JP2003314329A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料付着分の補正を加えた燃料噴射量の燃料
を噴射することに起因する空燃比の変動に基くドライバ
ビリティやエミッションの悪化を回避し得る内燃機関の
燃料噴射量制御装置を提供すること。 【解決手段】 この燃料噴射量制御装置は、吸気通路構
成部材に付着する燃料量を推定する燃料挙動モデルを備
え、このモデルにより燃料付着量を推定するとともに、
燃料付着補正量を求める。そして、吸入空気量が小さい
（要求燃料量）が小さい場合には、同吸入空気量が大き
い場合よりも、前記燃料付着補正量による燃料噴射量の
補正を制限する。これにより、燃料付着補正量に含まれ
る誤差により空燃比が大きく変動することに起因するド
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
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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)・f
w(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
が燃料付着補正量として算出される。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２
１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２
４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２
４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２
５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４
３、及びスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣ
Ｖ」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８
１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４
３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２
４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Ｒ
ＡＭ７３、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６１〜６
９，８１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ＴＨ
Ｗ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Ｔ
ｈ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、ＣＰＵ７
１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Ｔ
ｈ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２５
０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２５５〜２
６５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２９
５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ＴＨＷｔ
ｈ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fin
j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f
h(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２
４５，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、Ｃ
ＰＵ７１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、ＣＰＵ７
１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、ＣＰＵ７
１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２５５〜２
６５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Ｔｈ
ｔａ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fi
nj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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 広一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 HA01 HA06 HA17 HA19 JA08 JA11 KA06 LA03 LA05 LA07 LB02 LC03 MA11 NA06 NA08 NB03 NB13 NC02 ND45 NE01 NE06 NE19 PA00Z PA01Z PA09Z PA10Z PA11Z PD13A PD13Z PE00Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。
2. 【請求項２】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。