JP2007303364A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内のデポジット付着量を考慮することで、エミッション特性の悪化を防止することが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】運転領域毎に筒内でのＰＭ生成量である筒内ＰＭ生成量を算出する（ステップ１０４）。各運転領域の筒内ＰＭ生成量を加算して、筒内ＰＭ総生成量を推定する（ステップ１０６）。この筒内ＰＭ総生成量に基づいて、筒内付着デポジット量を推定する（ステップ１０８）。その後、筒内付着デポジット量に基づいて、燃料噴射量を増量補正する（ステップ１１０）。
【選択図】図６

Description

本発明は、筒内燃料噴射型の内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、筒内で生成した微粒子量に起因するデポジット量を考慮した燃料噴射制御装置に関する。

筒内噴射型エンジンであって、燃料性状や燃料噴射終了時期に基づいてピストン頂面への燃料付着量を推定し、該燃料付着量を考慮して燃料噴射量を補正するエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−１８６５９７号公報 特開平１１−２２５４１号公報

しかしながら、上記特許文献１のエンジンによれば、燃料付着量が考慮されているものの、筒内におけるデポジットの付着量が考慮されていない。筒内にデポジットが付着すると、筒内に噴射された燃料がデポジットに吸着されてしまう。そうすると、空燃比が目標値からずれてしまい、エミッション特性が悪化してしまう可能性がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、筒内のデポジット付着量を考慮することで、エミッション特性の悪化を防止することが可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、筒内燃料噴射型の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
気筒内に直接燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記気筒内で生成される微粒子量を推定する微粒子量推定手段と、
前記微粒子量に基づいて、前記気筒内に付着するデポジット量を推定するデポジット量推定手段と、
前記デポジット量に基づいて、前記筒内インジェクタから噴射される燃料量を補正する燃料噴射量補正手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、ピストン温度を取得するピストン温度取得手段を更に備え、
前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記ピストン温度とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、前記気筒内に流入するオイル量を推定するオイル量推定手段を更に備え、
前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記オイル量とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１の発明において、燃料性状を取得する燃料性状取得手段を更に備え、
前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記燃料性状とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする。

また、第５の発明は、第１の発明において、ＥＧＲ率を取得するＥＧＲ率取得手段を更に備え、
前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記ＥＧＲ率とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする。

第１の発明によれば、気筒内で生成される微粒子量に基づいて、気筒内に付着するデポジット量が推定される。さらに、このデポジット量に基づいて、筒内インジェクタからの燃料噴射量が補正される。デポジットにより吸着される燃料を考慮して燃料噴射量が補正されるため、燃料噴射量の補正を精度良く行うことができる。これにより、空燃比を精度良く制御することができるため、エミッション特性の悪化を防止することができる。

第２の発明によれば、微粒子のデポジット化に対して影響するピストン温度を考慮して、筒内に付着するデポジット量が推定される。これにより、デポジット量をより精度良く推定することができる。

第３の発明によれば、微粒子のデポジット化に対して影響するオイル量を考慮して、筒内に付着するデポジット量が推定される。これにより、デポジット量をより精度良く推定することができる。

第４の発明によれば、微粒子のデポジット化に対して影響する燃料性状を考慮して、筒内に付着するデポジット量が推定される。これにより、デポジット量をより精度良く推定することができる。

第５の発明によれば、微粒子のデポジット化に対して影響するＥＧＲ率を考慮して、筒内に付着するデポジット量が推定される。これにより、デポジット量をより精度良く推定することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、筒内燃料噴射型の内燃機関１を備えている。内燃機関１は複数の気筒を有しているが、図１には、そのうちの１気筒のみを示している。

内燃機関１は、内部にピストン２を有するシリンダブロック４を備えている。ピストン２は、クランク機構を介してクランク軸８と接続されている。クランク軸８は、シリンダブロック４の一部をなすクランクケース６の内部に設けられている。クランク軸８の近傍には、クランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、クランク軸８の回転角度（クランク角）を検出するように構成されている。また、シリンダブロック４には、内燃機関１の冷却水温Twを検出する冷却水温センサ１２が設けられている。クランクケース６の底部には、オイル１３を貯留するオイルパン１４が設けられている。

シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド１６が組み付けられている。シリンダヘッド１６は、シリンダヘッドカバー１７により覆われている。ピストン２上面からシリンダヘッド１６までの空間は燃焼室１８を形成している。シリンダヘッド１６には、燃焼室１８内（以下「筒内」ともいう。）に直接燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられている。また、シリンダヘッド１６には、燃焼室１８内の混合気に点火する点火プラグ２２が設けられている。

シリンダヘッド１６は、燃焼室１８と連通する吸気ポート２４を備えている。吸気ポート２４と燃焼室１８との接続部には吸気バルブ２６が設けられている。吸気バルブ２６は、可変動弁機構２８に接続されている。可変動弁機構２８は、吸気バルブ２６の開弁特性（開閉弁時期，作用角）を変更可能に構成されている。

吸気ポート２４には、吸気通路３０が接続されている。吸気通路３０の途中にはサージタンク３２が設けられている。サージタンク３２の上流にはスロットルバルブ３４が設けられている。スロットルバルブ３４は、スロットルモータ３５により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ３４は、アクセル開度センサ３７により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ３４の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ３６が設けられている。スロットルバルブ３４の上流には、エアフロメータ３８が設けられている。エアフロメータ３８は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ３８の上流にはエアクリーナ３９が設けられている。

また、シリンダヘッド１６は、燃焼室１８と連通する排気ポート４０を備えている。排気ポート４０と燃焼室１８との接続部には排気バルブ４２が設けられている。排気バルブ４２は、可変動弁機構４４に接続されている。可変動弁機構４４は、排気バルブ４２の開弁特性（開閉弁時期，作用角）を変更可能に構成されている。

排気ポート４０には排気通路４６が接続されている。排気通路４６には、排気ガスを浄化する触媒４８が設けられている。触媒４８の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ５０が設けられている。

また、本実施の形態１のシステムは、ブローバイガスを還元するブローバイガス還元機構を有している。ブローバイガスとは、ピストン２とシリンダ壁面との隙間を通って、すなわち、ピストンリングの背面を通ってクランクケース６内に流れ込んだ未燃燃料を含むガスである。このブローバイガス還元機構は、ブローバイガス通路５を備えている。ブローバイガス通路５は、シリンダヘッドカバー１７の内部とクランクケース６の内部とを連通するように形成されている。シリンダヘッドカバー１７には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ５１が設けられている。ＰＣＶバルブ５１は、負荷KLが高いほど、ＥＣＵ６０により大きな開度にされる流量制御弁である。ＰＣＶバルブ５１には、ＰＣＶ通路５２の一端が接続されている。ＰＣＶ通路５２の他端は、サージタンク３２よりも下流の吸気通路３０と連通している。また、シリンダヘッドカバー１７には、ＰＣＶ通路５２とは独立した通路５３の一端が接続されている。通路５３の他端は、スロットルバルブ３４よりも上流の吸気通路３０と連通している。

クランクケース６内にブローバイガスが流れ込むと、このブローバイガスはさらにオイルパン１４の周辺に流れ込む。その後、ブローバイガスは、ブローバイガス通路５を通ってシリンダヘッドカバー１７の内部に流れ込む。そして、ＰＣＶバルブ５１が開弁されると、シリンダヘッドカバー１７内部のブローバイガスがＰＣＶ通路５２を通って吸気通路３０に戻される（還元される）。高負荷運転時には、シリンダヘッドカバー１７内部のブローバイガスは、ＰＣＶ通路５２だけでなく、通路５３を通って吸気通路３０に戻される。吸気通路３０に戻されたブローバイガスは新気と共に燃焼室２２内に吸入される。また、低負荷運転時には、通路５３を介してクランクケース６内に新気を導入することで、クランクケース６内の空気浄化性が高められる。

また、排気通路４６には、ＥＧＲ通路５４の一端が接続されている。ＥＧＲ通路５４の他端は、サージタンク３２に接続されている。ＥＧＲ通路５４の途中には、ＥＧＲクーラ５５が設けられている。ＥＧＲクーラ５５は、ＥＧＲ通路５４を流れる排気ガスを冷却するように構成されている。ＥＧＲクーラ５５よりもサージタンク３２側のＥＧＲ通路５４には、ＥＧＲバルブ５６が設けられている。ＥＧＲバルブ５６は、例えば、ステッピングモータにより開閉操作され、流量を制御可能なバルブである。このＥＧＲバルブ５６が開弁されると、排気通路４６を流れる排気ガス（既燃ガス）の一部が、ＥＧＲ通路５４及びＥＧＲクーラ５５を通って吸気通路３０に戻される。

また、本実施の形態１のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、インジェクタ２０、点火プラグ２２、可変動弁機構２８，４４、スロットルモータ３５、ＰＣＶバルブ５１、ＥＧＲバルブ５６等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ１０、冷却水温センサ１２、スロットル開度センサ３６、アクセル開度センサ３７、エアフロメータ３８、空燃比センサ５０のほか、燃料性状センサ５８等が接続されている。燃料性状センサ５８は、例えば、燃料の揮発性を検出し、該揮発性に基づき燃料の性状を検出するように構成されている。燃料性状センサ５８は、図示しない燃料タンク内、もしくは、燃料タンクからインジェクタ２０までの燃料通路の途中に設けることができる。

ＥＣＵ６０は、クランク角センサ１０の出力に基づいて、エンジン回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度AAやスロットル開度TA等に基づいて、内燃機関１に要求される負荷KLを算出する。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、所望の出力及び空燃比を実現すべく、インジェクタ２０からの燃料噴射量を算出する。また、ＥＣＵ６０は、冷却水温Twが低い場合には、燃料の揮発性が低いため、燃料噴射量を増量補正する冷間時増量補正を実行する。また、ＥＣＵ６０は、内燃機関１の運転状態に応じて、所望のＥＧＲ率をすべく、ＥＧＲバルブ５６の制御を実行する。

［実施の形態１の特徴］
上記の筒内噴射型システムにおいては、インジェクタ２０から高圧燃料を筒内に直接噴射している。このため、ポート噴射型システムとは異なり、ピストン頂面やシリンダ壁面等に液状の燃料が付着することとなる。冷間運転時には、ピストン２やシリンダ壁面の温度が低いため、筒内に付着した液状燃料の揮発性が悪くなる。また、温間運転時であっても、特に高負荷運転時には燃料噴射量が多くされる。また、筒内噴射型システムでは、ポート噴射型システムに比して、燃料噴射時期から点火時期までの時間が短いため、液状燃料が揮発する時間が短くなる。このような理由により、揮発せず筒内に付着したままの液状燃料量が多くなる。この液状燃料は、空気と接する表面部分から徐々に燃焼していく。しかし、液状燃料の中心部分まで燃えきらない場合には、筒内に付着した液状燃料が高圧・高温条件下に晒されることとなる。そうすると、液状燃料が焼き固められてしまい、筒内においてカーボンを主成分とする浮遊粒子状物質（Particulate matter material；以下「ＰＭ」という。）が生成される。

このように筒内で生成されたＰＭ（微粒子）は、オイル成分をバインダーとして、ピストン頂面やシリンダ壁面等の筒内にデポジットとして付着することとなる。このデポジットは、カーボンを主成分とする多孔質物質である。このため、インジェクタ２０から噴射された燃料の一部が、デポジットにより吸着されてしまう。このため、筒内で燃焼に寄与する燃料量が不足する事態が生じるため、空燃比が目標値よりもリーン側にシフトしてしまい、エミッション特性が悪化してしまう可能性がある。

既述した特許文献１によれば、筒内の燃料付着量が考慮されているものの、筒内に付着したデポジット量、並びに、デポジットによる燃料の吸着量が考慮されていない。このため、筒内の燃料付着量を考慮した燃料噴射量の補正だけでは、空燃比を精度良く制御することができない場合がある。このため、エミッション特性の悪化を十分に防止することができないおそれがある。

そこで、本実施の形態１では、先ず、筒内で生成されるＰＭの量（以下「筒内ＰＭ生成量」という。）を推定する。図２は、軸トルク及びエンジン回転数に対する筒内ＰＭ生成量の等高線を示す図である。例えば、軸トルクとエンジン回転数が共に低い場合のように、燃焼状態が悪い場合には、筒内ＰＭ生成量が多くなる。かかる図２に示された関係をＥＣＵ６０に取り込むため、図４に示すような二次元のテーブルを予め作成しておく。
図４は、筒内ＰＭ生成量を推定するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。図４に示すマップでは、エンジン回転数NEと負荷KLにより定められる運転領域毎に、単位時間当たりの筒内ＰＭ生成量がそれぞれ定められている。詳細は後述するが、各運転領域の運転時間を求め（図３参照）、求めた運転時間を該マップに定められた単位時間当たりの筒内ＰＭ生成量と乗算することで、各運転領域の筒内ＰＭ生成量を求めることができる。さらに、各運転領域の筒内ＰＭ生成量を加算することで、内燃機関１の連続運転中における筒内ＰＭ生成量の合計（以下「筒内ＰＭ総生成量」という。）を求めることができる。

そして、上記のように推定された筒内ＰＭ総生成量に基づいて、筒内に付着するデポジット量（以下「筒内付着デポジット量」という。）を推定する。図５は、筒内ＰＭ総生成量に基づいて筒内付着デポジット量を推定するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。図５に示す関係は、実車を用いて予め行われた数多くの耐久試験から車種毎に求めることができる。図５に示すマップによれば、筒内ＰＭ総生成量が多いほど、多量の筒内付着デポジット量が推定される。

さらに、上記のように推定された筒内付着デポジット量に基づいて、燃料噴射量を補正する。ここで、筒内付着デポジット量が多いほど、デポジットにより吸着される燃料量が多くなり、燃焼に寄与する燃料量が不足するため、燃料噴射量の増量補正量がより多くされる。

本実施の形態１によれば、運転領域毎に筒内ＰＭ生成量がそれぞれ求められ、それらを合計した筒内ＰＭ総生成量に基づいて筒内付着デポジット量が推定され、この筒内付着デポジット量を考慮して燃料噴射量が増量補正される。これにより、筒内に付着したデポジットにより吸着される燃料量を考慮して、燃料噴射量が増量補正される。よって、空燃比を目標値に精度良く制御することができるため、エミッション特性の悪化を防止することができる。

［実施の形態１における具体的処理］
図６は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の間隔毎に起動されるものである。

図６に示すルーチンによれば、先ず、エンジン回転数NEと負荷KLとを取得する（ステップ１００）。次に、上記ステップ１００で取得されたエンジン回転数NEと負荷KLに対応する運転領域の運転時間を積算する（ステップ１０２）。図３は、運転領域毎の運転時間を積算するためにＥＣＵ６０が記憶しているテーブルの一例を示す図である。これらのステップ１００，１０２の処理が連続運転中に所定回数あるいは所定時間実行されることで、図３に示すテーブルにおける各運転領域での運転時間が積算される。

次に、運転領域毎に筒内ＰＭ生成量を算出する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、ＥＣＵ６０により、図４に示すマップから、運転領域毎に単位時間当たりの筒内ＰＭ生成量が読み出される。この図４に示すマップの運転領域は、図３に示すマップの運転領域と同じである。従って、上記ステップ１０２で積算された運転領域毎の運転時間と、図４に示すマップから読み出された単位時間当たりの筒内ＰＭ生成量とを乗算することで、各運転領域での筒内ＰＭ生成量がそれぞれ算出される。

次に、上記ステップ１０４で算出された各運転領域での筒内ＰＭ生成量を全て加算することで、筒内ＰＭ総生成量を推定する（ステップ１０６）。そして、図５に示すマップを参照して、上記ステップ１０６で推定された筒内ＰＭ総生成量に基づいて、筒内付着デポジット量を推定する（ステップ１０８）。

その後、上記ステップ１０８で推定された筒内付着デポジット量に基づいて、燃料噴射量を増量補正する（ステップ１１０）。このステップ１１０では、例えば、冷間時の増量補正係数を増加させる補正や、筒内付着燃料量を増量する補正を実行することにより、燃料噴射量を増量補正することができる。

以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、運転状態（NE,KL）に基づいて筒内ＰＭ総生成量が推定され、この筒内ＰＭ総生成量に基づいて筒内付着デポジット量が推定される。そして、この筒内付着デポジット量を考慮して燃料噴射量が増量補正される。従って、空燃比を精度良く制御することができるため、エミッション特性の悪化を防止することができる。

ところで、本実施の形態１では、筒内ＰＭ総生成量に基づき筒内付着デポジット量を推定しているが、本発明における筒内付着デポジット量推定手段はこのような方法に限定されるものではない。例えば、各運転領域の筒内ＰＭ生成量に基づき、各運転領域の筒内付着デポジット量を求めた後、それらを加算することで筒内付着デポジット量を推定するようにしてもよい。

また、本実施の形態１では、図３に示すように運転領域を区分しているが、運転領域の区分が異なっていてもよい。

尚、本実施の形態１においては、インジェクタ２０が第１の発明における「筒内インジェクタ」に相当している。また、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１００，１０２，１０４及び１０６の処理を実行することにより第１の発明における「微粒子量推定手段」が、ステップ１０８の処理を実行することにより第１の発明における「デポジット量推定手段」が、ステップ１１０の処理を実行することにより第１の発明における「燃料噴射量補正手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図７から図１３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１で説明したように、筒内で生成されたＰＭ（微粒子）がオイル成分をバインダーとして付着し、揮発せずに焼き固められることで、筒内にデポジットが付着する。よって、筒内でＰＭが生成しやすい条件や、筒内にＰＭが付着しやすい条件では、筒内付着デポジット量が多くなると考えられる。

そこで、本実施の形態２では、これらの条件を考慮して、各運転領域の筒内ＰＭ生成量をそれぞれ補正する。以下、この補正値を「デポジット化影響量」という。すなわち、このデポジット化影響量は、運転状態に基づいて求められた筒内ＰＭ生成量に、筒内におけるＰＭのデポジット化に対する影響度が考慮されたものである。そして、各運転領域のデポジット化影響量を加算することで、内燃機関１の連続運転中におけるデポジット化影響量の合計（以下「デポジット化総影響量」という。）が求められる。

本実施の形態２では、上記実施の形態１のように筒内ＰＭ総生成量に基づいてではなく、上記のように推定されたデポジット化総影響量に基づいて、筒内付着デポジット量を推定する。図１２は、デポジット化総影響量に基づいて筒内付着デポジット量を推定するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。図１２に示すマップによれば、デポジット化総影響量が多いほど、筒内付着デポジット量が多く推定される。

ここで、図１２に示すマップの特性と、図５に示すマップの特性とは同じである。また、筒内ＰＭ生成量が同じである場合には、筒内ＰＭ総生成量に比して、デポジット化に対する影響度が考慮されたデポジット化総影響量の方が多い。その結果、上記実施の形態１よりも筒内付着デポジット量が多く推定されるため、燃料噴射量の補正量も多くされる。

このように、本実施の形態２では、筒内ＰＭ生成量に、筒内でＰＭがデポジット化することに対する影響度合を考慮して求めたデポジット化総影響量に基づいて、筒内付着デポジット量が推定される。このため、上記実施の形態１に比して筒内付着デポジット量をより精度良く推定することができる。よって、燃料噴射量の増量補正を精度良く実行することができ、空燃比の制御性が向上する。

次に、筒内におけるＰＭのデポジット化に対する影響度について説明する。
先ず、ピストン温度が所定の温度範囲内である場合に、ＰＭがピストン頂面に付着しやすくなり、デポジット化しやすくなる。図７は、軸トルク及びエンジン回転数に対するピストン温度の等高線を示す図である。図７において特に丸印Ａで囲まれる部分のピストン温度で、ＰＭがピストン頂面に付着しやすい傾向がある。かかる図７に示された関係をＥＣＵ６０内に取り込むため、図８に示すようなマップを予め作成しておく。
図８は、ピストン温度補正係数Ktを取得するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。ピストン温度補正係数Ktは、デポジット化に対するピストン温度の影響度を示す補正係数である。図８に示すマップによれば、通常よりもＰＭがピストン頂面に付着しやすい運転領域については数値「0.2」が、ＰＭがピストン頂面に最も付着しやすい運転領域については数値「0.4」が、ピストン補正係数Ktとしてそれぞれ取得される。本実施の形態２では、取得された補正係数Ktに相当する分だけ筒内ＰＭ生成量が増量補正されるため、筒内付着デポジット量及び燃料噴射量も増量補正される（後述する他の補正係数Ko,Kf,Keについても同様）。

また、バインダーとしてのオイル成分が筒内に流入する量（以下「筒内流入オイル量」という。）が多い場合には、ＰＭが筒内に付着しやすくなる。図９は、軸トルク及びエンジン回転数に対する筒内流入オイル量の等高線を示す図である。図９において、軸トルクが大きい場合（高負荷運転時）には、圧縮もれによるブローバイガスの量が増えるため、ＰＣＶバルブ５１の開度が大きくされる。そうすると、吸気通路３０を通って筒内に吸入されるブローバイガス量が増加する。このブローバイガスはミスト状のオイルを含んでいる。その結果、軸トルクが大きい場合には筒内流入オイル量が多くなる。
また、エンジン回転数が高く軸トルクが小さい場合（高回転低負荷運転時）には、筒内負圧が大きくなるため、いわゆるオイル下がりが発生する。オイル下がりとは、バルブとバルブステムガイドの隙間から、シリンダヘッド１６内のオイルが筒内に流入する現象をいう。よって、エンジン回転数が高く軸トルクが小さい場合には、このオイル下がりにより筒内流入オイル量が多くなる。
かかる図９に示された関係をＥＣＵ６０内に取り込むため、図１０に示すようなマップを予め作成しておく。図１０は、筒内流入オイル量補正係数Koを取得するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。筒内流入オイル量補正係数Koは、デポジット化に対する筒内流入オイル量の影響度を示す補正係数である。図１０に示すマップによれば、筒内流入オイル量が多い運転領域については数値「0.15」が筒内流入オイル量補正係数Koとして取得される。

また、近年では多種の燃料（例えば、軽質、重質、アルコール系等）が市場に流通しているが、燃料性状によっては、燃料が筒内に付着しやすく、筒内ＰＭ発生量が増加し、デポジット量が増加する場合が考えられる。また、燃料性状によってその特性が出る運転領域が異なるものと考えられる。そこで、燃料性状の特性をＥＣＵ６０内に取り込むため、燃料性状毎にその燃料性状の特性が出る運転領域について燃料性状補正係数Kfを定めたマップを予め作成し、ＥＣＵ６０内に記憶させることができる。燃料性状補正係数Kfは、デポジット化に対する燃料性状の影響度を示す補正係数である。

また、ＥＧＲ率が高い場合、すなわち、既燃ガスの再循環量の割合が高い場合には、該既燃ガス中に含まれるＰＭが筒内に多く吸入されるため、デポジット量が増加しやすくなる。図１１は、ＥＧＲ率補正係数Keを取得するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。ＥＧＲ率補正係数Keは、デポジット化に対するＥＧＲ率の影響度を示す補正係数である。図１１に示すマップによれば、ＥＧＲ率が高い運転領域については、数値「0.1」がＥＧＲ率補正係数Keとして取得される。

そして、運転領域毎に、上述した補正係数Kt,Ko,Kf,Keを加算して合計補正係数Kを求める。続いて、運転領域毎に、合計補正係数Kを考慮して、すなわち、デポジット化に対する影響度を考慮して、筒内ＰＭ生成量を補正する。具体的には、筒内ＰＭ生成量を（1+K）倍に増量補正する。このように、デポジット化に対する影響度が高い場合には、筒内ＰＭ生成量がより多く増量補正されることでデポジット化影響量が求められる。各運転領域のデポジット化影響量が加算されて求められたデポジット化総影響量に基づき、筒内デポジット付着量が推定される。このため、筒内付着デポジット量を精度良く推定することができる。その結果、筒内ＰＭ生成量が同じ場合には、上記実施の形態１に比して燃料噴射量の補正量が多くされるため、空燃比の制御性を向上させることができる。

［実施の形態２における具体的処理］
図１３は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の間隔毎に起動されるものである。

図１３に示すルーチンによれば、図６に示すルーチンと同様に、エンジン回転数NEと負荷KLとを取得し（ステップ１００）、取得されたエンジン回転数NEと負荷KLに対応する運転領域の運転時間を積算する（ステップ１０２）。そして、図６に示すルーチンと同様に、運転領域毎に筒内ＰＭ生成量を算出する（ステップ１０４）。

次に、図８に示すマップを参照して、各運転領域のピストン温度補正係数Ktを取得する（ステップ１１２）。図８に示すマップでは、運転領域毎に、ピストン温度の推定値に応じたピストン温度補正係数Ktが定められている。よって、このステップ１１２の処理によれば、図８に示すマップを参照することで、運転領域毎に、ピストン温度が推定され、該ピストン温度に応じたピストン温度補正係数Ktが取得される。従って、本ステップ１１２の処理は、上記第２の発明における「ピストン温度取得手段」を含んでいる。

なお、ピストン温度を非接触で検出するピストン温度センサを設け、運転領域毎に、該ピストン温度センサにより検出されたピストン温度を取得してもよい。この場合、ピストン温度との関係でピストン温度補正係数Ktが定められたマップをＥＣＵ６０内に記憶させておくことで、検出されたピストン温度に応じたピストン温度補正係数Ktを取得することができる。

そして、図１０に示すマップを参照して、各運転領域の筒内オイル流入量補正係数Koを取得する（ステップ１１４）。図１０に示すマップでは、運転領域毎に、筒内オイル流入量の推定値に応じた筒内オイル流入量補正係数Koが定められている。このステップ１１４での処理によれば、図１０に示すマップを参照することで、運転領域毎に、筒内オイル流入量が推定され、該筒内オイル流入量に応じた筒内オイル流入量補正係数Koが取得される。従って、本ステップ１１４の処理は、上記第３の発明における「オイル量推定手段」を含んでいる。

続いて、各運転領域の燃料性状補正係数Kfを取得する（ステップ１１６）。このステップ１１６では、先ず、燃料性状センサ５８により検出された燃料性状が取得される。そして、燃料性状との関係で燃料性状補正係数Kfが定められたマップ（図示せず）を参照することで、運転領域毎に、取得された燃料性状に応じた燃料性状補正係数Kfが取得される。

次に、図１１に示すマップを参照して、各運転領域のＥＧＲ率補正係数Keを取得する（ステップ１１８）。図１１に示すマップでは、運転領域毎に、ＥＧＲ率に応じたＥＧＲ率補正係数Keが定められている。また、ＥＣＵ６０は、運転領域に応じてＥＧＲ率を取得することができる。このステップ１１８では、図１１に示すマップを参照することで、運転領域毎に、ＥＧＲ率に応じたＥＧＲ率補正係数Keが取得される。

次に、運転領域毎に、上記ステップ１１２，１１４，１１６，１１８で取得された補正係数Kt,Ko,Kf,Keを加算することで、合計補正係数Kを算出する（ステップ１２０）。そして、運転領域毎に、上記ステップ１２０で算出された合計補正係数Kに基づいて、上記ステップ１０４で算出された筒内ＰＭ生成量を補正する（ステップ１２２）。具体的には、各運転領域の筒内ＰＭ生成量が（1+K）倍される。これにより、各運転領域のデポジット化影響量が求められる。その後、上記ステップ１２２で求められた各運転領域のデポジット化影響量を加算することで、デポジット化総影響量を推定する（ステップ１２４）。

次に、図１２に示すマップを参照して、上記ステップ１２４で推定されたデポジット化総影響量に基づいて、筒内付着デポジット量を推定する（ステップ１２６）。このステップ１２６では、デポジット化総影響量が多いほど、筒内付着デポジット量が多く推定される。すなわち、筒内におけるＰＭのデポジット化に対する影響度が大きいほど、筒内付着デポジット量が多く推定される。
その後、上記ステップ１２６で推定された筒内付着デポジット量に基づいて、燃料噴射量を増量補正する（ステップ１１０）。このステップ１１０では、例えば、冷間時の増量補正係数を増加させる補正や、筒内付着燃料量を増量する補正を実行することにより、燃料噴射量を増量補正することができる。

以上説明したように、図１３に示すルーチンによれば、運転領域毎に筒内ＰＭ生成量が算出される。そして、この筒内ＰＭ生成量がピストン温度補正係数Kt,筒内オイル流入量補正係数Ko,燃料性状補正係数Kf,ＥＧＲ率補正係数Keの合計値Kに基づき補正され、デポジット化影響量が求められる。続いて、各運転領域のデポジット化影響量の総和であるデポジット化総影響量に基づいて、筒内付着デポジット量が推定される。
従って、筒内ＰＭ生成量に、ＰＭのデポジット化に対する影響度を考慮して、筒内付着デポジット量が推定される。よって、上記実施の形態１に比して空燃比の制御性を更に向上させることができ、エミッション特性を向上させることができる。

ところで、本実施の形態２においては、燃料性状センサ５８により燃料性状を検出することとしているが、本発明における燃料性状取得手段はこのような方法に限定されるものではない。例えば、内燃機関１の運転状態を検出するセンサの出力等を基礎とした推定により、燃料性状を取得するようにしてもよい（例えば、特開平１１−２７０３９９号公報参照）。

また、本実施の形態２においては、４つの補正係数Kt,Ko,Kf,Keを加算した後に筒内ＰＭ生成量を補正しているが、各補正係数Kt,Ko,Kf,Keを取得する毎に、筒内ＰＭ生成量を補正するようにしてもよい。

また、本実施の形態２においては、４つの補正係数Kt,Ko,Kf,Keを取得しているが、これらのうちの少なくとも１つの補正係数を取得することができれば、筒内ＰＭ生成量を補正してデポジット化影響量を求めることができる。その結果、デポジット化総影響量に基づいて筒内付着デポジット量を推定することができる。

尚、本実施の形態２においては、燃料性状センサ５８が第４の発明における「燃料性状取得手段」に、ＥＣＵ６０が第５の発明における「ＥＧＲ率取得手段」に、それぞれ相当している。
また、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１２の処理を実行することにより第２の発明における「ピストン温度取得手段」が、ステップ１１２及び１２０〜１２６の処理を実行することにより第２の発明における「デポジット量推定手段」が、それぞれ実現されている。また、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１４の処理を実行することにより第３の発明における「オイル量推定手段」が、ステップ１１４及び１２０〜１２６の処理を実行することにより第３の発明における「デポジット量推定手段」が、それぞれ実現されている。また、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１８〜１２６の処理を実行することにより第５の発明における「デポジット量推定手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 軸トルク及びエンジン回転数に対する筒内ＰＭ生成量の等高線を示す図である。 運転領域毎の運転時間を積算するためにＥＣＵ６０が記憶しているテーブルの一例を示す図である。 筒内ＰＭ生成量を推定するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。 筒内ＰＭ総生成量に基づいて筒内付着デポジット量を推定するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである 軸トルク及びエンジン回転数に対するピストン温度の等高線を示す図である。 ピストン温度補正係数Ktを取得するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。 軸トルク及びエンジン回転数に対する筒内流入オイル量の等高線を示す図である。 筒内流入オイル量補正係数Koを取得するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。 ＥＧＲ率補正係数Keを取得するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。 デポジット化総影響量に基づいて筒内付着デポジット量を推定するためにＥＣＵ６０が記憶しているマップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ ピストン
５ ブローバイガス通路
６ クランクケース
１０ クランク角センサ
１８ 燃焼室
２０ インジェクタ
２６ 吸気バルブ
３０ 吸気通路
３２ サージタンク
４２ 排気バルブ
４６ 排気通路
５１ ＰＣＶバルブ
５２ ＰＣＶ通路
５６ ＥＧＲバルブ
５８ 燃料性状センサ
６０ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 筒内燃料噴射型の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   気筒内に直接燃料を噴射する筒内インジェクタと、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記気筒内で生成される微粒子量を推定する微粒子量推定手段と、
   前記微粒子量に基づいて、前記気筒内に付着するデポジット量を推定するデポジット量推定手段と、
   前記デポジット量に基づいて、前記筒内インジェクタから噴射される燃料量を補正する燃料噴射量補正手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   ピストン温度を取得するピストン温度取得手段を更に備え、
   前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記ピストン温度とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記気筒内に流入するオイル量を推定するオイル量推定手段を更に備え、
   前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記オイル量とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   燃料性状を取得する燃料性状取得手段を更に備え、
   前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記燃料性状とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   ＥＧＲ率を取得するＥＧＲ率取得手段を更に備え、
   前記デポジット量推定手段は、前記微粒子量と前記ＥＧＲ率とに基づいて、前記デポジット量を推定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

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