JP2008151029A - 内燃機関の燃料噴射制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】始動時のように、エンジンの運転状態が大きく変化する運転領域においても、壁面付着燃料に起因する空燃比のばらつきを補償し、空燃比のばらつきがない適切な燃料噴射量制御を行うこと。
【解決手段】エンジン１の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより吸気通路の壁面に付着する燃料量を壁面付着分燃料量・噴射時期演算手段５２によって推定演算し、基本燃料量・噴射時期演算手段１によって演算された基本燃料量による燃料噴射に先だって、壁面付着分燃料量・噴射時期演算手段５２によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を行なう。
【選択図】図８

Description

本発明は、火花点火式の内燃機関（エンジン）の燃料噴射制御装置および方法に係り、特に、内燃機関の始動時及び始動後の燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置および方法に関する。

近年の自動車排気規制は、地球全体の大気保全を鑑み設定されており、年々、その規制値は厳しくなり、自動車を製造する側にとっては過酷な規制である。このことに対し、自動車業界は、種々の改良を進めて積極的にこの規制達成のための技術革新を行っている。

一般に、この規制達成のための技術革新の内容は、エンジンの燃焼室に供給する燃料の微粒化による燃焼改善と、エンジン排気系に置いた触媒転換効率の向上策によるところが大きく、排気、特に、未燃焼のＨＣ（炭化水素）排出については、エンジン始動時からの燃料供給，燃焼現象等の解析が始まったばかりで、技術の蓄積がない状態にある。

一方で、エンジン用燃料として、化石燃料枯渇化の点から、燃料性状が従来燃料（ガソリン）と異なる、種々なる新燃料が誕生している。この新燃料を用いた本質的な改善も始まったばかりであり、未だ排出されるＨＣの十分な低減が達成されていない。

エンジン始動時の要求燃料噴射量は、エンジンの外的環境（外気温度、エンジン温度としての冷却水温度、燃料温度等）に影響されるが、一般的には、冷却水温のみに基づいて設定されている。冷却水温が低い冷態始動等の場合、吸気ポート等の壁面に付着した燃料が気化し難いため、始動時燃料噴射量は増量された値で設定される。

一方、冷却水温が比較的高い再始動等では、吸気ポート等の壁面に付着する燃料は、冷態始動時に比して、気化し易いため、始動時燃料噴射量は減量された値で設定される。そして、始動後は、始動時燃料噴射量を、冷却水温の上昇に伴い漸次的に減少させ、通常運転へ移行する。

従来より知られているエンジンの始動時燃料噴射量制御方法として、スタータスイッチがオンされると、先ず、冷却水温に基づきデータテーブルを参照して始動時基本噴射量を算出し、この始動時基本噴射量を温度補正することで、燃料温度、吸気温度、始動時の燃料蒸発分等の温度による影響を補償して始動時燃料噴射量を設定する技術がある（例えば、特許文献１）。

この始動時燃料噴射量制御方法によれば、エンジン始動時に、始動用燃料を全気筒に予め供給し、その後に点火を開始することにより、燃料供給不足を解消でき、エンジンの始動性を改善することができる。

特開平５−２１４９８６号

しかしながら、上述したような始動時燃料噴射量制御方法では、クランキング初期に供給された始動用燃料の一部は、吸気通路の壁面や燃焼室・ピストンに付着する虞れがある。この付着燃料を考慮することなく、以降の燃焼サイクルにおいて噴射すべき燃料量を算出すると、所望の空燃比を実現することができない虞れがある。これは、エミッション性能を悪化させるだけでなく、始動性の悪化を招く虞れがある。

このようなことから、クランキング初期に噴射された燃料噴射に起因して、壁面に付着する燃料を考慮し、以降の燃焼についての燃料噴射量を適切に算出することができる燃料噴射制御装置が必要とされている。

また、従来の燃料噴射量制御装置においては、以下の問題があり、なお一層の改善が望まれている。すなわち、燃料付着特性として、燃料の輸送遅れを表わすパラメータの関数を用いることである。しかし、これは、主にエンジンの定常状態（エンジン回転数・吸入空気流量一定）における燃料の動特性を表したものであり、しかも、燃料噴射量が連続的に変化する場合での動特性について数値化したにすぎない。

したがって、始動時のように、エンジンの運転状態が大きく変化する場合などの過渡状態においては、定常状態におけるパラメータを用いて演算された燃料噴射量は目標燃料量に対し異なる結果となってしまい、空燃比が目標空燃比と大きく異なってしまう。この結果、運転性の悪化や排気ガス特性の悪化といった問題が発生してしまうことがある。

本発明は、前記解決しようとする課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、始動時のように、エンジンの運転状態が大きく変化する運転領域においても、壁面付着燃料に起因する空燃比のばらつきを補償し、空燃比のばらつきがない適切な燃料噴射量制御を行う内燃機関の燃料噴射制御装置および方法、火花点火式内燃機関を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁より吸気通路に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の燃焼室に供給する目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段と、内燃機関の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより前記吸気通路の壁面に付着する燃料量を推定演算する壁面付着分燃料量演算手段と、前記目標燃料量演算手段によって演算された目標燃料量による燃料噴射とは別に、前記壁面付着分燃料量演算手段によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を前記燃料噴射弁により行なう燃料噴射制御手段とを有する。

また、前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁より吸気通路に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の燃焼室に供給する目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段と、内燃機関の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより前記吸気通路の壁面に付着する燃料量を推定演算する壁面付着分燃料量演算手段と、前記目標燃料量演算手段によって演算された目標燃料量による燃料噴射に、先だって、あるいは同時に、前記壁面付着分燃料量演算手段によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を前記燃料噴射弁により行なう燃料噴射制御手段とを有する。

本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、この好ましくは、前記吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータは、内燃機関の周辺温度、使用燃料の性状、内燃機関の回転数あるいはそれらの組み合わせである。

本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、この好ましくは、更に、前記壁面付着分燃料量演算手段によって演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を行なう燃料噴射時期を内燃機関の運転状態から決定する壁面付着分燃料噴射時期演算手段を有し、前記壁面付着分燃料噴射時期演算手段によって演算された燃料噴射時期に、前記壁面付着分燃料量演算手段によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を行なう燃料噴射制御を行なう。

また、前記目的を達成するために、本発明による火花点火式内燃機関は、上述の発明による燃料噴射制御装置によって燃料噴射制御を行われる。

本発明による内燃機関の燃料噴射制御方法は、好ましくは、前記壁面付着量算出処理と前記目標燃料量算出処理の実行に先だって、前記壁面付着量算出処理が行われたか否かを判別し、前記壁面付着量算出処理が行われていない場合には、前記壁面付着量算出処理を実行し、前記壁面付着量算出処理が行われていた場合には、前記目標燃料量算出処理の実行する。

本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、吸気管に噴射された燃料が直接に燃焼室に吸入される割合と、壁面付着によって吸気管内に残留する燃料が蒸発して遅れて燃焼室に吸入される割合に則って燃料噴射量を演算することが行われ、始動時の過渡状態のように、輸送遅れによって燃焼室に供給される燃料噴射量が不安定となる領域では、噴射された燃料が壁面に付着し、その後、蒸発して遅れて燃焼室に入る燃料分を予め噴射することが行われるなれるから、壁面付着燃料に起因する空燃比のばらつきが補償され、始動時の空燃比を適正に制御して、良好な始動性を得ることができる。さらには、排気の低減、及び燃費向上を実現することができる。

本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の一つの実施形態を、図を参照して説明する。

図１は、本発明による燃料噴射制御装置が適用される火花点火式エンジンの全体構成を示している。エンジン１は、シリンダブロック１Ａ、ピストン１Ｂ等によって気筒数分の燃焼室１Ｃを有する。多気筒エンジン１は、各燃焼室１Ｃ毎に、吸気ポート１Ｄ、吸気弁１Ｅ、排気ポート１Ｆ、排気弁１Ｇ、点火プラグ８を有する。

吸気ポート１Ｄには、エンジン吸気系として、エアクリーナ９、エアフローセンサ（空気流量センサ）２、スロットルバルブ３、吸気管６が接続されており、これらを通って吸入空気が燃焼室１Ｃに導入される。スロットルバルブ３は、アクセルペダル（図示省略）により操作され、燃焼室１Ｃに吸入される空気量を計量設定する。エアフローセンサ２は燃焼室１Ｃに吸入される空気量（吸入空気量）を計測する。

エンジン１の各気筒の吸気ポート１Ｄの近傍には、各気筒の吸気ポート１Ｄへ向けて燃料（ガソリン燃料）を噴射する燃料噴射弁７が取り付けられている。

燃料噴射弁７には、図示されていないが、燃料タンクの燃料が燃料ポンプによって一定の燃料圧力に加圧されて供給される。燃料噴射弁７は、弁開時間により、燃料噴射量を定量的に設定する。

燃料噴射弁７より噴射された燃料と吸入空気による混合気は、燃焼室１Ｃ内において、点火プラグ８によって点火され、燃焼する。

排気ポート１Ｆには、エンジン排気系として、排気管１０、触媒コンバータ１１が接続されている。排気管１０には排気管１０内の酸素濃度から空燃比を推定する酸素濃度センサ１２が取り付けられている。

また、エンジン１には、排気管１０の排気ガスの一部を吸気管６に導くＥＧＲ通路４およびＥＧＲ通路４を流れる排気ガス流量（ＥＧＲ流量）を計量設定するＥＧＲ弁５が取り付けられている。

エンジン１には、センサ類として、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１３と、エンジン１のクランク角度を検出するクランク角センサ１４と、エンジン１の動弁系のカム角度を検出するカム角センサ１５と、スロットルバルブ３の弁開度を検出するスロットルセンサ１６と、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１７が取り付けられている。

エンジンコントロールユニット２０は、電子制御式のものであり、エアフローセンサ２、酸素濃度センサ１２、クランク角センサ１４、水温センサ１３、カム角センサ１５、スロットルセンサ１６、吸気管圧力センサ１７の各々よりセンサ信号を入力し、エンジン回転数演算、エンジン負荷推定、燃料噴射演算、点火時期演算、ＥＧＲ率演算等を行い、燃料噴射指令、点火指令、ＥＧＲ指令を、燃料噴射弁７、点火プラグ８、ＥＧＲ弁５の各々に対して出力する。

なお、吸気管圧力センサ１７は、エンジンコントロールユニット２０において、ＥＧＲ率を推定する他、エンジン１の始動時の吸気管内の空気充填率を推定して適正なる燃料量を各気筒に供給するのに必要なセンサである。

エンジン暖機後は、酸素濃度センサ１２の信号に基づいて燃料噴射量がエンジンコントロールユニット２０によって制御され、触媒の転換効率を維持する燃料噴射量、点火時期が制御される。燃焼温度が高まると、窒素酸化物（ＮＯｘと呼ぶ）が多く排出されるので、エアフローセンサ２の信号、吸気管圧力センサ１７の信号に基づき、ＥＧＲ弁５の開口面積をエンジンコントロールユニット２０により制御することが行われる。排気ガスの一部がＥＧＲ通路４を通ってが吸気管６に還流することにより、既燃ガス混合効果に基づいて、燃焼温度が下げられ、ＮＯｘ排出量が低減する。

図２は、エンジンコントロールユニット２０の具体例構成例を示している。エンジンコントロールユニット２０は、マイクロコンピュータによるものであり、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、デジタル入力回路２４、パルス信号入力回路２５、アナログ入力回路２６、デジタル出力回路２７、タイマ設定出力回路２８、通信回路２９を有する。

デジタル入力回路２４はイグニションスイッチ１８よりイグニションスイッチ１８のオン・オフ信号を入力する。パルス信号入力回路２５は、クランク角センサ１４、カム角センサ１５の各々よりパルス信号を入力する。アナログ入力回路２６は、エアフローセンサ２、酸素濃度センサ１２、水温センサ１３、スロットルセンサ１６、吸気管圧力センサ１７の各々よりアナログ信号を入力する。

デジタル出力回路２７は、ＥＧＲ弁５にＥＧＲ指令信号を出力する。タイマ設定出力回路２８は、燃料噴射弁７へ燃料噴射弁駆動パルス信号を、点火プラグ８（点火コイル回路）へ点火駆動パルス信号を各々出力する。通信回路２９には、スキャンツール１９等が通信可能に接続される。

なお、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３には、エンジン始動時に燃料噴射弁７を適正制御するのに必要な各種常数が記憶されているとともに、エンジン１のクランキング時に、最初に吸入行程状態にある気筒を判別する情報等が記憶されている。

燃料性状については、燃料留出点が蒸発にも影響し、例えば、５０％留出点が９５℃のものは冬ガソリン、１０５℃のものは夏ガソリンとして認知する。これらの情報はＲＡＭ２３に記憶され、エンジン始動直前の周囲温度（エンジン冷却水温等）をセンシングして周囲温度が１０℃以下を冬場に燃料として判定して後記の始動時要求燃料量を補正する。

図３は、ポート噴射におけるエンジン始動時の吸気通路部への燃料付着の状態を示している。図中の燃料噴霧Ａは、あるエンジン運転サイクルで燃料噴射弁７から吸気管６へ噴射された燃料である。この噴射燃料のうち、大部分に相当する量の燃料が吸気管６や吸気ポート１Ｄの壁面（吸気通路の壁面）に付着し、壁面付着分Ｂとなって直接気筒（シリンダ）に供給されず、この壁面付着分Ｂは、次回の燃焼サイクル時に、気化・蒸発して付着増分量として取り込まれる。

図４は、このことを考慮した１サクイル目の要求燃料量と２サクイル目の要求燃料量の関係を示している。各サクイルの要求燃料量は、壁面付着分Ｂと、燃料噴射弁７から吸気管６へ噴射された燃料のうち、壁面付着燃料にならずに、直接気筒に供給されるシリンダ流入分Ｃとの合計値になる。

ここで、闇雲に、燃料噴射弁７からの燃料噴射量を増加しても、燃料噴射弁７の取付角度等の問題により、燃料の壁面付着量も同様に増加してしまう。例えば、燃料噴射量をステップ状に増加させた場合、燃料噴射量に対して気筒に直接吸入される燃料の割合が一定であると仮定すると、壁面付着量も燃料噴射量に合わせて増加してしまう。そして、壁面付着の燃料の気化・蒸発分は、ゆっくりと応答していくことになる。

吸気弁部への燃料の付着量が増大するのは、吸気管圧力が低下し、噴射された燃料が拡散し易く、かつ、噴出速度が増加することによって衝突率が増すのも一因であるので、燃料の供給方法，構成も重要な因子である。暖機後は、吸気通路壁面、吸気弁部の温度が上昇し、燃料の蒸発が促進され、燃料付着量が大幅に低減するために要求燃料量は低減する。

したがって、常温における始動時の最初の燃焼サイクル（１サクイル目）の要求燃料量は、図４に示す通り、シリンダ流入分Ｃの約５倍が必要であり、次の燃焼サイクル以降では吸気通路、気筒内に残留した燃料量を見越した供給量が要求される。

このため、エンジン始動時の１サイクル目の第一噴射では、吸気通路、気筒内壁を濡らす分とし、第二噴射で気筒内に直接吸入される燃料分と考慮して、燃焼に寄与する燃料量の約４倍若しくは５倍の燃料を２回に分けて供給する。２サイクル目以降では、気筒当たりの総合要求流量は１サイクル目に比べて減少する。この場合、周囲温度によって要求量は変わることは、既に公知であり、周囲温度を計測して要求量を設定する。

図５はエンジン冷却水温と壁面付着割合との関係を示している。壁面付着割合は、エンジン冷却水温が低いほど大きく、エンジン冷却水温の上昇に伴い低減する。壁面付着割合は、軽質ガソリンより重質ガソリンのほうが大きい傾向を示す。

図６は、エンジン冷却水温と燃料気化・蒸発割合との関係を示している。燃料気化・蒸発割合は、エンジン冷却水温が低いほど小さく、エンジン冷却水温の上昇に増大する。燃料気化・蒸発割合は、重質ガソリンより軽質ガソリンのほうが大きい傾向を示す。

図７は、従来の一般的な燃料噴射供給のタイムチャートである。時点Ｔ１にて燃料噴射弁７からの燃料噴射が開始される。燃料噴射弁７から噴射した燃料は、噴射パルス幅に応じて壁面付着分燃料量（壁面付着分Ｂ）も多くなる。その後、時点Ｔ２にて燃料噴射弁７が閉弁しても壁面付着燃料は、少しずつ蒸発しながら燃焼室１Ｃに吸入されていく。

吸気弁１Ｅや吸気通路壁面に付着した全ての燃料が蒸発するまで吸気弁１Ｅが開弁していれば問題ないが、実際にはエンジン回転数によって、吸気弁１Ｅの開弁時間が決定され、時点Ｔ３で吸気弁１Ｅが閉弁するため、シリンダ吸入燃料量は、図示すように、符号ＱＣで示されている値になり、要求された全ての燃料を燃焼室１Ｃ（シリンダ）に吸入することはできなくなる。

また、前回の燃焼サイクル時に壁面に付着した燃料分を考慮して次回の燃料噴射時に補正する仕様があるが、エンジン１の運転状態が急変した場合、前回の壁面付着分に過不足が生じ、リーン空燃比もしくはリッチ空燃比になりかねない。

これに対し、本発明による燃料噴射制御装置は、図８に示されているように、エンジン回転数、吸入空気量（機関負荷）より基本燃料噴射量及び噴射時期を演算する基本燃料量・噴射時期演算手段５１とは別に、壁面付着分燃料噴射量・噴射時期演算手段５２と、燃料噴射制御手段５３とを有する。

壁面付着分燃料噴射量・噴射時期演算手段５２は、壁面付着分燃料量演算手段と壁面付着分燃料噴射時期演算手段とを兼ねており、エンジン１の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより吸気通路の壁面に付着する燃料量を推定演算し、燃料噴射時期をエンジン１の運転状態から決定する。

壁面付着分燃料噴射量の推定演算は、壁面付着燃料量に影響を与えるパラメータとして、例えば、周辺温度（例えば、エンジン冷却水温）、燃料性状、エンジン回転数を用いて関数式により行う。壁面付着分燃料噴射時期の演算は、壁面付着燃料量、燃料性状、エンジン回転数を用いて関数式により行う。壁面付着分燃料噴射時期は、基本燃料量・噴射時期演算手段５１によって設定される基本燃料噴射時期とは別に、基本燃料噴射時期と同じ時期あるいは、基本燃料噴射時期より早い時期に設定される。

壁面付着分燃料噴射量・噴射時期演算手段５２が壁面付着分燃料噴射量、噴射時期を演算すると、壁面付着分燃料噴射の指令が燃料噴射制御手段５３に出力される。

燃料噴射制御手段５３は、基本燃料量・噴射時期演算手段５１によって演算された基本燃料量による燃料噴射に、先だって、あるいは同時に、壁面付着分燃料噴射量・噴射時期演算手段５２によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を燃料噴射弁７により行なう。

これにより、初回噴射の該当気筒の燃料噴射弁７は、基本燃料量・噴射時期演算手段５１によって演算される基本燃料量による燃料噴射とは別に、特に、基本燃料量による燃料噴射に先だって、壁面付着分燃料噴射量の燃料噴射を行う。

このように、燃料噴射弁７より吸気通路に噴射された燃料が直接に燃焼室１Ｃに吸入される割合と、噴射された燃料が吸気通路内に残留し、その後、蒸発してから遅れて燃焼室１Ｃに吸入される割合に則って燃料噴射量を演算し、噴射された燃料が蒸発してから遅れて燃焼室に入る燃料分を予め噴射しておくことは、特に、エンジン始動時の過渡状態のように、直接的な燃料供給と輸送遅れにより供給される燃料噴射量が不安定となる領域では重要である。

基本燃料量・噴射時期演算手段５１は、目標燃料量、目標燃料量の噴射時期を演算するものであり、目標燃料量の演算、目標燃料量の噴射時期の演算において、各種の補正が加えられてもよい。

上述した燃料噴射制御により、始動時のように、エンジン１の運転状態が大きく変化する運転領域においても、壁面付着燃料に起因する空燃比のばらつきを補償し、空燃比のばらつきがない適切な燃料噴射量制御を行うことができる。

これにより、エンジン始動時の各気筒間の状態を把握して、燃料を適正に供給して完全燃焼を目指し、エンジン始動性をよくし、未燃炭化水素の排出を大幅低減して排気浄化に寄与するとともに、燃料経済性、運転性を向上せしめることができる。

本実施形態の燃料噴射制御装置の動作を、図９を参照して説明する。
エンジン始動はイグニッションスイッチ１８をオンさせることで始まる。このスイッチオン信号がエンジンコントロールユニット２０に入力されると、クランク角度を読込み、気筒判別、エンジン回転数算出を行う（ステップＳ１）。次に、周辺温度、燃料性状判別等の運転情報の読込みを行う（ステップＳ２）。

次いで、壁面付着量算出前か否かを判定する（ステップＳ３）。壁面付着量算出前であれば、壁面付着分燃料噴射量・噴射時期演算手段５２によって、壁面付着量算出処理として、周囲温度、燃料性状等の運転情報、エンジン回転数を基にして初回の付着燃料量（付着分燃料噴射量）および噴射時期を算出し（ステップＳ４）、初回噴射すべき該当気筒の燃料噴射弁７に付着燃料量による開弁時期及び開弁時間の指令を与える（ステップＳ６）。これにより、付着燃料量相当の燃料噴射（第一噴射）が初回噴射の該当気筒に対して行われる。

これに対し、付着燃料量噴射算出後であれば、基本燃料量・噴射時期演算手段５１によって、目標燃料量算出処理として、エンジン回転数と吸入空気量より、通常通りの基本燃料噴射量と噴射時期を算出し（ステップＳ５）、噴射すべき該当気筒の燃料噴射弁７に基本燃料噴射量による開弁時期及び開弁時間の指令を与える（ステップＳ６）。これにより、基本燃料噴射量相当の燃料噴射（第二噴射）が該当気筒に対して行われる。

このように、壁面付着量算出処理と目標燃料量算出処理の実行に先だって、壁面付着量算出処理が行われたか否かを判別し（ステップＳ３）、壁面付着量算出処理が行われていない場合には、前記壁面付着量算出処理を実行し（ステップＳ４）、壁面付着量算出処理が行われていた場合には、前記目標燃料量算出処理の実行する（ステップＳ５）。

図１０は、壁面付着分燃料噴射量・噴射時期演算手段５２による付着分燃料噴射量及び噴射時期の算出（ステップＳ４）の詳細なフローチャートである。

最初に、エンジン周辺の温度情報として、例えば、水温センサ１３により検出されるエンジン冷却水温の情報を読み込む（ステップＳ４１）。次に、燃料性状情報を読み込む（ステップＳ４２）。燃料性状判定方法は、既に公知であるため、ここでは、特に記載しない。次に、エンジン回転数情報を読み込む（ステップＳ４３）。

そして、エンジン冷却水温、燃料性状、エンジン回転数情報を基にして吸気通路の壁面に付着する付着分燃料噴射量（壁面付着分燃料噴射量）Ｔｉｏｕｔ＿ｐｒｅを算出する（ステップＳ４４）。

次に、付着分燃料噴射量Ｔｉｏｕｔ＿ｐｒｅ、燃料性状及びエンジン回転数を基にして付着燃料噴射時期Ｔｉｓｅｔ＿ｐｒｅを算出する。

次に、ステップＳ４４及びステップＳ４５で算出された付着分燃料噴射量Ｔｉｏｕｔ＿ｐｒｅ及び付着燃料噴射時期Ｔｉｓｅｔ＿ｐｒｅを燃料噴射弁７に開弁指令として与える（ステップＳ４６）。

図１１は、基本燃料量・噴射時期演算手段５１による基本燃料噴射量及び噴射時期の算出（ステップＳ５）の詳細なフローチャートである。

最初に、エンジン周辺の温度情報として、例えば、水温センサ１３により検出されるエンジン冷却水温の情報を読み込む（ステップＳ５１）。次に、燃料性状情報を読み込む（ステップＳ５２）。燃料性状判定方法は前記第一噴射と同様に既に公知であるため、ここでは、特に記載しない。次に、エンジン回転数情報を読み込む（ステップＳ５３）。次に、シリンダ流入空気量を読み込む（ステップＳ５４）。ここで、シリンダ流入空気量とは、エアフローセンサ２により検出される吸入空気量である。

そして、エンジン冷却水温、燃料性状、エンジン回転数、シリンダ流入空気量の情報を基にして基本燃料噴射量Ｔｉｏｕｔを算出する（ステップＳ５５）。

次に、基本燃料噴射量Ｔｉｏｕｔ、燃料性状及びエンジン回転数を基にして基本燃料噴射時期Ｔｉｓｅｔを算出する（ステップＳ５６）。

次に、基本燃料噴射開始時に付着分燃料量の噴射（第一噴射）が終了しているか否かを判断する（ステップＳ５７）。

既に、基本燃料噴射開始時に付着分燃料量の噴射が完了している場合には、ステップＳ５５及びステップＳ５６にて算出された基本燃料噴射量Ｔｉｏｕｔ及び基本燃料噴射量Ｔｉｓｅｔを燃料噴射弁７に開弁指令として与える（ステップＳ５９）。

これに対し、基本燃料噴射開始時に付着分燃料量の噴射中である場合には、付着分燃料量に基本燃料量を加算し（ステップＳ５８）、それを燃料噴射弁７に開弁指令として与える（ステップＳ５９）。

図１２は、本実施形態における燃料噴射供給のタイムチャートである。まず、時点Ｔ１１（付着燃料噴射時期Ｔｉｓｅｔ＿ｐｒｅ）にて燃料噴射弁７から付着分燃料噴射を開始し、時点Ｔ１２にて付着分燃料噴射を終了する。これにより、付着分燃料噴射量Ｔｉｏｕｔ＿ｐｒｅの燃料噴射（第一噴射）が行われる。第一噴射による燃料の多くは、吸気通路の壁面に付着する。

次に、時点Ｔ１３（基本燃料噴射時期Ｔｉｓｅｔ）にて燃料噴射弁７から基本燃料噴射量による燃料噴射を開始し、時点Ｔ１４にて基本燃料による燃料噴射を終了する。これにより、基本燃料噴射量Ｔｉｏｕｔの燃料噴射（第二噴射）が行われる。

第二噴射までには、第一噴射の燃料の多くの気筒内に浮遊しながら蒸発していく。二回目に基本噴射量を噴射することで今回の吸入行程で気筒内に流入した燃料は全て燃焼に係わっていく。時点Ｔ１５で吸気弁１Ｅが閉弁するため、シリンダ吸入燃料量は、図示するように、符号ＱＣで示されている値になり、要求された全ての燃料を燃焼室１Ｃ（シリンダ）に吸入する。

図１３は、本発明による燃料噴射量制御装置を多気筒エンジン（４気筒エンジン）に採用した場合の動作を示したものである。

気筒判別終了後に第一噴射Ｐ及び第二噴射Ｓを実施することで始動性及び排気性能を大幅に向上することができる。

以下に、本発明に係る燃料噴射量制御装置の特徴的事項を列記する。
（１）内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段（エンジンコントロールユニット２０）において、燃料噴射量を設定する手段から算出される燃料噴射量には、壁面に付着する燃料分を加味する。
（２）燃料噴射量設定手段から算出される燃料噴射量は、内燃機関の運転状態から決定される基本噴射量と、内燃機関の運転状態から決定される壁面付着燃料分に分けられる。
つまり、内燃機関の運転状態に応じて、燃焼室に供給する目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて吸気通路内の燃料付着特性を表すパラメータを演算するパラメータ演算手段と、前記燃料付着特性を表すパラメータに基づいて、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量のうち、燃焼室に直接に吸入される第１の燃料量（シリンダ流入燃料噴射量）と、前記吸気通路の壁面に付着している燃料量が蒸発して前記燃焼室に吸入される第２の燃料量（壁面付着分燃料噴射量）とを演算し、前記吸気通路の壁面に付着している燃料量が蒸発して前記燃焼室に吸入される第２の燃料量を予め噴射しておく手段とを設ける。
（３）燃料噴射量決定手段から算出される壁面付着燃料分（壁面付着分燃料噴射量）は、基本噴射量とは別に噴射する。
（４）燃料噴射量設定手段から算出される壁面付着燃料分を、基本噴射量と同時または以前に噴射する。
（５）燃料噴射量設定手段から算出される壁面付着燃料分を噴射する時期は、内燃機関の運転状態から決定する。

本発明では、内燃機関の始動性と未燃炭化水素（ＨＣと呼ぶ）の低減化技術の開示を目的にしており、始動時に燃料付着量を精密計量し、全気筒内の燃焼を的確に行い、有害排気量を大幅低減する装置に関する。

本発明に係る燃料噴射量制御装置を装備した内燃機関の全体構成図。 内燃機関の制御装置の構成図。 ポート噴射における燃料の壁面付着を概念的に示す模式図。 内燃機関の１サイクル目要求噴射量と２サイクル目の要求噴射量の関係を示すグラフ。 エンジン冷却水温度と噴射燃料の壁面付着割合との関係を示すグラフ。 エンジン冷却水温度と噴射燃料の気化・蒸発割合との関係を示すグラフ。 従来の１サイクルの燃料噴射を概念的に示すタイムチャート。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の一つの実施形態を示すブロック図。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の一つの実施形態の動作フローを示すフローチャート。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置における壁面付着分燃料噴射量・噴射時期算出の一つの実施形態を示すフローチャート。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置における基本燃料噴射量・噴射時期算出の一つの実施形態を示すフローチャート。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置における１サイクルの燃料噴射を概念的に示すタイムチャート。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置における多サイクルの燃料噴射を概念的に示すタイムチャート。

符号の説明

１ エンジン
１Ａ シリンダブロック
１Ｂ ピストン
１Ｃ 燃焼室
１Ｄ 吸気ポート
１Ｅ 吸気弁
１Ｆ 排気ポート
１Ｇ 排気弁
２ エアフローセンサ
３ スロットルバルブ
４ ＥＧＲ通路
５ ＥＧＲ弁
６ 吸気管
７ 燃料噴射弁
８ 点火プラグ
９ エアクリーナ
１０ 排気管
１１ 触媒コンバータ
１２ 酸素濃度センサ
１３ 水温センサ
１４ クランク角センサ
１５ カム角センサ
１６ スロットルセンサ
１７ 吸気管圧力センサ
１８ イグニッションスイッチ
１９ スキャンツール
２０ エンジンコントロールユニット
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ デジタル入力回路
２５ パルス信号入力回路
２６ アナログ入力回路
２７ デジタル出力回路
２８ タイマ設定出力回路
２９ 通信回路
５１ 基本燃料量・噴射時期演算手段
５２ 壁面付着分燃料噴射量・噴射時期演算手段
５３ 燃料噴射制御手段

Claims (8)

1. 燃料噴射弁より吸気通路に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の燃焼室に供給する目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段と、
   内燃機関の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより前記吸気通路の壁面に付着する燃料量を推定演算する壁面付着分燃料量演算手段と、
   前記目標燃料量演算手段によって演算された目標燃料量による燃料噴射とは別に、前記壁面付着分燃料量演算手段によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を前記燃料噴射弁により行なう燃料噴射制御手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 燃料噴射弁より吸気通路に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の燃焼室に供給する目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段と、
   内燃機関の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより前記吸気通路の壁面に付着する燃料量を推定演算する壁面付着分燃料量演算手段と、
   前記目標燃料量演算手段によって演算された目標燃料量による燃料噴射に先だって、前記壁面付着分燃料量演算手段によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を前記燃料噴射弁により行なう燃料噴射制御手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 燃料噴射弁より吸気通路に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の燃焼室に供給する目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段と、
   内燃機関の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより前記吸気通路の壁面に付着する燃料量を推定演算する壁面付着分燃料量演算手段と、
   前記目標燃料量演算手段によって演算された目標燃料量による燃料噴射に同時に、前記壁面付着分燃料量演算手段によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を前記燃料噴射弁により行なう燃料噴射制御手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータは、内燃機関の周辺温度、使用燃料の性状、内燃機関の回転数あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記壁面付着分燃料量演算手段によって演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を行なう燃料噴射時期を内燃機関の運転状態から決定する壁面付着分燃料噴射時期演算手段を有し、
   前記壁面付着分燃料噴射時期演算手段によって演算された燃料噴射時期に、前記壁面付着分燃料量演算手段によって推定演算された壁面付着分燃料量による燃料噴射を行なう燃料噴射制御を行なうことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の燃料噴射制御装置によって燃料噴射制御を行うことを特徴とする火花点火式内燃機関。
7. 燃料噴射弁より吸気通路に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御方法であって、
   目標燃料量算出処理として、演算内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の燃焼室に供給する目標燃料量を演算し、壁面付着量算出処理として、内燃機関の吸気通路の壁面に付着する燃料量に影響を与えるパラメータより吸気通路の壁面に付着する燃料量を推定演算し、前記目標燃料量による燃料噴射に先だって、前記壁面付着分燃料量による燃料噴射を行なうことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。
8. 前記壁面付着量算出処理と前記目標燃料量算出処理の実行に先だって、前記壁面付着量算出処理が行われたか否かを判別し、前記壁面付着量算出処理が行われていない場合には、前記壁面付着量算出処理を実行し、前記壁面付着量算出処理が行われていた場合には、前記目標燃料量算出処理の実行する請求項７に記載の内燃機関の燃料噴射制御方法。

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