JP4418480B2 - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の燃料制御装置に係り、特に、内燃機関の各運転領域における空燃比制御精度、詳しくはエンジン過渡時の要求空燃比を精度よく実現できる内燃機関の燃料制御装置に関する。
内燃機関の燃料制御装置として、内燃機関（エンジン）の冷却水温に対する壁流の平衡付着量を記憶しておき、基本燃料に対するベースの壁流補正量を求め、さらに、吸気弁予測温度を用意し、前記冷却水温と吸気弁予測温度に差がある場合には、暖機時等のエンジン温度非平衡状態と判断し、前記の温度差分に応じた温度非平衡状態の壁流補正分を計算し、前記ベースの壁流補正分に加えて補正するものがある（例えば、特許文献１）。
特許第３５６２０２６号公報
前述の従来の方法は、暖機等のエンジンの温度過渡期は考慮されているものの、実際の壁流の付着している場所でのマクロ的な温度変化は考慮されていない。例えば、従来の方法では、暖機後は冷却水温と吸気弁予測温度に差がなく、温度平衡状態として判断されて、これ以降は、領域による平衡壁流量の変化に基づいて燃料が補正されるだけである。すなわち、同一条件の過渡の繰り返しでは、常に同じ量の補正が施されることとなる。
しかしながら燃料の熱量、吸気弁からの熱伝達、及び吸入空気量が奪う熱量により、壁流が付着している場所の温度は過渡前後は変化し、この温度の変化に伴い、燃料の付着、壁流からの蒸発が異なることとなり、壁流量も変化する。同一条件下の過渡の繰り返しにおいても、要求される空燃比を実現するためには、熱量変化に伴う壁流量変化に応じた補正が必要となる。
本発明は前記解決しようとする課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エンジンの各運転領域における空燃比制御精度、特にエンジン過渡時の要求空燃比を精度よく実現することができる燃料制御装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の燃料制御装置は、噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管に付着する燃料付着率を演算する燃料付着率演算手段と、前記噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管付着燃料の燃料蒸発率を演算する燃料蒸発率演算手段と、噴射燃料量と前記燃料付着率演算手段により演算された前記燃料付着率より燃料付着量を演算する燃料付着量演算手段と、該燃料付着量演算手段により演算された前記燃料付着量と前記燃料蒸発率演算手段により演算された前記燃料蒸発率から前記吸気管の壁流量を演算する壁流量演算手段と、前記吸気管に付着する燃料へ与えられる授与熱量を演算する手段と、前記吸気管に付着する燃料から奪われる奪取熱量を演算する手段と、前記燃料へ与えられる前記授与熱量と前記燃料から奪われる前記奪取熱量の収支を演算する熱量収支演算手段と、該熱量収支演算手段により演算された熱量収支から前記噴射燃料が付着する部位の前記壁温度を推定する壁温推定手段と、前記壁流量演算手段によって演算された前記壁流量に基づいて壁流補正係数を演算する壁流補正係数演算手段と、前記壁流補正係数演算手段によって演算された前記壁流補正係数によって燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、を有していることを特徴としている。
また、前記目的を達成するために、本発明による他の態様の内燃機関の燃料制御装置は、噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管に付着する燃料付着率を演算する燃料付着率演算手段と、噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管付着燃料の燃料蒸発率を演算する燃料蒸発率演算手段と、噴射燃料量と前記燃料付着率演算手段により演算された前記燃料付着率より燃料付着量を演算する燃料付着量演算手段と、該燃料付着量演算手段により演算された前記燃料付着量と前記燃料蒸発率演算手段により演算された前記燃料蒸発率から前記吸気管の壁流量を演算する壁流量演算手段と、エンジン水温を検出するエンジン水温検出手段と、吸気バルブの温度を演算するバルブ温度演算手段と、前記吸気管に付着する燃料量と既に該吸気管に付着している燃料量とを比較する手段と、前記エンジン水温と前記吸気バルブの前記温度と前記比較結果に基づいて前記噴射燃料が付着する部位の壁温度を推定する壁温推定手段と、前記壁流量演算手段によって演算された壁流量に基づいて壁流補正係数を演算する壁流補正係数演算手段と、前記壁流補正係数演算手段によって演算された前記壁流補正係数によって燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、を有していることを特徴としている。
本発明による内燃機関の燃料制御装置によれば、既に付着している燃料(壁流)への熱量収支により、燃料が付着している所の温度（壁温）を推定し、その壁温から燃料の付着率及び壁流からの蒸発率を決定する。
また別の形態では上下限値の設定可能な形で燃温推定値、バルブ温度推定値を求めて、その範囲内で付着する燃料と壁流量の量的な関係から壁温が推移する形態としているため、異常な温度による過補正がなく、ロバスト性を保つことが可能となる。
壁流量を推定し燃料噴射に補正を加えることにより、目標とする空燃比により精密に制御できる。さらに壁流の付着する壁温の推定に、燃料の熱量、バルブの熱量及び吸入空気量で奪われる熱量収支を考慮に入れることにより、内燃機関の様々な運転領域に対応した正確な壁温が推定でき、且つ壁流量の推定精度の向上が可能となる。
このため、例えば急加速繰り返しの燃料噴射量増加時の壁温低下により生じる空燃比変動に対応した補正量を求めることができ、空燃比制御精度を向上できる。
本発明による内燃機関の燃料制御装置の実施形態を、図を参照して詳細に説明する。
まず、本発明による燃料制御装置に適用される内燃機関（エンジン）の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。
エンジン１０は、吸気系に、吸入空気量を計量するスロットル絞り弁１１と、スロットル絞り弁１１の開度（スロットル開度ＴＶＯ）を計測するスロットル開度センサ１２と、スロットル絞り弁１１をバイパスして吸気管１３に接続されたバイパス流路１４の流路面積を制御してエンジン１０のアイドル時のエンジン回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）１５と、吸気管１３内の圧力を検出する吸気管圧力センサ１６と、エンジン制御装置５０が出力する燃料噴射信号に基づいてエンジン１０が要求する燃料を各気筒の燃焼室１７に対して噴射供給する燃料噴射弁１８とを有する。燃料噴射弁１８は、各気筒毎に設けられている。エンジン１０は、各気筒毎に、吸気バルブ２６、排気バルブ２７を有する。
エンジン１０には、燃焼室１７に供給された空気と燃料との混合気に点火する各気筒毎の点火栓１９と、エンジン制御装置５０が出力する点火信号に基づいて点火エネルギを供給する点火コイル（点火モジュール）２０が設けられている。
また、エンジン１０には、クランク角度を検出するクランク角度センサ（カム角センサ）２１と、冷却水温度を検出する水温センサ２２が設けられている。
エンジン１０の排気管２３には排気ガス中の酸素濃度を計測する酸素濃度センサ２４が取り付けられている。
エンジン１０の運転、停止は、メインスイッチであるイグニッションスイッチ２５により行われる。
尚、吸気管圧力センサ１６は、吸気温度を計測する吸気温センサと一体化されている。
酸素濃度センサ２４は、本実施形態では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものを示しているが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも差し支えはない。
エンジン１０の空燃比制御を含む燃料制御、点火時期制御、アイドル制御等は、エンジン制御装置５０により行われる。本実施形態では、吸気管圧力センサ１６によって吸気管圧力を検出して燃料制御を成立させているが、エンジン１０の吸入空気量を検出しても燃料制御は成立することは言うまでもない。
エンジン制御装置５０は、図２に示されているように、マイクロコンピュータによる電子制御式のものであり、ＣＰＵ５１を有する。ＣＰＵ５１には、エンジン１０に設置された各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換、及びデジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＩ／Ｏ部５２が設定されている。Ｉ／Ｏ部５２は、水温センサ２２、クランク角センサ２１、スロットル開度センサ１２、酸素濃度センサ２４、イグニッションスイッチ２５の各々より電気的信号を入力する。ＣＰＵ５１は、出力ドライバ５３を介して、各気筒の燃料噴射弁１８、各気筒の点火コイル１９、ＩＳＣバルブ１５へ出力信号を出力する。
つぎに、本発明による壁面温度推定装置を具備した燃料制御装置として機能するエンジン制御装置５０の一つの実施形態を、図３を参照して説明する。
エンジン制御装置５０は、コンピュータプログラムを実行することにより、エンジン回転数計算手段１０１、基本燃料計算手段１０２、基本燃料補正係数計算手段１０３、基本点火時期計算手段１０４、エンジン状態判定手段１０５、点火時期補正手段１０６、目標空燃比設定手段１０７、空燃比帰還制御係数計算手段１０８、燃料性状判定手段１０９、壁温推定・壁流補正演算手段１１０、基本燃料補正手段１１１を、各々、ソフトフェア的に具現化する
エンジン回転数計算手段１０１は、エンジン１０の所定のクランク角度位置に設定されたクランク角センサ２１が出力する電気的な信号、主にパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理することによってエンジン１０の単位時間当りの回転数（エンジン回転数Ｎｅ）を計算する。
基本燃料計算手段１０２は、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン１０の回転数、及びエンジン負荷から、エンジンの要求する基本燃料量を計算する。エンジン負荷は、吸気管１３に設置された吸気管圧力センサ１６の出力を、所定の処理で吸気管圧力に変換したもの、もしくは、熱式空気流量計等で計測されたエンジン吸入空気量で代表させる。
基本燃料補正係数計算手段１０３は、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン回転数と前述のエンジン負荷により、基本燃料計算手段１０２で計算された基本燃料量のエンジン１０の各運転領域における補正係数を計算する。
基本点火時期計算手段１０４は、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたのエンジン回転数及び前述のエンジン負荷より、エンジン１０の各運転領域における最適な基本点火時期の計算をマップ検索で行う。
エンジン状態判定手段１０５は、吸気管１３に設定されてエンジン１０の吸入空気量を調節するスロットル絞り弁１１の開度をスロットル開度センサ１２によって検出し、運転者から意図されたエンジン１０の状態を判定する。エンジン状態判定手段１０５が判定するエンジン状態は、主に、アイドル状態か否か、加減速状態か否かである。
点火時期補正手段１０６は、基本点火時期計算手段１０４で検索された最適な基本点火時期を、エンジン状態判定手段１０５で判定されたエンジン１０の状態に応じて補正を行う。
目標空燃比設定手段１０７は、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン回転数と前述のエンジン負荷より、エンジン１０の各運転領域における最適な目標空燃比をマップ検索等で決定する。
空燃比帰還制御係数計算手段１０８は、エンジン１０に供給される混合気の空燃比が目標空燃比設定手段１０７で決定された目標空燃比となるように、排気管２３に設定されている酸素濃度センサ２４の出力により、燃料のフィードバックコントロールを行い、空燃比フィードバック係数を計算する。
燃料性状判定手段１０９は、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン回転数の変動等により燃料の性状を判定する。ここでの燃料性状の判定は、軽質、軽質−重質中間性状、重質を選択判定する。
壁温推定・壁流補正演算手段１１０は、基本燃料計算手段１０２によって計算された基本燃料量、基本燃料補正手段１１１で基本燃料量に補正を施した実効噴射燃料量、エンジン１０の吸入空気の温度(吸気温)、エンジン回転数、エンジン１０の始動時の水温、エンジン負荷、及び燃料性状判定手段１０９の燃料性状判定値を用いて、燃料の吸気管１３に付着する燃料の壁流量、及び燃料が付着している部分の吸気管１３の壁温を推定し、これらに基づいて壁流補正係数を演算する。
基本燃料補正手段１１１は、基本燃料計算手段１０２で計算された基本燃料に、前述の基本燃料量の補正係数、エンジン水温、空燃比フィードバック係数、及び壁流補正係数で補正を施す。
つぎに、壁温推定・壁流補正演算手段１１０の具体的な一つの実施形態を、図４を参照して説明する。
壁温推定・壁流補正演算手段１１０は、吸入空気量演算部２０１と、吸入空気量積算部２０２と、吸入空気量蒸発率補正演算部２０３と、吸気バルブ部上昇温度推定部２０４と、リミッタ２０５と、流れ込み燃料燃焼寄与率演算部２０６と、エンジン水温加重平均演算部２０７と、バルブ温度加重平均演算部２０８と、壁温推定部２０９と、壁流量変数演算部２１０と、パルス幅／燃料量変換部２１４と、乗算器２１５、２１６と、壁流量演算部２１７と、乗算器２１８と、パルス幅／燃料量変換部２１９と、壁流補正係数演算部２２０を有する。
吸入空気量演算部２０１は、吸気管圧力センサ１６によって検出された吸気管圧力ＰＭと、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン回転数Ｎｅにより、エンジン１０が吸入する空気量ＱＡＲを計算する。尚、本実施例では、エンジン回転数Ｎｅと吸気管圧力ＰＭから吸入空気量ＱＡＲを計算しているが、熱式空気流量計等で吸入空気量を計測するシステムでは、吸入空気量演算部２０１は必要ない。
吸入空気量積算部２０２は、吸入空気量演算部２０１より吸入空気量ＱＡＲを表す信号を入力し、エンジン始動からの吸入空気量ＱＡＲの積算値ＱＡＳＭＶＴを計算する。
吸入空気量蒸発率補正演算部２０３は、吸入空気量演算部２０１によって計算された吸入空気量ＱＡＲから壁流の蒸発率の補正係数ＲＥＶＰＧＩＮを演算する。
吸気バルブ部上昇温度推定部２０４は、吸入空気量積算部２０２による吸入空気量積算値ＱＡＳＭＶＴから、吸気バルブ部の相対的な上昇温度ＮＬＶＴＭを推定演算する。
吸気バルブ部上昇温度推定部２０４によって推定演算された吸気バルブ２６の上昇温度ＮＬＶＴＭは、加算器２０４１によって始動時水温ＴＷＳを加算され、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰとする。始動時水温ＴＷＳは、水温センサ２２によるエンジン始動時の冷却水温度ＴＷの計測値である。
バルブ温度ＶＬＶＴＭＰは、リミッタ２０５で上限値制限を施され、その値を用いて流れ込み燃料燃焼寄与率演算部２０６によって流れ込み燃料の燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮを計算する。
エンジン水温加重平均演算部２０７は、水温センサ２２による検出されるエンジン水温（冷却水温度）ＴＷに加重平均を施す。
バルブ温度加重平均演算部２０８は、前述のバルブ温度ＶＬＶＴＭＰに加重平均を施す。
壁温推定部２０９は、噴射燃料が付着する部位の代表温度を推定するものであり、エンジン１０の吸気温ＴＡ、吸入空気量ＱＡＲ、エンジン水温ＴＷの加重平均値、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰの加重平均値、後述する壁流量ＷＦＭＯＵＴ、後述する付着燃料量ＡＤＨＴＩＭ、及びエンジンの始動時水温ＴＷＳを用いて、壁温（壁温度、壁温推定値）ＴＷＬＬＦＬを推定算出する。
壁流量変数演算部２１０は、燃料性状判定値と、壁温推定部２０９で推定された壁温ＷＬＬＦＬを表す信号を入力し、壁流量に関係する変数を決定するものであり、燃料性状判定値、推定壁温ＷＬＬＦＬに基づいて、燃料付着率演算部２１１で噴射燃料が壁流に付着する燃料付着率ＲＡＤＨＥＳを、壁流量上限値演算部２１２で壁流量の上限値ＭＳＦＬＨＬＭを、単位時間蒸発率演算部２１３で壁流からの単位時間の燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯを、各々演算する。
パルス幅／燃料量変換部２１４は、実際に噴射した噴射燃料量に相関する実効燃料噴射パルス幅ＴＩＯＵＴを実効噴射燃料量ＭＴＩＯＵＴに変換する。
乗算器２１５は、吸気管付着燃料量演算手段であり、パルス幅／燃料量変換部２１４によって変換された実効噴射燃料量ＭＴＩＯＵＴに、燃料付着率演算部２１１で演算された燃料付着率ＲＡＤＨＥＳを乗算することにより、壁流への付着燃料量ＡＤＨＴＩＭを計算する。
乗算器２１６は、単位時間蒸発率演算部２１３で演算された燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯに、吸入空気量蒸発率補正演算部２０３で演算された蒸発率補正係数ＲＥＶＰＧＩＮを乗じて、燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯの吸入空気量補正を行う。
壁流量演算部２１７は、乗算器２１５が出力する付着燃料量ＡＤＨＴＩＭ、壁流量上限値演算部２１２で演算された壁流量上限値ＲＥＶＡＰＯ、乗算器２１６が出力する蒸発率吸入空気量補正値（ＲＥＶＡＰＯ×ＲＥＶＰＧＩＮ）を用いて、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴ、壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬを演算する。壁流量演算部２１７は、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴ、壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬ以外に、壁流のシリンダ（燃焼室１７）への流れ込み分ＷＦＦＬＯＷと、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔも出力する。
乗算器２１８は、流れ込み燃料燃焼寄与率演算部２０６によって演算された燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮと、壁流量演算部２１７で演算された壁流のシリンダへの流れ込み分ＷＦＦＬＯＷを乗算し、壁流流れ込み燃焼寄与分ＭＷＦＬＢＲＮを計算する。
パルス幅／燃料量変換部２１９は、基本燃料計算手段１０２が出力する基本燃料のパルス幅ＴＩを基本燃料量ＭＮＴＴＩに変換する。
壁流補正係数演算部２２０は、基本燃料量ＭＮＴＴＩ、燃料付着率ＲＡＤＨＥＳ、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴ、壁流流れ込み燃焼寄与分ＭＷＦＬＢＲＮを用いて噴射燃料の壁流補正係数ＫＷＦＲを計算する。
図５は、燃料噴射弁１８より吸気通路へ噴射された燃料の挙動の一例を示している。燃料噴射弁１８より噴射された燃料は、吸気通路の壁流Ｆｆｗへ付着する量Ｆｉｊｗと、直接シリンダへ流入する燃料Ｆｉｊｄｉｎに分かれる。シリンダへ流入する燃料Ｆｉｎは、燃料噴射弁１８より噴射した燃料が直接シリンダへ流入する燃料Ｆｉｊｄｉｎと、壁流Ｆｆｗから蒸発した蒸発燃料Ｆｆｗｖと、壁流Ｆｆｗがシリンダへ流れ込む量Ｆｆｗｉｎ（ＷＦＦＬＯＷ）となる。
上述した燃料の挙動を数式化すると、以下のように表される。
（１／ｄ）ＷＦＭＯＵＮＴ＝ＭＴＩＯＵＴ×ＲＡＤＨＥＳ
−ＷＦＭＯＵＮＴ×ＲＥＶＡＰＯ …（１）
ＶＦＭＯＵＮＴ＝（１−Δｔ×ＲＥＶＡＰＯ）ｗｆｍｏｕｎｔ
＋Δｔ×ＭＴＩＯＵＴ×ＲＡＤＨＥＳ−ＷＦＦＬＯＷ …（２）
ＬＷＦＭＯＵＮＴ＝ｍｉｎ（ＷＦＭＯＵＮＴ，ＭＳＦＬＨＬＭ） …（３）
ＷＦＦＬＯＷ＝ＷＦＭＯＵＮＴ−ＬＷＦＭＯＵＮＴ …（４）
ＷＦＦＬＯＷ≧０ …（５）
但し、ＷＦＭＯＵＮＴ : 壁流量
ＬＷＦＭＯＵＮＴ: 真の壁流量
ｗｆｍｏｕｎｔ : 前回の壁流量
ＭＴＩＯＵＴ : 実効噴射燃料量
ＲＡＤＨＥＳ : 燃料付着率
ＲＥＶＡＰＯ : 燃料蒸発率
ＷＦＦＬＯＷ : 壁流流れ込み分
ＭＳＦＬＨＬＭ : 壁流量上限値
Δｔ : 計算周期
式（１）は、微少区間における壁流の増減を表しており、噴射燃料の付着分（ＭＴＩＯＵＴ×ＲＡＤＨＥＳ）から、壁流の蒸発分（ＷＦＭＯＵＮＴ×ＲＥＶＡＰＯ）を減算したものが、壁流の増減の傾きとなることを表している。尚、ここでの燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯは、前述の吸入空気量対応の壁流蒸発率の補正を施されている。
式（２）は、式（１）を差分式に変換したのであり、実際の演算は、式（２）に基づいて行われる。式（２）では、一部にＷＦＭＯＵＮＴ≒ｗｆｍｏｕｎｔの近似を用いている。式（３）は、前述の壁流量ＷＦＭＯＵＮＴの上限値制限であり、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴは壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭの上限で制限される。式（４）は、上限値で制限された時のシリンダへの壁流流れ込み分ＷＦＦＬＯＷの演算を表している。
つぎに、基本燃料量ＭＮＴＴＩに壁流補正を施すための関係式をついて説明する。
ＭＡＳＳＷＦＬ＝ＷＦＭＯＵＮＴ−ｗｆｍｏｕｎｔ …（６）
ＭＷＦＬＢＲＮ＝ＷＦＦＬＯＷ×ＲＷＦＬＢＲＮ …（７）
ＭＴＩＯＵＴ＝｛１／（１−ＲＡＤＨＥＳ）｝
（ＭＮＴＴＩ−ＭＡＳＳＷＦＬ−ＭＷＦＬＢＲＮ） …（８）
ＫＷＦＲ＝｛１／（１−ＲＡＤＨＥＳ）｝
｛（ＭＷＦＬＢＲＮ＋ＭＡＳＳＷＦＬ）／ ＭＮＴＴＩ｝ …（９）
ＭＴＩＯＵＴ＝ＫＷＦＲ×ＭＮＴＴＩ …（１０）
但し、ＭＡＳＳＷＦＬ : 壁流蒸発量
ＭＷＦＬＢＲＮ : 壁流流れ込み燃焼寄与分
ＲＷＦＬＢＲＮ : 壁流流れ込み燃料燃焼寄与率
ＭＴＩＯＵＴ : 実効噴射燃料量
ＭＮＴＴＩ : 基本燃料量
ＫＷＦＲ : 壁流補正係数
式（６）は、壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬの算出であり、燃料噴射タイミング毎に実施される。現在の壁流量ＷＦＭＯＵＮＴから前回の燃料噴射直後の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔを減算することで求められる。
式（７）は、壁流流れ込み燃料寄与分ＭＷＦＬＢＲＮの算出であり、壁流流れ込み分ＷＦＦＬＯＷに壁流流れ込み燃料燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮを乗じることで求められる。
壁流補正の基本燃料量ＭＮＴＴＩと実効噴射燃料量ＭＴＩＯＵＴの関係は、式（８）で表され、式（８）から式（９）に変形して壁流補正値係数ＫＷＦＲとして表される。
基本燃料量ＭＮＴＴＩと実効噴射燃料量ＭＴＩＯＵＴの関係は、式（１０）のようになる。壁流補正係数ＫＷＦＲを求めずに、式（８）より直接実効噴射燃料量ＭＴＩＯＵＴを求めてもよい。
図６は、式（１）〜（１０）の関係をタイムチャートで表した一例である。
符号Ａは燃料噴射タイミングであり、このタイミングに応じて、燃料噴射量Ｂが図のように変化していく。符号Ｃは壁流の挙動であり、時点Ｔ１と時点Ｔ２の壁流の差分（壁流蒸発量）ＭＡＳＳＷＦＬが次回の噴射量へ反映される。
ラインＤは壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭであり、時点Ｔ３の壁流は、この壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭを超えた壁流流れ込み分ＷＦＦＬＯＷ分は、壁流流れ込み燃料燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮを乗じた量が次回の噴射量へ反映される。
図７は、壁流量変数演算部２１０の詳細な実施形態の一例を示している。
壁温推定部２０９によって推定された壁温（壁温推定値）ＴＷＬＬＦＬは、燃料付着率演算部２１１、壁流量上限値演算部２１２、単位時間蒸発率演算部２１３に入力され、それぞれ燃料付着率ＲＡＤＨＥＳ、壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭ、燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯをテーブル検索することとなる。燃料付着率演算部２１１、壁流量上限値演算部２１２、単位時間蒸発率演算部２１３は、各々、複数個のテーブルを設定されており、燃料性状判定手段１０９の判定値（軽質／軽質−重質中間性状／重質）に応じてスイッチ７０６、７０７、７０８によって切替えて出力される。
図８は、吸入空気量演算部２０１〜流れ込み燃料燃焼寄与率演算部２０６の詳細例を示している。
吸入空気量演算部２０１は、吸気管圧力ＰＭとエンジン回転数Ｎｅ及び定数Ｋを乗じて吸入空気量ＱＡＲを演算する。
尚、熱式空気流量計等でエンジン１０の吸入空気量を計量しているシステムにおいては、吸入空気量演算部２０１は不要であり、吸入空気量を直接使用する。この場合、他の演算部で使用される吸気管圧力は、エンジン負荷演算部８０２で演算される吸入空気量ＱＡＲをエンジン回転数Ｎｅで除したエンジン負荷Ｔｐを用いることとなる。
吸入空気量蒸発率補正演算部２０３は、吸入空気量ＱＡＲからテーブル検索によって壁流の蒸発率の補正係数ＲＥＶＰＧＩＮを求める。
吸入空気量積算部２０２は、吸入空気量ＱＡＲの積算を実行する。吸気バルブ部上昇温度推定部２０４は、吸入空気量の積算値ＱＡＳＭＶＴから吸気バルブ２６の上昇温度ＶＬＶＴＭをテーブル検索する。吸気バルブ２６の上昇温度ＶＬＶＴＭは、加算器２０４１で始動時水温を加算され、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰとし、リミッタ２０５で上下限の制限値を施される。リミッタ２０５による上下限の制限値は、制限値演算部８０７によって吸気管圧力(エンジン負荷)ＰＭとエンジン回転数Ｎｅにてマップ検索される。上下限の制限値を施されたバルブ温度ＶＬＶＴＭＰは、壁温推定部２０９に出力されると共に、流れ込み燃料燃焼寄与率演算部２０６に入力され、流れ込み燃料燃焼寄与率演算部２０６は流れ込み燃料の燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮをテーブル検索する。流れ込み燃料の燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮは壁流量演算部２１７に出力される。
図９は、壁流量演算部２１７の詳細例を示している。
壁流量演算部２１７は、乗算器９０１、加算器９０２、９０３、真の壁流量演算部９０４、加算器９０５を有する。
乗算器９０１は、吸入空気量の補正を施した燃料蒸発率（ＲＥＶＡＰＯ×ＲＥＶＰＧＩＮ）に、前回の壁流量（真の壁流量ＬＷＦＭＯＮＴの前回値）ｗｆｍｏｕｎｔを乗じて壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬを演算する。
加算器９０３は、加算器９０２によって前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔから壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬを減じた量（ｗｆｍｏｕｎｔ−ＭＡＳＳＷＦＬ）に付着燃料量ＡＤＨＴＩＭを加算し、一時的に今回の壁流量ＷＦＭＯＵＮＴとする。
真の壁流量演算部９０４は、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴに壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭによる上限値の制限を施し、真の壁流量ＬＷＦＭＯＮＴとする。
加算器９０５は、一時的な壁流量ＷＦＭＯＵＮＴと真の壁流量ＬＷＦＭＯＮＴとの差を計算し、壁流流れ込み分ＷＦＦＬＯＷＥを算出する。
図１０は、壁温推定手段の一つの実施形態の詳細を示している。
この実施形態は、壁温推定部２０９、バルブ温度上限値演算部１００１、リミッタ１００２、加算器１００３が設けられている。
バルブ温度上限値演算部１００１は、吸気温ＴＡと吸入空気量ＱＡＲとでバルブ温度の上限値をマップ検索する。リミッタ１００２は、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰにバルブ温度上限値演算部１００１でマップ検索された上限値制限を施す。上限値制限を施されたバルブ温度ＬＶＬＶＴＭＰは壁温推定部２０９に入力される。
加算器１００３は、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと付着燃料量ＡＤＨＴＩＭとの差分ＤＬＴＷＦＬを計算する。差分ＤＬＴＷＦＬの計算は、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔ−付着燃料量ＡＤＨＴＩＭである。
壁温推定部２０９は、エンジン水温のフィルタ値ＴＷＦＷＦＬ、上限値制限を施されたバルブ温度ＬＶＬＶＴＭＰ、壁流量と燃料付着量の差分ＤＬＴＷＦＬ、前回の壁温ｔｗｌｌｆｌ、始動時水温ＴＷＳにより壁温ＴＷＬＬＦＬを計算する。
壁温推定部２０９は、次のルールで壁温ＴＷＬＬＦＬを計算し、出力する
（１）壁温ＴＷＬＬＦＬの計算が初回の場合には、壁温ＴＷＬＬＦＬは始動時水温ＴＷＳとする。
（２）前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと付着燃料量ＡＤＨＴＩＭとの差分ＤＬＴＷＦＬが第一の所定値ＤＴＭＰＣＨＨより大きい場合には、前回の壁温ｔｗｌｌｆｌを所定値（第一の所定温度ステップ分）ＤＷＦＬＴＭＰＨずつ上限値制限を施されたバルブ温度ＬＶＬＶＴＭＰに近付ける。
（３）前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと付着燃料量ＡＤＨＴＩＭとの差分ＤＬＴＷＦＬが第二の所定値ＤＴＭＰＣＨＬ以下の場合には、前回の壁温ｔｗｌｌｆｌを所定値（第二の所定温度ステップ分）ＤＷＦＬＴＭＰＬずつエンジン水温フィルタ値ＴＷＦＷＦＬに近付ける。
図１１は、壁温推定手段の他の実施形態の詳細を示している。
この実施形態は、バルブ温度上限値演算部１１０１と、リミッタ１１０２と、燃料温度演算部１１０３と、乗算器１１０４、１１０５と、加算器１１０６と、壁温変化量演算部１１０７と、加算器１１０８と、初期値設定器１１１０と、リミッタ１１１１とを有する。
バルブ温度上限値演算部１１０１は、吸気温ＴＡと吸入空気量ＱＡＲからバルブ温度ＶＬＶＴＭＰの上限値をマップ検索する。リミッタ１１０２は、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰにバルブ温度上限値演算部１００１でマップ検索された上限値制限ＴＷＬＬＦＬｍａｘを施す。
燃料温度演算部１１０３は、吸気温ＴＡとエンジン水温フィルタ値ＴＷＦＷＦＬから燃料温度ＴＷＦＵＥＬをマップ検索する。
乗算器１１０４は、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと前回の壁温ｔｗｌｌｆｌとを乗算し、壁流熱量ＥＷＦＭＮＴを計算する。
乗算器１１０５は、燃料付着量ＡＤＨＴＩＭと燃料温度ＴＷＦＵＥＬとを乗算し、付着燃料熱量ＥＡＤＨＴＩＭを計算する。
加算器１１０６は、壁流熱量ＥＷＦＭＮＴと付着燃料熱量ＥＡＤＨＴＩＭとの差分（熱量収支）ＤＬＴＥＷＦを計算し、壁温変化量演算部１１０７は、その差分ＤＬＴＥＷＦに応じた壁温変化量ＤＬＴＴＷＬをテーブル検索する。
加算器１１０８は、壁温変化量ＤＬＴＴＷＬと前回の壁温ｔｗｌｌｆｌとを加算し、壁温ＴＷＬＬＦＬを算出する。この壁温ＴＷＬＬＦＬの計算が初回の場合は、初期値設定器１１１０によってエンジン１０の始動時水温ＴＷＳを壁温ＴＷＬＬＦＬとする。これ以外の計算された壁温ＴＷＬＬＦＬは、リミッタ１１１１で、上限値を施されたバルブ温度ＴＷＬＬＦＬｍａｘと燃料温度ＴＷＦＵＥＬであるバルブ温度下限値ＴＷＬＬＦＬｍｉｎにより、上下限値の制限を施され、出力される。
図１２は、壁温推定手段のもう一つの実施形態の詳細を示している。
この実施形態では、乗算器１２０１によって吸入空気量ＱＡＲと吸気温度ＴＡを乗じ、その後、乗算器１２０４によって空気の比熱及び壁流の熱量へ関与する係数（吸入空気熱量伝達率）ＣＥＦＣＡＬ１を乗じて、壁流から奪う吸入空気持ち去り熱量（奪取熱量）ＥＱＡＯＵＴを計算する。
壁流の熱量へ関与する係数ＣＥＦＣＡＬ１は、係数設定器１２０２によって吸入空気量ＱＡＲからテーブル検索する。
また、吸気バルブ２６の持つ熱量ＥＶＬＶＴＭＰが壁流の熱量に関与する係数（バルブ熱量伝達率）ＣＥＦＣＡＬ２を係数設定器１２０５によって吸入空気量ＱＡＲでテーブル検索する。吸気バルブ２６の持つ熱量ＥＶＬＶＴＭＰは、吸気バルブ熱量演算部１２０６で、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰからテーブル検索される。
吸気バルブ２６の持つ熱量ＥＶＬＶＴＭＰが壁流の熱量に関与する係数ＣＥＦＣＡＬ２と吸気バルブ２６の持つ熱量ＥＶＬＶＴＭＰとは乗算器１２０７で乗ぜられ、壁流へ与える熱量（授与熱量）ＥＶＬＶＩＮを算出する。
燃料温度演算部１２０８は、吸気温ＴＡとエンジン水温フィルタ値ＴＷＦＷＥＬより、燃料温度ＴＷＦＵＥＬをテーブル検索する。
乗算器１２０９は、前回の壁温ｔｗｌｌｆｌと前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔとを乗じ、壁流の熱量ＥＷＦＭＮＴを演算する。
乗算器１２１０は、付着燃料量ＡＤＨＴＩＭと燃料温度ＴＷＦＵＥＬとを乗じ、付着燃料の熱量ＥＡＤＨＴＩＭを演算する。
加算器１２１１は、熱量収支演算手段であり、付着燃料の熱量ＥＡＤＨＴＩＭと、壁流の熱量ＥＷＦＭＮＴと、壁流から奪う吸入空気量持去り熱量ＥＱＡＯＵＴと、バルブの壁流へ与える熱量ＥＶＬＶＩＮを加減算し、熱量収支を計算する。
加算器１２１２は、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと付着燃料量ＡＤＨＴＩＭのトータル加算量ＭＦＵＥＬを計算する。
除算器１２１３は、加算器１２１１によって演算された熱量収支をトータル加算量ＭＦＵＥＬで除し、新たな壁温ＴＷＬＬＦＬを算出する。尚、壁温ＴＷＬＬＦＬの計算が初回の場合には、初期値設定器１２１４で始動時水温ＴＷＳを初回の壁温ＴＷＬＬＦＬとする。計算された壁温ＴＷＬＬＦＬは、リミッタ１２１５で上下限値の制限を受ける。
図１３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の対象となる燃料制御装置がエンジン１０を制御している時の各変数挙動の一例を表したタイムチャートである。
（ａ）はスロットル開度ＴＨＲ、（ｂ）は吸入空気量ＱＡＲ、（ｃ）は壁温推定値ＴＷＬＬＦＬＯ、（ｄ）は壁流量ＷＦＭＯＵＮＴ、（ｅ）は付着燃料量ＡＤＨＴＩＭの挙動である。
区間Ｅは、スロットル開度ＴＨＲが変化する過渡区間であり、破線ａは、本発明の手法で補正された実行噴射燃料パルス幅である。
区間Ｆは、壁温下降区間であり、区間Ｈで示すように、付着燃料量ＡＤＨＴＩＭが壁流量ＷＦＭＯＵＮＴより多くなっている。
区間Ｇは、壁温上昇区間であり、区間Ｉで示すように、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴが付着燃料量ＡＤＨＴＩＭより多くなっている。
図１４は、本発明による壁面温度推定装置、燃料制御装置を適用されるエンジン１０のエンジン制御装置５０の制御フローを示している。
まず、ステップ１４０１で、エンジン回転数Ｎｅを計算する。そして、ステップ１４０２で、エンジン負荷Ｔｐを読み込む。本実施形態では、エンジン負荷Ｔｐは吸気管負圧ＰＭあるいは吸入空気量ＱＡＲをエンジン回転数Ｎｅで除したものを指す。
つぎに、ステップ１４０３で、基本燃料量ＭＮＴＴＩを計算する。ステップ１４０４では、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｔｐにより基本燃料量ＭＮＴＴＩの補正係数を検索する。ステップ１４０５で、要求される目標空燃比を検索する。ステップ１４０６で、酸素濃度センサ２４の出力を読込み、ステップ１４０７で、排気空燃比が前記目標空燃比となるように、酸素濃度センサ出力に基づき空燃比フィードバックを行い、空燃比フィードバック係数を計算する。
ステップ１４０８では、エンジン回転数Ｎｅから回転数変動を検出し、燃料の性状を判定する。ステップ１４０９では、基本燃料量ＭＮＴＴＩに対する壁流補正係数ＫＷＦＲを計算する。
ステップ１４１０で、前記空燃比フィードバック係数、壁流補正係数ＫＷＦＲを基本燃料量ＭＮＴＴＩに施す。そして、ステップ１４１１では、補正を施された噴射燃料量を燃料噴射手段にセットする。
図１５は、エンジン制御装置５０の点火時期計算関係の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ１５０１で、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｔｐを読み込む。ステップ１５０２で、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷に基づいて基本点火時期を検索する。
ステップ１５０３で、スロットル開度を読込み、ステップ１５０４で、加減速及びアイドル判定のエンジンの状態判定を行う。
そして、ステップ１５０５で、前記判定された状態に基づく点火補正量を計算し、基本点火時期への反映を行い、ステップ１５０６で点火手段へセットする。
尚、図１４及び図１５で、燃料計算と点火時期計算が異なる割り込み周期で計算される例としたが、同じタイミングでもよい。また一定時間割り込みとしているが、エンジンの回転角度に同期したタイミングで実施してもよい。
図１６は、壁温推定・壁流補正演算手段１１０による吸入空気量〜流れ込み燃料燃焼寄与率演算の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ１６０１で、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｔｐを読み込む。ステップ１６０２で、吸入空気流量ＱＡＲを演算する。尚、前述したが、熱式空気流量計等で吸入空気量を計測するシステムでは、本ステップは必要ない。
ステップ１６０３で、吸入空気量ＱＡＲから蒸発率補正係数ＲＥＶＰＧＩＮを検索する。ステップ１６０４で、エンジン始動後（完爆後）からの吸入空気量の積算を行う。つまり、吸入空気量積算値ＱＡＳＭＶＴの演算を行う。
つぎに、ステップ１６０５で、吸入空気量積算値ＱＡＳＭＶＴに基づいてバルブ上昇温度ＶＬＶＴＭを検索する。ステップ１６０６で、始動時水温ＴＷＳを読込み、ステップ１６０７で、始動時水温ＴＷＳとバルブ上昇温度ＶＬＶＴＭにより、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰを計算する。尚、バルブ温度には上限制限値が設定される。ステップ１６０８で、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰに基づいて流れ込み燃料燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮを検索する。
図１７は、壁温推定部２０９による壁温推定の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ１７０１で、エンジン水温ＴＷ、及び前述のバルブ温度ＶＬＶＴＭＰを読み込む。ステップ１７０２で、エンジン水温ＴＷ及びバルブ温度ＶＬＶＴＭＰの各々に加重平均を施す。ステップ１７０３で、吸気温度ＴＡ、吸入空気量ＱＡＲ、エンジン水温ＴＷの加重平均値、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰの加重平均値、前回の壁流量ｗｆｍｏｎｔ、燃料付着量ＡＤＨＴＩＭ、及びエンジン始動時水温ＴＷＳを読込み、ステップ１７０４で、これらに基づいて壁温推定値（推定壁温）ＴＷＬＬＦＬを推定する。
図１８は、壁流量変数演算部２１０による壁流量変数演算の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ１８０１で、前述の壁温推定値ＴＷＬＬＦＬを読み込む。つぎに、ステップ１８０２で、別途判定された燃料性状判定値を読込み、ステップ１８０３で、燃料性状に応じた燃料付着率マップ、壁流量上限値マップ及び蒸発率マップを夫々選択する。
そして、ステップ１８０４で、壁温推定値ＴＷＬＬＦＬに基づいて、前記燃料性状に応じて選択された燃料付着率マップ、壁流量上限値マップ、及び蒸発率マップを検索し、夫々の変数（燃料付着率ＲＡＤＨＥＳ、壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭ、燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯ）を決定する。
図１９は、壁温推定・壁流補正演算手段１１０による壁流量演算の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ１９０１で、燃料付着率ＲＡＤＨＥＳを読み込む。ステップ１９０２で、実効燃料噴射パルス幅ＴＩＯＵＴを読込み、ステップ１９０３で、パルス幅を燃料量ＭＴＩＯＵＴに変換する。ステップ１９０４で、燃料付着率ＲＡＤＨＥＳと燃料量ＭＴＩＯＵＴとを乗算し、壁流への付着燃料量ＡＤＨＴＩＭを演算する。
つぎに、ステップ１９０５で、壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭを読み込む。ステップ１９０６で、燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯを吸入空気量補正値ＲＥＶＰＧＩＮで補正する。
そして、ステップ１９０７で、壁流への付着燃料量ＡＤＨＴＩＭ、壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭ、及び吸入空気量の補正を施された燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯから、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴ、壁流流れ込み分ＷＦＦＬＯＷ、及び壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬを演算する。
図２０は、壁流補正係数演算部２２０による壁流補正係数演算の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ２００１で、基本燃料噴射パルス幅ＴＩを基本燃料量ＭＮＴＴＩに変換する。ステップ２００２で、燃料付着率ＲＡＤＨＥＳを読み込む。
つぎに、ステップ２００３で、壁流流れ込み分ＷＦＦＬＯＷに、壁流流れ込み燃料燃焼寄与率ＲＷＦＬＢＲＮを乗じ、壁流流れ込み燃焼寄与分ＭＷＦＬＢＲＮを演算する。ステップ２００４で、壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬを読み込む。
そして、ステップ２００５で、基本燃料量ＭＮＴＴＩ、燃料付着率ＲＡＤＨＥＳ、壁流流れ込み燃焼寄与分ＭＷＦＬＢＲＮ、及び壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬから、前述の式（９）に基づいて壁流補正係数ＫＷＦＲを計算する。
図２１は、図９に示されている壁流量演算部材２１７による壁流量演算の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ２１０１で、吸入空気量補正を施した燃料蒸発率（ＲＥＶＡＰＯ×ＲＥＶＰＧＩＮ）を読み込む。ステップ２１０２で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔに、補正済みの燃料蒸発率ＲＥＶＡＰＯ×ＲＥＶＰＧＩＮ）を乗じ、壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬを計算する。
つぎに、ステップ２１０３で、付着量ＡＤＨＴＩＭを読み込む。ステップ２１０４で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔから、壁流蒸発量ＭＡＳＳＷＦＬを減じ、それに付着量ＡＤＨＴＩＭを加算し、現在の壁流量ＷＦＭＯＵＮＴを演算する。
ステップ２１０５で、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴと、前述の壁流量上限値ＭＳＦＬＨＬＭを比較することで、真の壁流量ＬＷＦＭＯＵＮＴを演算する。
そして、ステップ２１０６で、壁流量ＷＦＭＯＵＮＴから真の壁流量ＬＷＦＭＯＵＮＴを減じることで、壁流流れ込み分ＷＦＦＬＯＷを演算する。
図２２は、図１０に示されている実施形態の壁温推定手段による壁温推定の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ２２０１で、吸気温ＴＡ、吸入空気量ＱＡＲ及びバルブ温度ＶＬＶＴＭＰを読み込む。ステップ２２０２で、吸気温ＴＡと吸入空気量ＱＡＲでバルブ温上限値をマップ検索する。ステップ２２０３で、読み込んだバルブ温度ＶＬＶＴＭＰに対して前記バルブ温上限値で上限値制限を施し、これを上限値制限を施されたバルブ温度ＬＶＬＶＴＭＰとする。そして、ステップ２２０４で、エンジン水温フィルタ値ＴＷＦＷＦＬを読み込む。
つぎに、ステップ２２０５で、推定壁温ＴＷＬＬＦＬの計算が初回か否かを判断する。初回であれば、ステップ２２０６で、始動時水温ＴＷＳを読込み、始動時水温ＴＷＳを初回の推定壁温ＴＷＬＬＦＬとする。
ステップ２２０７で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと付着量ＡＤＨＴＩＭを読込み、付着量ＡＤＨＴＩＭから前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔの差分ＤＬＴＷＦＬを計算する。
ステップ２２０８では、差分ＤＬＴＷＦＬが第一の所定値ＤＴＭＰＣＨＨ以上か否かを判断する。差分ＤＬＴＷＦＬが第一の所定値ＤＴＭＰＣＨＨ以上であれば、ステップ２２０９で、推定壁温ＴＷＬＬＦＬを、第一の所定温度ステップ分ＤＷＦＬＴＰＨ、上限値制限されたバルブ温度ＬＶＬＶＴＭＰに近付ける。
ステップ２２１０では、差分ＤＬＴＷＦＬが第二の所定値ＤＴＭＰＣＨＬ以下か否かを判断する。差分ＤＬＴＷＦＬが第二の所定値ＤＴＭＰＣＨＬ以下であれば、ステップ２２１１で、推定壁温ＴＷＬＬＦＬを第二の所定温度ステップＤＷＦＬＴＰＬ分、エンジン水温フィルタ値ＴＷＦＷＦＬに近付ける。
図２３は、図１１に示されている実施形態の壁温推定手段による壁温推定の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ２３０１で、推定壁温ＴＷＬＬＦＬの計算が初回か否かを判断する。初回であれば、ステップ２３０２で、始動時水温ＴＷＳを読込み、これを初回の推定壁温ＴＷＬＬＦＬとする。
つぎに、ステップ２３０３で、吸気温ＴＡと吸入空気量ＱＡＲを読み込む。そして、ステップ２３０４で吸気温ＴＡと吸入空気量ＱＡＲでバルブ温上限値ＴＷＬＬＦＬｍａｘをマップ検索する。
つぎに、ステップ２３０５で、エンジン水温フィルタ値ＴＷＦＷＦＬを読み込む。ステップ２３０６で前記吸気温とエンジン水温フィルタ値で燃温をマップ検索する。
つぎに、ステップ２３０７で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと付着量ＡＤＨＴＩＭを読み込む。
そして、ステップ２３０８で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと前回の壁温ｔｗｌｌｆｌとを乗算することにより、壁流熱量ＥＷＦＭＮＴを演算する。ステップ２３０９で、付着量ＡＤＨＴＩＭと燃料温度ＴＷＦＵＥＬとを乗算することにより、付着燃料の熱量ＥＡＤＨＴＩＭを演算する。
つぎに、ステップ２３１０で、壁流熱量ＥＷＦＭＮＴから付着燃料熱量ＥＡＤＨＴＩＭを減ずることにより、熱量収支ＤＬＴＥＷＦを演算する。
そして、ステップ２３１１で、熱量収支ＤＬＴＥＷＦにより、壁温変化量ＤＬＴＴＷＬをテーブル検索する。
ステップ２３１２で、前回の壁温ｔｗｌｌｆｌに壁温変化量ＤＬＴＴＷＬを加算し、今回の推定壁温ＴＷＬＬＦＬのベース値とする。
そして、ステップ２３１３で、推定壁温ＴＷＬＬＦＬのベース値に、バルブ温上限値ＴＷＬＬＦＬｍａｘ及び燃料温度ＴＷＦＵＥＬによるバルブ温下限値ＴＷＬＬＦＬｍｉｎで、上下限制限し、最終的な推定壁温ＴＷＬＬＦＬとする。
図２４は、図１２に示されている実施形態の壁温推定手段による壁温推定の詳細なフローチャートの一例である。
まず、ステップ２４０１で、推定壁温ＴＷＬＬＦＬの計算が初回か否かを判断する。初回であれば、ステップ２４０２で、始動時水温ＴＷＳを読込み、これを初回の壁温ＴＷＬＬＦＬとする。
つぎに、ステップ２４０３で、吸気温ＴＡ、吸入空気量ＱＡＲを読み込む。ステップ２４０４で、エンジン水温フィルタ値ＴＷＦＷＦＬを読み込む。そして、ステップ２４０５、吸気温ＴＡとエンジン水温フィルタ値ＷＦＷＦＬで燃料温度ＴＷＦＵＥＬをマップ検索する。
つぎに、ステップ２４０６で、吸入空気量ＱＡＲで、吸入空気熱量伝達率ＣＥＦＣＡＬ１をテーブル検索する。ステップ２４０７で、吸気温ＴＡ、吸入空気量ＱＡＲ、吸入空気熱量伝達率ＣＥＦＣＡＬ１、及び空気比熱を乗ずることで、吸入空気持去り熱量ＥＱＡＯＵＴを演算する。
つぎに、ステップ２４０８で、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰを読込み、バルブ温度ＶＬＶＴＭＰに基づいてバルブ熱量ＥＶＬＶＴＭＰをテーブル検索する。
つぎに、ステップ２４０９で、吸入空気量ＱＡＲでバルブ熱量伝達率ＣＥＦＣＡＬ２をテーブル検索する。ステップ２４１０で、バルブ熱量ＥＶＬＶＴＭＰとバルブ熱量伝達率ＣＥＦＣＡＬ２とを乗じることで、供給バルブ熱量ＥＶＬＶＩＮを演算する。
つぎに、ステップ２４１１で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔ、及び付着燃料量ＡＤＨＴＩＭを読み込む。ステップ２４１２で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと前回の壁温ｔｗｌｌｆｌとを乗じることにより、壁流熱量ＥＷＦＭＮＴを演算する。ステップ２４１３で、付着量ＡＤＨＴＩＭと燃料温度ＴＷＦＵＥＬを乗じることにより、付着燃料熱量ＥＡＤＨＴＩＭを演算する。
つぎに、ステップ２４１４で、前回の壁流量ｗｆｍｏｕｎｔと付着燃料量ＡＤＨＴＩＭ
を加算することで、燃料が付着した後の付着後壁流量ＭＦＵＥＬを演算する。
つぎに、ステップ２４１５で、付着燃料熱量ＥＡＤＨＴＩＭ、壁流熱量ＥＷＦＭＮＴ、供給バルブ熱量ＥＶＬＩＮを加算した後に、奪われる吸入空気持去り熱量ＥＱＡＯＵＴを減算し、熱量収支ＤＬＴＥＷＦを演算する。
そして、ステップ２４１６では、熱量収支ＤＬＴＥＷＦを付着後壁流量ＭＦＥＬで除し、新たな推定壁温ＴＷＬＬＦＬを演算する。尚、この推定壁温ＴＷＬＬＦＬには、定数等で定める上下限値を施す。
本発明による燃料制御装置を適用される内燃機関の一つの実施形態を示す全体構成図。 本実施形態のエンジン制御装置のブロック図。 本発明による壁面温度推定装置を具備した燃料制御装置として機能するエンジン制御装置の一つの実施形態を示すブロック図。 本発明による燃料制御装置における壁温推定・壁流補正演算手段の具体的な一つの実施形態を示すブロック図。 燃料噴射弁より吸気通路へ噴射された燃料の挙動の一例を示す説明図。 燃料噴射タイミング、燃料噴射量、壁流量の関係を示すタイムチャート。 本発明による燃料制御装置における壁流量変数演算部の詳細な実施形態を示すブロック図。 本実施形態の吸入空気量演算部〜流れ込み燃料燃焼寄与率演算部の詳細例を示すブロック図。 本実施形態の壁流量演算部の詳細例を示すブロック図。 本実施形態の壁温推定手段の詳細例を示すブロック図。 壁温推定手段の他の実施形態の詳細を示すブロック図。 壁温推定手段のもう一つの実施形態の詳細を示すブロック図。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の対象となる燃料制御装置がエンジンを制御している時の各変数挙動の一例を表したタイムチャート。 本発明による壁面温度推定装置、燃料制御装置を適用されるエンジンのエンジン制御装置の制御フローを示すフローチャート。 エンジン制御装置の点火時期計算関係の詳細なフローチャート。 本実施形態の壁温推定・壁流補正演算手段による吸入空気量〜流れ込み燃料燃焼寄与率演算の詳細なフローチャート。 本実施形態の壁温推定部による壁温推定の詳細なフローチャート。 本実施形態の壁流量変数演算部による壁流量変数演算の詳細なフローチャートの一例である。 本実施形態の壁温推定・壁流補正演算手段よる壁流量演算の詳細なフローチャート。 本実施形態の壁流補正係数演算部による壁流補正係数演算の詳細なフローチャート。 本実施形態の壁流量演算部材よる壁流量演算の詳細なフローチャート。 本実施形態の壁温推定手段による壁温推定の詳細なフローチャート。 他の実施形態の壁温推定手段による壁温推定の詳細なフローチャート。 もう一つの実施形態の壁温推定手段による壁温推定の詳細なフローチャート。
符号の説明
１０ エンジン
１１ スロットル絞り弁
１２ スロットル開度センサ
１３ 吸気管
１４ バイパス流路
１５ アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）
１６ 吸気管圧力センサ
１７ 燃焼室
１８ 燃料噴射弁
１９ 点火プラグ
２０ 点火コイル
２１ クランク角度センサ
２２ 水温センサ
２３ 排気管
２４ 酸素濃度センサ
２５ イグニッションスイッチ
２６ 吸気バルブ
２７ 排気バルブ
５０ エンジン制御装置
５１ ＣＰＵ
５２ Ｉ／Ｏ部
５３ 出力ドライバ
１０１ エンジン回転数計算手段
１０２ 基本燃料計算手段
１０３ 基本燃料補正係数計算手段
１０４ 基本点火時期計算手段
１０５ エンジン状態判定手段
１０６ 点火時期補正手段
１０７ 目標空燃比設定手段
１０８ 空燃比帰還制御係数計算手段
１０９ 燃料性状判定手段
１１０ 壁温推定・壁流補正演算手段
１１１ 基本燃料補正手段
２０１ 吸入空気量演算部
２０２ 吸入空気量積算部
２０３ 吸入空気量蒸発率補正演算部
２０４ 吸気バルブ部上昇温度推定部
２０５ リミッタ
２０６ 流れ込み燃料燃焼寄与率演算部
２０７ エンジン水温加重平均演算部
２０８ バルブ温度加重平均演算部
２０９ 壁温推定部
２１０ 壁流量変数演算部
２１１ 燃料付着率演算部
２１２ 壁流量上限値演算部
２１３ 単位時間蒸発率演算部
２１４ パルス幅燃料量変換部
２１５、２１６ 乗算器
２１７ 壁流量演算部
２１８ 乗算器
２１９ パルス幅／燃料量変換部
２２０ 壁流補正係数演算部
７０６、７０７、７０８ スイッチ
８０２ エンジン負荷演算部
８０７ 制限値演算部
９０１ 乗算器
９０２、９０３ 加算器
９０４ 真の壁流量演算部
９０５ 加算器
１００１ バルブ温度上限値演算部
１００２ リミッタ
１００３ 加算器
１１０１ バルブ温度上限値演算部
１１０２ リミッタ
１１０３ 燃料温度演算部
１１０４、１１０５ 乗算器
１１０６ 加算器
１１０７ 壁温変化量演算部
１１０８ 加算器
１１１０ 初期値設定器と、
１１１１ リミッタ
１２０１ 乗算器
１２０２ 係数設定器
１２０４ 乗算器
１２０５ 係数設定器
１２０６ 吸気バルブ熱量演算部
１２０７ 加算算
１２０８ 燃料温度演算部
１２０９、１２１０ 乗算器
１２１１、１２１２ 加算器
１２１４ 初期値設定器
１２１５ リミッタ
ＡＤＨＴＩＭ 付着燃料量
ＣＥＦＣＡＬ１ 吸入空気熱量伝達率
ＣＥＦＣＡＬ２ バルブ熱量伝達率
ＥＷＦＭＮＴ 壁流の熱量
ＥＡＤＨＴＩＭ 付着燃料の熱量
ＥＱＡＯＵＴ 吸入空気持去り熱量
ＥＶＬＶＩＮ バルブの壁流へ与える熱量（供給バルブ熱量）
ＥＶＬＶＴＭＰ バルブ熱量
ＤＬＴＥＷＦ 熱量収支
ＤＬＴＴＷＬ 壁温変化量
ＤＬＴＷＦＬ 差分
ＤＴＭＰＣＨＨ 第一の所定値
ＤＴＭＰＣＨＬ 第二の所定値
ＤＷＦＬＴＰＨ 第一の所定温度ステップ分
ＤＷＦＬＴＰＬ 第二の所定温度ステップ分
ＦＭＯＵＮＴ 壁流量
ＫＷＦＲ 壁流補正係数
ＬＶＬＶＴＭＰ 上限値制限を施されたバルブ温度
ＬＷＦＭＯＵＮＴ真の壁流量
ＭＡＳＳＷＦＬ 壁流蒸発量
ＭＦＵＥＬ 付着燃料量のトータル加算量（付着後壁流量）
ＭＮＴＴＩ 基本燃料量
ＭＳＦＬＨＬＭ 壁流量上限値
ＭＴＩＯＵＴ 実効噴射燃料量（要求燃料量）
ＭＷＦＬＢＲＮ 壁流流れ込み燃焼寄与分
Ｎｅ エンジン回転数
ＰＭ 吸気管圧力
ＱＡＲ 吸入空気量
ＱＡＳＭＶＴ 吸入空気量の積算値
ＲＡＤＨＥＳ 燃料付着率
ＲＥＶＡＰＯ 燃料蒸発率
ＲＥＶＰＧＩＮ 壁流の蒸発率の補正係数
ＲＷＦＬＢＲＮ 壁流流れ込み燃料燃焼寄与率
ＴＡ 吸気温
ＴＩ 基本燃料噴射パルス幅
ＴＩＯＵＴ 実効燃料噴射パルス幅
Ｔｐ エンジン負荷
ＴＷ エンジン水温
ＴＷＦＵＥＬ 燃料温度
ＴＷＦＷＦＬ エンジン水温フィルタ値
ＴＷＬＬＦＬ 壁温推定値（推定壁温）
ｔｗｌｌｆｌ 前回の壁温
ＴＷＬＬＦＬｍａｘ バルブ温上限値
ＴＷＬＬＦＬｍｉｎ バルブ温度下限値
ＴＷＳ 始動時水温
ＶＬＶＴＭＰ バルブ温度
ＶＬＶＴＭ バルブ上昇温度
ＷＦＦＬＯＷ 壁流流れ込み分
ＷＦＭＯＵＮＴ 壁流量
ｗｆｍｏｕｎｔ 前回の壁流量
Δｔ 計算周期

Claims (8)

  1. 噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管に付着する燃料付着率を演算する燃料付着率演算手段と、
    前記噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管付着燃料の燃料蒸発率を演算する燃料蒸発率演算手段と、
    噴射燃料量と前記燃料付着率演算手段により演算された前記燃料付着率より燃料付着量を演算する燃料付着量演算手段と、
    該燃料付着量演算手段により演算された前記燃料付着量と前記燃料蒸発率演算手段により演算された前記燃料蒸発率から前記吸気管の壁流量を演算する壁流量演算手段と、
    前記吸気管に付着する燃料へ与えられる授与熱量を演算する手段と、
    前記吸気管に付着する燃料から奪われる奪取熱量を演算する手段と、
    前記燃料へ与えられる前記授与熱量と前記燃料から奪われる前記奪取熱量の収支を演算する熱量収支演算手段と、
    該熱量収支演算手段により演算された熱量収支から前記噴射燃料が付着する部位の前記壁温度を推定する壁温推定手段と、
    前記壁流量演算手段によって演算された前記壁流量に基づいて壁流補正係数を演算する壁流補正係数演算手段と、
    前記壁流補正係数演算手段によって演算された前記壁流補正係数によって燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
    を有することを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
  2. 前記授与熱量と前記奪取熱量との収支は、吸気バルブの熱量を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料制御装置。
  3. 前記吸気バルブの熱量は、内燃機関の吸入空気量の積算値から前記吸気バルブの温度と内燃機関の吸入空気量から求められる前記吸気バルブの温度の熱量伝達率より算出することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料制御装置。
  4. 前記授与熱量と前記奪取熱量との収支は、内燃機関の吸入空気量の熱量を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の燃料制御装置。
  5. 前記授与熱量と前記奪取熱量との収支は、燃料の熱量を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の燃料制御装置。
  6. 前記授与熱量と前記奪取熱量との収支は、エンジン冷却水の熱量を含むことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の内燃機関の燃料制御装置。
  7. 噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管に付着する燃料付着率を演算する燃料付着率演算手段と、
    噴射燃料が付着する部位の壁温度に基づいて吸気管付着燃料の燃料蒸発率を演算する燃料蒸発率演算手段と、
    噴射燃料量と前記燃料付着率演算手段により演算された前記燃料付着率より燃料付着量を演算する燃料付着量演算手段と、
    該燃料付着量演算手段により演算された前記燃料付着量と前記燃料蒸発率演算手段により演算された前記燃料蒸発率から前記吸気管の壁流量を演算する壁流量演算手段と、
    エンジン水温を検出するエンジン水温検出手段と、
    吸気バルブの温度を演算するバルブ温度演算手段と、
    前記吸気管に付着する燃料量と既に該吸気管に付着している燃料量とを比較する手段と、
    前記エンジン水温と前記吸気バルブの前記温度と前記比較結果に基づいて前記噴射燃料が付着する部位の壁温度を推定する壁温推定手段と、
    前記壁流量演算手段によって演算された壁流量に基づいて壁流補正係数を演算する壁流補正係数演算手段と、
    前記壁流補正係数演算手段によって演算された前記壁流補正係数によって燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
    を有することを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
  8. 前記壁温推定手段は、前記比較結果に対する予め定められた温度幅を記憶する手段と、前記比較結果に基づいて到達温度を前記付着する所のエンジン水温、もしくは前記吸気バルブの温度の何れかに決定する手段と、前記予め定められた温度幅ずつ、前記決定された到達温度に近付ける手段とを有することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の燃料制御装置。
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