次のことが求められる。すなわち、第２噴射処理で吸気バルブの閉弁中に水噴射弁から水を噴射させるにあたって、当該噴射した水が吸気通路内を滞留している期間を極力短くする必要がある。そのためには、第１吸気バルブの開弁タイミングに極力近いタイミングで第２噴射処理を行う必要がある。
【0010】
上記構成では、第２噴射処理の終了タイミングから第１噴射処理の開始タイミングまでの期間に水噴射弁からの水の噴射圧の変更を完了する上で、これら第２噴射処理の終了タイミングから第１噴射処理の開始タイミングまでの期間を最小限に留めることができる。したがって、第２噴射処理を実行する全期間と第１噴射処理を実行する全期間とで別々の噴射圧を利用する場合において、吸気バルブの開弁タイミングに極力近いタイミングで第２噴射処理を実行できる。したがって、吸気通路の壁面に水が付着することをより効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
【0013】
内燃機関１０は、シリンダブロック８１、複数の気筒１１、複数のピストン１７、複数のコネクティングロッド１９、クランク室８３、及びクランクシャフト１８を有する。なお、図１では、複数の気筒１１のうちの１つのみを示している。ピストン１７及びコネクティングロッド１９についても同様である。気筒１１の数は、４つである。気筒１１は、シリンダブロック８１に区画された空間である。気筒１１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８３は、シリンダブロック８１及び図視しないオイルパンで区画された空間である。クランク室８３は、気筒１１から視て下に位置している。クランク室８３は、各気筒１１と連通している。クランク室８３は、クランクシャフト１８を収容している。ピストン１７は、気筒１１毎に設けられている。ピストン１７は、気筒１１内に位置している。ピストン１７は、気筒１１内を往復動する。ピストン１７は、コネクティングロッド１９を介してクランクシャフト１８に連結している。ピストン１７の動作に応じてクランクシャフト１８は回転する。
【0014】
内燃機関１０は、シリンダヘッド８２、複数の点火プラグ１６、及び複数の燃料噴射弁１５を有する。なお、図１では、複数の点火プラグ１６のうちの１つのみを示している。燃料噴射弁１５についても同様である。点火プラグ１６及び燃料噴射弁１５は、シリンダヘッド８２に取り付けられている。点火プラグ１６は、気筒１１毎に設けられている。点火プラグ１６は、気筒１１内の混合気に点火を行う。燃料噴射弁１５は、気筒１１毎に設けられている。燃料噴射弁１５は、後述の吸気通路１２を介さずに気筒１１内に直接燃料を噴射する。
【0015】
内燃機関１０は、吸気通路１２、及びスロットルバルブ３を有する。吸気通路１２は、気筒１１に吸気を導入するための通路である。吸気通路１２は、各気筒１１に接続している。詳細には、吸気通路１２の下流の部分は、シリンダヘッド８２の内部に区画された複数の吸気ポート１２Ａとして構成されている。吸気通路１２は、その途中の位置でこれら複数の吸気ポート１２Ａに分岐している。なお、図１では、複数の吸気ポート１２Ａのうちの１つのみを示している。吸気ポート１２Ａは、気筒１１毎に設けられている。吸気ポート１２Ａは、気筒１１に接続している。スロットルバルブ３は、吸気通路１２における、複数の吸気ポート１２Ａ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３は、吸気通路１２を流れる吸気の量ＧＡを調整する。
【0016】
内燃機関１０は、複数の水噴射弁１４を有する。水噴射弁１４は、気筒１１毎に設けられている。水噴射弁１４は、シリンダヘッド８２に取り付けられている。水噴射弁１４の先端は、吸気ポート１２Ａ内に位置している。水噴射弁１４は、吸気ポート１２Ａ内に水を噴射する。水噴射弁１４が噴射した水は、吸気ポート１２Ａを介して気筒１１内に至る。
【0017】
内燃機関１０は、排気通路１３を有する。排気通路１３は、気筒１１から排気を排出するための通路である。排気通路１３は、各気筒１１に接続している。なお、排気通路１３における上流の部分は、シリンダヘッド８２の内部に区画された複数の排気ポート１３Ａとして構成されている。図１では、複数の排気ポート１３Ａのうちの１つのみを示している。
【0018】
内燃機関１０は、複数の吸気バルブ２３、複数の吸気ロッカアーム８６、吸気カム軸２５、及び吸気バルブ可変装置２７を有する。これら吸気用の動弁機構は、シリンダヘッド８２に取り付けられている。なお、図１では、複数の吸気バルブ２３のうちの１つのみを示している。吸気ロッカアーム８６についても同様である。吸気バルブ２３は、吸気ポート１２Ａ毎に設けられている。吸気バルブ２３は、吸気ポート１２Ａと気筒１１との接続口に位置している。吸気バルブ２３は、吸気ロッカアーム８６を介して吸気カム軸２５と連結している。吸気バルブ２３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２３は、吸気ポート１２Ａと気筒１１と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１８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１８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１８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２３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。
【0019】
内燃機関１０は、複数の排気バルブ２４、複数の排気ロッカアーム８７、排気カム軸２６、及び排気バルブ可変装置２８を有する。これら排気用の動弁機構は、シリンダヘッド８２に取り付けられている。なお、図１では、複数の排気バルブ２４のうちの１つのみを示している。排気ロッカアーム８７についても同様である。排気バルブ２４は、排気ポート１３Ａ毎に設けられている。排気バルブ２４は、排気ポート１３Ａと気筒１１との接続口に位置している。排気バルブ２４は、排気ロッカアーム８７を介して排気カム軸２６と連結している。排気バルブ２４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２４は、排気ポート１３Ａと気筒１１と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１８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１８と連動して回転する。排気バルブ可変装置２８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２４の開閉タイミングが変わる。排気バルブ可変装置２８は、例えば、電動モータで駆動される電気式である。
【0020】
内燃機関１０は、水供給機構７０を有する。水供給機構７０は、タンク７８、供給通路７４、ポンプ７７、複数の分岐通路７５、複数のリターン通路７９、及び複数の調整バルブ７６を有する。タンク７８は、水を貯留している。供給通路７４は、タンク７８から延びている。分岐通路７５は、水噴射弁１４毎に設けられている。分岐通路７５は、供給通路７４から分岐している。分岐通路７５は、それぞれが対応する水噴射弁１４に接続している。ポンプ７７は、供給通路７４の途中に位置している。ポンプ７７は、電動モータで駆動される電気式である。ポンプ７７は、供給通路７４を通じてタンク７８内の水を各分岐通路７５に圧送する。リターン通路７９は、分岐通路７５毎に設けられている。リターン通路７９は、分岐通路７５とタンク７８とを接続している。リターン通路７９は、分岐通路７５からタンク７８内へと水を戻すための通路である。図１では、リターン通路７９を点線で示している。調整バルブ７６は、リターン通路７９毎に設けられている。調整バルブ７６は、リターン通路７９の途中に位置している。調整バルブ７６は、電動モータで駆動される電気式である。調整バルブ７６は、バタフライ式である。すなわち、調整バルブ７６は、開度調整が可能である。調整バルブ７６の開度Ｄに応じてリターン通路７９の流路面積が変わる。それとともにリターン通路７９を介してタンク７８へと戻る水の量が変わる。それとともに、分岐通路７５における、リターン通路７９との接続箇所から視て下流側の圧力、すなわち水噴射弁１４に供給する水の圧力が変わる。すなわち、調整バルブ７６は、水噴射弁１４に供給する水の圧力を調整する圧力調整装置である。各調整バルブ７６の開度Ｄに応じて、複数の水噴射弁１４に供給する水の圧力が個々に変わる。
【0021】
内燃機関１０は、クランクポジションセンサ３４、吸気カムポジションセンサ３６、排気カムポジションセンサ３５、及びエアフロメータ３１を有する。クランクポジションセンサ３４は、クランク位置Ｓｃｒ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３５は、排気カム軸２６の回転位置ＣＥを検出する。エアフロメータ３１は、吸気通路１２における、スロットルバルブ３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１２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。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。
【0022】
内燃機関１０は、複数の水圧センサ３０、及び複数の開度センサ３２を有する。なお、図１では、複数の水圧センサ３０のうちの１つのみを示している。開度センサ３２についても同様である。水圧センサ３０は、分岐通路７５毎に設けられている。水圧センサ３０は、水噴射弁１４に供給する水の圧力（以下、水圧と記す。）ＷＰを検出する。開度センサ３２は、調整バルブ７６毎に設けられている。開度センサ３２は、調整バルブ７６の開度Ｄ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。
【0023】
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。
【0024】
＜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。
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。
【0025】
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３４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１８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３を全開とした状態で内燃機関１０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１１内に流入する吸気の量である。
【0026】
制御装置１００は、内燃機関１０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１５の燃料噴射、点火プラグ１６の点火時期、スロットルバルブ３の開度調整といった内燃機関１０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１１で順に混合気を燃焼させる。
【0027】
制御装置１００は、内燃機関１０の各種制御の一環として、吸気バルブ２３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２４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１１の吸気バルブ２３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２３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１１の吸気バルブ２３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２３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１１の吸気バルブ２３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。
【0028】
＜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１４からの水の噴射タイミング、噴射量、及び噴射圧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１１で吸気バルブ２３が閉弁した時点から、当該吸気バルブ２３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２３の閉弁時点である閉弁タイミングＴＣから、吸気バルブ２３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２３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１１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２３が閉弁状態となっている期間、すなわち吸気バルブ２３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２３の閉弁中Ｕ１と呼称する。また、吸気バルブ２３が開弁状態となっている期間、すなわち吸気バルブ２３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２３の開弁中Ｕ２と呼称する。
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１４からの水の噴射タイミング、噴射量、及び噴射圧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１１で吸気バルブ２３が閉弁した時点から、当該吸気バルブ２３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２３の閉弁時点である閉弁タイミングＴＣから、吸気バルブ２３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２３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１１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２３が閉弁状態となっている期間、すなわち吸気バルブ２３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２３の閉弁中Ｕ１と呼称する。また、吸気バルブ２３が開弁状態となっている期間、すなわち吸気バルブ２３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２３の開弁中Ｕ２と呼称する。
【0029】
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。目標算出処理は、内燃機関１０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１１内に供給する水の量の目標値である目標噴射量Ｑｓを算出する処理である。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１１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１４が噴射した水は気筒１１内で蒸発する。このときの気化熱で気筒１１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、各機関運転状態に応じて要求される気筒１１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１４からの水の供給により、気筒１１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。
【0030】
制御装置１００は、水噴射制御の一環として、判定処理を実行可能である。判定処理は、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に水噴射弁１４から目標噴射量Ｑｓの水を気筒１１内に供給できるか否かを判定する処理である。ここで、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に水噴射弁１４からの水の噴射によって１つの気筒１１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。許容噴射量Ｑｖは、水圧ＷＰが、後述の第１噴射処理で利用する値であることを前提としたものである。制御装置１００は、判定処理では、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ以上であるか否かを判定する。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１４が水を噴射したタイミングから、その水が気筒１１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。一定の水圧ＷＰの下で一定の噴射期間に亘って１つの水噴射弁１４から水噴射を行ったとする。このとき、水噴射弁１４が噴射する水の量を可能噴射量と呼称する。可能噴射量は噴射期間に応じて変わる。なお、噴射期間は、上記のとおり、水噴射弁１４からの水噴射を継続する期間のことである。噴射マップＭ２は、噴射期間と、水圧ＷＰと、可能噴射量との関係を表したものである。噴射マップＭ２において、噴射期間と水圧ＷＰと可能噴射量とは、基本的には次のような関係になっている。ある水圧ＷＰでみたとき、噴射期間が長いほど可能噴射量は多くなる。また、ある噴射期間でみたとき、水圧ＷＰが高いほど可能噴射量は多くなる。噴射マップＭ２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。
【0031】
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。第１噴射処理は、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に、水噴射弁１４から水を噴射させる処理である。第２噴射処理は、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ２３の閉弁中Ｕ１に、水噴射弁１４から水を噴射させる処理である。制御装置１００は、判定処理の判定結果が肯定の場合、第１噴射処理のみを行う。この場合、制御装置１００は、第１噴射処理で、水噴射弁１４から目標噴射量Ｑｓの水を噴射させることになる。一方、制御装置１００は、判定処理の判定結果が否定の場合、図２の（ａ）に示すように、第１噴射処理と第２噴射処理との双方を行う。この場合、制御装置１００は、第１噴射処理で、水噴射弁１４から許容噴射量Ｑｖの水を噴射させる。一方、制御装置１００は、第２噴射処理で、水噴射弁１４から設定噴射量Ｑｒの水を噴射させる。設定噴射量Ｑｒは、許容噴射量Ｑｖと目標噴射量Ｑｓとの差分の量である。このように、制御装置１００は、判定処理の判定結果が否定の場合、２つの噴射処理を行うことによって水噴射弁１４から目標噴射量Ｑｓの水を噴射させる。
【0032】
制御装置１００は、図２の（ｂ）に示すように、第１噴射処理と第２噴射処理とでは、異なる水圧ＷＰを設定する。具体的には、制御装置１００は、第１噴射処理の実行中は、水圧ＷＰが第１値ＷＰ１になるように調整バルブ７６を制御する。制御装置１００は、第２噴射処理の実行中は、水圧ＷＰが第２値ＷＰ２になるように調整バルブ７６を制御する。第２値ＷＰ２は、第１値ＷＰ１よりも高い。すなわち、制御装置１００は、第２噴射処理では、第１噴射処理に比べて水圧ＷＰが高くなるように調整バルブ７６を制御する。このことは、実質的には次のことを意味する。すなわち、制御装置１００は、第２噴射処理では、第１噴射処理に比べて水噴射弁１４からの水の噴射圧を高くする。第１値ＷＰ１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。第２値ＷＰ２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、第１値ＷＰ１及び第２値ＷＰ２を予め記憶している。なお、第１噴射処理と第２噴射処理とで水圧ＷＰを変更する理由は後述の作用の欄で記載する。その理由の記載に合わせて、第１値ＷＰ１および第２値ＷＰ２がどのような値であるかも説明する。なお、本実施形態において、制御装置１００は、第１噴射処理の実行中は、その全期間に亘って水圧ＷＰを第１値ＷＰ１にする。また、制御装置１００は、第２噴射処理の実行中は、その全期間に亘って水圧ＷＰを第２値ＷＰ２にする。
【0033】
制御装置１００は、上記のように各噴射処理に応じて水圧ＷＰを制御するにあたり、実質的には調整バルブ７６の開度Ｄを変更する。いま、ポンプ７７による水の吐出量がある一定の設定吐出量であるとする。この状態を第１状態と呼称する。この第１状態のときに水圧ＷＰを第１値ＷＰ１にするのに必要な調整バルブ７６の開度Ｄを第１開度Ｄ１と呼称する。また、第１状態のときに水圧ＷＰを第２値ＷＰ２にするのに必要な調整バルブ７６の開度Ｄを第２開度Ｄ２と呼称する。また、ポンプ７７の吐出量を設定吐出量とする上で必要なポンプ７７の回転速度を設定回転速度と呼称する。制御装置１００は、第１開度Ｄ１、第２開度Ｄ２、及び設定回転速度を予め記憶している。第１開度Ｄ１、第２開度Ｄ２、及び設定回転速度は、ポンプ７７の吐出能や調整バルブ７６の開度Ｄに応じた流路面積を考慮して、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。なお、制御装置１００は、調整バルブ７６の開度Ｄを第１開度Ｄ１又は第２開度Ｄ２に変更するにあたり、必要に応じて開度センサ３２の検出値を参照しつつ、要求される開度Ｄになるように調整バルブ７６の電動モータを制御する。
【0034】
制御装置１００は、水噴射制御の一環として、第１噴射タイミング算出処理を実行可能である。第１噴射タイミング算出処理は、第１噴射処理の開始タイミング（以下、第１開始タイミングＶ１Ａと記す。）及び第１噴射処理の終了タイミング（以下、第１終了タイミングＶ１Ｂと記す。）を算出する処理である。図２の（ａ）に示すように、制御装置１００は、第１噴射タイミング算出処理では、第１開始タイミングＶ１Ａを吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳとする。また、制御装置１００は、第１噴射タイミング算出処理では、第１終了タイミングＶ１Ｂを限界タイミング以前とする。限界タイミングは、吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣＡから上記の到達期間Ｌだけ遡ったタイミングである。なお、ここでいう吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣＡは、１燃焼サイクルの終了タイミングである。
【0035】
制御装置１００は、水噴射制御の一環として、第２噴射タイミング算出処理を実行可能である。第２噴射タイミング算出処理は、第２噴射処理の開始タイミング（以下、第２開始タイミングＶ２Ａと記す。）及び第２噴射処理の終了タイミング（以下、第２終了タイミングＶ２Ｂと記す。）を算出する処理である。制御装置１００は、第２噴射タイミング算出処理では、第１開始タイミングＶ１Ａよりも規定期間Ｋ前に第２噴射処理が終了するように、第２開始タイミングＶ２Ａを決定する。そのことを実現するために、制御装置１００は、第２開始タイミングＶ２Ａ及び第２終了タイミングＶ２Ｂを次のように定める。すなわち、制御装置１００は、第１開始タイミングＶ１Ａよりも規定期間Ｋだけ前のタイミングを第２終了タイミングＶ２Ｂとする。そして、水噴射弁１４から設定噴射量Ｑｒを噴射させるのに必要な期間だけ第２終了タイミングＶ２Ｂから遡ったタイミングを第２開始タイミングＶ２Ａとする。水圧ＷＰを第２値ＷＰ２から第１値ＷＰ１に変更するのに要する最小限の期間を必要期間と呼称する。必要期間は、調整バルブ７６の開度Ｄを第２開度Ｄ２が第１開度Ｄ１に変更するのに要する期間である。本実施形態において、制御装置１００は、規定期間Ｋとして必要期間を設定する。制御装置１００は、必要期間を予め記憶している。必要期間は、例えば実験又はシミュレーションを基に予め定められている。なお、図２に示す水圧ＷＰの推移、及び各噴射処理の流れの詳細については、後述の作用の欄で説明する。
【0036】
＜水噴射制御の具体的な処理内容＞
以下に説明する水噴射制御の一連の処理は、１つの気筒１１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１１毎、つまり水噴射弁１４毎に行う。制御装置１００は、内燃機関１０の運転中、すなわち機関回転速度ＮＥが「０」よりも大きいときに、水噴射制御を繰り返し行う。制御装置１００は、各気筒１１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。制御装置１００は、各燃焼サイクルにおいて、１燃焼サイクルの開始タイミング、すなわち、吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣで水噴射制御を開始する。制御装置１００は、クランクポジションセンサ３４から受信する最新のクランク位置Ｓｃｒに基づいて水噴射制御の開始のタイミングを判断する。すなわち、制御装置１００は、最新のクランク位置Ｓｃｒが、吸気バルブ２３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２３が閉弁タイミングＴＣになったと判断する。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２３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１１についてのものである。なお、制御装置１００は、内燃機関１０の運転中は、ポンプ７７の回転速度が設定回転速度と一致するようにポンプ７７を制御する。また、制御装置１００は、内燃機関１０の始動時点では、調整バルブ７６の開度Ｄが第１開度Ｄ１と一致するように調整バルブ７６を制御する。したがって、内燃機関１０の始動後に初めて水噴射制御を実行する場合、当該水噴射制御の開始時点での調整バルブ７６の開度Ｄは第１開度Ｄ１になっている。
以下に説明する水噴射制御の一連の処理は、１つの気筒１１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１１毎、つまり水噴射弁１４毎に行う。制御装置１００は、内燃機関１０の運転中、すなわち機関回転速度ＮＥが「０」よりも大きいときに、水噴射制御を繰り返し行う。制御装置１００は、各気筒１１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。制御装置１００は、各燃焼サイクルにおいて、１燃焼サイクルの開始タイミング、すなわち、吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣで水噴射制御を開始する。制御装置１００は、クランクポジションセンサ３４から受信する最新のクランク位置Ｓｃｒに基づいて水噴射制御の開始のタイミングを判断する。すなわち、制御装置１００は、最新のクランク位置Ｓｃｒが、吸気バルブ２３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２３が閉弁タイミングＴＣになったと判断する。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２３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１１についてのものである。なお、制御装置１００は、内燃機関１０の運転中は、ポンプ７７の回転速度が設定回転速度と一致するようにポンプ７７を制御する。また、制御装置１００は、内燃機関１０の始動時点では、調整バルブ７６の開度Ｄが第１開度Ｄ１と一致するように調整バルブ７６を制御する。したがって、内燃機関１０の始動後に初めて水噴射制御を実行する場合、当該水噴射制御の開始時点での調整バルブ７６の開度Ｄは第１開度Ｄ１になっている。
【0037】
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Ｓ１１０の処理を行う。ステップＳ１１０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１１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Ｓ１２０に進める。なお、ステップＳ１１０の処理は、目標算出処理である。
【0038】
ステップＳ１２０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２３の開弁中Ｕ２の期間のうち、到達期間Ｌを除いた期間において水噴射弁１４が噴射できる水の量である。なお、上記のとおり、到達期間Ｌは、水噴射弁１４が噴射した水が気筒１１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１８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１８の回転角度の大きさである。機関回転速度ＮＥが高いほどオフセット値は大きくなる。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２３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２３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。なお、同一の許容回転量に対して、機関回転速度ＮＥが高いほど許容期間は短くなる。この後、制御装置１００は、第１噴射処理用の水圧ＷＰである第１値ＷＰ１と、噴射マップＭ２とを参照する。上記のとおり、噴射マップＭ２は、噴射期間と、水圧ＷＰ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、第１値ＷＰ１と上記の許容期間と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、噴射マップＭ２における噴射期間に上記の許容期間を当てはめればよい。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Ｓ１３０に進める。
【0039】
ステップＳ１３０において、制御装置１００は、ステップＳ１２０で算出した許容噴射量Ｑｖが、ステップＳ１１０で算出した目標噴射量Ｑｓ以上であるか否かを判定する。この判定が肯定である場合、１燃焼サイクルの中での吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に水噴射弁１４から目標噴射量Ｑｓの水を気筒１１内に供給できることになる。制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ以上である場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１４０に進める。なお、ステップＳ１３０の処理は、判定処理である。
【0040】
ステップＳ１４０において、制御装置１００は、第１噴射タイミングを算出する。具体的には、制御装置１００は、第１噴射処理の開始タイミングである第１開始タイミングＶ１Ａ及び第１噴射処理の終了タイミングである第１終了タイミングＶ１Ｂを算出する。先ず、制御装置１００は、第１開始タイミングＶ１Ａを算出する。具体的には、制御装置１００は、吸気バルブ２３が開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを、第１開始タイミングＶ１Ａのクランク位置Ｓｃｒとする。次に、制御装置１００は、第１終了タイミングＶ１Ｂを算出する。具体的には、制御装置１００は、第１噴射処理用の水圧ＷＰである第１値ＷＰ１と、ステップＳ１１０で算出した目標噴射量Ｑｓと、噴射マップＭ２とを参照する。そして、制御装置１００は、この噴射マップＭ２に基づいて、第１値ＷＰ１と目標噴射量Ｑｓとに対応する噴射期間を通常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、通常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。制御装置１００は、得られた値を通常回転量とする。この後、制御装置１００は、第１開始タイミングＶ１Ａのクランク位置Ｓｃｒから通常回転量だけ遅角したクランク位置Ｓｃｒを第１終了タイミングＶ１Ｂのクランク位置Ｓｃｒとして算出する。制御装置１００は、第１終了タイミングＶ１Ｂを算出すると、処理をステップＳ１５０に進める。ステップＳ１４０の処理は、第１噴射タイミング算出処理である。なお、制御装置１００は、水噴射制御の開始後、ステップＳ１１０からステップＳ１４０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Ｓ１５０に進むタイミングは、実質的に１燃焼サイクルの開始時点と略同じである。
【0041】
ステップＳ１５０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、ステップＳ１４０で算出した第１開始タイミングＶ１Ａまで待機する。そして、制御装置１００は、第１開始タイミングＶ１Ａになると、水噴射弁１４から水の噴射を開始させる。この後、制御装置１００は、ステップＳ１４０で算出した第１終了タイミングＶ１Ｂまで水の噴射を継続させる。そして、制御装置１００は、第１終了タイミングＶ１Ｂになると、水噴射弁１４からの水の噴射を終了させる。この第１噴射処理の実行中における水圧ＷＰは、水噴射制御を前回実行したときのステップＳ２６０の処理との関連で、第１値ＷＰ１となっている。なお、制御装置１００は、このステップＳ１５０において第１噴射処理を開始するにあたり、第１開始タイミングＶ１Ａに至ったことを次のように判断する。すなわち、制御装置１００は、クランクポジションセンサ３４から受信する最新のクランク位置Ｓｃｒを繰り返し参照する。そして、制御装置１００は、最新のクランク位置Ｓｃｒが第１開始タイミングＶ１Ａのクランク位置Ｓｃｒと一致することをもって、第１開始タイミングＶ１Ａに至ったと判断する。制御装置１００は、同様の要領で、最新のクランク位置Ｓｃｒが第１終了タイミングＶ１Ｂのクランク位置Ｓｃｒと一致することをもって、第１終了タイミングＶ１Ｂに至ったと判断する。制御装置１００は、第１噴射処理を実行すると、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Ｓ１１０の処理を実行する。
【0042】
一方、ステップＳ１３０において、制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ未満である場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、処理をステップＳ２１０に進める。
ステップＳ２１０において、制御装置１００は、第１噴射タイミングを算出する。すなわち、制御装置１００は、ステップＳ１４０と同様、第１開始タイミングＶ１Ａ及び第１終了タイミングＶ１Ｂを算出する。このステップＳ２１０でも、制御装置１００は、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを、第１開始タイミングＶ１Ａのクランク位置Ｓｃｒとする。制御装置１００は、第１終了タイミングＶ１Ｂについては、次のタイミングとする。すなわち、制御装置１００は、ステップＳ１２０で許容噴射量Ｑｖを算出するのに合わせて算出した限界クランク位置を、第１終了タイミングＶ１Ｂのクランク位置Ｓｃｒとする。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ２２０に進める。ステップＳ２１０の処理は、第１噴射タイミング算出処理である。
ステップＳ２１０において、制御装置１００は、第１噴射タイミングを算出する。すなわち、制御装置１００は、ステップＳ１４０と同様、第１開始タイミングＶ１Ａ及び第１終了タイミングＶ１Ｂを算出する。このステップＳ２１０でも、制御装置１００は、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳとなるクランク位置Ｓｃｒを、第１開始タイミングＶ１Ａのクランク位置Ｓｃｒとする。制御装置１００は、第１終了タイミングＶ１Ｂについては、次のタイミングとする。すなわち、制御装置１００は、ステップＳ１２０で許容噴射量Ｑｖを算出するのに合わせて算出した限界クランク位置を、第１終了タイミングＶ１Ｂのクランク位置Ｓｃｒとする。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ２２０に進める。ステップＳ２１０の処理は、第１噴射タイミング算出処理である。
【0043】
ステップＳ２２０において、制御装置１００は、目標噴射量Ｑｓと許容噴射量Ｑｖとの差分である設定噴射量Ｑｒを算出する。具体的には、制御装置１００は、目標噴射量Ｑｓから許容噴射量Ｑｖを減算した値を設定噴射量Ｑｒとする。この後、制御装置１００は、処理をステップＳ２３０に進める。
【0044】
ステップＳ２３０において、制御装置１００は、第２噴射タイミングを算出する。具体的には、制御装置１００は、第２噴射処理の噴射開始タイミングである第２開始タイミングＶ２Ａ及び第２噴射処理の終了タイミングである第２終了タイミングＶ２Ｂを算出する。制御装置１００は、先ず第２終了タイミングＶ２Ｂ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と、予め記憶している必要期間とを参照する。そして、制御装置１００は、最新の機関回転速度ＮＥに基づいて、必要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。制御装置１００は、得られた値を必要回転量とする。機関回転速度ＮＥが高いほど必要回転量は大きくなる。この後、制御装置１００は、ステップＳ２１０で算出した第１開始タイミングＶ１Ａのクランク位置Ｓｃｒから必要回転量だけ遡ったクランク位置Ｓｃｒを、第２終了タイミングＶ２Ｂのクランク位置Ｓｃｒとして算出する。次に、制御装置１００は、第２開始タイミングＶ２Ａを算出する。具体的には、制御装置１００は、第２噴射処理用の水圧ＷＰである第２値ＷＰ２と、ステップＳ２２０で算出した設定噴射量Ｑｒと、噴射マップＭ２とを参照する。そして、制御装置１００は、噴射マップＭ２に基づいて、第２値ＷＰ２と、ステップＳ２２０で算出した設定噴射量Ｑｒと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。必要回転量と同様、同一の設定噴射期間に対して、機関回転速度ＮＥが高いほど設定回転量は大きくなる。この後、制御装置１００は、上で算出した第２終了タイミングＶ２Ｂのクランク位置Ｓｃｒから設定回転量だけ遡ったクランク位置Ｓｃｒを第２開始タイミングＶ２Ａのクランク位置Ｓｃｒとする。制御装置１００は、第２開始タイミングＶ２Ａを算出すると、処理をステップＳ２４０に進める。ステップＳ２３０の処理は、第２噴射タイミング算出処理である。なお、ステップＳ１４０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Ｓ１１０からステップＳ２３０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Ｓ２４０に進むタイミングは、実質的に１燃焼サイクルの開始時点と略同じである。
【0045】
ステップＳ２４０において、制御装置１００は、水圧ＷＰを第２値ＷＰ２に変更する。なお、このステップＳ２４０に処理が進んだ時点での水圧ＷＰは、水噴射制御を前回実行したときのステップＳ２６０の処理との関連で第１値ＷＰ１である。そして、調整バルブ７６の開度Ｄは第１開度Ｄ１である。ステップＳ２４０の具体的な処理として、制御装置１００は、調整バルブ７６の開度Ｄが第２開度Ｄ２と一致するように調整バルブ７６を制御する。これに伴い、調整バルブ７６の開度Ｄは第１開度Ｄ１から第２開度Ｄ２に変更される。制御装置１００は、ステップＳ２４０の処理を実行すると、処理をステップＳ２５０に進める。
【0046】
ステップＳ２５０において、制御装置１００は、第２噴射処理を行う。具体的には、制御装置１００は、ステップＳ２３０で算出した第２開始タイミングＶ２Ａまで待機する。そして、制御装置１００は、第２開始タイミングＶ２Ａになると、水噴射弁１４から水の噴射を開始させる。この後、制御装置１００は、ステップＳ２３０で算出した第２終了タイミングＶ２Ｂまで水の噴射を継続させる。そして、制御装置１００は、第２終了タイミングＶ２Ｂになると、水噴射弁１４からの水の噴射を終了させる。なお、第２開始タイミングＶ２Ａ及び第２終了タイミングＶ２Ｂの判断の仕方は、ステップＳ１５０で説明したものと同様である。制御装置１００は、第２噴射処理を実行すると、処理をステップＳ２６０に進める。
【0047】
ステップＳ２６０において、制御装置１００は、水圧ＷＰを第２値ＷＰ２から第１値ＷＰ１に変更する。具体的には、制御装置１００は、調整バルブ７６の開度Ｄが第１開度Ｄ１と一致するように調整バルブ７６を制御する。これに伴い、調整バルブ７６の開度Ｄは第２開度Ｄ２から第１開度Ｄ１に変更される。この開度の変更には、必要期間、すなわち本実施形態の規定期間Ｋを要する。制御装置１００は、ステップＳ２６０の処理を実行すると、処理をステップＳ２７０に進める。なお、第２終了タイミングＶ２Ｂの設定上、この後のステップＳ２７０に処理が進むタイミングのクランク位置Ｓｃｒは、第１開始タイミングＶ１Ａのクランク位置Ｓｃｒになっている。
【0048】
ステップＳ２７０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、処理がステップＳ２７０に進むと速やかに水噴射弁１４から水の噴射を開始させる。この後、制御装置１００は、ステップＳ２１０で算出した第１終了タイミングＶ１Ｂまで水の噴射を継続させる。そして、制御装置１００は、第１終了タイミングＶ１Ｂになると、水噴射弁１４からの水の噴射を終了させる。なお、第１開始タイミングＶ１Ａ及び第１終了タイミングＶ１Ｂの判断の仕方は、ステップＳ１５０で説明したものと同様である。制御装置１００は、第１噴射処理を実行すると、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Ｓ１１０の処理を実行する。
【0049】
＜実施形態の作用＞
（Ａ）水噴射制御に伴う水噴射弁からの水噴射及び水圧の変更の流れについて
１燃焼サイクルの開始時点、すなわち吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣでは、調整バルブ７６の開度Ｄが第１開度Ｄ１になっている。これに伴い、図２の（ｂ）に示すように、吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣでは、水圧ＷＰは第１値ＷＰ１になっている。さて、目標噴射量Ｑｓが多かったり、機関回転速度ＮＥが高かったりすること等に起因して、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ未満（ステップＳ１３０：ＮＯ）になることがある。この場合、図２の（ｂ）に示すように、制御装置１００は、吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣから速やかに調整バルブ７６の開度Ｄを第１開度Ｄ１から第２開度Ｄ２に変更する（ステップＳ２４０）。それに伴い、水圧ＷＰが第１値ＷＰ１から第２値ＷＰ２に変わる。この後、制御装置１００は、図２の（ａ）に示すように、水圧ＷＰを第２値ＷＰ２としたまま、吸気バルブ２３の閉弁中Ｕ１に第２噴射処理を実行する（ステップＳ２５０）。そして、制御装置１００は、設定噴射量Ｑｒの水を水噴射弁１４から噴射させる。制御装置１００は、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳよりも規定期間Ｋだけ前のタイミングである第２終了タイミングＶ２Ｂで第２噴射処理を終了する。この後、制御装置１００は、調整バルブ７６の開度Ｄを第２開度Ｄ２から第１開度Ｄ１に変更する（ステップＳ２６０）。これに伴い、図２の（ｂ）に示すように、水圧ＷＰが第２値ＷＰ２から第１値ＷＰ１に変わる。この水圧ＷＰの変更には、規定期間Ｋとして設定されている上記の必要期間を要する。したがって、水圧ＷＰの変更を終えた時点で吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳを迎える。すると、図２の（ａ）に示すように、制御装置１００は、第１噴射処理を実行する（ステップＳ２７０）。そして、制御装置１００は、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に許容噴射量Ｑｖの水を水噴射弁１４から噴射させる。制御装置１００は、このようにして第１噴射処理と第２噴射処理との双方を実行することにより、１燃焼サイクルの中でトータルとして目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁１４から噴射させる。
（Ａ）水噴射制御に伴う水噴射弁からの水噴射及び水圧の変更の流れについて
１燃焼サイクルの開始時点、すなわち吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣでは、調整バルブ７６の開度Ｄが第１開度Ｄ１になっている。これに伴い、図２の（ｂ）に示すように、吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣでは、水圧ＷＰは第１値ＷＰ１になっている。さて、目標噴射量Ｑｓが多かったり、機関回転速度ＮＥが高かったりすること等に起因して、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ未満（ステップＳ１３０：ＮＯ）になることがある。この場合、図２の（ｂ）に示すように、制御装置１００は、吸気バルブ２３の閉弁タイミングＴＣから速やかに調整バルブ７６の開度Ｄを第１開度Ｄ１から第２開度Ｄ２に変更する（ステップＳ２４０）。それに伴い、水圧ＷＰが第１値ＷＰ１から第２値ＷＰ２に変わる。この後、制御装置１００は、図２の（ａ）に示すように、水圧ＷＰを第２値ＷＰ２としたまま、吸気バルブ２３の閉弁中Ｕ１に第２噴射処理を実行する（ステップＳ２５０）。そして、制御装置１００は、設定噴射量Ｑｒの水を水噴射弁１４から噴射させる。制御装置１００は、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳよりも規定期間Ｋだけ前のタイミングである第２終了タイミングＶ２Ｂで第２噴射処理を終了する。この後、制御装置１００は、調整バルブ７６の開度Ｄを第２開度Ｄ２から第１開度Ｄ１に変更する（ステップＳ２６０）。これに伴い、図２の（ｂ）に示すように、水圧ＷＰが第２値ＷＰ２から第１値ＷＰ１に変わる。この水圧ＷＰの変更には、規定期間Ｋとして設定されている上記の必要期間を要する。したがって、水圧ＷＰの変更を終えた時点で吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳを迎える。すると、図２の（ａ）に示すように、制御装置１００は、第１噴射処理を実行する（ステップＳ２７０）。そして、制御装置１００は、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に許容噴射量Ｑｖの水を水噴射弁１４から噴射させる。制御装置１００は、このようにして第１噴射処理と第２噴射処理との双方を実行することにより、１燃焼サイクルの中でトータルとして目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁１４から噴射させる。
【0050】
なお、図２では、第２噴射処理と第１噴射処理との間で水圧ＷＰを変更している様子をわかり易くするために、水圧ＷＰを第２値ＷＰ２から第１値ＷＰ１に変更するのに要する期間である必要期間を誇張して表している。水圧ＷＰを第１値ＷＰ１から第２値ＷＰ２に変更する期間についても同様である。また、図２に示す第１噴射処理の噴射期間、及び第２噴射処理の噴射期間は、あくまでも一例であり、実際の噴射期間とは必ずしも一致しない。
【0051】
（Ｂ）第１噴射処理と第２噴射処理とで水圧を変える理由について
いま、水噴射弁１４から水を噴射したとする。仮に、噴射した水が、吸気ポート１２Ａの壁面のある一箇所に集中して付着したとする。この場合、付着した水は、吸気ポート１２Ａの壁面の上記箇所に粗大水滴を形成する。こうした粗大水滴が構成する液膜の厚みは大きいことから、当該粗大水滴は蒸発し難い。この粗大水滴は、そのまま吸気ポート１２Ａの壁面に残存したり、吸気とともに気筒１１内に流入したりする。粗大水滴が気筒１１内に流入した場合、この粗大水滴は、気筒１１の壁面を伝ってやがてクランク室８３へと流入する。したがって、気筒１１内の冷却には寄与しない。さて、上記のように吸気ポート１２Ａで形成された粗大水滴が気筒１１内に流入するのとは別に、気筒１１の壁面に粗大水滴が直接形成されることもある。例えば、気筒１１の壁面のある一箇所に水が集中して付着したとする。この場合、付着した水は、気筒１１の壁面における上記箇所で粗大水滴を形成する。こうした粗大水滴も、基本的には気筒１１内で蒸発することなくクランク室８３へと流入する。また、仮に蒸発する場合でも、このときの気化熱は気筒１１の壁面そのものの冷却に寄与する一方で、気筒１１内のガスの冷却には寄与し難い。このように、吸気ポート１２Ａ又は気筒１１内で液膜の厚みが大きい粗大水滴が形成された場合、この粗大水滴は気筒１１内でのガスの蒸発冷却に寄与し難い。したがって、目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁１４から噴射させた場合でも、上記のような粗大水滴ができてしまうと、狙い通りに気筒１１内を冷却できないことになる。
いま、水噴射弁１４から水を噴射したとする。仮に、噴射した水が、吸気ポート１２Ａの壁面のある一箇所に集中して付着したとする。この場合、付着した水は、吸気ポート１２Ａの壁面の上記箇所に粗大水滴を形成する。こうした粗大水滴が構成する液膜の厚みは大きいことから、当該粗大水滴は蒸発し難い。この粗大水滴は、そのまま吸気ポート１２Ａの壁面に残存したり、吸気とともに気筒１１内に流入したりする。粗大水滴が気筒１１内に流入した場合、この粗大水滴は、気筒１１の壁面を伝ってやがてクランク室８３へと流入する。したがって、気筒１１内の冷却には寄与しない。さて、上記のように吸気ポート１２Ａで形成された粗大水滴が気筒１１内に流入するのとは別に、気筒１１の壁面に粗大水滴が直接形成されることもある。例えば、気筒１１の壁面のある一箇所に水が集中して付着したとする。この場合、付着した水は、気筒１１の壁面における上記箇所で粗大水滴を形成する。こうした粗大水滴も、基本的には気筒１１内で蒸発することなくクランク室８３へと流入する。また、仮に蒸発する場合でも、このときの気化熱は気筒１１の壁面そのものの冷却に寄与する一方で、気筒１１内のガスの冷却には寄与し難い。このように、吸気ポート１２Ａ又は気筒１１内で液膜の厚みが大きい粗大水滴が形成された場合、この粗大水滴は気筒１１内でのガスの蒸発冷却に寄与し難い。したがって、目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁１４から噴射させた場合でも、上記のような粗大水滴ができてしまうと、狙い通りに気筒１１内を冷却できないことになる。
【0052】
そこで、本実施形態は、上記のような粗大水滴の形成を回避できるように、水噴射制御の内容を工夫している。具体的には、第１噴射処理と第２噴射処理とで水圧ＷＰを変えている。詳細には、第２噴射処理の水圧ＷＰを、第１噴射処理の水圧ＷＰよりも高くしている。このことは、実質的には、第２噴射処理における水噴射弁１４の噴射圧を、第１噴射処理における水噴射弁１４の噴射圧よりも高くすることを意味する。このような態様を採用している理由を説明する。
【0053】
いま、吸気バルブ２３が閉弁中Ｕ１であるとする。そして、水噴射弁１４が吸気ポート１２Ａ内に水を噴射したとする。このとき、水噴射弁１４の噴射圧が高いと、水は水噴射弁１４の噴孔から勢いよく四方八方に飛散する格好となる。そのため、水噴射弁１４の噴射圧が高い場合、水噴射弁１４が噴射した水は広域的に分散する。つまり、図４のＹ１で示すように、噴射圧が高い場合における水の噴射範囲は、図４のＹ２で示す噴射圧が低い場合の噴射範囲に比べて広くなる。同じ量の水を噴射するにしても、水の噴射範囲が広ければ、その分、吸気ポート１２Ａの壁面の箇所毎における水の付着量は少なくなる。したがって、吸気ポート１２Ａの壁面の各箇所では、付着した水で構成される液膜の厚みも小さくなる。液膜の厚みが小さければ、液膜は速やかに蒸発する。このように、水噴射弁１４の噴射圧を高くすると、吸気ポート１２Ａの壁面での粗大水滴の形成を回避できる。こうした観点において、制御装置１００は、第２噴射処理において水圧ＷＰ、ひいては水噴射弁１４の噴射圧を高く設定している。ここで、吸気バルブ２３が閉弁中Ｕ１である状況下において、粗大水滴の形成を回避できる程度に広域的に水を噴射できる噴射圧を第２噴射圧Ｊ２と呼称する。第２噴射処理用の水圧ＷＰである第２値ＷＰ２は、水噴射弁１４の噴射圧が第２噴射圧Ｊ２になるときの水圧ＷＰである。第２値ＷＰ２、及びその基となる第２噴射圧Ｊ２は、例えば実験又はシミュレーションで予め定めた値である。なお、第２噴射圧Ｊ２を定めるにあたっては、例えば、目標噴射量Ｑｓが「０」よりも大きいときの機関運転状態に応じた吸気の圧力を考慮している。吸気の圧力と、水噴射弁１４からの噴射圧との差異は、噴射範囲に影響し得る。
【0054】
さて、上記のとおり、水噴射弁１４からの噴射圧を高くすることは、吸気ポート１２Ａの壁面での粗大水滴の形成の回避に有効である。一方で、水噴射弁１４からの噴射圧を高くすることは、気筒１１の壁面での粗大水滴の形成を回避する上では有効ではない。その理由を説明する。いま、吸気バルブ２３が開弁中Ｕ２であるとする。この状況下において高い噴射圧で水噴射弁１４から水を噴射させたとする。この場合、水の噴射範囲が広くなることとの関連で、水はより遠くに至るようになる。その上、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２は、気筒１１に向かう吸気の流れが存在する。水噴射弁１４が噴射した水は、この吸気の流れで気筒１１に向けて流される。これら、気筒１１に向かう吸気の流れと、水噴射弁１４がより遠くまで水を噴射する事とがおり重なると、水噴射弁１４が噴射した水は勢いよく気筒１１内に流入する。それとともに、図５のＺ１で示すように、水の移動距離が長くなる。そして、水はそのまま気筒１１の壁面に至り得る。このとき、水が局所に集中して気筒１１の壁面に付着すると、付着した水は粗大水滴を形成する。つまり、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に水噴射弁１４の噴射圧を高くすると、かえって粗大水滴の形成を招き得る。この点、水噴射弁１４からの水の噴射圧を低くすると、図５のＺ２で示すように、水噴射弁１４から噴射した水の移動距離が相応に短くなる。この場合、気筒１１の壁面に水が至ることを回避できる。こうした観点において、制御装置１００は、第２噴射処理において水圧ＷＰ、ひいては水噴射弁１４の噴射圧を低く設定している。ここで、吸気バルブ２３が開弁中Ｕ２である状況下において、水噴射弁１４が噴射した水が気筒１１の壁面まで至らない噴射圧を第１噴射圧Ｊ１と呼称する。第１噴射処理用の水圧ＷＰである上記の第１値ＷＰ１は、水噴射弁１４の噴射圧が第１噴射圧Ｊ１になるときの水圧ＷＰである。第１値ＷＰ１、及びその基となる第１噴射圧Ｊ１は、例えば実験又はシミュレーションで予め定めた値である。第１噴射圧Ｊ１を定めるにあたっては、例えば、目標噴射量Ｑｓが「０」よりも大きいときの機関運転状態に応じた吸気の量ＧＡを考慮している。吸気の量ＧＡは、水噴射弁１４から噴射した水の移動距離に影響し得る。
【0055】
＜実施形態の効果＞
（１）制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ未満の場合、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に第１噴射処理を行うことに加え、吸気バルブ２３の閉弁中Ｕ１に第２噴射処理を行う。そのことによって、制御装置１００は、１燃焼サイクルの中で目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁１４から噴射させる。このようにして、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２と閉弁中Ｕ１との双方で噴射処理を行う上で、制御装置１００は、それぞれの噴射処理で、粗大水滴の形成の回避に適した水圧ＷＰを設定する。このことにより、水噴射弁１４から噴射した目標噴射量Ｑｓの水のほとんどは、粗大水滴になることなく微粒子状態のまま気筒１１内に流入する。したがって、本実施形態は、目標噴射量Ｑｓの水を略全て気筒１１内での蒸発に寄与させることができる。
（１）制御装置１００は、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ未満の場合、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に第１噴射処理を行うことに加え、吸気バルブ２３の閉弁中Ｕ１に第２噴射処理を行う。そのことによって、制御装置１００は、１燃焼サイクルの中で目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁１４から噴射させる。このようにして、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２と閉弁中Ｕ１との双方で噴射処理を行う上で、制御装置１００は、それぞれの噴射処理で、粗大水滴の形成の回避に適した水圧ＷＰを設定する。このことにより、水噴射弁１４から噴射した目標噴射量Ｑｓの水のほとんどは、粗大水滴になることなく微粒子状態のまま気筒１１内に流入する。したがって、本実施形態は、目標噴射量Ｑｓの水を略全て気筒１１内での蒸発に寄与させることができる。
【0056】
（２）制御装置１００は、第２噴射処理の終了タイミングである第２終了タイミングＶ２Ｂを、第１噴射処理の開始タイミングである第１開始タイミングＶ１Ａから規定期間Ｋだけ遡ったタイミングに設定する。この場合、第２噴射処理を終えてから、第１噴射処理を開始するまでの間に調整バルブ７６の開度Ｄを第２開度Ｄ２から第１開度Ｄ１に変更する期間を確保できる。つまり、水圧ＷＰを変更する期間を確保できる。このようにして、２つの噴射処理の間で水圧ＷＰを変更できると、次のことが可能になる。すなわち、第２噴射処理では、その終了時点である第２終了タイミングＶ２Ｂまで水圧ＷＰを第２値ＷＰ２に維持できる。つまり、第２噴射処理の終了時点まで第２噴射圧Ｊ２を維持できる。また、第１噴射処理では、その開始時点である第１開始タイミングＶ１Ａから水圧ＷＰを第１値ＷＰ１にできる。つまり、第１噴射処理の開始時点から第１噴射圧Ｊ１を利用できる。したがって、制御装置１００は、第２噴射処理を実行する全期間と第１噴射処理を実行する全期間とで別々の噴射圧を利用できる。このことで、目標噴射量Ｑｓの水を略全て気筒１１内での蒸発に寄与させるという（１）の効果をより確実に得られる。
【0057】
（３）吸気ポート１２Ａの壁面に付着する水の量、ひいては粗大水滴の形成を極力少なくする上では、次のことが求められる。すなわち、第２噴射処理で吸気バルブ２３の閉弁中Ｕ１に水噴射弁１４から水を噴射させるにあたって、当該噴射した水が吸気ポート１２Ａ内を滞留している期間を極力短くする必要がある。そのためには、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳに極力近いタイミングで第２噴射処理を行う必要がある。
【0058】
本実施形態は、第２終了タイミングＶ２Ｂから第１開始タイミングＶ１Ａまでの期間である規定期間Ｋを、水圧ＷＰの変更に必要な最小限の期間である必要期間に設定している。したがって、第２終了タイミングＶ２Ｂから第１開始タイミングＶ１Ａまでの間に水圧ＷＰを変更するにあたって、第２終了タイミングＶ２Ｂから第１開始タイミングＶ１Ａまでの期間を最小限に留めることができる。したがって、上記（２）に記載したように、第２噴射処理を実行する全期間と第１噴射処理を実行する全期間とで別々の噴射圧を利用する構成を採用した上で、さらに、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳに極力近いタイミングで第２噴射処理を実行できる。吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳに極力近いタイミングで第２噴射処理を実行できることで、吸気ポート１２Ａの壁面での粗大水滴の形成をより効果的に防止できる。
【0059】
＜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。
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。
【0060】
・第１噴射処理の実行途中で水圧ＷＰを変更したり、第２噴射処理の実行途中で水圧ＷＰを変更したりしてもよい。例えば、これらの噴射処理の実行中に内燃機関１０の運転状態が変化することもあり得る。そして、それに応じて噴射処理の実行期間の中で、粗大水滴の形成回避に適した水噴射弁１４の噴射圧が変わることもあり得る。こうした点を考慮し、内燃機関１０の運転状態に応じて水圧ＷＰを変更してもよい。例えば、内燃機関１０の運転状態と、最適な水圧ＷＰとの関係を表したマップを予め作成しておけば、噴射処理の実行途中で水圧ＷＰを変更することも可能である。
【0061】
・規定期間Ｋは、上記実施形態の例に限定されない。すなわち、規定期間Ｋとして必要期間とは異なる時間の長さを設定してもよい。例えば、規定期間Ｋは必要期間より長くてもよい。この場合でも、第１開始タイミングＶ１Ａの前までに水圧ＷＰを第２値ＷＰ２から第１値ＷＰ１に変更できる。したがって、第２噴射処理では、その終了時点まで水圧ＷＰを第２値ＷＰ２にできる。また、第１噴射処理では、その開始時点から水圧ＷＰを第１値ＷＰ１にできる。規定期間Ｋを必要期間よりも長くする場合、規定期間Ｋにおけるどのタイミングで水圧ＷＰを変更してもよい。例えば、第２終了タイミングＶ２Ｂから予め定められた期間後に調整バルブ７６の開度Ｄを変更してもよい。また、内燃機関１０の運転状態に基づいて調整バルブ７６の開度Ｄを変更するタイミングを算出してもよい。
【0062】
・規定期間Ｋを廃止してもよい。そして、第２噴射処理と第１噴射処理とを連続させてもよい。この場合、例えば、第２噴射処理の途中で水圧ＷＰを低下させ始め、第１噴射処理の開始時点において水圧ＷＰが第１噴射処理に適した値になるようにしてもよい。第２噴射処理の実行中における少なくとも一部の期間の水圧ＷＰが、第１噴射処理の実行中における少なくとも一部の期間の水圧ＷＰよりも高ければよい。そうすれば、少なくとも一部の期間では粗大水滴の形成を回避できる。
【0063】
・第１開始タイミングＶ１Ａは、上記実施形態の例に限定されない。すなわち、第１開始タイミングＶ１Ａを、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳよりも後のタイミングにしてもよい。例えば、目標噴射量Ｑｓが許容噴射量Ｑｖよりも相応に少ない場合、第１開始タイミングＶ１Ａを、吸気バルブ２３の開弁タイミングＴＳよりも後のタイミングにしても次のことが可能である。すなわち、吸気バルブ２３の開弁中Ｕ２に目標噴射量Ｑｓの水を水噴射弁１４から噴射しきることが可能である。
【0064】
・水供給機構７０の構成は、上記実施形態の例に限定されない。水供給機構７０は、水噴射弁１４に対する水圧ＷＰを適切に調整できるように構成されていればよい。例えば、上記実施形態のように分岐通路７５毎にリターン通路７９を設けることに代えて、水供給機構７０においてリターン通路を１つのみにしてもよい。それとともに、水供給機構７０において調整バルブ７６を１つのみとしてもよい。この場合、上記実施形態と同様にしてタンク７８から延びる供給通路７４の途中にポンプ７７を設けるとともに、供給通路７４から各分岐通路７５を分岐させる。その上で、供給通路７４における、ポンプ７７よりも下流側且つ各分岐通路７５への分岐箇所よりも上流側の部分と、タンク７８とを、リターン通路で接続する。そして、リターン通路の途中に調整バルブ７６を設ける。この場合、調整バルブ７６の開度Ｄに応じて、供給通路７４における、ポンプ７７よりも下流側の水の圧力が変わる。それに伴い、全ての水噴射弁１４に対する水圧ＷＰが変わる。このようにして、全ての水噴射弁１４に対して共通の調整バルブを設け、その調整バルブによって全ての水噴射弁１４に対する水圧ＷＰを一括して変更してもよい。目標水量マップＭ１における目標噴射量Ｑｓの設定等との兼ね合いで、ある気筒１１に対して第１噴射処理を実行する期間と、別の気筒１１で第２噴射処理を実行する期間とが重ならないことが予め判っているのであれば、上記のような態様を採用してもよい。
【0065】
・ポンプ７７は、電動モータによって駆動されるものに限定されない。ポンプ７７は、例えば、クランクシャフト１８で駆動されるタイプのものでもよい。この場合でも、適切な水圧ＷＰを得ることができるように、ポンプ７７の駆動状態に合わせて調整バルブ７６の開度Ｄを調整すればよい。
【0066】
・調整バルブ７６の構成は、上記実施形態の例に限定されない。調整バルブ７６は、水圧ＷＰを変更できる構成であればよい。調整バルブ７６として、例えばボールバルブを採用してもよい。
【0067】
・圧力調整装置は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、ポンプ７７の吐出量と調整バルブ７６の開度Ｄとの双方を変更することで水圧ＷＰを変更してもよい。この場合、ポンプ７７と調整バルブ７６とが圧力調整装置を構成する。また、例えば、ポンプ７７の吐出量のみを変更することで水圧ＷＰを変更してもよい。この場合、ポンプ７７が圧力調整装置を構成する。圧力調整装置は、ポンプ、バルブ以外のものでもよい。圧力調整装置は、水圧ＷＰを適切に変更できるものであればよい。制御装置１００は、圧力調整装置の構成に合わせて、対象となる圧力調整装置を適宜制御すればよい。圧力調整装置の構成によっては、水圧センサ３０の検出値を参照しつつ、適切な水圧ＷＰを実現できるように当該圧力調整装置をフィードバック制御してもよい。
【0068】
・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１１内に至る。
【0069】
・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、機関運転状態に応じて、気筒１１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。
【0070】
・吸気バルブ２３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３４、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２３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２３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２３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。
【0071】
・内燃機関１０の全体構成は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、気筒１１の数を変更してもよい。内燃機関１０は、水噴射弁１４と、吸気バルブ２３と、圧力調整装置とを有していればよい。
【0072】
・気筒１１毎の水噴射弁１４の数は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、図６に示すように、１つの気筒１１につき２つの水噴射弁１４を設けてもよい。そして、吸気ポート１２Ａを介して１つの気筒１１に対して２つの水噴射弁１４から水を噴射させてもよい。以下ではこれら２つの水噴射弁１４を第１水噴射弁１４Ａ及び第２水噴射弁１４Ｂと呼称する。１つの気筒１１につき第１水噴射弁１４Ａと第２水噴射弁１４Ｂを設ける場合、次のような態様を採用してもよい。すなわち、第１水噴射弁１４Ａと第２水噴射弁１４Ｂとに別々の水圧ＷＰの水を供給するように水供給機構７０Ａを構成しておく。具体的には、第１水噴射弁１４Ａには、タンク７８から延びる第１通路１７１を接続する。また、第２水噴射弁１４Ｂには、タンク７８から延びる第２通路１７２を接続する。第１通路１７１の途中には、第１圧力調整装置１９１として、例えば第１ポンプを設ける。また、第２通路１７２の途中には、第２圧力調整装置１９２として、例えば第２ポンプを設ける。そして、制御装置１００は、第１水噴射弁１４Ａに供給する水圧ＷＰが上記第１値ＷＰ１となるように第１ポンプの駆動を制御する。また、制御装置１００は、第２水噴射弁１４Ｂに供給する水圧ＷＰが第１値ＷＰ１より大きい上記第２値ＷＰ２となるように第２ポンプの駆動を制御する。そして、制御装置１００は、第１水噴射弁１４Ａを第１噴射処理専用の水噴射弁１４として利用し、第２水噴射弁１４Ｂを第２噴射処理専用の水噴射弁１４として利用する。この構成の場合、上記実施形態のように共通の水噴射弁１４で第１噴射処理と第２噴射処理との双方を行う場合とは異なり、それぞれの噴射処理の実行に合わせて圧力調整装置によって水圧ＷＰを変更する必要がない。したがって、水圧ＷＰの変更のための規定期間Ｋを設けなくても、第２噴射処理を実行する全期間と第１噴射処理を実行する全期間とで別々の噴射圧を利用できる。つまり、２つの噴射処理の全期間で別々の噴射圧を利用しつつ、第２噴射処理と第１噴射処理とを連続させることができる。なお、図６では、気筒１１を１つのみ示しているが、別の気筒１１についても同様にして１つの気筒１１に対して第１水噴射弁１４Ａと第２水噴射弁１４Ｂとを設ければよい。そして、他の気筒１１に対応する第１水噴射弁１４Ａには、第１通路１７１における第１圧力調整装置１９１よりも下流側から分岐した第１分岐通路１８１を接続すればよい。他の気筒１１に対応する第２水噴射弁１４Ｂには、第２通路１７２におけるから第２圧力調整装置１９２よりも下流側から分岐した第２分岐通路１８２を接続すればよい。なお、気筒１１毎の水噴射弁１４を複数にする場合における水供給機構の構成は、図６に示す例に限定されない。適切な水圧ＷＰの水を各水噴射弁１４に供給できるように水供給機構を構成すればよい。
【0073】
・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１０のみならず発電電動機を有していてもよい。
【0074】
・第１噴射処理で水噴射弁１４から噴射させる水の量は、上記実施形態の例に限定されない。第２噴射処理で水噴射弁１４から噴射させる水の量も、上記実施形態の例に限定されない。例えば、許容噴射量Ｑｖが目標噴射量Ｑｓ未満である場合において、第１噴射処理で水噴射弁１４から噴射させる水の量を許容噴射量Ｑｖより少なくしてもよい。そして、その分、第２噴射処理で水噴射弁１４から噴射させる設定噴射量Ｑｒを多くしてもよい。
【0075】
・ある燃焼サイクルの第２噴射処理と、別の燃焼サイクルの第１噴射処理との比較において、これらで互いに水圧ＷＰが異なっていることも粗大水滴の形成回避において有効である。こうした点を考慮して、例えば次のような構成を採用することも考えられる。ある燃焼サイクルの中で、第１噴射処理と第２噴射処理のうち、第２噴射処理のみを行う。その際、その第２噴射処理の水圧ＷＰを、別の燃焼サイクルにおける第１噴射処理の水圧ＷＰに比べて高くする。
【符号の説明】
【0076】
１０…内燃機関
１１…気筒
１２…吸気通路
１４…水噴射弁
２３…吸気バルブ
７５…調整バルブ
１００…制御装置
１１…気筒
１２…吸気通路
１４…水噴射弁
２３…吸気バルブ
７５…調整バルブ
１００…制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】