JP2004353477A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine capable of accurately providing an actual adhered amount of fuel and correcting a fuel behavior model based on the actual adhered amount of fuel. <P>SOLUTION: This control device of the internal combustion engine estimates the oxygen occluded amount of catalysts in an exhaust passage by using an intake air amount and a fuel injection amount, and an estimated adhered amount of fuel adhered to the intake air passage is provided by using the fuel behavior model. The control device detects a first timing at which the estimated oxygen occluded amount reaches the maximum oxygen occluded amount and a second timing at which an oxygen concentration sensor on the downstream side of the catalysts indicates an output equivalent to a lean air/fuel ratio when fuel cut is performed. Then, the control device provides the overall amount of the oxygen flowing into the catalysts in a period between the first timing and the second timing, provides the actual adhered amount of fuel based on the overall amount of the oxygen, and corrects the fuel behavior model based on the actual adhered amount of fuel thus obtained and the estimated adhered amount of fuel in starting fuel cut. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【００１５】
これに対し、実際には、燃料噴射が停止された状態においても、吸気ポートや吸気弁の背面等の吸気通路構成部材に付着していた燃料がシリンダに吸入される。シリンダに吸入された燃料は触媒に流入し、同様に触媒内に流入した酸素及び触媒内に吸蔵されていた酸素を消費する。
【００１６】
従って、図１（Ｂ）の時刻ｔ１〜時刻ｔ３における実線により示したように、触媒に大気のみが流入している場合（同図１（Ｂ）の破線により示す。）に比べ、実際の酸素吸蔵量（（以下、「実酸素吸蔵量」と称呼する。）の増加は遅くなる。これにより、実酸素吸蔵量は前述した第１タイミングよりも遅れた第２タイミング（図１の時刻ｔ３）にて最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達する。そして、その第２タイミングにて触媒下流に多量の酸素が流出し始めるので、図１（Ｃ）の時刻ｔ３に示したように、酸素濃度センサにより検出される酸素濃度が実質的に大気中の酸素濃度と等しい値（リーン出力）へと変化する。
【００１７】
このことを数式化すると（４）式が得られる。（４）式において、Ｋｆｗは所定の係数である。ＳＵＭＦｗは燃料噴射が停止された時点（時刻ｔ１）において、吸気通路構成部材に付着していた実燃料付着量である。
【００１８】
【数４】

【００１９】
従って、（３）式及び（４）式から下記（５）式が得られる。
【００２０】
【数５】

【００２１】
この（５）式から、推定される酸素吸蔵量が触媒の最大酸素吸蔵量に到達する第１タイミング（時刻ｔ２）から検出される酸素濃度が実質的に大気中の酸素濃度と等しい値に到達する第２タイミング（時刻ｔ３）までの時間の長さは、例えば、第１タイミングから第２タイミングまでの期間に触媒に流入する空気流量（酸素流量）が一定である場合、燃料噴射の停止が開始された時点（時刻ｔ１）にて吸気通路構成部材に実際に付着していた燃料の量（実燃料付着量）ＳＵＭＦｗに比例するということを導き出すことができる。
【００２２】
また、（５）式から、触媒に流入する空気流量（酸素流量）が変動するような場合、空気流量（酸素流量）を第１タイミングから第２タイミングまで時間積分した値は、燃料噴射の停止が開始された時点で吸気通路構成部材に実際に付着していた実燃料付着量ＳＵＭＦｗに比例するということも導き出すことができる。
【００２３】
そこで、上記実燃料付着量推定手段は、推定される酸素吸蔵量が触媒の最大酸素吸蔵量に到達する第１タイミング（時刻ｔ２）及び検出される酸素濃度が実質的に大気中の酸素濃度と等しい値に到達する第２タイミング（時刻ｔ３）を検出し、同検出される第１タイミング及び同検出される第２タイミングに基づいて燃料噴射の停止が開始された時点（時刻ｔ１）で吸気通路構成部材に実際に付着していた燃料の量（実燃料付着量）を推定する。これによれば、燃料噴射の停止を開始した時点の実燃料付着量を、触媒の酸素吸蔵量の推定値の変化と実際値の変化との差を利用して推定することが可能となる。
【００２４】
また、上述したように、実燃料付着量推定手段は、前記検出される第１タイミングから前記検出される第２タイミングまでの期間において前記触媒に流入する酸素の総量を取得し、同取得した酸素の総量に基づいて前記実燃料付着量を推定するように構成されることが好適である。これによれば、触媒に流入する酸素量（酸素の流量）が変動する運転状態であっても前記実燃料付着量を精度良く推定することができる。
【００２５】
さらにこの場合、実燃料付着量推定手段は、前記検出される第１タイミングから前記検出される第２タイミングまでの期間における前記内燃機関の吸入空気量の総量を取得し、同取得した吸入空気量の総量に基づいて前記触媒に流入する酸素の総量を取得するように構成されることが好適である。第１タイミングから第２タイミングまでは、内燃機関の吸入空気量と同量の空気が触媒に流入することになるから、容易に取得可能な同内燃機関の吸入空気量の総量を取得することで、触媒に流入する酸素の総量（従って、前記実燃料付着量）を精度良く推定することができる。
【００２６】
また、これらにより、燃料噴射の停止を開始した時点（時刻ｔ１）の実燃料付着量が精度良く推定されるので、例えば、このように推定された実燃料付着量と燃料噴射の停止を開始した時点において燃料挙動モデルにより推定されていた燃料付着量とを比較することにより、燃料挙動モデルを修正することが可能となる。
【００２７】
即ち、本発明による他の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に備えられた酸素吸蔵機能を有する触媒と、前記触媒の下流のガスに含まれる酸素の濃度を検出する酸素濃度センサと、前記内燃機関の吸入空気量を取得する吸入空気量取得手段と、前記内燃機関の吸気通路を構成する部材に付着する燃料の量である燃料付着量を燃料付着パラメータを使用した数式により表された燃料挙動モデルにしたがって推定する燃料付着量推定手段と、前記内燃機関に噴射すべき燃料の量である燃料噴射量を前記取得された吸入空気量及び前記推定された燃料付着量に基づいて決定する燃料噴射量決定手段と、前記決定された燃料噴射量の燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関への燃料噴射を停止するフューエルカット実行手段と、を備える。
【００２８】
更に、この内燃機関の制御装置は、前記フューエルカット実行手段により前記燃料噴射が停止され且つ同燃料噴射の停止が継続している場合において前記触媒に流入するガスに含まれる酸素の量を前記取得された吸入空気量に基づいて推定し、同推定した酸素の量に基づいて同触媒の酸素吸蔵量を推定する酸素吸蔵量推定手段と、前記フューエルカット実行手段により前記燃料噴射が停止され且つ同燃料噴射の停止が継続している場合において前記推定された酸素吸蔵量が前記触媒の最大酸素吸蔵量に到達する第１タイミング及び前記検出される酸素濃度が実質的に大気中の酸素濃度と等しい値に到達する第２タイミングを検出し、同検出される第１タイミング及び同検出される第２タイミングに基づいて前記燃料噴射の停止が開始された時点で前記内燃機関の吸気通路を構成する部材に実際に付着していた燃料の量である実燃料付着量を推定する実燃料付着量推定手段と、前記実燃料付着量推定手段により推定された実燃料付着量及び前記燃料付着量推定手段により前記燃料噴射の停止が開始された時点において推定されていた燃料付着量に基づいて前記燃料挙動モデルを修正する燃料挙動モデル修正手段と、を備える。
【００２９】
この場合においても、実燃料付着量推定手段は、前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの期間において前記触媒に流入する酸素の総量を取得し、同取得した酸素の総量に基づいて前記実燃料付着量を推定してもよい。また、前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの期間における前記内燃機関の吸入空気量の総量を取得し、同取得した吸入空気量の総量に基づいて前記触媒に流入する酸素の総量を取得してもよい。
【００３０】
これらによれば、燃料付着量推定手段は、例えば、上記（１）式に基づいて燃料付着量を推定し、実燃料付着量推定手段は、例えば、上記（５）式に基づいて実燃料付着量を推定する。そして、燃料挙動モデル修正手段は、前記実燃料付着量推定手段により推定された実燃料付着量及び前記燃料付着量推定手段により前記燃料噴射の停止が開始された時点において推定されていた燃料付着量に基づいて、燃料付着量推定手段の燃料挙動モデルを修正する。
【００３１】
従って、個々のエンジンに応じて燃料挙動モデルが修正されることになるので、燃料付着量推定手段により推定される燃料付着量が真の燃料付着量に近づく。その結果、取得された吸入空気量及び燃料付着量推定手段により推定された燃料付着量に基づいて決定される燃料噴射量が適正な値となるので、内燃機関の空燃比を所望の空燃比（例えば、目標空燃比）により近づけることが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の燃料付着量推定装置を含んでなる燃料噴射量制御装置（内燃機関の制御装置）の実施形態について図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒（４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。なお、図２は、特定の気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００３３】
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からの排気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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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弁４３、スロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａ、スワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４及びＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａを備えている。
【００３７】
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（排気管）５２及びエキゾーストパイプ５２に介装された触媒（三元触媒コンバータ）５３を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００３８】
触媒５３は、空燃比がほぼ理論空燃比のときに未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）を酸化するとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する。更に、触媒５３は、酸素を貯蔵（吸蔵）する酸素吸蔵機能（Ｏ_２ストレージ機能）を有している。触媒５３は、この酸素吸蔵機能により、空燃比が理論空燃比から偏移したとしても、ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを浄化することができる。このような機能は、触媒５３が有するセリウムＣｅによって達成される。
【００３９】
より具体的に述べると、セリウムＣｅは金属単体の状態であると不安定であり、酸素が結合するとセリアＣｅＯ_２となって安定する。従って、空燃比が理論空燃比よりもリーンであって、触媒５３内に酸素分子（窒素酸化物の酸素を含む。）が流入すると、セリウムＣｅは酸素を奪ってセリアＣｅＯ_２となる。一方、空燃比が理論空燃比よりもリッチであって、触媒５３内に未燃ＨＣ，ＣＯが流入すると、これら未燃ＨＣ，ＣＯはセリアＣｅＯ_２から酸素を奪う。この結果、セリアＣｅＯ_２は、再び不安定なセリウムＣｅとなる。
【００４０】
このように、触媒５３に流入するガス（触媒流入ガス）の空燃比がリーンになると同ガスに含まれる酸素分子が奪われるので、同ガス中に含まれるＮＯｘが還元される。また、触媒流入ガスの空燃比がリッチになると同ガスに含まれるＨＣ，ＣＯがセリアＣｅＯ_２から酸素を奪うので、同ＨＣ，ＣＯが酸化される。以上により、触媒５３は、空燃比が理論空燃比より偏移しても、ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを浄化することができるようになっている。
【００４１】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、触媒５３の上流の排気通路内に配設された空燃比センサ６６（以下、「上流側空燃比センサ６６」と称呼する。）、触媒５３の下流の排気通路内に配設された空燃比センサ６７（以下、「下流側空燃比センサ６７」と称呼する。）、排気温度センサ６８及びアクセル開度センサ６９を備えている。
【００４２】
熱線式エアフローメータ（吸入空気量取得手段）６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量を計測し、同計測された吸入空気流量Ｇａを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、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。カムポジションセンサ６３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。
【００４３】
クランクポジションセンサ６４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。水温センサ６５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。
【００４４】
上流側空燃比センサ６６は、図３に示したように、測定するガス（この場合、触媒流入ガス、上流側空燃比ａｂｙｆｓ）の空燃比Ａ／Ｆに応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧Ｖａｂｙｆｓを出力するようになっている。図３から明らかなように、上流側空燃比センサ６６によれば、広範囲にわたる空燃比Ａ／Ｆを精度良く検出することができる。
【００４５】
下流側空燃比センサ６７は、濃淡電池型の酸素濃度センサである。この酸素濃度センサは、測定するガス中に含まれる酸素濃度が所定値より小さい場合に高レベルの電圧を出力し、測定するガス中に含まれる酸素濃度が所定値より大きい場合（実質的に大気中の酸素濃度と等しい場合）に低レベルの電圧を出力するようになっている。従って、酸素濃度センサは、測定ガスが内燃機関に供給される混合気や排ガスの場合、それらのガスの空燃比が理論空燃比よりも小さければ（即ち、リッチであれば）高レベルの電圧を、同空燃比が理論空燃比よりも大きければ（即ち、リーンであれば）低レベルの電圧を出力するようになっている。この場合、下流側空燃比センサ６７は、触媒５３の下流のガスの空燃比（以下、単に「触媒下流空燃比」と称呼する。）を測定する。従って、下流側空燃比センサ６７は、図４に示したように、触媒下流空燃比が理論空燃比よりリッチであれば高レベル（略０．９Ｖ）、リーンであれば低レベル（略０．１Ｖ）、理論空燃比であればそれらの中間の値であるＶｒｅｆ（０．５Ｖ）の電圧Ｖａｂｙｆｓｂを出力するようになっている。
【００４６】
排気温度センサ６８は、触媒５３の温度を検出し、触媒温度ＴｅｍｐＣＣＲＯを表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ６９は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、同アクセルペダル８１の操作量Ａｃｃｐを表す信号を出力するようになっている。
【００４７】
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、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）及び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、並びに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。
【００４８】
インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９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、スロットル弁アクチュエータ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。
【００４９】
（燃料噴射量制御装置の作動の概要）
次に、本燃料噴射量制御装置の作動の概要について説明する。この燃料噴射量制御装置は、各気筒の吸気通路構成部材に付着する燃料量（燃料付着量）を燃料付着パラメータを使用した式により表される燃料挙動モデルを用いて燃料噴射毎に推定し、その推定された燃料付着量（以下、燃料挙動モデルを用いて推定された燃料付着量を「推定燃料付着量」とも称呼する。）に応じて燃料噴射量を決定する。また、燃料噴射量制御装置は、燃料噴射が停止されるフューエルカットの開始時において吸気通路構成部材に実際に付着していた実燃料付着量を求める。そして、燃料噴射量制御装置は、実燃料付着量と推定燃料付着量とに基づいて燃料付着パラメータ（燃料挙動モデル）を修正する。これにより、以降の推定燃料付着量の精度が向上するので、機関の空燃比をより一層目標空燃比に近づけることができる。以下、このような作動を行うために必要となる各値の求め方について説明する。
【００５０】
（酸素吸蔵量推定方法）
後述するように、実燃料付着量ＳＵＭＦｗを推定するためには、触媒５３の酸素吸蔵量を取得しなければならない。しかしながら、酸素吸蔵量を直接計測することはできないので、燃料噴射量制御装置は、酸素吸蔵量を以下のように計算によって推定する。
【００５１】
下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが所定値以下から同所定値以上となって触媒下流側空燃比がリーン空燃比から明白なリッチ空燃比となったことは、触媒５３内に酸素が全く存在しない状態となって同触媒５３から未燃ガスが排出されたことを意味する。従って、このような状況が検出された場合、燃料噴射量制御装置は、酸素吸蔵量ＯＳＡを「０」に設定する。それ以降においては、下記（６）式乃至下記（８）式に基いて酸素吸蔵量ＯＳＡを算出する。但し、フューエルカット中でない場合には（６）式を使用し、フューエルカット中である場合には（７）式を使用する。
【００５２】
【数６】
ΔＯＳＡ＝α・ｍｆｒ・（ａｂｙｆｓａｖｅ − ｓｔｏｉｃｈ） …（６）
【００５３】
【数７】
ΔＯＳＡ＝α・Ｇａｕ・Δｔ＝α・Ｇａ・Δｔ …（７）
【００５４】
【数８】
ＯＳＡ＝ΣΔＯＳＡ …（８）
【００５５】
これらの式において、値αは例えば０．２３であり、大気中に含まれる酸素の重量割合である。ｍｆｒは所定時間Δｔ内の燃料噴射量ｆｉの合計量である。ａｂｙｆｓａｖｅは前記所定時間Δｔ内の上流側空燃比センサ６６により検出された空燃比Ａ／Ｆの平均値である。ｓｔｏｉｃｈは理論空燃比（例えば、１４．７）である。Ｇａｕは触媒に流入する単位時間あたりの空気量であり、エアフローメータ６１により計測された吸入空気流量Ｇａと等しい。
【００５６】
フューエルカット中でない場合、（６）式に示したように、所定時間Δｔ内の噴射量の合計値ｍｆｒに、同所定時間Δｔにおける平均空燃比の理論空燃比からの偏移（ａｂｙｆｓａｖｅ − ｓｔｏｉｃｈ）を乗じることで、同所定時間Δｔにおける触媒５３に流入する空気の過不足量が求められ、この空気の過不足量に酸素の重量割合αを乗じることで同所定時間Δｔにおいて触媒５３に流入するガスに含まれる酸素の過不足量（以下、「酸素吸蔵量変化量」と称呼する。）ΔＯＳＡが求められる。そして、（８）式に示したように、ΔＯＳＡを積算することで触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが計算される。
【００５７】
即ち、（６）式及び（８）式により、燃料噴射が停止されていないとき（フューエルカット中でないとき）、触媒５３に流入するガスに含まれる酸素の過不足量ΔＯＳＡは燃料噴射量ｆｉの合計値ｍｆｒ及び触媒５３に流入するガスの空燃比に基づいて推定され、同推定された酸素の過不足量ΔＯＳＡに基づいて触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが推定される。
【００５８】
一方、フューエルカット中の場合、燃料噴射量ｆｉは「０」であるから、吸気通路構成部材に付着していた燃料が蒸発することを考慮しなければ、触媒５３内には大気のみが流入するはずである。従って、（７）式に示したように、吸入空気量Ｇａに大気中に含まれる酸素の重量割合αを乗じ、これに所定時間Δｔを乗じることで同所定時間Δｔ内の酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡが求められる。そして、（８）式に示したように、酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡを積算することで触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが計算される。
【００５９】
（７）式及び（８）式は下記の（９）式と等価である。（９）式において時刻ｔａはフューエルカットが開始されたときの時刻、ｔｂはそのフューエルカットが継続している期間の任意の時刻、ＯＳＡｆｃはフューエルカットが開始されたときの推定酸素吸蔵量である。
【００６０】
【数９】

【００６１】
このように、（７）式及び（８）式により、燃料噴射が停止されているとき（フューエルカット中であるとき）、触媒５３に流入するガスに含まれる酸素の過不足量（この場合、単純に、酸素の量）ΔＯＳＡが、吸入空気量Ｇａに基づいて推定され、同推定された酸素の過不足量ΔＯＳＡに基づいて触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが推定される。
【００６２】
（実燃料付着量ＳＵＭＦｗの推定）
次に、燃料噴射量制御装置による実燃料付着量ＳＵＭＦｗの推定（取得）方法について説明する。実燃料付着量ＳＵＭＦｗとは、燃料噴射の停止を開始した時（フューエルカット開始時）において吸気通路構成部材に実際に付着していた実燃料付着量のことである。燃料噴射量制御装置は、下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂと上述のように推定される酸素吸蔵量ＯＳＡとを利用して実燃料付着量ＳＵＭＦｗを推定する。以下、その原理について、図１のタイムチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
時刻ｔ０〜ｔ１においては、通常の燃料噴射が行われている。ここでは、目標空燃比が理論空燃比とされているので、実際の機関の空燃比は略理論空燃比となっている。従って、上記（６）式及び（８）式により酸素吸蔵量ＯＳＡが計算される。その後、時刻ｔ１でフューエルカット条件が成立して燃料噴射が停止される（フューエルカット状態となる。）。
【００６４】
この時刻ｔ１直後から、上記（７）式及び（８）式により酸素吸蔵量ＯＳＡが計算されるので、図１（Ｂ）の破線に示したように、推定される酸素吸蔵量ＯＳＡは比較的大きな速度で上昇を開始する。そして、時刻ｔ２になると、推定された酸素吸蔵量ＯＳＡは最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達する。最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとは、触媒５３が酸素を吸蔵する能力の限界まで酸素を吸蔵した状態における酸素吸蔵量のことである。推定された酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達する時点（時刻ｔ２）を、便宜上、第１タイミング（推定酸素吸蔵量飽和タイミング）と称呼する。
【００６５】
このとき、上記（９）式に基づけば下記（１０）式が成立する。ＯＳＡｔ１は時刻ｔ１における推定酸素吸蔵量ＯＳＡの値である。（１０）式の右辺第２項は、燃料噴射の停止から第１タイミングまでの期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）に触媒に流入するガスに含まれる酸素の総量を示している。
【００６６】
【数１０】

【００６７】
ところで、実際にはフューエルカットが開始された時刻ｔ１の直後において、吸気通路構成部材に付着していた燃料がシリンダ２１を介して排気通路に排出され、触媒５３内に流入する。そして、触媒５３内に流入した燃料は、同様に触媒５３内に流入した酸素及び触媒５３内に吸蔵されていた酸素を消費する。図１は、実燃料付着量ＳＵＭＦｗが極めて大きい例を示しているので、時刻ｔ１の直後で触媒に流入するガスに含まれる酸素の量が不足する。
【００６８】
従って、図１（Ｂ）の実線により示したように、実際の酸素吸蔵量は時刻ｔ１直後において一旦減少し、その後増大して時刻ｔ２よりも遅れた時刻ｔ３にて最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達する。なお、実燃料付着量ＳＵＭＦｗが小さい場合であっても、実燃料付着量ＳＵＭＦｗに相当する量の燃料が触媒５３内で酸素と結びつく結果、時刻ｔ３は時刻ｔ２よりも必ず遅れる。
【００６９】
時刻ｔ３においては、触媒５３の実際の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達しているから、触媒５３から理論空燃比よりもリーンな空燃比のガス（即ち、酸素を大量に含むが燃料（未燃成分）を殆ど含まないガス）が流出し始める。従って、下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂは低レベルとなる（リーンを示す）。この時点（時刻ｔ３）を、便宜上、第２タイミング（実酸素吸蔵量飽和タイミング）と称呼する。
【００７０】
このとき、上記（９）式に基づけば下記（１１）式が成立する。（１１）式の第一行右辺第２項は、燃料噴射が停止された時点（時刻ｔ１）から第２タイミング（時刻ｔ３）までの期間に触媒に流入するガスに含まれる酸素の総量を示している。Ｋｆｗは所定の係数（単位質量あたりの燃料が消費する酸素の質量）である。ＳＵＭＦｗは、前述したように、燃料噴射が停止された時点において、吸気通路構成部材に付着していた実燃料付着量である。
【００７１】
【数１１】

【００７２】
従って、（１０）式及び（１１）式から下記（１２）式が得られ、（１２）式を整理することにより下記（１３）式が得られる。
【００７３】
【数１２】

【００７４】
【数１３】

【００７５】
燃料噴射量制御装置は、（１３）式を書き換えた下記（１４）式及び下記（１５）式により燃料噴射の停止を開始した時点（フューエルカット開始時）の実燃料付着量ＳＵＭＦｗを求める。（１５）式のＳＵＭＯ２は、燃料噴射の停止開始後から触媒５３に流入するガスに含まれる酸素の積算値（酸素量積算値、即ち、酸素の総量）である。
【００７６】
【数１４】
ΔＯ２＝α・Ｇａ・Δｔ …（１４）
【００７７】
【数１５】
ＳＵＭＦｗ＝ΣΔＯ２／ｋｆｗ＝ＳＵＭＯ２／ｋｆｗ（積算区間：第１〜第２タイミング）…（１５）
【００７８】
（燃料挙動モデルに基づく燃料付着量の推定）
燃料噴射量制御装置は、吸気通路構成部材への燃料付着量を燃料挙動モデルに基づいて推定し、この推定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ｆｉを決定する。燃料挙動モデルでは、燃料付着パラメータとして燃料付着率Ｒ及び燃料残留率Ｐが使用されて燃料付着量が推定される。
【００７９】
以下、具体的に燃料付着量の推定方法について説明する。図５に示したように、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（１６）式により求められる。
【００８０】
【数１６】
ｆｗ（ｋ＋１）＝Ｒ・ｆｉ（ｋ）＋Ｐ・ｆｗ（ｋ） …（１６）
【００８１】
上記（１６）式において、ｆｗ（ｋ）はｆｉ（ｋ）の量の燃料を噴射する前の燃料付着量である。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（燃料付着率）である。燃料噴射量制御装置は、燃料付着率Ｒを、エンジン運転状態（気筒の一吸気行程における吸入空気量に相当する値、エンジン回転速度及び冷却水温等）と燃料付着率Ｒとの関係を規定するテーブルＭａｐＲと実際のエンジン運転状態とに基づいて求める。
【００８２】
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（燃料残留率）である。燃料噴射量制御装置は、燃料残留率Ｐを、エンジン運転状態（気筒の一吸気行程における吸入空気量に相当する値、エンジン回転速度及び冷却水温等）と燃料残留率Ｐとの関係を規定するテーブルＭａｐＰと実際のエンジン運転状態とに基づいて求める。
【００８３】
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機関の空燃比を目標空燃比と一致させるために必要な燃料量（要求燃料量）であるとすると、同機関の空燃比を同目標空燃比とするためには、下記（１７）式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。
【００８４】
【数１７】
ｆｃ（ｋ）＝（１−Ｒ）・ｆｉ（ｋ）＋（１−Ｐ）・ｆｗ（ｋ） …（１７）
【００８５】
燃料噴射量制御装置は、実際には上記（１７）式を変形した（１８）式（燃料挙動モデルの逆モデル）により今回の燃料噴射量ｆｉ（ｋ）を決定する。燃料噴射量制御装置は、決定した燃料噴射量ｆｉ（ｋ）の燃料をインジェクタ３９から噴射する。
【００８６】
【数１８】
ｆｉ（ｋ）＝｛ｆｃ（ｋ）−（１−Ｐ）・ｆｗ（ｋ）｝／（１−Ｒ） …（１８）
【００８７】
（燃料挙動モデルの修正）
以上のようにして、燃料噴射量制御装置は、推定燃料付着量ｆｗ及び実燃料付着量ＳＵＭＦｗを求める。そして、燃料噴射が停止されたとき（時刻ｔ１）に燃料挙動モデルにより推定されていた推定燃料付着量ｆｗｆｃと実燃料付着量ＳＵＭＦｗとに基づいて燃料付着パラメータである燃料付着率Ｒ及び／又は燃料残留率Ｐ（燃料挙動モデル）を修正する。なお、ｆｗｆｃは、「燃料噴射停止開始時推定燃料付着量（フューエルカット開始時推定燃料付着量）ｆｗｆｃ」とも称呼される。
【００８８】
ここで、燃料挙動モデルの修正例を挙げると、推定燃料付着量ｆｗｆｃが実燃料付着量ＳＵＭＦｗよりも大きいとき燃料付着率Ｒ及び燃料残留率Ｐが過大であると考えられるから、修正係数ｋｒを１より小さい値に設定し、修正係数ｋｒをテーブルＭａｐＲとエンジン運転状態とにより得られた燃料付着率Ｒに乗じた値を新たな燃料付着率Ｒとして同燃料付着率Ｒを減少させる。同様に、修正係数ｋｐを１より小さい値に設定し、修正係数ｋｐをテーブルＭａｐＰとエンジン運転状態とにより得られた燃料残留率Ｐに乗じた値を新たな燃料残留率Ｐとして燃料残留率Ｐを減少させる。
【００８９】
一方、推定燃料付着量ｆｗｆｃが実燃料付着量ＳＵＭＦｗよりも小さいとき、燃料付着率Ｒ及び燃料残留率Ｐが過小であると考えられるから、修正係数ｋｒを１より大きい値に設定し、修正係数ｋｒをテーブルＭａｐＲとエンジン運転状態とにより得られた燃料付着率Ｒに乗じた値を新たな燃料付着率Ｒとして同燃料付着率Ｒを増大させる。同様に、修正係数ｋｐを１より大きい値に設定し、修正係数ｋｐをテーブルＭａｐＰとエンジン運転状態とにより得られた燃料残留率Ｐに乗じた値を新たな燃料残留率Ｐとして燃料残留率Ｐを増大させる。
【００９０】
（燃料噴射量制御装置の実際の作動）
次に、フローチャートを参照しながら燃料噴射量制御装置の実際の作動について説明する。
【００９１】
ＣＰＵ７１は、特定の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°）になり、その気筒が吸気行程を迎える直前になると、図６の燃料噴射制御ルーチンの処理をステップ６００から開始する。なお、ＣＰＵ７１は、このルーチンと同じルーチンを他の気筒についても同様なタイミングにて実行するようになっている。次に、ＣＰＵ７１は、ステップ６０５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（１９）式に応じて求める。（１９）式においてて、βは０〜１までの任意の係数である。
【００９２】
【数１９】
Ｑ＝β・Ｑ＋（１−β）・Ｇａ …（１９）
【００９３】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ６１０に進み、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を乗じて特定気筒の燃焼室２５に吸入される空気量ＫＬを求める。
【００９４】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ６１５にてエンジン回転速度ＮＥ、空気量ＫＬ及び冷却水温ＴＨＷ（エンジン運転状態パラメータ）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ＭａｐＲ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６５が検出している冷却水温ＴＨＷ（実際のエンジン運転状態パラメータ）とに基いて現時点における燃料付着率Ｒを求める。そして、ステップ６２０にて、後述するルーチンにより変更される燃料付着率Ｒの修正係数ｋｒを前記求めた燃料付着率Ｒに乗じて新たな燃料付着率Ｒを求める。
【００９５】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ６２５にて、エンジン回転速度ＮＥ、空気量ＫＬ及び冷却水温ＴＨＷ（エンジン運転状態パラメータ）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ＭａｐＰ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６５が検出している冷却水温ＴＨＷ（実際のエンジン運転状態パラメータ）とに基いて現時点における燃料残留率Ｐを求める。そして、ステップ６３０にて、後述するルーチンにより変更される燃料残留率Ｐの修正係数ｋｐを前記求めた燃料残留率Ｐに乗じて新たな燃料残留率Ｐを求める。
【００９６】
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θｉｖ、及び／又は、可変吸気バルブのタイミングＶＴに応じて求めるように構成してもよい。
【００９７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ６３５に進み、エンジンの運転条件がフューエルカット条件（燃料噴射停止条件）を満たしているか否かを判定する。フューエルカット条件は、例えば、エンジン回転速度ＮＥが所定回転数以上であり、且つ、スロットル弁開度ＴＡが「０」であるときに成立する。
【００９８】
ここでは、フューエルカット条件が成立していないと仮定して説明を続ける。この場合、ＣＰＵ７１はステップ６３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６４０に進み、空気量ＫＬを目標空燃比Ａｂｙｆｒｅｆ（例えば、理論空燃比である１４．７）で除することにより、特定気筒の燃焼室２５に吸入される混合気の空燃比を目標空燃比Ａｂｙｆｒｅｆとするために必要な要求燃料量ｆｃ（ｋ）を算出する。
【００９９】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ６４５に進み、上述した（１８）式に基づいて燃料噴射量ｆｉ（ｋ）＝ｆｉを決定し、続くステップ６５０にて特定気筒のインジェクタ３９から燃料噴射量ｆｉの燃料を噴射する。このステップ６４５は、燃料噴射量決定手段を構成している。そして、ＣＰＵ７１はステップ６５５に進み、上述した（１６）式に基づいて（即ち、燃料挙動モデルにしたがって）新たな燃料付着量（推定燃料付着量）ｆｗ（ｋ＋１）を求める。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ６６０にて次回の本ルーチンの演算に備えて同燃料付着量ｆｗ（ｋ＋１）を燃料付着量ｆｗ（ｋ）として設定するとともに、ステップ６７０にてその時点の燃料噴射量合計値ｍｆｒに燃料噴射量ｆｉ（ｋ）を加えて新たな燃料噴射量合計値ｍｆｒを求め、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１００】
一方、フューエルカット条件が成立しているとき、ＣＰＵ７１がステップ６３５に進むと、ＣＰＵ７１はステップ６３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６７０に進み、今回の燃料噴射量ｆｉ（ｋ）の値を「０」に設定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ６５５、ステップ６６０、ステップ６６５及びステップ６９５へと進む。この場合、ステップ６５０が実行されないので、燃料噴射は停止される。このように、ステップ６３５及びステップ６７０はフューエルカット実行手段を構成している。
【０１０１】
また、ステップ６５５では、値が「０」に設定された燃料噴射量ｆｉ（ｋ）を基にして燃料付着量ｆｗ（ｋ＋１）が更新される。以上により、燃料噴射量ｆｉの決定及び燃料噴射、並びに推定燃料付着量ｆｗ（ｋ）の取得・推定が達成される。
【０１０２】
次に、酸素吸蔵量ＯＳＡを推定するための作動について説明する。ＣＰＵ７１は、図７に示したルーチンを所定時間Δｔｓの経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んでその時点の上流側空燃比センサ６６の出力Ｖａｂｙｆｓと図３に示したマップから上流側空燃比ａｂｙｆｓを求める。
【０１０３】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ７１０にてその時点の上流側空燃比積算値Ｓａｂｙｆｓに前記ステップ７０５にて求めた現時点の上流側空燃比ａｂｙｆｓを加えた値を新たな上流側空燃比積算値Ｓａｂｙｆｓとして設定する。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ７１５にてデータ数（カウント）ｎの値を「１」だけ増大し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、上流側空燃比積算値Ｓａｂｙｆｓが更新されるとともに、上流側空燃比積算値Ｓａｂｙｆｓに積算された上流側空燃比ａｂｙｆｓのデータ数ｎが更新されて行く。
【０１０４】
また、ＣＰＵ７１は酸素吸蔵量ＯＳＡを推定するために、図８に示したルーチンを所定時間Δｔ（Δｔは実行間隔時間と呼ばれ、図７に示したルーチンを実行する間隔Δｔｓより相当大きい。）毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ８００から処理を開始し、ステップ８０５にて現在がフューエルカット中（燃料噴射の停止中）であるか否かを判定する。
【０１０５】
このとき、フューエルカット中でなければ、ＣＰＵ７１はステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８１０に進み、上流側空燃比積算値Ｓａｂｙｆｓをデータ数ｎで除することにより、上流側空燃比の平均値ａｂｙｆｓａｖｅを求める。次に、ＣＰＵ７１はステップ８１５に進み、上述した（６）式に基いて本ルーチンの実行間隔時間Δｔ内における酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡを計算してステップ８２５に進む。
【０１０６】
一方、現時点がフューエルカット中であると、ＣＰＵ７１はステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、上述した（７）式に基いて本ルーチンの実行間隔時間Δｔ内における酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡを計算してステップ８２５に進む。
【０１０７】
ＣＰＵ７１は、続くステップ８２５にて、その時点の酸素吸蔵量ＯＳＡに酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡを加えることにより新たな酸素吸蔵量ＯＳＡを求め、ステップ８３０にて燃料噴射量合計値ｍｆｒを「０」にリセットする。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ８３５にて上流側空燃比積算値Ｓａｂｙｆｓを「０」にリセットするとともに、ステップ８４０にてデータ数ｎを「０」にリセットする。
【０１０８】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ８４５に進んで、本ルーチンを前回実行した際の下流側空燃比センサ６７の出力（前回の出力）Ｖａｂｙｆｓｂｏｌｄが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値より小さいか否かを判定する。所定値ΔＶは値Ｖｒｅｆの略半分乃至１／３程度の値である。このとき、前回の出力Ｖａｂｙｆｓｂｏｌｄが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値以上であると、ＣＰＵ７１はステップ８４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８５０に進む。
【０１０９】
これに対し、前回の出力Ｖａｂｙｆｓｂｏｌｄが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値より小さいと、ＣＰＵ７１はステップ８４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５５に進み、今回の下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値以上であるか否かを判定する。このとき、今回の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値より小さければ、ＣＰＵ７１はステップ８５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８５０に進む。
【０１１０】
また、ステップ８５５の判定時に、今回の下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値以上であると、ＣＰＵ７１はステップ８５５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８６０に進み、酸素吸蔵量ＯＳＡの値を「０」にリセットし、その後、ステップ８５０に進む。
【０１１１】
即ち、ステップ８４５、ステップ８５５及びステップ８６０により、下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが「理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた閾値」以下から同閾値以上へと変化したか否か（触媒５３の下流側のガスの空燃比が明白なリッチとなったか否か）がモニタされ、そのような変化が検出された場合にのみ触媒５３内に吸蔵されていた酸素が丁度「０」になったとして、酸素吸蔵量ＯＳＡが「０」にリセットされる。
【０１１２】
ＣＰＵ７１は、ステップ８５０にて、下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂを次回の本ルーチンの演算のために前回の出力Ｖａｂｙｆｓｂｏｌｄとして設定し、続くステップ８６５にて本ルーチンにより更新された酸素吸蔵量ＯＳＡの値が０と最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとの間の値となるように、同酸素吸蔵量ＯＳＡの値をガードする。
【０１１３】
即ちＣＰＵ７１は、本ルーチンにより更新された酸素吸蔵量ＯＳＡが０より小さければ同酸素吸蔵量ＯＳＡの値を「０」に設定し、本ルーチンにより更新された酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘより大きければ同酸素吸蔵量ＯＳＡの値を最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに設定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。このルーチンが繰り返され、酸素吸蔵量ＯＳＡが随時更新されて行く。このように、図７及び図８に示されたルーチン（特に、図７の全ステップ及び図８のステップ８０５〜ステップ８２５）は、酸素吸蔵量推定手段を構成している。
【０１１４】
次に、実燃料付着量ＳＵＭＦｗの算出及び燃料挙動モデルの修正に係る作動について、図９及び図１０のフローチャートにより示したルーチンを参照しながら説明する。
【０１１５】
ＣＰＵ７１は、図９に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。このルーチンにより、フラグＸの値が操作される。フラグＸは、実燃料付着量ＳＵＭＦｗを取得する条件が成立したことを値「１」により示す。なお、フラグＸの値は、イグニッションスイッチが「オフ」から「オン」へと変更されたときに起動される図示しないイニシャルルーチンにより「０」に初期化されるようになっている。
【０１１６】
所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、前述したルーチンにより推定されている酸素吸蔵量ＯＳＡの値が最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの半分の値から所定値γを減じた値と最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの半分の値に所定値γを加えた値との間にあるか否かを判定する。所定値γは最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの半分の値より相当に小さい値（例えば、γ＝Ｃｍａｘ／１０）である。このステップ９０５により、酸素吸蔵量ＯＳＡが、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの略半分程度であるか否かが判定される。
【０１１７】
いま、酸素吸蔵量ＯＳＡが、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの略半分程度であれば、ＣＰＵ７１はステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、その時点の下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値以上であるか否かを判定する。そして、その時点の下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値以上であれば、ＣＰＵ７１はステップ９１５に進んでフラグＸの値を「１」に設定する。
【０１１８】
一方、酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの略半分程度でない場合、ＣＰＵ７１はステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に進み、本ルーチンを直ちに終了する。また、ＣＰＵ７１は、下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値以上でない場合、ステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に進み、本ルーチンを直ちに終了する。
【０１１９】
以上により、酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの略半分程度であって酸素吸蔵量の変化が見込める場合、且つ、下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆに所定値ΔＶを加えた値以上（リッチ出力である高レベル）であって同出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆから所定値ΔＶを減じた値（リーン出力である低レベル）へと変化し得る場合にのみ、フラグＸの値が「１」へと変更される。
【０１２０】
また、ＣＰＵ７１は、図１０に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ１０００から処理を開始してステップ１００５に進み、現在がフューエルカット中であるか否かを判定する。
【０１２１】
いま、図１の時刻ｔ０〜時刻ｔ１のように、フューエルカット中でないとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ１００５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０１０に進み、フラグＸの値を「０」に設定する。このように、フラグＸの値は、図９に示したルーチンの実行により一旦「１」に設定されても、フューエルカットが終了すれば直ちに「０」に戻される。次いで、ＣＰＵ７１はステップ１０１５に進み、その時点の酸素吸蔵量ＯＳＡを次回の本ルーチンの実行のために前回の酸素吸蔵量ＯＳＡｏｌｄとして格納し、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２２】
次に、図１の時刻ｔ１の直後において本ルーチンが実行される場合、即ち、本ルーチンを前回実行した時点と今回実行する時点の間にフューエルカットが実行されるとともに、フラグＸの値が「１」となっている場合について説明する。
【０１２３】
この場合、ＣＰＵ７１はステップ１００５に進んだとき、同ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、本ルーチンを前回実行した時点においてもフューエルカット中であったか否かを判定する。この場合、本ルーチンを前回実行した時点においてはフューエルカット中でないので、ＣＰＵ７１はステップ１０２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０２５に進み、フューエルカットが実行され始めた時点（燃料噴射が停止された時点）において燃料挙動モデルに基づいて推定されていた燃料付着量ｆｗ（ｋ）を燃料噴射停止開始時推定燃料付着量ｆｗｆｃとして格納する。
【０１２４】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１０３０に進んで、フラグＸの値が「１」であるか否かを判定する。前述した仮定に従えば、フラグＸの値は「１」である。従って、ＣＰＵ７１はステップ１０３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３５に進み、前回の酸素吸蔵量ＯＳＡｏｌｄの値が最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘより小さいか否かを判定する。
【０１２５】
前述したように、フラグＸは、酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの略半分程度であるときにしか「１」に設定されない（図９を参照。）。また、現時点はフューエルカット開始直後である。従って、この時点で前回の酸素吸蔵量ＯＳＡｏｌｄの値は最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘよりも小さい（図１（Ｂ）の時刻ｔ１直後を参照。）。
【０１２６】
従って、ＣＰＵ７１はステップ１０３５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１０４０にて現在の酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと等しいか否かを判定する。この場合、現在の酸素吸蔵量ＯＳＡの値も最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘより小さいから、ＣＰＵ７１はステップ１０４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０１５及びステップ１０９５へと進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２７】
その後、フューエルカットが継続すると、上述のステップが繰り返し実行される。また、その間、図１（Ｂ）の破線により示したように、推定される酸素吸蔵量ＯＳＡは増大する。このため、所定の時間が経過すると、推定される酸素吸蔵量ＯＳＡは最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達する（図１（Ｂ）の時刻ｔ２）。
【０１２８】
このとき、ＣＰＵ７１がステップ１０００から処理を開始すると、ＣＰＵ７１はステップ１００５、ステップ１０２０及びステップ１０３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３５に進む。現時点は、推定される酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達した直後であるから、前回の酸素吸蔵量ＯＳＡｏｌｄは最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘより小さく、今回の酸素吸蔵量ＯＳＡは最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと等しい。従って、ＣＰＵ７１はステップ１０３５にて「Ｙｅｓ」と判定するとともに、ステップ１０４０にても「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１０４５に進んで酸素量積算値ＳＵＭＯ２を「０」に設定する。
【０１２９】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１０５０にて下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆから所定値ΔＶを減じた値以上であるか否かを判定する。即ち、ステップ１０５０では、触媒５３の下流側ガス（触媒５３から流出するガス）が明白なリーンとなっていないか否か（そのガス中の酸素濃度が実質的に大気中の酸素濃度以上となっていないか否か）が判定される。
【０１３０】
図１に示したように、この時点（時刻ｔ１直後）においては、触媒５３の下流のガスに含まれる酸素濃度は大気中の酸素濃度よりも小さく、下流側空燃比センサ６７の出力Ｖａｂｙｆｓｂが理論空燃比相当の値Ｖｒｅｆから所定値ΔＶを減じた値よりも大きい。従って、ＣＰＵ７１はステップ１０５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５５に進み、上記（１４）式及び上記（１５）式の考えに基づいて酸素量積算値ＳＵＭＯ２を求める。具体的には、大気中の酸素の重量割合αと吸入空気量（吸入空気流量）Ｇａと本ルーチンの実行間隔時間Δｔとの積をその時点の酸素量積算値ＳＵＭＯ２に加えた値を新たな酸素量積算値ＳＵＭＯ２とする。その後、ＣＰＵ７１はステップ１０１５及びステップ１０９５を実行し本ルーチンを一旦終了する。
【０１３１】
かかる状態が継続すると、実際の酸素吸蔵量は次第に増大する。一方、推定される酸素吸蔵量ＯＳＡは最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに維持される（図１（Ｂ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ３）。このとき、ＣＰＵ７１が本ルーチンを実行すると、ステップ１０００、１００５、１０２０及び１０３０を経由してステップ１０３５に進み、同ステップ１０３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０６０に進む。
【０１３２】
そして、ＣＰＵ７１はステップ１０６０にて酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと等しいか否かを判定する。この場合、酸素吸蔵量ＯＳＡは最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと等しいから、ＣＰＵ７１はステップ１０６０からステップ１０５０に進むようになる。これにより、ステップ１０４５がスキップされるので、ステップ１０５０にて「Ｎｏ」と判定されるまで、ステップ１０５５による酸素量積算値ＳＵＭＯ２の更新が続けられる。
【０１３３】
その後、更に時間が経過すると、触媒５３内の実際の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達し、触媒５３の下流ガスに実質的に大気中の酸素濃度と等しい酸素濃度の酸素が含まれるようになる。このとき、ＣＰＵ７１が本ルーチンを実行すると、ＣＰＵ７１はステップ１０００、１００５、１０２０、１０３０、１０３５及び１０６０を経由してステップ１０５０に進み、同ステップ１０５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０６５に進み、上記（１５）式にしたがって（即ち、酸素量積算値ＳＵＭＯ２を係数ｋｗｆで除して）、燃料噴射の停止を開始した時点（時刻ｔ１）における実燃料付着量ＳＵＭＦｗを求める。
【０１３４】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１０７０にて、ステップ１０２５にて保存しておいた燃料噴射停止開始時推定燃料付着量ｆｗｆｃとステップ１０６５にて求めた実燃料付着量ＳＵＭＦｗとに基づいて燃料付着率Ｒの修正係数ｋｒ及び燃料残留率Ｐの修正係数ｋｐを前述したように修正し、燃料挙動モデルの修正を行う。その後、ＣＰＵ７１はステップ１０１０、ステップ１０１５及び１０９５を実行して本ルーチンを一旦終了する。このように、図１０に示したルーチンは、実燃料付着量推定手段及び燃料挙動モデル修正手段（特に、ステップ１０７０）を構成している。
【０１３５】
一方、このような燃料挙動モデルの修正を行う前にフューエルカットが終了した場合、ＣＰＵ７１はステップ１００５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０１０等を経由して本ルーチンを一旦終了する。また、フューエルカット中であっても、ステップ１０３０を実行するときにフラグＸの値が「１」となっていなければ、ＣＰＵ７１はステップ１０１０等を経由して本ルーチンを一旦終了する。
【０１３６】
更に、何らかの理由により、フューエルカット中において前回の推定酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘ以上であり、且つ、今回の推定酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと等しくなくなった場合、ＣＰＵ７１はステップ１０３５及びステップ１０６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０１０等を経由して本ルーチンを一旦終了する。
【０１３７】
以上、説明したように、本発明による燃料噴射量制御装置（内燃機関の制御装置）は、燃料噴射の停止が開始されたときの実燃料付着量を、触媒５３の推定酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達する第１タイミングと触媒５３から流出するガス中の酸素濃度が実質的に大気中の酸素濃度となる第２タイミングとに基づいて求め、この実燃料付着量と燃料噴射の停止が開始されたときに燃料挙動モデルにしたがって求められていた推定燃料付着量とを比較することにより、燃料挙動モデルを修正するようになっている。
【０１３８】
従って、修正された燃料挙動モデルにより推定燃料付着量が正しく求められるようになるので、様々な運転状態において、機関の空燃比を目標空燃比により近づけることができる。
【０１３９】
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、上記実施形態においては、第１タイミングと第２タイミングとの間の酸素量積算値ＳＵＭＯ２に基づいて実燃料付着量ＳＵＭＦｗを求め、燃料噴射停止開始時推定燃料付着量ｆｗｆｃと実燃料付着量ＳＵＭＦｗとに基づいて燃料挙動モデルを修正していたが、例えば、吸入空気量が略一定であるときに、前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの時間Ｔｆｗを計測し、その計測された時間Ｔｆｗと燃料噴射停止開始時推定燃料付着量ｆｗｆｃに基づいて燃料挙動モデルを修正してもよい。計測された時間Ｔｆｗは、実燃料付着量ＳＵＭＦｗに略比例した値となるからである。
【０１４０】
また、上記実施形態にて使用される最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘは、ＲＯＭ７２内に予め記憶された値であってもよいが、実際の最大酸素吸蔵量を別途求めておき、その求めた最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを使用してもよい。
【０１４１】
最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを実際に求めるには、例えば、機関の空燃比を所定のリッチ空燃比とし、下流側空燃比センサ６７がリッチを示した時点の酸素吸蔵量を「０」に設定し、その後、機関の空燃比をリーンとし続けて下流側空燃比センサ６７がリーンを示すまでの酸素吸蔵量ＯＳＡを求め、その酸素吸蔵量ＯＳＡを最大酸素吸蔵量とすればよい。また、機関の空燃比を所定のリーン空燃比とし、下流側空燃比センサ６７がリーンを示した後に機関の空燃比をリッチとし、下流側空燃比センサ６７がリッチを示すまでの酸素吸蔵量ＯＳＡを求め、その酸素吸蔵量ＯＳＡの絶対値を最大酸素吸蔵量としてもよい。
【０１４２】
また、酸素吸蔵量推定手段は、例えば、内燃機関の吸入空気量Ｇａと同吸入空気量に基づいて定められる燃料供給量ｆｉとに基づいて触媒５３に流入するガスに含まれる酸素の過不足量を求め、この酸素の過不足量に基づいて酸素吸蔵量を推定してもよい。更に、下流側空燃比センサ６７は、上流側空燃比センサ６６のように酸素濃度を連続的に計測できるセンサであってもよい。加えて、上記実施形態では、フューエルカット中に触媒５３に流入する酸素は触媒５３の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに到達していなければ総べて触媒５３に吸蔵されると仮定しているが、吸入空気流量Ｇａや触媒温度ＴｅｍｐＣＣＲＯ等に応じて変化する定数ｋｏｂを求め、吸入空気流量Ｇａに時間Δｔ、定数ｋｏｂ及び酸素の重量割合αを乗じた量（Ｇａ・Δｔ・ｋｏｂ・α）の酸素が時間Δｔ内に触媒５３内に吸蔵されて行くとして酸素吸蔵量を推定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の制御装置が実際の燃料付着量を求める際の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図２】本発明による内燃機関の制御装置を搭載した同内燃機関の概略図である。
【図３】図２に示した上流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したマップである。
【図４】図２に示した下流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したマップである。
【図５】燃料挙動モデルにより推定燃料付着量を求める原理を説明するための概念図である。
【図６】図２に示したＣＰＵが燃料噴射制御を行うために実行するプログラム（ルーチン）を示したフローチャートである。
【図７】図２に示したＣＰＵが酸素吸蔵量を推定するために実行するプログラム（ルーチン）を示したフローチャートである。
【図８】図２に示したＣＰＵが酸素吸蔵量を推定するために実行するプログラム（ルーチン）を示したフローチャートである。
【図９】図２に示したＣＰＵが実燃料付着量を求めるために実行するプログラム（ルーチン）を示したフローチャートである。
【図１０】図２に示したＣＰＵが実燃料付着量を求めるとともに燃料挙動モデルを修正するために実行するプログラム（ルーチン）を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３９…インジェクタ、５２…エキゾーストパイプ（排気管）、５３…三元触媒、６１…エアフローメータ、６６…上流側空燃比センサ、６７…下流側空燃比センサ（酸素濃度センサ）、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a catalyst having an oxygen storage function in an exhaust passage, and more particularly, to an internal combustion engine capable of estimating an amount of fuel actually attached to a member constituting an intake passage of the internal combustion engine. Related to a control device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fuel adhesion amount fw which is an amount of fuel adhering to a member constituting an intake passage such as an intake manifold (hereinafter, referred to as an "intake passage constituting member") is defined by the following (1) describing a fuel behavior. ) Is estimated using a fuel behavior model (also referred to as a “dynamic characteristic model of fuel” or a “fuel adhesion model”) represented by the following equation, and the estimated fuel adhesion amount fw is used in the following (2). 2. Description of the Related Art There is known a fuel injection amount control device for an internal combustion engine that determines a fuel injection amount fi according to an equation and injects fuel having the determined fuel injection amount fi.
[0003]
In the following formulas (1) and (2), R is the rate at which the injected fuel adheres to the intake passage components (fuel attachment ratio), and P is the amount of fuel adhering to the intake passage components. This is a rate (fuel remaining rate) that remains without being sucked into the cylinder during the intake stroke. Fc is the amount of fuel to be supplied to the cylinders of the internal combustion engine in order to set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine (hereinafter referred to as “air-fuel ratio of the internal combustion engine”) to the target air-fuel ratio. (Hereinafter referred to as “requested fuel amount fc”) (for example, refer to Patent Document 1).
[0004]
(Equation 1)
fw (k + 1) = R · fi (k) + P · fw (k) (1)
[0005]
(Equation 2)
fc (k) = (1−R) · fi (k) + (1−P) · fw (k) (2)
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-303173 (paragraph numbers 0025 to 0032, FIG. 5)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional apparatus, the fuel adhesion rate R is determined based on a table (map) MapR that defines the relationship between the engine operation state and the fuel adhesion rate R and the actual engine operation state. Similarly, in the conventional device, the residual fuel ratio P is determined based on a table MapP defining the relationship between the engine operating state and the residual fuel ratio P and the actual engine operating state.
[0008]
However, due to differences in fuel properties, variations in engine manufacturing, and changes in the deposit amount that changes with the operation of the engine, for example, the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P do not become correct values. As a result, the fuel behavior model becomes inaccurate, the estimated fuel adhesion amount fw becomes inaccurate, and the air-fuel ratio of the engine deviates from the target air-fuel ratio, and as a result, the amount of unburned gas and NOx emissions increases. There's a problem.
[0009]
[Overview of the present invention]
In this case, even in a limited operating state, if there is a case where the actual fuel adhesion amount (hereinafter, referred to as “actual fuel adhesion amount”) can be accurately estimated, the actual fuel adhesion amount and the fuel behavior model are used. The fuel behavior model (for example, the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P) can be corrected on the basis of the fuel adhesion amount estimated by the above. Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of accurately estimating the actual fuel adhesion amount, and a control of the internal combustion engine capable of correcting a fuel behavior model based on the estimated actual fuel adhesion amount. It is to provide a device.
[0010]
A control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxygen storage function, an oxygen concentration sensor for detecting a concentration of oxygen contained in gas downstream of the catalyst, and an oxygen concentration sensor. Intake air amount obtaining means for obtaining the amount of intake air, fuel injection amount determining means for determining a fuel injection amount that is an amount of fuel to be injected into the internal combustion engine based on the obtained intake air amount, Fuel injection means for injecting fuel of the determined fuel injection amount, fuel cut execution means for stopping fuel injection to the internal combustion engine, and the fuel injection being stopped by the fuel cut execution means and stopping the fuel injection Is continued, the amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst is estimated based on the acquired intake air amount, and based on the estimated amount of oxygen, An oxygen storage amount estimating unit for estimating an element storage amount, and the estimated oxygen storage amount is the maximum of the catalyst when the fuel injection is stopped by the fuel cut execution unit and the fuel injection is stopped. A first timing at which the oxygen storage amount is reached and a second timing at which the detected oxygen concentration reaches a value substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere are detected. An actual fuel adhesion amount estimating an actual fuel adhesion amount which is an amount of fuel actually adhering to a member constituting an intake passage of the internal combustion engine at the time when the stop of the fuel injection is started based on the second timing; Estimating means.
[0011]
The catalyst has an oxygen storage function, and can store oxygen therein. When the fuel injection is stopped by the fuel cut execution means and the stop of the fuel injection is continued, the oxygen storage amount estimating means determines that only oxygen flows into the catalyst and determines the amount of the oxygen. The estimation is performed based on the intake air amount, and the oxygen storage amount of the catalyst is estimated based on the estimated oxygen amount.
[0012]
Therefore, as shown after time t1 in FIG. 1, when the fuel injection is stopped at time t1 (when the fuel cut is executed), the estimated oxygen storage amount is the amount of unburned fuel and oxygen stored in the catalyst. Increases at a relatively large speed as compared with the case of flowing in (see the broken line in FIG. 1B). As a result, at the first timing (time t2 in FIG. 1) at which a predetermined time has elapsed since the fuel injection was stopped, the estimated oxygen storage amount reaches the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst.
[0013]
At this time, the following equation (3) is established. OSAt1 is the oxygen storage amount estimated at the time when the stop of the fuel injection is started (time t1). Ga is the amount of intake air of the internal combustion engine per unit time (mass flow rate of intake air of the internal combustion engine, intake air flow rate), and is equal to the amount of air flowing into the catalyst per unit time. α is the weight ratio of oxygen in the atmosphere, for example, 0.23. That is, the second term on the right side of the equation (3) indicates the total amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst during the period from the stop of the fuel injection to the first timing (time t1 to time t2).
[0014]
[Equation 3]

[0015]
On the other hand, actually, even when the fuel injection is stopped, the fuel adhering to the intake port constituting members such as the intake port and the back surface of the intake valve is sucked into the cylinder. The fuel sucked into the cylinder flows into the catalyst, and similarly consumes oxygen flowing into the catalyst and oxygen stored in the catalyst.
[0016]
Therefore, as shown by the solid line from time t1 to time t3 in FIG. 1B, the actual oxygen is compared with the case where only the atmosphere flows into the catalyst (shown by the broken line in FIG. 1B). The increase in the storage amount (hereinafter, referred to as “actual oxygen storage amount”) is slowed down, so that the actual oxygen storage amount is delayed at the second timing (the time t3 in FIG. 1) that is later than the first timing. At the second timing, a large amount of oxygen begins to flow downstream of the catalyst at the second timing, so that it is detected by the oxygen concentration sensor as shown at time t3 in FIG. The oxygen concentration changes to a value (lean output) substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere.
[0017]
When this is converted into a mathematical expression, the expression (4) is obtained. In the equation (4), Kfw is a predetermined coefficient. SUMFw is the actual amount of fuel adhering to the intake passage components at the time when the fuel injection was stopped (time t1).
[0018]
(Equation 4)

[0019]
Therefore, the following equation (5) is obtained from the equations (3) and (4).
[0020]
(Equation 5)

[0021]
From this equation (5), the oxygen concentration detected from the first timing (time t2) when the estimated oxygen storage amount reaches the maximum oxygen storage amount of the catalyst reaches a value substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere. The length of time until the second timing (time t3) is, for example, when the air flow (oxygen flow) flowing into the catalyst during the period from the first timing to the second timing is constant, the fuel injection is stopped. It can be derived that it is proportional to the amount of fuel actually adhering to the intake passage constituent members (actual fuel adhering amount) SUMFw at the time of starting (time t1).
[0022]
Also, from equation (5), when the air flow rate (oxygen flow rate) flowing into the catalyst fluctuates, the value obtained by integrating the air flow rate (oxygen flow rate) with time from the first timing to the second timing is determined by the fuel injection stoppage. It can also be derived that the amount of fuel is actually proportional to the actual fuel adhesion amount SUMFw that has adhered to the intake passage constituting member at the time when the start is started.
[0023]
Therefore, the actual fuel adhering amount estimating means calculates the first timing (time t2) when the estimated oxygen storage amount reaches the maximum oxygen storage amount of the catalyst and the detected oxygen concentration is substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere. A second timing (time t3) that reaches the same value is detected, and at the time (time t1) when the stop of fuel injection is started based on the detected first timing and the detected second timing, the intake passage is started. The amount of fuel actually adhering to the constituent members (actual fuel adhering amount) is estimated. According to this, it is possible to estimate the actual fuel adhesion amount at the time when the stop of the fuel injection is started, using the difference between the change in the estimated value of the oxygen storage amount of the catalyst and the change in the actual value.
[0024]
Further, as described above, the actual fuel adhesion amount estimating means obtains the total amount of oxygen flowing into the catalyst during the period from the first detected timing to the second detected timing, and obtains the obtained oxygen. Is preferably configured to estimate the actual fuel adhesion amount based on the total amount of the fuel. According to this, even in an operating state in which the amount of oxygen (the flow rate of oxygen) flowing into the catalyst fluctuates, the actual amount of attached fuel can be accurately estimated.
[0025]
Further, in this case, the actual fuel adhering amount estimating means acquires the total amount of the intake air amount of the internal combustion engine in a period from the detected first timing to the detected second timing, and acquires the acquired intake air amount. Is preferably configured to obtain the total amount of oxygen flowing into the catalyst based on the total amount of oxygen. From the first timing to the second timing, since the same amount of air as the intake air amount of the internal combustion engine flows into the catalyst, it is possible to acquire the total amount of the intake air amount of the internal combustion engine that can be easily obtained. Thus, the total amount of oxygen flowing into the catalyst (accordingly, the actual fuel adhesion amount) can be accurately estimated.
[0026]
In addition, since the actual fuel adhesion amount at the time when the stop of the fuel injection is started (time t1) is accurately estimated, the actual fuel adhesion amount thus estimated and the stop of the fuel injection are started. The fuel behavior model can be corrected by comparing the fuel adhesion amount estimated by the fuel behavior model at the time.
[0027]
That is, another control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a catalyst having an oxygen storage function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, an oxygen concentration sensor for detecting a concentration of oxygen contained in gas downstream of the catalyst, and An intake air amount acquiring means for acquiring an intake air amount of the internal combustion engine, and a fuel adhesion amount, which is an amount of fuel adhering to a member constituting an intake passage of the internal combustion engine, is represented by a formula using a fuel adhesion parameter. Fuel adhesion amount estimating means for estimating according to the obtained fuel behavior model, and determining a fuel injection amount, which is an amount of fuel to be injected into the internal combustion engine, based on the acquired intake air amount and the estimated fuel adhesion amount. Fuel injection amount determining means, fuel injection means for injecting fuel of the determined fuel injection amount, and fuel cut execution means for stopping fuel injection to the internal combustion engine. .
[0028]
Further, the control device for the internal combustion engine may obtain the amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst when the fuel injection is stopped by the fuel cut execution unit and the stop of the fuel injection is continued. An oxygen storage amount estimating means for estimating the oxygen storage amount of the catalyst based on the estimated intake air amount, and an oxygen storage amount of the catalyst based on the estimated oxygen amount; and wherein the fuel injection is stopped by the fuel cut execution means. The first timing at which the estimated oxygen storage amount reaches the maximum oxygen storage amount of the catalyst when the fuel injection stop is continued, and the detected oxygen concentration is substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere. Detecting a second timing at which the fuel injection reaches a value, and stopping the fuel injection based on the detected first timing and the detected second timing. The actual fuel adhesion amount estimating means for estimating the actual fuel adhesion amount, which is the amount of fuel actually adhering to the members constituting the intake passage of the internal combustion engine, and the actual fuel adhesion amount estimated by the actual fuel adhesion amount estimating means. Fuel behavior model modifying means for modifying the fuel behavior model based on the fuel adhesion amount and the fuel adhesion amount estimated at the time when the stop of the fuel injection is started by the fuel adhesion amount estimating means.
[0029]
Also in this case, the actual fuel adhesion amount estimation means acquires the total amount of oxygen flowing into the catalyst during the period from the first timing to the second timing, and based on the acquired total amount of oxygen, The amount of adhesion may be estimated. In addition, a total amount of intake air of the internal combustion engine in a period from the first timing to the second timing is acquired, and a total amount of oxygen flowing into the catalyst is acquired based on the acquired total amount of intake air. You may.
[0030]
According to these, the fuel adhering amount estimating means estimates the fuel adhering amount based on, for example, the above equation (1), and the actual fuel adhering amount estimating means estimates the actual fuel adhering amount based on, for example, the above equation (5). Estimate the amount. Then, the fuel behavior model correcting means includes an actual fuel adhesion amount estimated by the actual fuel adhesion amount estimating means and a fuel adhesion amount estimated at the time when the stop of the fuel injection is started by the fuel adhesion amount estimating means. , The fuel behavior model of the fuel adhesion amount estimating means is corrected.
[0031]
Therefore, since the fuel behavior model is corrected according to each engine, the fuel adhesion amount estimated by the fuel adhesion amount estimation means approaches the true fuel adhesion amount. As a result, the fuel injection amount determined based on the acquired intake air amount and the fuel adhesion amount estimated by the fuel adhesion amount estimating means becomes an appropriate value, so that the air-fuel ratio of the internal combustion engine becomes the desired air-fuel ratio ( For example, it is possible to approach the target air-fuel ratio).
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a fuel injection amount control device (control device for an internal combustion engine) including a fuel adhesion amount estimation device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a schematic configuration of a system in which the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder (four cylinder) internal combustion engine 10. Although FIG. 2 shows only a cross section of a specific cylinder, other cylinders have the same configuration.
[0033]
The internal combustion engine 10 includes a cylinder block 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, and an oil pan, a cylinder head 30 fixed on the cylinder block 20, and a gasoline mixture in the cylinder block 20. And an exhaust system 50 for discharging exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside.
[0034]
The cylinder block section 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 via the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 together with the cylinder head 30 form a combustion chamber 25.
[0035]
The cylinder head section 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 for opening and closing the intake port 31, and an intake camshaft for driving the intake valve 32, and continuously changes the phase angle of the intake camshaft. Variable intake timing device 33, an actuator 33a of the variable intake timing device 33, an exhaust port 34 communicating with the combustion chamber 25, an exhaust valve 35 for opening and closing the exhaust port 34, an exhaust camshaft 36 for driving the exhaust valve 35, and a spark plug 37 An igniter 38 including an ignition coil for generating a high voltage applied to the ignition plug 37 and an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31 are provided.
[0036]
The intake system 40 includes an intake pipe 41 including an intake manifold communicating with the intake port 31 and forming an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and an intake pipe 41. The throttle valve 43 has a variable opening cross-sectional area of the intake passage, a throttle valve actuator 43a comprising a DC motor constituting a throttle valve driving means, a swirl control valve (hereinafter referred to as "SCV") 44, and a DC motor. An SCV actuator 44a is provided.
[0037]
The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 connected to the exhaust port 34, an exhaust pipe (exhaust pipe) 52 connected to the exhaust manifold 51, and a catalyst (three-way catalytic converter) 53 interposed in the exhaust pipe 52. . The exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage.
[0038]
The catalyst 53 oxidizes unburned components (HC, CO) and reduces nitrogen oxides (NOx) when the air-fuel ratio is substantially at the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the catalyst 53 has an oxygen storage function (O) for storing (occluding) oxygen. ₂ Storage function). With this oxygen storage function, the catalyst 53 can purify HC, CO, and NOx even if the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio. Such a function is achieved by the cerium Ce of the catalyst 53.
[0039]
More specifically, cerium Ce is unstable when it is a simple metal, and when oxygen is bonded, ceria CeO ₂ It becomes stable. Therefore, when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and oxygen molecules (including oxygen of nitrogen oxides) flow into the catalyst 53, cerium Ce deprives oxygen and ceria CeO. ₂ It becomes. On the other hand, when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio and unburned HC and CO flow into the catalyst 53, the unburned HC and CO are converted into ceria CeO. ₂ Deprive oxygen from As a result, ceria CeO ₂ Becomes unstable Ce again.
[0040]
As described above, when the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst 53 (catalyst flowing gas) becomes lean, oxygen molecules contained in the gas are deprived, and NOx contained in the gas is reduced. When the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst becomes rich, HC and CO contained in the gas flow into ceria CeO. ₂ , The HC and CO are oxidized. As described above, the catalyst 53 can purify HC, CO, and NOx even if the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio.
[0041]
On the other hand, this system includes a hot-wire type air flow meter 61, a throttle position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64, a water temperature sensor 65, and an air-fuel ratio sensor 66 (hereinafter referred to as an air-fuel ratio sensor) disposed in an exhaust passage upstream of the catalyst 53. , Referred to as an “upstream air-fuel ratio sensor 66”), an air-fuel ratio sensor 67 disposed in an exhaust passage downstream of the catalyst 53 (hereinafter, referred to as a “downstream air-fuel ratio sensor 67”), and exhaust gas. A temperature sensor 68 and an accelerator opening sensor 69 are provided.
[0042]
The hot-wire air flow meter (intake air amount acquisition means) 61 measures the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 41, and outputs a signal indicating the measured intake air flow rate Ga. The throttle position sensor 62 detects the opening of the throttle valve 43 and outputs a signal indicating the throttle valve opening TA. The cam position sensor 63 generates a signal (G2 signal) having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, each time the crankshaft 24 rotates 180 °).
[0043]
The crank position sensor 64 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 ° and a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. This signal indicates the engine speed NE. The water temperature sensor 65 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal indicating the cooling water temperature THW.
[0044]
As shown in FIG. 3, the upstream air-fuel ratio sensor 66 outputs a current corresponding to the air-fuel ratio A / F of the gas to be measured (in this case, the catalyst inflow gas, the upstream air-fuel ratio abyfs), and outputs this current. The output voltage Vabyfs is output. 3, the upstream air-fuel ratio sensor 66 can accurately detect the air-fuel ratio A / F over a wide range.
[0045]
The downstream air-fuel ratio sensor 67 is a concentration cell type oxygen concentration sensor. This oxygen concentration sensor outputs a high-level voltage when the concentration of oxygen contained in the gas to be measured is smaller than a predetermined value, and outputs the voltage at a high level when the concentration of oxygen contained in the gas to be measured is larger than a predetermined value (substantially atmospheric pressure). (When it is equal to the middle oxygen concentration), a low-level voltage is output. Therefore, when the measurement gas is an air-fuel mixture or exhaust gas supplied to the internal combustion engine, the oxygen concentration sensor outputs a high-level voltage if the air-fuel ratio of those gases is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, if the gas is rich). If the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, if the air-fuel ratio is lean), a low-level voltage is output. In this case, the downstream air-fuel ratio sensor 67 measures the air-fuel ratio of the gas downstream of the catalyst 53 (hereinafter, simply referred to as “catalyst downstream air-fuel ratio”). Accordingly, as shown in FIG. 4, the downstream air-fuel ratio sensor 67 has a high level (about 0.9 V) when the catalyst downstream air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and a low level (about 0.9 V) when lean. 1V), and outputs a voltage Vabyfsb of Vref (0.5 V) which is an intermediate value between them if the stoichiometric air-fuel ratio is used.
[0046]
The exhaust gas temperature sensor 68 detects the temperature of the catalyst 53 and outputs a signal representing the catalyst temperature TempCCRO. The accelerator opening sensor 69 detects the operation amount of the accelerator pedal 81 operated by the driver, and outputs a signal indicating the operation amount Accp of the accelerator pedal 81.
[0047]
The electric control device 70 includes a CPU 71 connected to a bus, a ROM 72 in which programs, tables (look-up tables, maps), constants, and the like to be executed by the CPU 71 are stored in advance, and the CPU 71 temporarily stores data as necessary. The microcomputer includes a RAM 73, a backup RAM 74 that stores data while the power is on, and retains the stored data even when the power is off, an interface 75 including an AD converter, and the like.
[0048]
The interface 75 is connected to the sensors 61 to 69, supplies signals from the sensors 61 to 69 to the CPU 71, and in accordance with instructions from the CPU 71, the actuator 33a of the variable intake timing device 33, the igniter 38, the injector 39, and the throttle. A drive signal is transmitted to the valve actuator 43a and the SCV actuator 44a.
[0049]
(Outline of operation of fuel injection amount control device)
Next, an outline of the operation of the present fuel injection amount control device will be described. This fuel injection amount control device estimates, for each fuel injection, a fuel amount (fuel adhesion amount) adhering to an intake passage constituting member of each cylinder using a fuel behavior model represented by an equation using a fuel adhesion parameter, The fuel injection amount is determined according to the estimated fuel adhesion amount (hereinafter, the fuel adhesion amount estimated using the fuel behavior model is also referred to as “estimated fuel adhesion amount”). Further, the fuel injection amount control device obtains the actual fuel adhesion amount actually adhering to the intake passage constituting member at the start of the fuel cut in which the fuel injection is stopped. Then, the fuel injection amount control device corrects a fuel adhesion parameter (fuel behavior model) based on the actual fuel adhesion amount and the estimated fuel adhesion amount. As a result, the accuracy of the subsequent estimated amount of fuel adhesion is improved, so that the air-fuel ratio of the engine can be brought closer to the target air-fuel ratio. Hereinafter, a method of obtaining each value required for performing such an operation will be described.
[0050]
(Oxygen storage amount estimation method)
As will be described later, in order to estimate the actual fuel adhesion amount SUMFw, the oxygen storage amount of the catalyst 53 must be obtained. However, since the oxygen storage amount cannot be directly measured, the fuel injection amount control device estimates the oxygen storage amount by calculation as follows.
[0051]
The fact that the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 has changed from a predetermined value or less to a predetermined value or more and the downstream air-fuel ratio of the catalyst has become a definite rich air-fuel ratio from the lean air-fuel ratio means that there is no oxygen in the catalyst 53. Means that the unburned gas is discharged from the catalyst 53. Therefore, when such a situation is detected, the fuel injection amount control device sets the oxygen storage amount OSA to “0”. After that, the oxygen storage amount OSA is calculated based on the following equations (6) to (8). However, when fuel cut is not being performed, equation (6) is used, and when fuel is being cut, equation (7) is used.
[0052]
(Equation 6)
ΔOSA = α · mfr · (abyfsave−stoich) (6)
[0053]
(Equation 7)
ΔOSA = α · Gau · Δt = α · Ga · Δt (7)
[0054]
(Equation 8)
OSA = ΣΔOSA (8)
[0055]
In these equations, the value α is, for example, 0.23, which is the weight ratio of oxygen contained in the atmosphere. mfr is the total amount of the fuel injection amount fi within the predetermined time Δt. abyfsave is an average value of the air-fuel ratio A / F detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66 within the predetermined time Δt. stoich is a stoichiometric air-fuel ratio (for example, 14.7). Gau is the amount of air flowing into the catalyst per unit time, and is equal to the intake air flow rate Ga measured by the air flow meter 61.
[0056]
When fuel cut is not being performed, as shown in Expression (6), the deviation of the average air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio during the predetermined time Δt to the total value mfr of the injection amount within the predetermined time Δt (abysave-stoich) Is multiplied by the amount of excess or deficiency of the air flowing into the catalyst 53 at the same predetermined time Δt, and the excess or deficiency of the air is multiplied by the weight ratio α of oxygen to flow into the catalyst 53 at the same predetermined time Δt. An excess / deficiency amount of oxygen contained in the gas (hereinafter, referred to as an “oxygen storage amount change amount”) ΔOSA is obtained. Then, as shown in equation (8), the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 is calculated by integrating ΔOSA.
[0057]
That is, according to the equations (6) and (8), when the fuel injection is not stopped (when the fuel cut is not being performed), the excess / deficiency amount ΔOSA of the oxygen contained in the gas flowing into the catalyst 53 is equal to the fuel injection amount fi. The oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 is estimated based on the total value mfr and the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst 53, and based on the estimated oxygen excess / deficiency ΔOSA.
[0058]
On the other hand, during fuel cut, the fuel injection amount fi is “0”, so that only the atmosphere flows into the catalyst 53 unless it is considered that the fuel adhering to the intake passage component evaporates. Should be. Therefore, as shown in the equation (7), the intake air amount Ga is multiplied by the weight ratio α of oxygen contained in the atmosphere, and this is multiplied by the predetermined time Δt to obtain the change amount of the oxygen storage amount within the predetermined time Δt. ΔOSA is required. Then, as shown in the equation (8), the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 is calculated by integrating the oxygen storage amount change amount ΔOSA.
[0059]
The expressions (7) and (8) are equivalent to the following expression (9). In the equation (9), the time ta is the time when the fuel cut is started, the time tb is any time during the fuel cut is continued, and the OSAfc is the estimated oxygen storage amount when the fuel cut is started. .
[0060]
(Equation 9)

[0061]
As described above, according to the equations (7) and (8), when fuel injection is stopped (during fuel cut), the excess or deficiency of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst 53 (in this case, Simply, the oxygen amount ΔOSA is estimated based on the intake air amount Ga, and the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 is estimated based on the estimated oxygen excess / deficiency ΔOSA.
[0062]
(Estimation of actual fuel adhesion amount SUMFw)
Next, a method of estimating (acquiring) the actual fuel adhesion amount SUMFw by the fuel injection amount control device will be described. The actual fuel adhesion amount SUMFw is the actual fuel adhesion amount that has actually adhered to the intake passage constituent members when the stop of the fuel injection is started (when the fuel cut is started). The fuel injection amount control device estimates the actual fuel adhesion amount SUMFw using the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 and the oxygen storage amount OSA estimated as described above. Hereinafter, the principle will be described with reference to the time chart of FIG.
[0063]
At times t0 to t1, normal fuel injection is performed. Here, since the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, the actual air-fuel ratio of the engine is substantially the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the oxygen storage amount OSA is calculated by the above equations (6) and (8). Thereafter, at time t1, the fuel cut condition is satisfied, and the fuel injection is stopped (the fuel cut state is established).
[0064]
Immediately after this time t1, the oxygen storage amount OSA is calculated by the above equations (7) and (8), so that the estimated oxygen storage amount OSA is relatively small as shown by the broken line in FIG. Start climbing at a great speed. Then, at time t2, the estimated oxygen storage amount OSA reaches the maximum oxygen storage amount Cmax. The maximum oxygen storage amount Cmax is an oxygen storage amount in a state where the catalyst 53 has stored oxygen up to the limit of its ability to store oxygen. The point in time at which the estimated oxygen storage amount OSA reaches the maximum oxygen storage amount Cmax (time t2) is referred to as a first timing (estimated oxygen storage amount saturation timing) for convenience.
[0065]
At this time, the following equation (10) is established based on the above equation (9). OSAt1 is the value of the estimated oxygen storage amount OSA at time t1. The second term on the right side of the equation (10) indicates the total amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst during the period from the stop of the fuel injection to the first timing (time t1 to time t2).
[0066]
(Equation 10)

[0067]
By the way, immediately after the time t1 when the fuel cut is started, the fuel adhering to the intake passage constituting member is discharged to the exhaust passage through the cylinder 21 and flows into the catalyst 53. The fuel that has flowed into the catalyst 53 consumes oxygen that has flowed into the catalyst 53 and oxygen that has been occluded in the catalyst 53. FIG. 1 shows an example in which the actual fuel adhesion amount SUMFw is extremely large, so that the amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst immediately after time t1 is insufficient.
[0068]
Therefore, as indicated by the solid line in FIG. 1B, the actual oxygen storage amount temporarily decreases immediately after time t1, and then increases to reach the maximum oxygen storage amount Cmax at time t3 which is later than time t2. I do. Even when the actual fuel adhesion amount SUMFw is small, the amount of fuel corresponding to the actual fuel adhesion amount SUMFw is combined with oxygen in the catalyst 53, so that the time t3 is always later than the time t2.
[0069]
At time t3, since the actual oxygen storage amount of the catalyst 53 has reached the maximum oxygen storage amount Cmax, a gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, containing a large amount of oxygen, (A gas containing almost no unburned components) starts to flow out. Therefore, the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 becomes low (indicating lean). This time (time t3) is referred to as a second timing (actual oxygen storage amount saturation timing) for convenience.
[0070]
At this time, the following equation (11) is established based on the above equation (9). The second term on the right side of the first row of the equation (11) indicates the total amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst during the period from the time when the fuel injection is stopped (time t1) to the second timing (time t3). ing. Kfw is a predetermined coefficient (mass of oxygen consumed by fuel per unit mass). SUMFw is, as described above, the actual amount of fuel adhering to the intake passage constituting member when the fuel injection is stopped.
[0071]
(Equation 11)

[0072]
Therefore, the following equation (12) is obtained from the equations (10) and (11), and the following equation (13) is obtained by rearranging the equation (12).
[0073]
(Equation 12)

[0074]
(Equation 13)

[0075]
The fuel injection amount control device obtains the actual fuel adhesion amount SUMFw at the time when the fuel injection stop is started (at the time of starting the fuel cut) by the following formulas (14) and (15) obtained by rewriting the formula (13). SUMO2 in the equation (15) is an integrated value of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst 53 after the start of stopping the fuel injection (the integrated value of oxygen amount, that is, the total amount of oxygen).
[0076]
[Equation 14]
ΔO2 = α · Ga · Δt (14)
[0077]
(Equation 15)
SUMFw = ΣΔO2 / kfw = SUMO2 / kfw (integration section: first and second timings) (15)
[0078]
(Estimation of fuel adhesion based on fuel behavior model)
The fuel injection amount control device estimates the amount of fuel adhering to the intake passage component based on the fuel behavior model, and determines the amount fi of fuel to be injected to obtain a predetermined air-fuel ratio in accordance with the estimated amount of fuel adhering. decide. In the fuel behavior model, the fuel deposition rate is estimated using the fuel deposition rate R and the fuel residual rate P as fuel deposition parameters.
[0079]
Hereinafter, a method for estimating the fuel adhesion amount will be specifically described. As shown in FIG. 5, the fuel adhesion amount fw (k + 1) after injecting the fuel amount fi (k) is obtained by the following equation (16).
[0080]
(Equation 16)
fw (k + 1) = R · fi (k) + P · fw (k) (16)
[0081]
In the above equation (16), fw (k) is a fuel adhesion amount before the fuel of the amount fi (k) is injected. R is a ratio (fuel adhesion rate) of the fuel directly adhering to the intake passage constituting member in the injected fuel. The fuel injection amount control device defines a fuel adhesion rate R as a relationship between an engine operating state (a value corresponding to an intake air amount in one intake stroke of a cylinder, an engine rotation speed, a coolant temperature, and the like) and a fuel adhesion rate R. It is determined based on the table MapR and the actual engine operation state.
[0082]
P is a ratio (fuel residual ratio) of the fuel that has already adhered to the intake passage constituting member and remains on the intake passage constituting member after one intake stroke. The fuel injection amount control device defines the fuel residual ratio P as a relationship between an engine operating state (a value corresponding to an intake air amount in one intake stroke of a cylinder, an engine rotation speed, a coolant temperature, etc.) and a fuel residual ratio P. It is determined based on the table MapP and the actual engine operating state.
[0083]
On the other hand, of the current fuel injection amount fi (k), the amount of fuel sucked into the combustion chamber (cylinder) is (1−R) · fi (k), and the amount of fuel already attached (the amount of fuel attached) ) The amount of fuel taken into the combustion chamber (cylinder) of fw (k) is (1−P) · fw (k). Therefore, assuming that fc (k) is a fuel amount (required fuel amount) required to make the air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio in the current intake stroke, the air-fuel ratio of the engine is set to the target air-fuel ratio. In order to do so, the current fuel injection amount fi (k) may be determined so that the following equation (17) is satisfied.
[0084]
[Equation 17]
fc (k) = (1−R) · fi (k) + (1−P) · fw (k) (17)
[0085]
The fuel injection amount control device actually determines the current fuel injection amount fi (k) according to Expression (18) (an inverse model of the fuel behavior model) obtained by modifying Expression (17). The fuel injection amount control device injects the fuel of the determined fuel injection amount fi (k) from the injector 39.
[0086]
(Equation 18)
fi (k) = {fc (k)-(1-P) .fw (k)} / (1-R) (18)
[0087]
(Modification of fuel behavior model)
As described above, the fuel injection amount control device obtains the estimated fuel adhesion amount fw and the actual fuel adhesion amount SUMFw. Then, based on the estimated fuel adhesion amount fwfc and the actual fuel adhesion amount SUMFw estimated by the fuel behavior model when the fuel injection is stopped (time t1), the fuel adhesion ratio R and / or the fuel adhesion parameter R / F are determined. Correct the residual ratio P (fuel behavior model). Note that fwfc is also referred to as “estimated fuel adhesion amount at the start of fuel injection stop (estimated fuel adhesion amount at the start of fuel cut) fwfc”.
[0088]
Here, as a modification example of the fuel behavior model, when the estimated fuel adhesion amount fwfc is larger than the actual fuel adhesion amount SUMFw, the fuel adhesion ratio R and the fuel residual ratio P are considered to be excessive, so the correction coefficient kr is It is set to a value smaller than 1 and a value obtained by multiplying the correction coefficient kr by the fuel adhesion rate R obtained by the table MapR and the engine operating state is set as a new fuel adhesion rate R, and the fuel adhesion rate R is decreased. Similarly, the correction coefficient kp is set to a value smaller than 1, and a value obtained by multiplying the correction coefficient kp by the fuel residual rate P obtained by the table MapP and the engine operating state is set as a new fuel residual rate P as the fuel residual rate P. Decrease.
[0089]
On the other hand, when the estimated fuel adhesion amount fwfc is smaller than the actual fuel adhesion amount SUMFw, it is considered that the fuel adhesion ratio R and the fuel residual ratio P are too small. Therefore, the correction coefficient kr is set to a value larger than 1 and the correction coefficient A value obtained by multiplying kr by the fuel adhesion rate R obtained from the table MapR and the engine operating state is set as a new fuel adhesion rate R, and the fuel adhesion rate R is increased. Similarly, the correction coefficient kp is set to a value larger than 1, and the value obtained by multiplying the correction coefficient kp by the fuel residual rate P obtained from the table MapP and the engine operating state is set as a new fuel residual rate P as the fuel residual rate P Increase.
[0090]
(Actual operation of the fuel injection amount control device)
Next, the actual operation of the fuel injection amount control device will be described with reference to a flowchart.
[0091]
When the crank angle of a specific cylinder becomes an angle (for example, BTDC 90 °) a predetermined crank angle before the intake top dead center of the cylinder and the cylinder reaches the intake stroke, the fuel injection shown in FIG. The processing of the control routine is started from step 600. Note that the CPU 71 executes the same routine as this routine for other cylinders at the same timing. Next, the CPU 71 proceeds to step 605 to calculate the intake air amount (weight) Q to be taken into the combustion chamber 25 of the specific cylinder by using the value Ga indicating the intake air amount detected by the air flow meter 61 as follows. It is determined according to the equation (19). In the equation (19), β is an arbitrary coefficient from 0 to 1.
[0092]
[Equation 19]
Q = β · Q + (1−β) · Ga (19)
[0093]
Next, the CPU 71 proceeds to step 610, in which a value obtained by dividing the intake air amount Q by the engine rotation speed NE is multiplied by a predetermined coefficient k1 to obtain an air amount KL to be taken into the combustion chamber 25 of the specific cylinder.
[0094]
Next, the CPU 71 determines in step 615 the map MapR stored in advance in the ROM 72 which defines the relationship between the engine rotation speed NE, the air amount KL, the cooling water temperature THW (engine operation state parameter), and the fuel adhesion rate R. The fuel adhesion rate R at the current time is obtained based on the current engine speed NE, the air amount KL obtained at the time, and the cooling water temperature THW (actual engine operation state parameter) currently detected by the water temperature sensor 65. Then, in step 620, a new fuel adhesion rate R is obtained by multiplying the fuel adhesion rate R by the correction coefficient kr of the fuel adhesion rate R, which is changed by a routine described later.
[0095]
Next, in step 625, the CPU 71 determines the relationship between the engine speed NE, the air amount KL, the coolant temperature THW (engine operation state parameter) and the fuel residual ratio P with the map MapP stored in advance in the ROM 72. The fuel residual ratio P at the current time is obtained based on the current engine rotational speed NE, the air amount KL obtained at the time, and the cooling water temperature THW (actual engine operating state parameter) currently detected by the water temperature sensor 65. . Then, at step 630, a new fuel residual ratio P is obtained by multiplying the obtained fuel residual ratio P by a correction coefficient kp of the fuel residual ratio P changed by a routine described later.
[0096]
In this example, the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P are set to increase as the cooling water temperature THW decreases. The cooling water temperature THW is used as a value representing the temperature of the intake passage constituting member, and can be replaced with the intake valve temperature or the intake pipe wall surface temperature (or an estimated value of these temperatures). Further, the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P may be configured to be obtained according to the SCV opening degree θiv and / or the timing VT of the variable intake valve.
[0097]
Next, the CPU 71 proceeds to step 635, and determines whether the operating condition of the engine satisfies the fuel cut condition (fuel injection stop condition). The fuel cut condition is satisfied, for example, when the engine rotational speed NE is equal to or higher than a predetermined rotational speed and the throttle valve opening TA is “0”.
[0098]
Here, the description will be continued assuming that the fuel cut condition is not satisfied. In this case, the CPU 71 determines “No” in step 635 and proceeds to step 640, in which the air amount KL is divided by the target air-fuel ratio Abyfref (for example, 14.7, which is the stoichiometric air-fuel ratio), to thereby determine the specific cylinder. The required fuel amount fc (k) required for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 25 to the target air-fuel ratio Abyfref is calculated.
[0099]
Next, the CPU 71 proceeds to step 645 to determine the fuel injection amount fi (k) = fi based on the above-mentioned equation (18), and then proceeds to step 650 where the fuel injection amount fi (k) is supplied from the injector 39 of the specific cylinder. Inject. This step 645 constitutes a fuel injection amount determining means. Then, the CPU 71 proceeds to step 655, and obtains a new fuel adhesion amount (estimated fuel adhesion amount) fw (k + 1) based on the above equation (16) (that is, according to the fuel behavior model). Thereafter, the CPU 71 sets the fuel adhesion amount fw (k + 1) as the fuel adhesion amount fw (k) at step 660 in preparation for the next calculation of this routine, and at step 670 the total fuel injection amount at that time. The fuel injection amount fi (k) is added to the value mfr to obtain a new fuel injection amount total value mfr, and the routine proceeds to step 695, where the present routine is temporarily terminated.
[0100]
On the other hand, when the fuel cut condition is satisfied, when the CPU 71 proceeds to step 635, the CPU 71 determines “Yes” in step 635, proceeds to step 670, and determines the value of the current fuel injection amount fi (k). Set to “0”. Then, the CPU 71 proceeds to step 655, step 660, step 665, and step 695. In this case, since step 650 is not executed, the fuel injection is stopped. Thus, steps 635 and 670 constitute fuel cut execution means.
[0101]
In step 655, the fuel adhesion amount fw (k + 1) is updated based on the fuel injection amount fi (k) whose value is set to “0”. Thus, the determination of the fuel injection amount fi, the fuel injection, and the acquisition and estimation of the estimated fuel adhesion amount fw (k) are achieved.
[0102]
Next, an operation for estimating the oxygen storage amount OSA will be described. The CPU 71 executes the routine shown in FIG. 7 every time the predetermined time Δts elapses. Accordingly, at a predetermined timing, the CPU 71 starts the processing from step 700, proceeds to step 705, and obtains the upstream air-fuel ratio abyfs from the output Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 at that time and the map shown in FIG. .
[0103]
Next, in step 710, the CPU 71 sets a value obtained by adding the current upstream air-fuel ratio abyfs obtained in step 705 to the current upstream air-fuel ratio integrated value Sabyfs at step 710 as a new upstream air-fuel ratio integrated value Sabyfs. I do. Thereafter, the CPU 71 increases the value of the data number (count) n by “1” in step 715, proceeds to step 795, and ends this routine once. As described above, the upstream air-fuel ratio integrated value Sabyfs is updated, and the data number n of the upstream air-fuel ratio abyfs integrated into the upstream air-fuel ratio integrated value Sabyfs is updated.
[0104]
In order to estimate the oxygen storage amount OSA, the CPU 71 executes the routine shown in FIG. 8 for a predetermined time Δt (Δt is called an execution interval time, which is considerably longer than the interval Δts at which the routine shown in FIG. 7 is executed). It is executed every time. Accordingly, at a predetermined timing, the CPU 71 starts the process from step 800, and determines in step 805 whether or not the fuel cut is currently being performed (fuel injection is being stopped).
[0105]
At this time, if the fuel cut is not being performed, the CPU 71 determines “No” in step 805 and proceeds to step 810, in which the upstream air-fuel ratio integrated value Sabyfs is divided by the number n of data to obtain the upstream air-fuel ratio. An average value abyfsave is obtained. Next, the CPU 71 proceeds to step 815, calculates the oxygen storage amount change amount ΔOSA within the execution interval time Δt of this routine based on the above-described equation (6), and proceeds to step 825.
[0106]
On the other hand, if the current time is during the fuel cut, the CPU 71 determines “Yes” in step 805, and proceeds to step 820, where the oxygen storage amount within the execution interval time Δt of this routine is determined based on the above equation (7). The amount of change ΔOSA is calculated, and the routine proceeds to step 825.
[0107]
In the following step 825, the CPU 71 obtains a new oxygen storage amount OSA by adding the oxygen storage amount change amount ΔOSA to the oxygen storage amount OSA at that time, and in step 830, sets the fuel injection amount total value mfr to “0”. Reset to. Then, the CPU 71 resets the upstream air-fuel ratio integrated value Sabyfs to “0” in step 835, and resets the data number n to “0” in step 840.
[0108]
Next, the CPU 71 proceeds to step 845, where the output Vabyfsbold of the downstream air-fuel ratio sensor 67 (previous output) when this routine was last executed is a value obtained by adding a predetermined value ΔV to a value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. It is determined whether it is smaller than. The predetermined value ΔV is a value that is approximately half to １ ／ of the value Vref. At this time, if the previous output Vabyfsbold is equal to or greater than the value obtained by adding the predetermined value ΔV to the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the CPU 71 determines “No” in step 845 and proceeds to step 850.
[0109]
On the other hand, if the previous output Vabyfsbold is smaller than the value obtained by adding the predetermined value ΔV to the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the CPU 71 determines “Yes” in step 845, proceeds to step 855, and proceeds to the current downstream side. It is determined whether or not the output Vabyfsb of the air-fuel ratio sensor 67 is equal to or greater than a value obtained by adding a predetermined value ΔV to a value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. At this time, if the current output Vabyfsb is smaller than the value obtained by adding the predetermined value ΔV to the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the CPU 71 determines “No” in step 855 and proceeds to step 850.
[0110]
If the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 is equal to or greater than the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio plus the predetermined value ΔV at the time of the determination in step 855, the CPU 71 determines “Yes” in step 855. The process proceeds to step 860 to reset the value of the oxygen storage amount OSA to “0”, and then proceeds to step 850.
[0111]
That is, in steps 845, 855, and 860, whether or not the output Vabyfsb of the downstream side air-fuel ratio sensor 67 has changed from “the threshold value obtained by adding the predetermined value ΔV to the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio” to the threshold value or more. (Whether or not the air-fuel ratio of the gas downstream of the catalyst 53 becomes apparently rich) is monitored, and only when such a change is detected, the oxygen stored in the catalyst 53 is reduced to “0”. , The oxygen storage amount OSA is reset to “0”.
[0112]
In step 850, the CPU 71 sets the output Vabyfsbb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 as the previous output Vabyfsbold for the next calculation of this routine, and in the subsequent step 865, the oxygen storage amount OSA updated by this routine. The value of the oxygen storage amount OSA is guarded so that the value of O is between 0 and the maximum oxygen storage amount Cmax.
[0113]
That is, if the oxygen storage amount OSA updated by this routine is smaller than 0, the CPU 71 sets the value of the oxygen storage amount OSA to “0”, and the oxygen storage amount OSA updated by this routine becomes the maximum oxygen storage amount Cmax. If it is larger, the value of the oxygen storage amount OSA is set to the maximum oxygen storage amount Cmax. Then, the CPU 71 proceeds to step 895 and ends this routine once. This routine is repeated, and the oxygen storage amount OSA is updated as needed. As described above, the routines shown in FIGS. 7 and 8 (particularly, all the steps in FIG. 7 and steps 805 to 825 in FIG. 8) constitute an oxygen storage amount estimation unit.
[0114]
Next, the operation related to the calculation of the actual fuel adhesion amount SUMFw and the correction of the fuel behavior model will be described with reference to the routine shown by the flowcharts in FIGS.
[0115]
The CPU 71 executes the routine shown in FIG. 9 every time a predetermined time elapses. With this routine, the value of the flag X is manipulated. The flag X indicates that the condition for acquiring the actual fuel adhesion amount SUMFw is satisfied by a value “1”. Note that the value of the flag X is initialized to “0” by an initial routine (not shown) which is started when the ignition switch is changed from “off” to “on”.
[0116]
At a predetermined timing, the CPU 71 starts the process from step 900 and proceeds to step 905, where the value of the oxygen storage amount OSA estimated by the above-described routine is changed from a half value of the maximum oxygen storage amount Cmax to a predetermined value γ. It is determined whether or not the difference is between a value obtained by subtracting a predetermined value γ from a value obtained by subtracting half of the maximum oxygen storage amount Cmax from a value obtained by subtracting the predetermined value γ. The predetermined value γ is a value considerably smaller than half the maximum oxygen storage amount Cmax (for example, γ = Cmax / 10). In step 905, it is determined whether or not the oxygen storage amount OSA is approximately half of the maximum oxygen storage amount Cmax.
[0117]
If the oxygen storage amount OSA is about half of the maximum oxygen storage amount Cmax, the CPU 71 determines "Yes" in step 905, proceeds to step 910, and outputs the output of the downstream air-fuel ratio sensor 67 at that time. It is determined whether Vabyfsb is equal to or greater than a value obtained by adding a predetermined value ΔV to a value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. If the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 at that time is equal to or greater than a value obtained by adding a predetermined value ΔV to a value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the CPU 71 proceeds to step 915 and sets the value of the flag X to “1”. Set to.
[0118]
On the other hand, when the oxygen storage amount OSA is not about half of the maximum oxygen storage amount Cmax, the CPU 71 determines “No” in step 905, proceeds to step 995, and immediately ends this routine. If the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 is not equal to or greater than the value obtained by adding the predetermined value ΔV to the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the CPU 71 determines “No” in step 910, and proceeds to step 995. This routine ends immediately.
[0119]
As described above, when the oxygen storage amount OSA is approximately half of the maximum oxygen storage amount Cmax and a change in the oxygen storage amount is expected, and the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 is set to the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. The output Vabyfsb which is equal to or more than the value obtained by adding the value ΔV (high level which is a rich output) and which can change to a value obtained by subtracting a predetermined value ΔV from the value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio (low level which is a lean output). Only in this case, the value of the flag X is changed to “1”.
[0120]
Further, the CPU 71 executes the routine shown in FIG. 10 every time a predetermined time elapses. Therefore, at a predetermined timing, the CPU 71 starts the process from step 1000 and proceeds to step 1005 to determine whether or not the fuel is currently being cut.
[0121]
Now, as described from time t0 to time t1 in FIG. 1, the CPU 71 determines that fuel cut is not being performed. The CPU 71 determines “No” in step 1005, proceeds to step 1010, and sets the value of the flag X to “0”. Set to. Thus, even if the value of the flag X is once set to “1” by executing the routine shown in FIG. 9, it is immediately returned to “0” as soon as the fuel cut ends. Next, the CPU 71 proceeds to step 1015, stores the oxygen storage amount OSA at that time as the previous oxygen storage amount OSAold for the next execution of this routine, proceeds to step 1095, and ends this routine once.
[0122]
Next, when this routine is executed immediately after time t1 in FIG. 1, that is, the fuel cut is performed between the time when this routine was previously executed and the time this execution is performed, and the value of the flag X is set to “ 1 "will be described.
[0123]
In this case, when the CPU 71 proceeds to step 1005, the CPU 71 makes a “Yes” determination in step 1005 and proceeds to step 1020 to determine whether or not the fuel cut was being performed even when this routine was previously executed. In this case, since the fuel cut is not being performed at the time of execution of this routine last time, the CPU 71 determines “No” in step 1020 and proceeds to step 1025, at which time the fuel cut is started (fuel injection is stopped. The fuel adhesion amount fw (k) estimated based on the fuel behavior model at the time point) is stored as the estimated fuel adhesion amount fwfc at the start of the fuel injection stop.
[0124]
Next, the CPU 71 proceeds to step 1030 to determine whether or not the value of the flag X is “1”. According to the above assumption, the value of the flag X is “1”. Therefore, the CPU 71 determines “Yes” in step 1030 and proceeds to step 1035 to determine whether or not the previous value of the oxygen storage amount OSAold is smaller than the maximum oxygen storage amount Cmax.
[0125]
As described above, the flag X is set to “1” only when the oxygen storage amount OSA is approximately half of the maximum oxygen storage amount Cmax (see FIG. 9). At the moment, the fuel cut has just started. Therefore, at this time, the previous value of the oxygen storage amount OSAold is smaller than the maximum oxygen storage amount Cmax (see immediately after the time t1 in FIG. 1B).
[0126]
Therefore, the CPU 71 determines “Yes” in step 1035, and determines in step 1040 whether the current oxygen storage amount OSA is equal to the maximum oxygen storage amount Cmax. In this case, since the current value of the oxygen storage amount OSA is also smaller than the maximum oxygen storage amount Cmax, the CPU 71 determines “No” in step 1040, proceeds to steps 1015 and 1095, and ends this routine once.
[0127]
Thereafter, when the fuel cut is continued, the above-described steps are repeatedly executed. In the meantime, as shown by the broken line in FIG. 1B, the estimated oxygen storage amount OSA increases. Therefore, after a predetermined time has elapsed, the estimated oxygen storage amount OSA reaches the maximum oxygen storage amount Cmax (time t2 in FIG. 1B).
[0128]
At this time, when the CPU 71 starts the process from step 1000, the CPU 71 determines “Yes” in step 1005, step 1020, and step 1030, and proceeds to step 1035. At this time, since the estimated oxygen storage amount OSA has just reached the maximum oxygen storage amount Cmax, the previous oxygen storage amount OSAold is smaller than the maximum oxygen storage amount Cmax, and the current oxygen storage amount OSA is the maximum oxygen storage amount. It is equal to Cmax. Therefore, the CPU 71 determines “Yes” in step 1035 and also determines “Yes” in step 1040, and proceeds to step 1045 to set the oxygen amount integrated value SUMO2 to “0”.
[0129]
Next, at step 1050, the CPU 71 determines whether or not the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 is equal to or greater than a value obtained by subtracting a predetermined value ΔV from a value Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. That is, in step 1050, it is determined whether or not the gas downstream of the catalyst 53 (the gas flowing out of the catalyst 53) is clearly lean (the oxygen concentration in the gas becomes substantially equal to or higher than the oxygen concentration in the atmosphere). Is not determined).
[0130]
As shown in FIG. 1, at this time (immediately after time t1), the concentration of oxygen contained in the gas downstream of the catalyst 53 is lower than the concentration of oxygen in the atmosphere, and the output Vabyfsb of the downstream air-fuel ratio sensor 67 is theoretically low. It is larger than the value obtained by subtracting the predetermined value ΔV from the value Vref corresponding to the air-fuel ratio. Therefore, the CPU 71 determines “Yes” in step 1050 and proceeds to step 1055, and obtains the oxygen amount integrated value SUMO2 based on the above formulas (14) and (15). Specifically, a value obtained by adding the product of the weight ratio α of the oxygen in the atmosphere, the intake air amount (intake air flow amount) Ga, and the execution interval time Δt of this routine to the oxygen amount integrated value SUMO2 at that time is added to a new value. It is assumed that the oxygen amount integrated value SUMO2. Thereafter, the CPU 71 executes steps 1015 and 1095, and terminates this routine once.
[0131]
When such a state continues, the actual oxygen storage amount gradually increases. On the other hand, the estimated oxygen storage amount OSA is maintained at the maximum oxygen storage amount Cmax (time t2 to time t3 in FIG. 1B). At this time, when the CPU 71 executes this routine, the process proceeds to step 1035 via steps 1000, 1005, 1020, and 1030, where the determination is “No” at step 1035, and the process proceeds to step 1060.
[0132]
Then, in step 1060, the CPU 71 determines whether or not the oxygen storage amount OSA is equal to the maximum oxygen storage amount Cmax. In this case, since the oxygen storage amount OSA is equal to the maximum oxygen storage amount Cmax, the CPU 71 proceeds from step 1060 to step 1050. Accordingly, step 1045 is skipped, so that the update of the oxygen amount integrated value SUMO2 in step 1055 is continued until it is determined “No” in step 1050.
[0133]
Thereafter, when a further time elapses, the actual oxygen storage amount in the catalyst 53 reaches the maximum oxygen storage amount Cmax, and the downstream gas of the catalyst 53 contains oxygen having an oxygen concentration substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere. Become like At this time, when the CPU 71 executes this routine, the CPU 71 proceeds to step 1050 via steps 1000, 1005, 1020, 1030, 1035, and 1060, determines “No” in the step 1050, and proceeds to step 1065. The actual fuel adhesion amount SUMFw at the time when the stop of the fuel injection is started (time t1) is calculated according to the above equation (15) (that is, by dividing the oxygen amount integrated value SUMO2 by the coefficient kwf).
[0134]
Next, in step 1070, the CPU 71 corrects the fuel adhesion rate R based on the estimated fuel adhesion fwfc at the start of fuel injection stop stored in step 1025 and the actual fuel adhesion SUMFw obtained in step 1065. The correction coefficient kp of the coefficient kr and the residual fuel ratio P is corrected as described above, and the fuel behavior model is corrected. Thereafter, the CPU 71 executes steps 1010, 1015 and 1095, and terminates this routine once. Thus, the routine shown in FIG. 10 constitutes the actual fuel adhesion amount estimating means and the fuel behavior model correcting means (particularly, step 1070).
[0135]
On the other hand, if the fuel cut ends before such a correction of the fuel behavior model is performed, the CPU 71 determines “No” in step 1005, and once ends this routine via step 1010 and the like. Even when the fuel is being cut, if the value of the flag X is not “1” when executing the step 1030, the CPU 71 once ends this routine via the step 1010 and the like.
[0136]
Further, if the previous estimated oxygen storage amount OSA is equal to or greater than the maximum oxygen storage amount Cmax during the fuel cut and the current estimated oxygen storage amount OSA is not equal to the maximum oxygen storage amount Cmax for some reason, the CPU 71 determines In steps 1035 and 1060, “No” is determined, and this routine is ended once via step 1010 or the like.
[0137]
As described above, the fuel injection amount control device (control device for the internal combustion engine) according to the present invention determines the actual fuel adhesion amount when the stop of fuel injection is started by using the estimated oxygen storage amount of the catalyst 53 as the maximum oxygen storage amount. The actual fuel adhesion amount and the stop of the fuel injection are obtained based on a first timing at which the storage amount Cmax is reached and a second timing at which the oxygen concentration in the gas flowing out of the catalyst 53 becomes substantially the oxygen concentration in the atmosphere. The fuel behavior model is modified by comparing the estimated fuel adhesion amount obtained according to the fuel behavior model at the start of the fuel behavior model.
[0138]
Therefore, the estimated fuel adhesion amount can be correctly obtained by the corrected fuel behavior model, and the air-fuel ratio of the engine can be made closer to the target air-fuel ratio in various operating states.
[0139]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the actual fuel adhesion amount SUMFw is obtained based on the oxygen amount integrated value SUMO2 between the first timing and the second timing, and the estimated fuel adhesion amount fwfc at the start of the fuel injection stop and the actual fuel adhesion amount Although the fuel behavior model was corrected based on SUMFw, for example, when the intake air amount was substantially constant, the time Tfw from the first timing to the second timing was measured, and the measured time was measured. The fuel behavior model may be modified based on Tfw and the estimated fuel adhesion amount fwfc at the start of the fuel injection stop. This is because the measured time Tfw becomes a value substantially proportional to the actual fuel adhesion amount SUMFw.
[0140]
The maximum oxygen storage amount Cmax used in the above embodiment may be a value previously stored in the ROM 72, but the actual maximum oxygen storage amount is separately obtained, and the obtained maximum oxygen storage amount Cmax is obtained. The quantity Cmax may be used.
[0141]
To actually obtain the maximum oxygen storage amount Cmax, for example, the air-fuel ratio of the engine is set to a predetermined rich air-fuel ratio, and the oxygen storage amount at the time when the downstream air-fuel ratio sensor 67 indicates rich is set to “0”, Thereafter, the air-fuel ratio of the engine is kept lean, and the oxygen storage amount OSA until the downstream air-fuel ratio sensor 67 indicates lean is determined, and the oxygen storage amount OSA may be set as the maximum oxygen storage amount. Further, the air-fuel ratio of the engine is set to a predetermined lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine is made rich after the downstream air-fuel ratio sensor 67 shows lean, and the oxygen storage amount OSA until the downstream air-fuel ratio sensor 67 shows rich. And the absolute value of the oxygen storage amount OSA may be used as the maximum oxygen storage amount.
[0142]
Further, the oxygen storage amount estimating means calculates, for example, the excess or deficiency of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst 53 based on the intake air amount Ga of the internal combustion engine and the fuel supply amount fi determined based on the intake air amount. And the oxygen storage amount may be estimated based on the excess or deficiency of oxygen. Further, the downstream air-fuel ratio sensor 67 may be a sensor capable of continuously measuring the oxygen concentration like the upstream air-fuel ratio sensor 66. In addition, in the above embodiment, it is assumed that all of the oxygen flowing into the catalyst 53 during the fuel cut is stored in the catalyst 53 unless the oxygen storage amount of the catalyst 53 has reached the maximum oxygen storage amount Cmax. However, a constant kob that changes according to the intake air flow rate Ga, the catalyst temperature TempCCRO, and the like is obtained, and the quantity (Ga · Δt · kob · α) obtained by multiplying the intake air flow rate Ga by the time Δt, the constant kob, and the oxygen weight ratio α. The oxygen storage amount may be estimated on the assumption that the oxygen of (3) is stored in the catalyst 53 within the time Δt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a time chart for explaining an operation when a control device for an internal combustion engine according to the present invention obtains an actual fuel adhesion amount.
FIG. 2 is a schematic diagram of the internal combustion engine equipped with the control device for the internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 3 is a map showing a relationship between an output voltage of an upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 2 and an air-fuel ratio.
4 is a map showing a relationship between an output voltage of a downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 2 and an air-fuel ratio.
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a principle of obtaining an estimated fuel adhesion amount using a fuel behavior model.
FIG. 6 is a flowchart showing a program (routine) executed by the CPU shown in FIG. 2 to perform fuel injection control.
FIG. 7 is a flowchart showing a program (routine) executed by the CPU shown in FIG. 2 to estimate the oxygen storage amount.
FIG. 8 is a flowchart showing a program (routine) executed by the CPU shown in FIG. 2 to estimate the oxygen storage amount.
FIG. 9 is a flowchart showing a program (routine) executed by the CPU shown in FIG. 2 to obtain an actual fuel adhesion amount.
10 is a flowchart showing a program (routine) executed by the CPU shown in FIG. 2 to obtain an actual fuel adhesion amount and correct a fuel behavior model.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 31 ... Intake port, 32 ... Intake valve, 39 ... Injector, 52 ... Exhaust pipe (exhaust pipe), 53 ... Three-way catalyst, 61 ... Air flow meter, 66 ... Upstream air-fuel ratio Sensor, 67: downstream air-fuel ratio sensor (oxygen concentration sensor), 70: electric control device, 71: CPU.

Claims (4)

A catalyst having an oxygen storage function provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An oxygen concentration sensor that detects the concentration of oxygen contained in the gas downstream of the catalyst,
Intake air amount acquisition means for acquiring the intake air amount of the internal combustion engine,
Fuel injection amount determining means for determining a fuel injection amount that is an amount of fuel to be injected into the internal combustion engine based on the obtained intake air amount,
Fuel injection means for injecting the determined fuel injection amount of fuel,
Fuel cut execution means for stopping fuel injection to the internal combustion engine,
When the fuel injection is stopped by the fuel cut execution unit and the stop of the fuel injection is continued, the amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst is estimated based on the obtained intake air amount. Oxygen storage amount estimation means for estimating the oxygen storage amount of the catalyst based on the estimated amount of oxygen,
A first timing at which the estimated oxygen storage amount reaches the maximum oxygen storage amount of the catalyst when the fuel injection is stopped by the fuel cut execution unit and the fuel injection is continuously stopped, and the detection is performed at the first timing. The second timing at which the oxygen concentration reaches a value substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere is detected, and the stop of the fuel injection is started based on the detected first timing and the detected second timing. Actual fuel adhesion amount estimating means for estimating the actual fuel adhesion amount, which is the amount of fuel actually adhering to the members constituting the intake passage of the internal combustion engine at the time of
A control device for an internal combustion engine, comprising: A catalyst having an oxygen storage function provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An oxygen concentration sensor that detects the concentration of oxygen contained in the gas downstream of the catalyst,
Intake air amount acquisition means for acquiring the intake air amount of the internal combustion engine,
Fuel adhesion amount estimating means for estimating a fuel adhesion amount, which is an amount of fuel adhering to a member constituting an intake passage of the internal combustion engine, according to a fuel behavior model represented by a mathematical expression using a fuel adhesion parameter;
Fuel injection amount determining means for determining a fuel injection amount, which is an amount of fuel to be injected into the internal combustion engine, based on the acquired intake air amount and the estimated fuel adhesion amount,
Fuel injection means for injecting the determined fuel injection amount of fuel,
Fuel cut execution means for stopping fuel injection to the internal combustion engine,
When the fuel injection is stopped by the fuel cut execution unit and the stop of the fuel injection is continued, the amount of oxygen contained in the gas flowing into the catalyst is estimated based on the obtained intake air amount. Oxygen storage amount estimation means for estimating the oxygen storage amount of the catalyst based on the estimated amount of oxygen,
A first timing at which the estimated oxygen storage amount reaches the maximum oxygen storage amount of the catalyst when the fuel injection is stopped by the fuel cut execution unit and the fuel injection is continuously stopped, and the detection is performed at the first timing. The second timing at which the oxygen concentration reaches a value substantially equal to the oxygen concentration in the atmosphere is detected, and the stop of the fuel injection is started based on the detected first timing and the detected second timing. Actual fuel adhesion amount estimating means for estimating the actual fuel adhesion amount, which is the amount of fuel actually adhering to the members constituting the intake passage of the internal combustion engine at the time of
The fuel behavior model is corrected based on the actual fuel adhesion amount estimated by the actual fuel adhesion amount estimating means and the fuel adhesion amount estimated at the time when the stop of the fuel injection is started by the fuel adhesion amount estimating means. Fuel behavior model correction means
A control device for an internal combustion engine, comprising: The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The actual fuel adhesion amount estimating means obtains a total amount of oxygen flowing into the catalyst during a period from the detected first timing to the detected second timing, and based on the obtained total amount of oxygen, A control device for an internal combustion engine configured to estimate an actual fuel adhesion amount. The control device for an internal combustion engine according to claim 3,
The actual fuel adhering amount estimating means acquires a total amount of intake air of the internal combustion engine in a period from the detected first timing to the detected second timing, and calculates the total amount of the acquired intake air. A control device for an internal combustion engine configured to acquire a total amount of oxygen flowing into the catalyst based on the control information.

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