JP3945298B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に内燃機関の吸気系に付着する燃料付着量に応じて燃料噴射量を決定する燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、吸気通路壁面等の吸気通路構成部材への燃料付着量を燃料挙動シミュレーションモデル（「燃料の動特性モデル」又は「燃料付着モデル」とも称呼される。）に基づいて推定し、推定した燃料付着量に応じて所定の空燃比を得るために噴射すべき燃料の量を決定する燃料噴射量制御装置が知られている（例えば、特許第２８３０４６１号を参照。）。この種の装置における前記モデルによれば、図３からも理解されるように、fi(k)だけの燃料量を噴射した後の燃料付着量fw(k+1)は下記数１により求められる。
【０００３】
【数１】
fw(k+1)＝R・fi(k)＋P・fw(k)
【０００４】
上記数１において、fw(k)はfi(k)だけの燃料量を噴射する前の燃料付着量、Pは吸気通路構成部材に既に付着していた燃料のうち一吸気行程を経た後に同吸気通路構成部材に付着したまま残留している燃料の割合（残留率）、Rは噴射された燃料のうち吸気通路構成部材へ直接付着する燃料の割合（付着率）である。
【０００５】
一方、今回の燃料噴射量fi(k)のうち燃焼室（気筒）内に吸入される燃料量は(１−R)・fi(k)となり、既に付着している燃料の量（燃料付着量）fw(k)のうち燃焼室（気筒）内に吸入される燃料量は(１−P)・fw(k)となる。そこで、fc(k)を今回の吸気行程において燃焼室内に吸入される混合気の空燃比が所定の目標空燃比と一致するために必要な燃料量（要求燃料量）であるとすると、同混合気の空燃比を同目標空燃比とするためには、下記数２が成立するように今回の燃料噴射量fi(k)を求めればよいことになる。
【０００６】
【数２】
fc(k)＝(１−R)・fi(k)＋(１−P)・fw(k)
【０００７】
従って、実際には上記数２を変形した数３により今回の燃料噴射量fi(k)を求めればよい。
【０００８】
【数３】
fi(k)＝｛fc(k)−(１−P)・fw(k)｝／(１−R)
【０００９】
一方、燃料付着を考慮しなければ（即ち、燃料が吸気通路構成部材に付着しないと考えると）、今回の燃料噴射量fi(k)は要求燃料量fc(k)と等しくなるはずであるから、かかる燃料付着に基く燃料付着補正量fh(k)は下記数４により表される値となる。
【００１０】
【数４】
fh(k)＝fi(k)−fc(k)
【００１１】
つまり、燃料付着補正量fh(k)は、要求燃料量fc(k)の燃料を噴射した場合、吸気通路構成部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量fc(k)に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分であると言う事ができる。そして、このような燃料付着補正量fh(k)分だけ要求燃料量fc(k)を補正した量を最終的に噴射すべき燃料量としてインジェクタから噴射することにより、燃焼室に吸入される混合気の空燃比を目標空燃比と一致させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料噴射量制御装置においては、例えば、機関の経時変化に起因して燃料付着率R及び燃料残留率Pを常に精度良く求めることが困難である等の理由により、燃料付着量の推定誤差（従って、燃料付着補正量fh(k)の誤差）が不可避的に発生し、その結果、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に対して相対的に大きくなる場合、同燃料付着補正量fh(k)の誤差が実際の空燃比を目標空燃比に対して大きく変動させてしまい、ドライバビリティやエミッションが悪化するという問題がある。
【００１３】
従って、本発明の目的は、燃料付着に基く補正（燃料付着補正量fh(k)）の反映の仕方を工夫すること、具体的には、燃料付着補正量fh(k)の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態において、同燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させて最終的に噴射すべき噴射量を決定することにより、実際の空燃比が目標空燃比に対して大きく変動してしまうことを極力回避し、ドライバビリティやエミッションを良好に維持し得る内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することにある。なお、「燃料付着補正量fh(k)を小さく反映させる」ことは、同燃料付着補正量fh(k)を全く反映させない場合を含む。
【００１４】
【本発明の概要】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、内燃機関の燃焼室に接続された吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室に吸入される吸入空気量を表す値を取得する吸入空気量取得手段と、前記取得された吸入空気量を表す値に基いて前記燃焼室に吸入される混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料量である要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、前記要求燃料量の燃料を前記燃料噴射手段から噴射した場合、前記吸気通路を構成する部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分を、前記吸気通路を構成する部材に既に付着していた燃料のうち一吸気行程を経た後に同吸気通路を構成する部材に付着したまま残留している燃料の割合である残留率及び前記燃料噴射手段から噴射される燃料のうち同吸気通路を構成する部材へ直接付着する燃料の割合である付着率を使用する燃料挙動モデルを用いることにより燃料付着補正量として算出する燃料付着補正量算出手段と、前記要求燃料量に前記燃料付着補正量を反映させることにより前記燃料噴射手段から噴射すべき燃料噴射量である最終燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段とを備え、前記決定された最終燃料噴射量に応じた燃料を前記燃料噴射手段から噴射するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記燃料噴射量決定手段は、前記要求燃料量に相当する量が所定量よりも小さいとき、同要求燃料量が同所定量より大きいときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されたことにある。
【００１５】
これによれば、取得された吸入空気量を表す値に基いて前記燃焼室に吸入される混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料量である要求燃料量が算出され、その要求燃料量の燃料をインジェクタ等の燃料噴射手段から噴射した場合、吸気通路を構成する部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分（燃料付着補正量）が、吸気通路を構成する部材に既に付着していた燃料のうち一吸気行程を経た後に同吸気通路を構成する部材に付着したまま残留している燃料の割合である残留率及び燃料噴射手段から噴射される燃料のうち同吸気通路を構成する部材へ直接付着する燃料の割合である付着率を使用する燃料挙動モデルを用いることにより算出される。そして、前記要求燃料量に相当する量が所定量よりも小さいときは、同要求燃料量が同所定量よりも大きいときより、前記燃料付着補正量が前記要求燃料量に小さく反映されながら最終燃料噴射量が決定される。
【００１６】
この結果、要求燃料量が所定量より小さい運転状態、即ち、燃料付着補正量の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態においては、同燃料付着補正量が要求燃料量に相対的に小さく反映されて最終燃料噴射量が決定されるので、燃料付着補正量に含まれる誤差による実際の空燃比の大きな変動が抑制され、ドライバビリティやエミッションが良好に維持される。
【００１７】
また、この場合において、前記燃料噴射量決定手段は、前記機関の吸気通路を構成する部材の温度が低いとき、同吸気通路を構成する部材の温度が高いときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されることが好適である。
【００１８】
一般に、燃料付着量は吸気通路を構成する部材の温度が低いほどより多くなる。換言すると、吸気通路を構成する部材の温度が低いほど、燃料付着量及び燃料付着補正量には誤差が大きく含まれる。従って、上記構成のようにすれば、燃料付着補正量に含まれる誤差が最終燃料噴射量に大きく反映されないので、実際の空燃比の変動が抑制され、ドライバビリティやエミッションが一層良好に維持される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明すると、図１は、同燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。
【００２０】
この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００２１】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００２２】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００２３】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットルバルブ４３、及びスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４を備えている。スロットルバルブ４３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ４３ａにより吸気管４１内で回転駆動されるようになっている。
【００２４】
ＳＣＶ４４は、前記スロットルバルブ４３よりも下流で前記インジェクタ３９よりも上流の位置にて前記吸気管４１に対し回動可能に支持されるとともに、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａにより回転駆動されるようになっていて、同ＳＣＶアクチュエータ４４ａにより回転駆動されたとき図示しないストレートポートを閉塞することで燃焼室２５内にスワールを発生させるようになっている。
【００２５】
なお、本明細書においては、インテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気ポート３１、及び吸気弁３２等を吸気通路を構成する部材（吸気通路構成部材）と称呼する。
【００２６】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続されたエキゾーストパイプ５２、及びエキゾーストパイプ５２に介装された触媒コンバータ（三元触媒装置）５３を備えている。
【００２７】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、吸気温センサ６２、大気圧センサ（スロットルバルブ上流圧力力センサ）６３、スロットルポジションセンサ６４、SCV開度センサ６５、カムポジションセンサ６６、クランクポジションセンサ６７、水温センサ６８、空燃比センサ６９、及びアクセル開度センサ８１を備えている。
【００２８】
エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量Ｇａに応じた信号を出力するようになっている。吸気温センサ６２は、吸入空気の温度を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。大気圧センサ６３は、スロットルバルブ４３の上流の圧力（即ち、大気圧）を検出し、スロットルバルブ上流圧力Paを表す信号を出力するようになっている。
【００２９】
スロットルポジションセンサ６４は、スロットルバルブ４３の開度（スロットル弁開度）を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。SCV開度センサ６５は、ＳＣＶ４４の開度を検出し、ＳＣＶ開度θivを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６６は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。クランクポジションセンサ６７は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。
【００３０】
水温センサ６８は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。空燃比センサ６９は、触媒コンバータ５３に流入する排ガス中の空燃比Ａ／Ｆに応じた信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ８１は、運転者によって操作されるアクセルペダル８２の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３１】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、マップ（テーブル）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９，８１と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９，８１からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットルバルブアクチュエータ４３ａ、及びＳＣＶアクチュエータ４４ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００３２】
（作動）
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置の作動について説明する。ＣＰＵ７１は、特定気筒のクランク角が、その気筒の吸気上死点から所定クランク角度だけ前の角度（例えば、BTDC９０°）になると、図２の燃料噴射制御ルーチンの処理をステップ２００から開始し、ステップ２０５に進んで同特定気筒の燃焼室２５に吸入される吸入空気量（重量）Ｑを、エアフローメータ６１が検出している吸入空気量を示す値Ｇａを用いて下記数５に応じて求める。下記数５において、αは０〜１までの任意の係数である。
【００３３】
【数５】
Ｑ＝α・Ｑ＋（１−α）・Ｇａ
【００３４】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２１０にて吸入空気量Ｑをエンジン回転速度NEで除した値に所定の係数ｋ１を乗じて、前記吸気行程を迎えた気筒の燃焼室２５に吸入される空気量KLを求め、続くステップ２１５にて空気量KLを所定の目標空燃比Abyfref（例えば、理論空燃比である１４．７）で除することにより、同気筒の燃焼室２５に吸入される混合気の空燃比を同所定の目標空燃比Abyfrefとするために必要な燃料量である要求燃料量fc(k)を算出する。
【００３５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２２０に進み、エンジン回転速度NE、空気量KL、及び冷却水温ＴＨＷと燃料付着率Rとの関係を規定したＲＯＭ７２内に予め格納してあるマップｆと、現時点のエンジン回転速度NE、上記求められら空気量KL、及び現時点で水温センサ６８が検出している冷却水温ＴＨＷとに基いて現時点における燃料付着率Rを求め、続くステップ２２５にて、同様に、エンジン回転速度NE、空気量KL、及び冷却水温ＴＨＷと燃料残留率Pとの関係を規定したＲＯＭ７２内に予め格納してあるマップｇと、現時点のエンジン回転速度NE、上記求められら空気量KL、及び現時点で水温センサ６８が検出している冷却水温ＴＨＷとに基いて現時点における燃料残留率Pを求める。
【００３６】
なお、本例において、燃料付着率R及び燃料残留率Pは、冷却水温ＴＨＷが小さいほど大きくなるように設定されている。冷却水温ＴＨＷは吸気通路構成部材の温度を表す値として用いられていて、吸気バルブの温度や吸気管壁面温度（または、これらの温度の推定値）で置換することもできる。また、燃料付着率R、及び燃料残留率Pは、SCV開度センサ６５が検出するSCV開度θiv、及び／又は可変吸気バルブのタイミングＶＴにも応じて求めるように構成してもよい。
【００３７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ２３０に進み、前記求めた燃料付着率R、燃料残留率P、及び本ルーチンを前回実施したときに求めた今回の燃料付着量f(k)（後述するステップ２５５を参照。）を、上記数１，数２から導出された上記数３に適用して今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出し、続くステップ２３５にて上記数４に従って燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００３８】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２４０に進んで、要求燃料量fc(k)（要求燃料量fc(k)に対応した値）が所定値の閾値Ｔｈより小さいか否かを判定する。換言すると、燃料付着補正量fh(k)による補正を制限すべき状態（即ち、燃料付着補正量の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態）となっているか否かを判定する。
【００３９】
いま、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより大きいとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ２４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２４５に進み、係数（燃料付着補正量の反映率）Khの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ２５０にて下記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。
【００４０】
【数６】
finj＝fc(k)＋kh・fh(k)＝fc(k)＋kh・（fi(k)−fc(k)）
【００４１】
現段階では、先のステップ２４５にて燃料付着補正量fh(k)の反映率khの値は「１」に設定されているから、上記数６により最終燃料噴射量finjは上記ステップ２３０にて求められた燃料噴射量fi(k)と等しくなる。換言すると、燃料が吸気通路構成部材に付着することに基く燃料付着量の補正量fh(k)は、要求燃料量fc(k)に対して反映率「１」でそのまま反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００４２】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２５５に進み、上記数１の今回の燃料噴射量fi(k)に上記求めた最終燃料噴射量finjを代入して、今回の燃料噴射後における燃料付着量（即ち、次回の燃料噴射前の燃料付着量）fw(k+1)を求め、続くステップ２６０にて同次回の燃料付着量fw(k+1)を次回の本ルーチンの実行のために今回の燃料付着量fw(k)として格納する。そして、ＣＰＵ７１はステップ２６５にて上記ステップ２５０にて求めた最終燃料噴射量finjを吸気行程を迎える前記特定気筒に対応したインジェクタ３９から噴射するように指示信号を出力し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【００４３】
一方、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより小さい場合、ＣＰＵ７１はステップ２４０に進んだとき、同ステップ２４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２７０に進み、燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」より小さい正の所定値Ａに設定し、ステップ２５０にて上記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。この結果、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより大きい場合よりも、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に対して小さく反映されて（反映率「Ａ」で反映されて）最終燃料噴射量finjが決定される。
【００４４】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５５〜２６５を実行して、次回の燃料付着量fw(k+1)を求め、これを今回の燃料付着量fw(k)として格納するとともに、上記決定した最終燃料噴射量finjの燃料を前記特定気筒に対応したインジェクタ３９から噴射し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。このようなルーチンは、各気筒毎に独立して実行される。
【００４５】
以上、説明したように、上記実施形態によれば、上記数１及び上記数２（その結果としての数３）により表された燃料挙動モデルを用いて燃料付着量と同燃料付着量に基く燃料付着補正量とを求めるとともに、減速時等のように要求燃料量fc(k)が小さくなるときは、要求燃料量fc(k)が大きいときに比べ、燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させることで最終燃料噴射量finjを決定する。要求燃料量fc(k)が小さいときは、同要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fh(k)が大きくなり、従って、従来の燃料噴射量制御装置では、燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差が空燃比の大きな変動を招くところ、この実施形態の燃料噴射量制御装置においては、燃料付着補正量fh(k)の誤差が空燃比の変動として現れ難いので、ドライバビリティビリやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００４６】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００４７】
（第１変形例）
第１の変形例は、図４のフローチャートに示したように、上記実施形態で説明した図２のステップ２４０，ステップ２４５，及びステップ２７０をステップ４０５〜ステップ４２５に変更した点においてのみ上記実施形態と異なっている。
【００４８】
即ち、ＣＰＵ７１はステップ２０５〜ステップ２３５を実行することにより、吸気行程を迎える気筒の燃焼室内に吸入されるであろう吸入空気量KLを推定し、これと目標空燃比Abyfrefとに基いて要求燃料量fc(k)を求め、次いで、燃料付着率Rと燃料残留率Pとを決定した後に今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出するとともに、燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００４９】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ４０５にて要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さいか否かを判定し、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さくなければ、ステップ４１０に進んで燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」に設定してステップ２５０に進む。一方、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さい場合、ＣＰＵ７１はステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５に進み、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより低いか否かを判定する。そして、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより低ければ、ステップ４２０にて燃料付着補正量の反映率Khに所定の値（第１の値）Ａ１を設定し、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより高ければ、ステップ４２５に進んで燃料付着補正量の反映率Khに第１の値Ａ１よりも大きく「１」より小さい所定の値（第２の値）Ａ２を設定する。なお、ステップ４１５で使用する水温ＴＨＷは、吸気通路構成部材の温度を表す値である。
【００５０】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５０〜ステップ２６５を実行して最終燃料噴射量finjの燃料を噴射する。従って、ＣＰＵ７１はステップ２５０にて燃料付着補正量fh(k)を反映率Khで要求燃料量fc(k)に反映させて最終燃料噴射量finjを決定するので、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さくなければ（即ち、所定の閾値Ｔｈより大きければ）、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に大きく（反映率「１」で）反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００５１】
これに対し、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さければ、冷却水温ＴＨＷが閾値ＴＨＷｔｈより低いとき、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に最も小さく（反映率「Ａ１」で）反映され、冷却水温ＴＨＷが閾値ＴＨＷｔｈより高いとき、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に若干だけ小さく（反映率「Ａ２」で）反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００５２】
このように、第１変形例においては、減速時等であって要求燃料量fc(k)が小さいとき、冷却水温ＴＨＷが低いほど燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させることで最終燃料噴射量finjを決定する。一般に、冷却水温ＴＨＷが低い機関冷間時ほど燃料付着量は大きくなるから、燃料付着補正量fh(k)の大きさは大きくなり、従って、同燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差も大きくなる。これに対し、上記第１変形例においては、機関冷間時には温間時（暖機後）に比べて燃料付着補正量fh(k)が最終燃料噴射量finjに反映され難いから、その誤差が空燃比の変動として一層現れ難いので、ドライバビリティビリやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００５３】
なお、ステップ４１５では冷却水温ＴＨＷをパラメータとして用いているが、吸気バルブの温度や吸気管壁面温度（または、これらの温度の推定値）等の吸気通路構成部材の温度を代表するパラメータを同ステップ４１５で使用するパラメータとしてもよい。
【００５４】
（第２変形例）
第２の変形例は、定常運転状態であっても要求燃料量fc(k)が小さいアイドル運転状態等の場合には、燃料付着補正量fh(k)による補正を制限することで、空燃比の荒れを回避しようとするもので、具体的には、図５のフローチャートに示したように、上記実施形態の図２のステップ２４０，ステップ２４５，及びステップ２７０をステップ５０５〜ステップ５２０に変更した点においてのみ上記実施形態と異なっている。
【００５５】
即ち、ＣＰＵ７１はステップ２０５〜ステップ２３５を実行することにより、吸気行程を迎える気筒の燃焼室内に吸入されるであろう吸入空気量KLを推定し、これと目標空燃比Abyfrefとに基いて要求燃料量fc(k)を求め、次いで、燃料付着率Rと燃料残留率Pとを決定した後に今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出し、燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００５６】
次に、ＣＰＵ７１は、内燃機関１０がアイドル運転状態（定常運転状態）にあるか否かを判定するため、ステップ５０５にて吸入空気量KLの単位時間内の変化量ΔKLの絶対値が所定の閾値Ｔｈｋｌより小さく、且つ、エンジン回転速度NEの単位時間内の変化量ΔNEの絶対値が所定の閾値Ｔｈｎｅより小さいか否かを判定する。そして、これらの条件が共に成立しているとき、ＣＰＵ７１はステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、要求燃料量fc(k)に対する燃料付着量fh(k)の比が所定の閾値Ｔｈｆｈより大きいか否かを判定することで、燃料付着補正量fh(k)の空燃比に与える影響が大きいか否かを判定する。そして、ＣＰＵ７１は要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fhの比が所定の閾値Ｔｈｆｈより大きければ、ステップ５１５に進んで燃料付着補正量の反映率Khの値を０〜１までの所定の値「Ａ」に設定する。
【００５７】
これに対し、ステップ５０５にて「Ｎｏ」と判定されるとき、及びステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定されるときは、ステップ５２０にて燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ２５０にて上記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。
【００５８】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５５〜２６５を実行して、次回の燃料付着量fw(k+1)を求め、これを今回の燃料付着量fw(k)として格納するとともに、上記決定した最終燃料噴射量finjの燃料を噴射し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
以上、説明したように、第２変形例によれば、アイドル運転時のような定常運転時であって吸入空気量KLの変化量ΔKLの絶対値及びエンジン回転速度NEの変化量ΔNEの絶対値が小さいとき、且つ、要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fh(k)の比（fh(k)／fc(k))が大きいときは、燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させて最終燃料噴射量finjを決定する。従って、燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差が空燃比の変動となり、しかも、定常運転時であって空燃比Ａ／Ｆの変動がドライバビリティビリの悪化に直結し易い状態では、燃料付着補正量fh(k)による補正が制限されるので、ドライバビリティビリの悪化を回避することが可能となる。
【００６０】
なお、上記ステップ５０５における吸入空気量KLの単位時間内の変化量ΔKLの絶対値が所定の閾値Ｔｈｋｌより小さいか否かの判定は、スロットル弁開度TAの単位時間内の変化量ΔTAの絶対値が所定の閾値Ｔｈｔａより小さいか否かの判定に置換してもよい。また、ステップ２３５とステップ５１０の間に吸入空気量KL（又は要求燃料量fc）が所定の閾値より小さいか否かを判定し、小さい場合にはステップ５０５に進み、そうでない場合にはステップ５２０に進むステップを追加してもよい。
【００６１】
以上説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態とその変形例によれば、燃料挙動モデル（燃料付着モデル）に基いて燃料付着量fwが推定されるとともに、燃料の付着に伴う燃料補正量（燃料付着補正量）fhが求められ、特に、要求燃料量fcが小さくなる低吸入空気領域においては、高吸入空気領域に比べて、同燃料付着量fhが要求燃料量fcに小さく反映されて（或いは、制限されて）最終燃料噴射量finjが求められる。この結果、気筒の燃焼室２５に吸入される混合気の空燃比の変動が大きくなることに起因するドライバビリティやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態及び変形例においては、要求燃料量fcが小さい場合を同要求燃料量fcに基いて判定していたが、吸入空気量KLに基いて判定してもよい。
【００６３】
また、上記燃料噴射量制御装置は、吸気行程にある気筒の吸気弁３２が閉じる前に同気筒に対して燃料を噴射しなければならないので、吸気弁３２が閉じた時点で（即ち、吸気弁閉時に）同気筒内に吸入されているであろう吸入空気量（筒内吸入空気量）を予測する必要がある。一方、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDは、燃焼室２５に吸入されている空気量と比例関係にある。従って、吸気管圧力PMFWDを予測することができれば、実際の筒内吸入空気量を推定することができる。そこで、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDを物理モデルに基いて予測・推定し、推定した吸気管圧力PMFWDを一気筒の排気量と空気密度の積で除することにより一気筒当たりの吸入空気量に相当する値KLFWDを求め、その値KLFWDに所定の係数を乗じることにより（或いは、値KLFWDを目標空燃比Abyfrefで除することにより）要求燃料量fcを決定するように構成してもよい。
【００６４】
更に、上記燃料付着補正量fh(k)の反映率「Ａ」及び「Ａ１」は「０」でもよい。この場合、燃料付着に基く補正が禁止されることと等価である。また、上記燃料付着補正量fh(k)の反映率は、要求燃料量（吸入空気量）が小さくなるにしたがって連続的に小さくなるように構成してもよく、更に、吸気通路構成部材の温度が小さくなるにしたがって連続的に小さくなるように構成してもよい。また、第２変形例のステップ５１５を、第１変形例のステップ４１５〜ステップ４２５に置換してもよい。この場合、定常状態で低吸入空気領域において、吸気温度構成部材の温度が低いほど燃料付着補正量が小さく反映されて最終燃料噴射量が決定されることになり、空燃比の変動が一層効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】 図１に示したＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図３】 図１に示した燃料噴射量制御装置による燃料付着量の推定方法を説明するために、インジェクタから噴射された燃料が吸気通路構成部材に付着する様子を概念的に示した図である。
【図４】 本発明の実施形態の第１変形例に係る燃料噴射量制御装置のＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図５】 本発明の実施形態の第２変形例に係る燃料噴射量制御装置のＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…火花点火式多気筒内燃機関、２０…シリンダブロック部（エンジン本体部）、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３３…可変吸気タイミング装置、３９…インジェクタ、４１…吸気管、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に内燃機関の吸気系に付着する燃料付着量に応じて燃料噴射量を決定する燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、吸気通路壁面等の吸気通路構成部材への燃料付着量を燃料挙動シミュレーションモデル（「燃料の動特性モデル」又は「燃料付着モデル」とも称呼される。）に基づいて推定し、推定した燃料付着量に応じて所定の空燃比を得るために噴射すべき燃料の量を決定する燃料噴射量制御装置が知られている（例えば、特許第２８３０４６１号を参照。）。この種の装置における前記モデルによれば、図３からも理解されるように、fi(k)だけの燃料量を噴射した後の燃料付着量fw(k+1)は下記数１により求められる。
【０００３】
【数１】
fw(k+1)＝R・fi(k)＋P・fw(k)
【０００４】
上記数１において、fw(k)はfi(k)だけの燃料量を噴射する前の燃料付着量、Pは吸気通路構成部材に既に付着していた燃料のうち一吸気行程を経た後に同吸気通路構成部材に付着したまま残留している燃料の割合（残留率）、Rは噴射された燃料のうち吸気通路構成部材へ直接付着する燃料の割合（付着率）である。
【０００５】
一方、今回の燃料噴射量fi(k)のうち燃焼室（気筒）内に吸入される燃料量は(１−R)・fi(k)となり、既に付着している燃料の量（燃料付着量）fw(k)のうち燃焼室（気筒）内に吸入される燃料量は(１−P)・fw(k)となる。そこで、fc(k)を今回の吸気行程において燃焼室内に吸入される混合気の空燃比が所定の目標空燃比と一致するために必要な燃料量（要求燃料量）であるとすると、同混合気の空燃比を同目標空燃比とするためには、下記数２が成立するように今回の燃料噴射量fi(k)を求めればよいことになる。
【０００６】
【数２】
fc(k)＝(１−R)・fi(k)＋(１−P)・fw(k)
【０００７】
従って、実際には上記数２を変形した数３により今回の燃料噴射量fi(k)を求めればよい。
【０００８】
【数３】
fi(k)＝｛fc(k)−(１−P)・fw(k)｝／(１−R)
【０００９】
一方、燃料付着を考慮しなければ（即ち、燃料が吸気通路構成部材に付着しないと考えると）、今回の燃料噴射量fi(k)は要求燃料量fc(k)と等しくなるはずであるから、かかる燃料付着に基く燃料付着補正量fh(k)は下記数４により表される値となる。
【００１０】
【数４】
fh(k)＝fi(k)−fc(k)
【００１１】
つまり、燃料付着補正量fh(k)は、要求燃料量fc(k)の燃料を噴射した場合、吸気通路構成部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量fc(k)に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分であると言う事ができる。そして、このような燃料付着補正量fh(k)分だけ要求燃料量fc(k)を補正した量を最終的に噴射すべき燃料量としてインジェクタから噴射することにより、燃焼室に吸入される混合気の空燃比を目標空燃比と一致させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料噴射量制御装置においては、例えば、機関の経時変化に起因して燃料付着率R及び燃料残留率Pを常に精度良く求めることが困難である等の理由により、燃料付着量の推定誤差（従って、燃料付着補正量fh(k)の誤差）が不可避的に発生し、その結果、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に対して相対的に大きくなる場合、同燃料付着補正量fh(k)の誤差が実際の空燃比を目標空燃比に対して大きく変動させてしまい、ドライバビリティやエミッションが悪化するという問題がある。
【００１３】
従って、本発明の目的は、燃料付着に基く補正（燃料付着補正量fh(k)）の反映の仕方を工夫すること、具体的には、燃料付着補正量fh(k)の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態において、同燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させて最終的に噴射すべき噴射量を決定することにより、実際の空燃比が目標空燃比に対して大きく変動してしまうことを極力回避し、ドライバビリティやエミッションを良好に維持し得る内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することにある。なお、「燃料付着補正量fh(k)を小さく反映させる」ことは、同燃料付着補正量fh(k)を全く反映させない場合を含む。
【００１４】
【本発明の概要】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、内燃機関の燃焼室に接続された吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室に吸入される吸入空気量を表す値を取得する吸入空気量取得手段と、前記取得された吸入空気量を表す値に基いて前記燃焼室に吸入される混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料量である要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、前記要求燃料量の燃料を前記燃料噴射手段から噴射した場合、前記吸気通路を構成する部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分を、前記吸気通路を構成する部材に既に付着していた燃料のうち一吸気行程を経た後に同吸気通路を構成する部材に付着したまま残留している燃料の割合である残留率及び前記燃料噴射手段から噴射される燃料のうち同吸気通路を構成する部材へ直接付着する燃料の割合である付着率を使用する燃料挙動モデルを用いることにより燃料付着補正量として算出する燃料付着補正量算出手段と、前記要求燃料量に前記燃料付着補正量を反映させることにより前記燃料噴射手段から噴射すべき燃料噴射量である最終燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段とを備え、前記決定された最終燃料噴射量に応じた燃料を前記燃料噴射手段から噴射するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記燃料噴射量決定手段は、前記要求燃料量に相当する量が所定量よりも小さいとき、同要求燃料量が同所定量より大きいときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されたことにある。
【００１５】
これによれば、取得された吸入空気量を表す値に基いて前記燃焼室に吸入される混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料量である要求燃料量が算出され、その要求燃料量の燃料をインジェクタ等の燃料噴射手段から噴射した場合、吸気通路を構成する部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分（燃料付着補正量）が、吸気通路を構成する部材に既に付着していた燃料のうち一吸気行程を経た後に同吸気通路を構成する部材に付着したまま残留している燃料の割合である残留率及び燃料噴射手段から噴射される燃料のうち同吸気通路を構成する部材へ直接付着する燃料の割合である付着率を使用する燃料挙動モデルを用いることにより算出される。そして、前記要求燃料量に相当する量が所定量よりも小さいときは、同要求燃料量が同所定量よりも大きいときより、前記燃料付着補正量が前記要求燃料量に小さく反映されながら最終燃料噴射量が決定される。
【００１６】
この結果、要求燃料量が所定量より小さい運転状態、即ち、燃料付着補正量の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態においては、同燃料付着補正量が要求燃料量に相対的に小さく反映されて最終燃料噴射量が決定されるので、燃料付着補正量に含まれる誤差による実際の空燃比の大きな変動が抑制され、ドライバビリティやエミッションが良好に維持される。
【００１７】
また、この場合において、前記燃料噴射量決定手段は、前記機関の吸気通路を構成する部材の温度が低いとき、同吸気通路を構成する部材の温度が高いときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されることが好適である。
【００１８】
一般に、燃料付着量は吸気通路を構成する部材の温度が低いほどより多くなる。換言すると、吸気通路を構成する部材の温度が低いほど、燃料付着量及び燃料付着補正量には誤差が大きく含まれる。従って、上記構成のようにすれば、燃料付着補正量に含まれる誤差が最終燃料噴射量に大きく反映されないので、実際の空燃比の変動が抑制され、ドライバビリティやエミッションが一層良好に維持される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明すると、図１は、同燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。
【００２０】
この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００２１】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００２２】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００２３】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットルバルブ４３、及びスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４を備えている。スロットルバルブ４３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ４３ａにより吸気管４１内で回転駆動されるようになっている。
【００２４】
ＳＣＶ４４は、前記スロットルバルブ４３よりも下流で前記インジェクタ３９よりも上流の位置にて前記吸気管４１に対し回動可能に支持されるとともに、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａにより回転駆動されるようになっていて、同ＳＣＶアクチュエータ４４ａにより回転駆動されたとき図示しないストレートポートを閉塞することで燃焼室２５内にスワールを発生させるようになっている。
【００２５】
なお、本明細書においては、インテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気ポート３１、及び吸気弁３２等を吸気通路を構成する部材（吸気通路構成部材）と称呼する。
【００２６】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続されたエキゾーストパイプ５２、及びエキゾーストパイプ５２に介装された触媒コンバータ（三元触媒装置）５３を備えている。
【００２７】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、吸気温センサ６２、大気圧センサ（スロットルバルブ上流圧力力センサ）６３、スロットルポジションセンサ６４、SCV開度センサ６５、カムポジションセンサ６６、クランクポジションセンサ６７、水温センサ６８、空燃比センサ６９、及びアクセル開度センサ８１を備えている。
【００２８】
エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量Ｇａに応じた信号を出力するようになっている。吸気温センサ６２は、吸入空気の温度を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。大気圧センサ６３は、スロットルバルブ４３の上流の圧力（即ち、大気圧）を検出し、スロットルバルブ上流圧力Paを表す信号を出力するようになっている。
【００２９】
スロットルポジションセンサ６４は、スロットルバルブ４３の開度（スロットル弁開度）を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。SCV開度センサ６５は、ＳＣＶ４４の開度を検出し、ＳＣＶ開度θivを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６６は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。クランクポジションセンサ６７は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。
【００３０】
水温センサ６８は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。空燃比センサ６９は、触媒コンバータ５３に流入する排ガス中の空燃比Ａ／Ｆに応じた信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ８１は、運転者によって操作されるアクセルペダル８２の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３１】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、マップ（テーブル）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９，８１と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９，８１からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットルバルブアクチュエータ４３ａ、及びＳＣＶアクチュエータ４４ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００３２】
（作動）
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置の作動について説明する。ＣＰＵ７１は、特定気筒のクランク角が、その気筒の吸気上死点から所定クランク角度だけ前の角度（例えば、BTDC９０°）になると、図２の燃料噴射制御ルーチンの処理をステップ２００から開始し、ステップ２０５に進んで同特定気筒の燃焼室２５に吸入される吸入空気量（重量）Ｑを、エアフローメータ６１が検出している吸入空気量を示す値Ｇａを用いて下記数５に応じて求める。下記数５において、αは０〜１までの任意の係数である。
【００３３】
【数５】
Ｑ＝α・Ｑ＋（１−α）・Ｇａ
【００３４】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２１０にて吸入空気量Ｑをエンジン回転速度NEで除した値に所定の係数ｋ１を乗じて、前記吸気行程を迎えた気筒の燃焼室２５に吸入される空気量KLを求め、続くステップ２１５にて空気量KLを所定の目標空燃比Abyfref（例えば、理論空燃比である１４．７）で除することにより、同気筒の燃焼室２５に吸入される混合気の空燃比を同所定の目標空燃比Abyfrefとするために必要な燃料量である要求燃料量fc(k)を算出する。
【００３５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２２０に進み、エンジン回転速度NE、空気量KL、及び冷却水温ＴＨＷと燃料付着率Rとの関係を規定したＲＯＭ７２内に予め格納してあるマップｆと、現時点のエンジン回転速度NE、上記求められら空気量KL、及び現時点で水温センサ６８が検出している冷却水温ＴＨＷとに基いて現時点における燃料付着率Rを求め、続くステップ２２５にて、同様に、エンジン回転速度NE、空気量KL、及び冷却水温ＴＨＷと燃料残留率Pとの関係を規定したＲＯＭ７２内に予め格納してあるマップｇと、現時点のエンジン回転速度NE、上記求められら空気量KL、及び現時点で水温センサ６８が検出している冷却水温ＴＨＷとに基いて現時点における燃料残留率Pを求める。
【００３６】
なお、本例において、燃料付着率R及び燃料残留率Pは、冷却水温ＴＨＷが小さいほど大きくなるように設定されている。冷却水温ＴＨＷは吸気通路構成部材の温度を表す値として用いられていて、吸気バルブの温度や吸気管壁面温度（または、これらの温度の推定値）で置換することもできる。また、燃料付着率R、及び燃料残留率Pは、SCV開度センサ６５が検出するSCV開度θiv、及び／又は可変吸気バルブのタイミングＶＴにも応じて求めるように構成してもよい。
【００３７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ２３０に進み、前記求めた燃料付着率R、燃料残留率P、及び本ルーチンを前回実施したときに求めた今回の燃料付着量f(k)（後述するステップ２５５を参照。）を、上記数１，数２から導出された上記数３に適用して今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出し、続くステップ２３５にて上記数４に従って燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００３８】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２４０に進んで、要求燃料量fc(k)（要求燃料量fc(k)に対応した値）が所定値の閾値Ｔｈより小さいか否かを判定する。換言すると、燃料付着補正量fh(k)による補正を制限すべき状態（即ち、燃料付着補正量の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態）となっているか否かを判定する。
【００３９】
いま、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより大きいとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ２４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２４５に進み、係数（燃料付着補正量の反映率）Khの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ２５０にて下記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。
【００４０】
【数６】
finj＝fc(k)＋kh・fh(k)＝fc(k)＋kh・（fi(k)−fc(k)）
【００４１】
現段階では、先のステップ２４５にて燃料付着補正量fh(k)の反映率khの値は「１」に設定されているから、上記数６により最終燃料噴射量finjは上記ステップ２３０にて求められた燃料噴射量fi(k)と等しくなる。換言すると、燃料が吸気通路構成部材に付着することに基く燃料付着量の補正量fh(k)は、要求燃料量fc(k)に対して反映率「１」でそのまま反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００４２】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２５５に進み、上記数１の今回の燃料噴射量fi(k)に上記求めた最終燃料噴射量finjを代入して、今回の燃料噴射後における燃料付着量（即ち、次回の燃料噴射前の燃料付着量）fw(k+1)を求め、続くステップ２６０にて同次回の燃料付着量fw(k+1)を次回の本ルーチンの実行のために今回の燃料付着量fw(k)として格納する。そして、ＣＰＵ７１はステップ２６５にて上記ステップ２５０にて求めた最終燃料噴射量finjを吸気行程を迎える前記特定気筒に対応したインジェクタ３９から噴射するように指示信号を出力し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【００４３】
一方、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより小さい場合、ＣＰＵ７１はステップ２４０に進んだとき、同ステップ２４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２７０に進み、燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」より小さい正の所定値Ａに設定し、ステップ２５０にて上記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。この結果、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより大きい場合よりも、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に対して小さく反映されて（反映率「Ａ」で反映されて）最終燃料噴射量finjが決定される。
【００４４】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５５〜２６５を実行して、次回の燃料付着量fw(k+1)を求め、これを今回の燃料付着量fw(k)として格納するとともに、上記決定した最終燃料噴射量finjの燃料を前記特定気筒に対応したインジェクタ３９から噴射し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。このようなルーチンは、各気筒毎に独立して実行される。
【００４５】
以上、説明したように、上記実施形態によれば、上記数１及び上記数２（その結果としての数３）により表された燃料挙動モデルを用いて燃料付着量と同燃料付着量に基く燃料付着補正量とを求めるとともに、減速時等のように要求燃料量fc(k)が小さくなるときは、要求燃料量fc(k)が大きいときに比べ、燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させることで最終燃料噴射量finjを決定する。要求燃料量fc(k)が小さいときは、同要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fh(k)が大きくなり、従って、従来の燃料噴射量制御装置では、燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差が空燃比の大きな変動を招くところ、この実施形態の燃料噴射量制御装置においては、燃料付着補正量fh(k)の誤差が空燃比の変動として現れ難いので、ドライバビリティビリやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００４６】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００４７】
（第１変形例）
第１の変形例は、図４のフローチャートに示したように、上記実施形態で説明した図２のステップ２４０，ステップ２４５，及びステップ２７０をステップ４０５〜ステップ４２５に変更した点においてのみ上記実施形態と異なっている。
【００４８】
即ち、ＣＰＵ７１はステップ２０５〜ステップ２３５を実行することにより、吸気行程を迎える気筒の燃焼室内に吸入されるであろう吸入空気量KLを推定し、これと目標空燃比Abyfrefとに基いて要求燃料量fc(k)を求め、次いで、燃料付着率Rと燃料残留率Pとを決定した後に今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出するとともに、燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００４９】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ４０５にて要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さいか否かを判定し、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さくなければ、ステップ４１０に進んで燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」に設定してステップ２５０に進む。一方、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さい場合、ＣＰＵ７１はステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５に進み、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより低いか否かを判定する。そして、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより低ければ、ステップ４２０にて燃料付着補正量の反映率Khに所定の値（第１の値）Ａ１を設定し、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより高ければ、ステップ４２５に進んで燃料付着補正量の反映率Khに第１の値Ａ１よりも大きく「１」より小さい所定の値（第２の値）Ａ２を設定する。なお、ステップ４１５で使用する水温ＴＨＷは、吸気通路構成部材の温度を表す値である。
【００５０】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５０〜ステップ２６５を実行して最終燃料噴射量finjの燃料を噴射する。従って、ＣＰＵ７１はステップ２５０にて燃料付着補正量fh(k)を反映率Khで要求燃料量fc(k)に反映させて最終燃料噴射量finjを決定するので、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さくなければ（即ち、所定の閾値Ｔｈより大きければ）、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に大きく（反映率「１」で）反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００５１】
これに対し、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さければ、冷却水温ＴＨＷが閾値ＴＨＷｔｈより低いとき、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に最も小さく（反映率「Ａ１」で）反映され、冷却水温ＴＨＷが閾値ＴＨＷｔｈより高いとき、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に若干だけ小さく（反映率「Ａ２」で）反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００５２】
このように、第１変形例においては、減速時等であって要求燃料量fc(k)が小さいとき、冷却水温ＴＨＷが低いほど燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させることで最終燃料噴射量finjを決定する。一般に、冷却水温ＴＨＷが低い機関冷間時ほど燃料付着量は大きくなるから、燃料付着補正量fh(k)の大きさは大きくなり、従って、同燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差も大きくなる。これに対し、上記第１変形例においては、機関冷間時には温間時（暖機後）に比べて燃料付着補正量fh(k)が最終燃料噴射量finjに反映され難いから、その誤差が空燃比の変動として一層現れ難いので、ドライバビリティビリやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００５３】
なお、ステップ４１５では冷却水温ＴＨＷをパラメータとして用いているが、吸気バルブの温度や吸気管壁面温度（または、これらの温度の推定値）等の吸気通路構成部材の温度を代表するパラメータを同ステップ４１５で使用するパラメータとしてもよい。
【００５４】
（第２変形例）
第２の変形例は、定常運転状態であっても要求燃料量fc(k)が小さいアイドル運転状態等の場合には、燃料付着補正量fh(k)による補正を制限することで、空燃比の荒れを回避しようとするもので、具体的には、図５のフローチャートに示したように、上記実施形態の図２のステップ２４０，ステップ２４５，及びステップ２７０をステップ５０５〜ステップ５２０に変更した点においてのみ上記実施形態と異なっている。
【００５５】
即ち、ＣＰＵ７１はステップ２０５〜ステップ２３５を実行することにより、吸気行程を迎える気筒の燃焼室内に吸入されるであろう吸入空気量KLを推定し、これと目標空燃比Abyfrefとに基いて要求燃料量fc(k)を求め、次いで、燃料付着率Rと燃料残留率Pとを決定した後に今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出し、燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００５６】
次に、ＣＰＵ７１は、内燃機関１０がアイドル運転状態（定常運転状態）にあるか否かを判定するため、ステップ５０５にて吸入空気量KLの単位時間内の変化量ΔKLの絶対値が所定の閾値Ｔｈｋｌより小さく、且つ、エンジン回転速度NEの単位時間内の変化量ΔNEの絶対値が所定の閾値Ｔｈｎｅより小さいか否かを判定する。そして、これらの条件が共に成立しているとき、ＣＰＵ７１はステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、要求燃料量fc(k)に対する燃料付着量fh(k)の比が所定の閾値Ｔｈｆｈより大きいか否かを判定することで、燃料付着補正量fh(k)の空燃比に与える影響が大きいか否かを判定する。そして、ＣＰＵ７１は要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fhの比が所定の閾値Ｔｈｆｈより大きければ、ステップ５１５に進んで燃料付着補正量の反映率Khの値を０〜１までの所定の値「Ａ」に設定する。
【００５７】
これに対し、ステップ５０５にて「Ｎｏ」と判定されるとき、及びステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定されるときは、ステップ５２０にて燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ２５０にて上記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。
【００５８】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５５〜２６５を実行して、次回の燃料付着量fw(k+1)を求め、これを今回の燃料付着量fw(k)として格納するとともに、上記決定した最終燃料噴射量finjの燃料を噴射し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
以上、説明したように、第２変形例によれば、アイドル運転時のような定常運転時であって吸入空気量KLの変化量ΔKLの絶対値及びエンジン回転速度NEの変化量ΔNEの絶対値が小さいとき、且つ、要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fh(k)の比（fh(k)／fc(k))が大きいときは、燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させて最終燃料噴射量finjを決定する。従って、燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差が空燃比の変動となり、しかも、定常運転時であって空燃比Ａ／Ｆの変動がドライバビリティビリの悪化に直結し易い状態では、燃料付着補正量fh(k)による補正が制限されるので、ドライバビリティビリの悪化を回避することが可能となる。
【００６０】
なお、上記ステップ５０５における吸入空気量KLの単位時間内の変化量ΔKLの絶対値が所定の閾値Ｔｈｋｌより小さいか否かの判定は、スロットル弁開度TAの単位時間内の変化量ΔTAの絶対値が所定の閾値Ｔｈｔａより小さいか否かの判定に置換してもよい。また、ステップ２３５とステップ５１０の間に吸入空気量KL（又は要求燃料量fc）が所定の閾値より小さいか否かを判定し、小さい場合にはステップ５０５に進み、そうでない場合にはステップ５２０に進むステップを追加してもよい。
【００６１】
以上説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態とその変形例によれば、燃料挙動モデル（燃料付着モデル）に基いて燃料付着量fwが推定されるとともに、燃料の付着に伴う燃料補正量（燃料付着補正量）fhが求められ、特に、要求燃料量fcが小さくなる低吸入空気領域においては、高吸入空気領域に比べて、同燃料付着量fhが要求燃料量fcに小さく反映されて（或いは、制限されて）最終燃料噴射量finjが求められる。この結果、気筒の燃焼室２５に吸入される混合気の空燃比の変動が大きくなることに起因するドライバビリティやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態及び変形例においては、要求燃料量fcが小さい場合を同要求燃料量fcに基いて判定していたが、吸入空気量KLに基いて判定してもよい。
【００６３】
また、上記燃料噴射量制御装置は、吸気行程にある気筒の吸気弁３２が閉じる前に同気筒に対して燃料を噴射しなければならないので、吸気弁３２が閉じた時点で（即ち、吸気弁閉時に）同気筒内に吸入されているであろう吸入空気量（筒内吸入空気量）を予測する必要がある。一方、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDは、燃焼室２５に吸入されている空気量と比例関係にある。従って、吸気管圧力PMFWDを予測することができれば、実際の筒内吸入空気量を推定することができる。そこで、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDを物理モデルに基いて予測・推定し、推定した吸気管圧力PMFWDを一気筒の排気量と空気密度の積で除することにより一気筒当たりの吸入空気量に相当する値KLFWDを求め、その値KLFWDに所定の係数を乗じることにより（或いは、値KLFWDを目標空燃比Abyfrefで除することにより）要求燃料量fcを決定するように構成してもよい。
【００６４】
更に、上記燃料付着補正量fh(k)の反映率「Ａ」及び「Ａ１」は「０」でもよい。この場合、燃料付着に基く補正が禁止されることと等価である。また、上記燃料付着補正量fh(k)の反映率は、要求燃料量（吸入空気量）が小さくなるにしたがって連続的に小さくなるように構成してもよく、更に、吸気通路構成部材の温度が小さくなるにしたがって連続的に小さくなるように構成してもよい。また、第２変形例のステップ５１５を、第１変形例のステップ４１５〜ステップ４２５に置換してもよい。この場合、定常状態で低吸入空気領域において、吸気温度構成部材の温度が低いほど燃料付着補正量が小さく反映されて最終燃料噴射量が決定されることになり、空燃比の変動が一層効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】 図１に示したＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図３】 図１に示した燃料噴射量制御装置による燃料付着量の推定方法を説明するために、インジェクタから噴射された燃料が吸気通路構成部材に付着する様子を概念的に示した図である。
【図４】 本発明の実施形態の第１変形例に係る燃料噴射量制御装置のＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図５】 本発明の実施形態の第２変形例に係る燃料噴射量制御装置のＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…火花点火式多気筒内燃機関、２０…シリンダブロック部（エンジン本体部）、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３３…可変吸気タイミング装置、３９…インジェクタ、４１…吸気管、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ。
Claims (2)
- 内燃機関の燃焼室に接続された吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記燃焼室に吸入される吸入空気量を表す値を取得する吸入空気量取得手段と、
前記取得された吸入空気量を表す値に基いて前記燃焼室に吸入される混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料量である要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記要求燃料量の燃料を前記燃料噴射手段から噴射した場合、前記吸気通路を構成する部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分を、前記吸気通路を構成する部材に既に付着していた燃料のうち一吸気行程を経た後に同吸気通路を構成する部材に付着したまま残留している燃料の割合である残留率及び前記燃料噴射手段から噴射される燃料のうち同吸気通路を構成する部材へ直接付着する燃料の割合である付着率を使用する燃料挙動モデルを用いることにより燃料付着補正量として算出する燃料付着補正量算出手段と、
前記要求燃料量に前記燃料付着補正量を反映させることにより前記燃料噴射手段から噴射すべき燃料噴射量である最終燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段とを備え、
前記決定された最終燃料噴射量に応じた燃料を前記燃料噴射手段から噴射するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記燃料噴射量決定手段は、前記要求燃料量に相当する量が所定量よりも小さいとき、同要求燃料量が同所定量より大きいときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。 - 請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記燃料噴射量決定手段は、前記機関の吸気通路を構成する部材の温度が低いとき、同吸気通路を構成する部材の温度が高いときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
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