JP2008309093A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路の管内圧と吸気速度とが正の相関関係にない内燃機関であっても、輸送遅れ補償値を精度よく設定することにより、燃焼室に流入するパージガスの量を精度よく推定することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置５０は、パージバルブ３５を通過したパージガス通過量を時間経過に対応させて記憶する。また、パージバルブ３５を通過したパージガスが燃焼室１２に到達するまでの遅れ時間ＤＬＹと、なまし処理に用いるなまし係数ＮＭＳとを、吸気通路１３の管内圧及び燃焼室に流入する空気の吸気速度に基づいてそれぞれ設定する。そして、燃焼室１２に流入するパージガス流入量の算出タイミングにおいては、その算出タイミングから遅れ時間ＤＬＹ分だけ前に記憶されたパージガス通過量に対してなまし係数ＮＭＳを用いてなまし処理を行うことで、その算出タイミングでのパージガス流入量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。

車載内燃機関には、燃料タンク内に発生した蒸発燃料が大気中に放出されることを抑制するために、この蒸発燃料を捕集するようにした蒸発燃料処理機構が備えられている。この蒸発燃料処理機構は、燃料タンクで発生した蒸発燃料を捕集する捕集部材と、その捕集部材から脱離した蒸発燃料と空気との混合体であるパージガスを内燃機関の吸気通路に導入するパージ通路と、そのパージ通路に設けられてパージガスの流量を調整するパージバルブとで構成されている。

ここで、上記捕集部材による蒸発燃料の捕集量に限界があるため、機関運転中においてパージバルブを開弁して捕集部材から蒸発燃料を脱離させ、その蒸発燃料と空気との混合体であるパージガスをパージ通路を介して吸気通路に導入して燃焼室で燃焼させる、いわゆるパージ処理が行われる。このようなパージ処理が行われることでキャニスタの蒸発燃料捕集性能は回復されるようになる。

こうしたパージ処理が行われるときには、燃料噴射弁から噴射される燃料とは別に、パージガス中に含まれる蒸発燃料も機関の燃焼室には導入される。そのため、パージ処理実行時における燃料噴射制御では、上記パージガスに含まれる蒸発燃料の量に応じて燃料噴射量を減量補正することにより、空燃比の乱れを抑えるようにしている。

ところで、パージ処理が開始された後、パージバルブの開度に応じたパージガスが燃焼室に流入するようになるまでにはある程度の時間がかかる。すなわち、図４に示すように、時刻ｔ１においてパージバルブが開弁されると、パージバルブを通過したパージガスはある程度の遅れ時間が経過した後に燃焼室に流入し始める（時刻ｔ２）。そしてその後、燃焼室に流入するパージガスの量は、ある変化度合をもって徐々に変化していき、ある程度の応答時間が経過した後にパージバルブの開度に応じた量のパージガスが燃焼室に流入するようになる（時刻ｔ３）。

このようにパージバルブを通過したパージガスが燃焼室に流入するようになるまでには、上述したような遅れ時間や変化度合に応じた輸送遅れがあるため、パージガスに含まれる蒸発燃料の量に応じて燃料噴射量を減量補正する際には、そうしたパージガスの輸送遅れを考慮する必要がある。なお、先の図４には、パージバルブが開弁されてパージガス量が増大するときの態様を示したが、パージバルブが閉弁されてパージガス量が減少するときにも同様な輸送遅れが生じる。

そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、パージバルブを通過したパージガスの量と輸送遅れをモデル化した式とに基づいて燃焼室に流入するパージガスの量を推定するようにしている。また、機関回転速度が高いほど燃焼室に吸入される空気の吸気速度は速くなるため、上記輸送遅れの時間は短くなる傾向にある。そこで、輸送遅れをモデル式で推定する場合に、機関回転速度に基づいて輸送遅れ補償値（パージバルブを通過したパージガスの量に基づいて燃焼室に流入するパージガスの量を推定するための補償値）を設定することにより、燃焼室に流入するパージガスの量を推定することができる。
特許３５８２１３７号公報

ところで、一般的には、機関回転速度が高くなるほど吸気通路の管内圧は高くなり、燃焼室に流入する空気の吸気速度は速くなる。このように管内圧の増加と吸気速度の増加とが互いに相関している場合、即ち管内圧と吸気速度とが正の相関関係にある場合には、上述したように機関回転速度に基づいてパージガスの輸送遅れ補償値を設定することができる。

一方、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変リフト機構を備える内燃機関や、排気を吸気通路に導入する排気還流機構を備えた内燃機関などでは、管内圧と吸気速度とが正の相関関係にないことがあり、こうした内燃機関においては機関回転速度に基づくパージガスの輸送遅れ補償値の設定を精度よく行うことができないことが判明した。

このようにパージガスの輸送遅れ補償値を精度よく設定することができないと、燃焼室に流入するパージガスの量を精度よく推定することができないため、燃焼室に流入するパージガス中の蒸発燃料の量も適切に推定することができず、ひいてはパージ処理実行中の燃焼噴射量の減量補正を精度よく行うことができなくなるといった不都合が生じる。

以上のように、管内圧と吸気速度とが正の相関関係にない内燃機関において燃焼室に流入するパージガスの量を精度よく推定する際には、更なる改善の余地がある。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気通路の管内圧と吸気速度とが正の相関関係にない内燃機関であっても、輸送遅れ補償値を精度よく設定することにより、燃焼室に流入するパージガスの量を精度よく推定することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、燃料タンクで発生した蒸発燃料を捕集する捕集部材と、該捕集部材から脱離した蒸発燃料と空気との混合体であるパージガスを内燃機関の吸気通路に導入するパージ通路と、該パージ通路に設けられてパージガスの流量を調整するパージバルブとで構成される蒸発燃料処理機構を備える内燃機関に適用され、前記内燃機関の燃焼室に流入するパージガスに含まれる蒸発燃料の量に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃焼室に流入するパージガス流入量を、前記パージバルブを通過したパージガス通過量と、前記吸気通路の管内圧及び燃焼室に流入する空気の吸気速度に基づいて設定される輸送遅れ補償値とに基づいて推定する推定手段を備えることをその要旨とする。

燃焼室に流入するパージガスの輸送遅れは、吸気通路内の空気量と燃焼室に流入する空気の吸気速度とで算出可能な吸気通路内の空気の移動量に基づいて推定することができ、パージガスの輸送遅れは吸気通路内の空気量が多くなるほど遅くなり、燃焼室に流入する空気の吸気速度が速くなるほど短くなる。

ここで、吸気通路内の空気量は吸気通路の管内圧が高いときほど多くなるが、管内圧が高くなるほど吸入空気量が増大して吸気速度が速くなる場合、即ち管内圧と吸気速度とが正の相関関係にある場合には、空気量の増加による輸送遅れの増大が、吸気速度の増加による輸送遅れの短縮によって打ち消される。そのため、こうした場合であれば、上述したように機関回転速度に基づいてパージガスの輸送遅れ補償値を設定することができる。

一方、管内圧と吸気速度とが正の相関関係にない場合には、管内圧が増加しても吸気速度が速くならないため、上述したような空気量の増加による輸送遅れの増大が、吸気速度の増加による輸送遅れの短縮によって打ち消されることがない。そのため、機関回転速度に基づくパージガスの輸送遅れ補償値の設定を精度よく行うことはできない。

そこで、同構成では、パージバルブを通過したパージガス通過量と輸送遅れ補償値とに基づいて燃焼室に流入するパージガスの量（上記パージガス流入量）を推定する際に、吸気通路内の空気量に相関する吸気通路の管内圧と、燃焼室に流入する空気の吸気速度とに基づいて上記輸送遅れ補償値を設定するようにしている。このように、燃焼室に流入するパージガスの輸送遅れに関与する適切なパラメータに基づいて上記輸送遅れ補償値が設定されるため、その輸送遅れ補償値を精度よく設定することができ、これによりパージガス流入量の推定精度が向上するようになる。従って、同構成によれば、吸気通路の管内圧と吸気速度とが正の相関関係にない内燃機関であっても、燃焼室に流入するパージガスの量を精度よく推定することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、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、前記推定手段は、前記輸送遅れ補償値を構成する値であって、前記パージバルブを通過した前記パージガスが前記燃焼室に到達するまでの遅れ時間を、前記管内圧及び前記吸気速度に基づいて設定することをその要旨とする。

同構成によれば、パージガスの輸送遅れ補償値を構成する値のうち、パージバルブを通過したパージガスが燃焼室に到達するまでの遅れ時間を精度よく設定することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記推定手段は、前記推定手段は、前記パージバルブを通過したパージガス通過量に対してなまし処理を行うことで前記パージガス流入量を算出するものであり、前記輸送遅れ補償値を構成する値であって、前記なまし処理に用いるなまし係数を前記管内圧及び前記吸気速度に基づいて設定することをその要旨とする。

先の図４を参照して説明したように、パージガスが燃焼室に流入し始めると（時刻ｔ２）、その後、パージガス流入量はある変化度合をもって徐々に変化していき、ある程度の応答時間が経過した後にパージバルブの開度に応じた量に達する（時刻ｔ３）。そうした応答時間内におけるパージガス流入量は、パージバルブを通過したパージガス通過量に対してなまし処理を行うことで推定することができ、そうしたなまし処理を行う場合には、その処理に用いるなまし係数が上記変化度合に相当する値となる。そこで同構成では、そのなまし処理に用いるなまし係数を上記管内圧及び吸気速度に基づいて設定するようにしており、これにより輸送遅れ補償値を構成するなまし係数を精度よく設定される。従って、上記応答時間内において徐々に変化するパージガス流入量も精度よく推定することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、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、前記推定手段は、前記パージバルブを通過したパージガス通過量を時間経過に対応させて記憶するとともに、同パージガス通過量に対してなまし処理を行うことで前記パージガス流入量を算出するものであり、同推定手段は、前記輸送遅れ補償値を構成する値であって、前記パージバルブを通過した前記パージガスが前記燃焼室に到達するまでの遅れ時間と、前記なまし処理に用いるなまし係数とを前記管内圧及び前記吸気速度に基づいてそれぞれ設定し、前記パージガス流入量の算出タイミングにおいては、その算出タイミングから前記遅れ時間分だけ前に記憶された前記パージガス通過量に対して前記設定されたなまし係数を用いて前記なまし処理を行うことで同算出タイミングでの前記パージガス流入量を算出することをその要旨とする。

パージバルブを通過したパージガスは、上記遅れ時間が経過した後に燃焼室に流入する。そのため、燃焼室に流入するパージガス流入量をなまし処理にて算出する場合には、そのパージガス流入量の算出タイミングから上記遅れ時間よりも前の時点におけるパージガス通過量に対してなまし処理を行うことで、同算出タイミングにおけるパージガス流入量の推定精度は向上する。

そこで、同構成では、まず、上記輸送遅れ補償値を構成する値であって、パージバルブを通過したパージガスが燃焼室に到達するまでの遅れ時間と、上記変化度合に相当する上記なまし係数とを上記管内圧及び吸気速度に基づいてそれぞれ設定するようにしており、これにより同遅れ時間及びなまし係数といった輸送遅れ補償値が精度よく設定される。さらに、パージバルブを通過したパージガス通過量を時間経過に対応させて記憶するようにしている。そして、パージガス流入量の算出タイミングにおいては、その算出タイミングから上記算出された遅れ時間分だけ前に記憶されたパージガス通過量に対し、上記設定されたなまし係数を用いてなまし処理を行うことで、同算出タイミングでのパージガス流入量を算出するようにしている。従って、パージガス流入量の推定精度を向上させることができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関は、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変リフト機構を備え、同最大リフト量の変更を通じて吸入空気量が調量されることをその要旨とする。

吸気通路内に設けられたスロットルバルブで吸入空気量を調量する場合には、吸気通路内の管内圧が高いときほど吸気速度は速くなる。一方、同構成によるように、吸気バルブの最大リフト量の変更を通じて吸入空気量が調量される場合には、管内圧が同じでも、最大リフト量が小さくなるほど燃焼室に吸入される空気量は少なくなり、吸気速度は遅くなる。即ち、最大リフト量の変更を通じて吸入空気量が調量される内燃機関では、管内圧と吸気速度とが正の相関関係になっていない。この点、同構成によれば、そうした内燃機関においても、パージガス流入量を精度よく推定することができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関は、排気を吸気通路に導入する排気還流機構を備えることをその要旨とする。

同構成によるように、排気還流機構を備える内燃機関では、排気が吸気通路に導入されると、吸気通路内の管内圧は高くなる傾向にあるが、吸気速度はそれほど変化しないため、排気還流機構を備える内燃機関では、排気が吸気通路に導入されたときにおいて、管内圧と吸気速度とが正の相関関係になっていない。この点、同構成によれば、そうした内燃機関においても、パージガス流入量を精度よく推定することができるようになる。

なお、上述した吸気速度は、エアフロメータなどのセンサによって検出される吸入空気量に基づいて検出することが可能であり、上記パージガス通過量は、パージバルブの全開時におけるパージガス流量及びパージバルブの開度に基づいて算出することができる。

以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態について、図１及び図２を併せ参照して説明する。
図１に、本実施形態にかかる燃料噴射制御装置が適用されるエンジン１１の概略構成を示す。

同図１に示されるように、エンジン１１の燃焼室１２には、吸気通路１３及び吸気ポート１３ａを通じて空気が吸入されるとともに、同吸気通路１３に設けられた燃料噴射弁１４から吸入空気量に応じた燃料が噴射供給される。この空気と燃料とからなる混合気に対し点火プラグ１５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン１６が往復移動し、機関出力軸であるクランクシャフト１７が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室１２から排気ポート１８ａを介して排気通路１８に送り出される。

上記吸気通路１３の途中には、サージタンク２３が設けられており、同サージタンク２３よりも吸気上流側の吸気通路１３内には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２７が設けられている。

上記吸気ポート１３ａと燃焼室１２との連通及び遮断は、吸気バルブ１９の開閉動作によって行われ、排気ポート１８ａと燃焼室１２との連通及び遮断は、排気バルブ２０の開閉動作によって行われる。これら吸気バルブ１９及び排気バルブ２０は、クランクシャフト１７の回転が伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２の回転に伴い開閉動作される。

吸気カムシャフト２１と吸気バルブ１９との間には、同吸気バルブ１９の最大リフト量を変更する可変リフト機構６０が設けられている。ここで、エンジン１１においては、基本的に吸気バルブ１９の最大リフト量を変更することにより吸入空気量が調量され、この最大リフト量の変更によって吸入空気量が調量されているときには、上記スロットルバルブ２７の開度は、全開付近に保持される。

他方、このエンジン１１には蒸発燃料処理機構３０が設けられている。この蒸発燃料処理機構３０は、燃料タンク４０に接続されたベーパ通路３２、ベーパ通路３２に接続された捕集部材であるキャニスタ３１、吸気通路１３にあってスロットルバルブ２７の吸気下流側とキャニスタ３１とを接続するパージ通路３３、キャニスタ３１内に大気を導入する大気導入通路３４を備えている。さらに、パージ通路３３の途中にはパージバルブ３５も備えられており、このパージバルブ３５の開度はデューティ制御を通じて調整される。即ち、パージバルブ３５の駆動信号におけるデューティ比Ｄが「０％」のときには、パージバルブ３５は閉弁され、そのデューティ比Ｄが大きくなるに伴ってパージバルブ３５の開度は増大され、同デューティ比Ｄが「１００％」にされるとパージバルブ３５は全開にされる。

燃料タンク４０内で発生する蒸発燃料は、同燃料タンク４０からベーパ通路３２を通じてキャニスタ３１内に導入され、その内部に設けられた吸着材に一旦吸着される。そして、パージバルブ３５が開かれ、キャニスタ３１内に大気導入通路３４を通じて大気が導入されることによって、このキャニスタ３１内に吸着されている蒸発燃料が脱離され、その脱離された蒸発燃料と空気との混合体であるパージガスが、パージ通路３３を通じて吸気通路１３内に導入される。このパージガスに含まれる蒸発燃料は、燃料噴射弁１４から噴射される燃料と共に燃焼室１２で燃焼される。こうした、いわゆるパージ処理が行われることにより、キャニスタ３１の蒸発燃料捕集性能は回復される。

また、エンジン１１には機関運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、スロットルバルブ２７の吸気上流側に設けられた吸入空気量センサ５１によって吸入空気量ＧＡが検出され、サージタンク２３に設けられた圧力センサ５２によって吸気通路１３の管内圧ＰＭが検出される。また、排気通路１８に設けられた空燃比センサ５３によって排気中の酸素濃度が検出され、クランクシャフト１７の近傍に設けられたクランク角センサ５４によって、機関回転速度ＮＥが検出される。そして、大気圧センサ５５によって大気圧ＰＡが検出され、アクセルセンサ５６によってアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）が検出される。

エンジン１１の各種制御は、制御装置５０によって行われる。この制御装置５０はマイクロコンピュータを中心に構成されており、上述したような各センサの検出信号がそれぞれ取り込まれる。そして、それら信号に基づいて制御装置５０の中央処理装置（ＣＰＵ）は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、及び制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。例えば、点火プラグ１５の点火時期制御、燃料噴射弁１４の燃料噴射制御、スロットルバルブ２７の開度制御、アクセル操作量ＡＣＣＰ等に基づく可変リフト機構６０の駆動制御などを実行する。

上記燃料噴射制御としては、空燃比センサ５３によって検出される酸素濃度に基づき、燃料噴射弁１４からの燃料噴射量をフィードバック制御する、いわゆる空燃比制御が実行される。また、上記パージ処理が行われると、燃料噴射弁１４から噴射される燃料とは別に、パージガス中に含まれる蒸発燃料も燃焼室１２には導入される。そのため、パージ処理実行時には、パージガスに含まれる蒸発燃料の量に応じて燃料噴射量を減量補正するといった燃料噴射制御も行い、これにより空燃比の乱れを極力抑えるようにしている。

さらに、制御装置５０は、上記パージ処理にかかる制御、例えば上記パージバルブ３５の開度制御なども実行する。
ところで、上述したように、パージバルブ３５の開度に応じたパージガスが燃焼室１２に流入するようになるまでには、上述したような遅れ時間や変化度合に応じた輸送遅れが発生する。従って、パージガスに含まれる蒸発燃料の量に応じて燃料噴射量を減量補正する際には、そうしたパージガスの輸送遅れを考慮して、燃焼室１２に流入するパージガスの量を推定する必要がある。

ここで、燃焼室１２に流入するパージガスの輸送遅れは、吸気通路１３内の空気量及び燃焼室１２に流入する空気の吸気速度で算出可能な吸気通路１３内の空気の移動量に基づいて推定することができ、同輸送遅れは吸気通路１３内の空気量が多くなるほど遅くなり、燃焼室１２に流入する空気の吸気速度が速くなるほど短くなる。

吸気通路１３内の空気量は吸気通路１３の管内圧ＰＭが高いときほど多くなるが、管内圧ＰＭが高くなるほど吸入空気量が増大して吸気速度が速くなる場合、即ち管内圧ＰＭと吸気速度とが正の相関関係にある場合には、空気量の増加による輸送遅れの増大が、吸気速度の増加による輸送遅れの短縮によって打ち消される。そのため、こうした場合であれば、上述したように機関回転速度ＮＥ等に基づいてパージガスの輸送遅れを推定することができる。例えば、吸気通路１３内に設けられたスロットルバルブ２７で吸入空気量を調量する場合には、管内圧ＰＭが高いときほど吸気速度は速くなるため、機関回転速度ＮＥ等に基づいてパージガスの輸送遅れ補償値（パージバルブを通過したパージガスの量に基づいて燃焼室に流入するパージガスの量を推定するための補償値）を設定することができる。

しかし、上記エンジン１１は、吸気バルブ１９の最大リフト量を変更することで吸入空気量を調量するようにしており、スロットルバルブ２７の開度は基本的に全開付近に保持される。そのため、管内圧ＰＭは、スロットルバルブ２７で吸入空気量を調量する場合と比べて、比較的高い状態になっている。そして、管内圧ＰＭが同じでも、最大リフト量が小さくなるほど燃焼室１２に吸入される空気量は少なくなり、吸気速度は遅くなる。このように最大リフト量の変更を通じて吸入空気量が調量されるエンジン１１では、管内圧ＰＭと吸気速度とが正の相関関係になっていないため、機関回転速度に基づくパージガスの輸送遅れ補償値の設定を精度よく行うことはできない。

そこで、本実施形態では、パージバルブ３５を通過したパージガスの量と輸送遅れ補償値とに基づいて燃焼室に流入するパージガスの量を推定するようにしているが、その輸送遅れ補償値を、吸気通路１３内の空気量と相関する吸気通路１３の管内圧ＰＭと燃焼室１２に流入する空気の吸気速度とに基づいて設定するようにしている。

図２に、燃焼室１２に流入するパージガスの量（図１に「Ｙ」で示す部分のパージガス量：以下、パージガス流入量という）を算出する処理について、その処理手順を示す。なお、このパージガス流入量の算出処理は、パージ処理の実行中において、制御装置５０により繰り返し実行される。また、本処理は上記推定手段を構成する。

本処理が開始されると、まず、パージバルブ３５を通過したパージガスの量ＰＧ１（先の図１に「Ｘ」で示す部分のパージガス量：以下、パージガス通過量という）が、次式（１）に基づいて算出される（Ｓ１００）。

パージガス通過量ＰＧ１＝デューティ比Ｄ×全開時流量Ｐｍａｘ …（１）

上記全開時流量Ｐｍａｘは、パージバルブ３５の全開時におけるパージガス流量であり、その値は管内圧ＰＭが小さいときほど大きくなるように可変設定される。そして、この全開時流量Ｐｍａｘに対して、デューティ比Ｄで示されるパージバルブ３５の開度が反映されることにより、上記パージガス通過量ＰＧ１が算出される。なお、デューティ比Ｄは、機関回転速度や吸入空気量等に基づいて設定される目標パージ流量に対応した値が設定される。また、ここでパージガス通過量ＰＧ１が算出されるたびに、その値は制御装置５０のＲＡＭに記憶される。これにより、時間経過に対応したパージガス通過量ＰＧ１がＲＯＭに記憶される。

次に、上記輸送遅れ補償値を構成する値であって、パージバルブ３５を通過したパージガスが燃焼室１２に到達するまでの遅れ時間ＤＬＹが、次式（２）に基づいて算出される（Ｓ１１０）。

遅れ時間ＤＬＹ＝係数Ｋ１×（管内圧ＰＭ／大気圧ＰＡ）／吸気速度ＡＳ …（２）

パージガスが通過する部分の容積が大きいときほど、遅れ時間ＤＬＹは長くなるため、上記係数Ｋ１は、エンジン１１のパージ通路３３、吸気通路１３、サージタンク２３、及び吸気ポート１３ａ等の総内部容積に応じて適宜の値が設定されている。また、吸気速度ＡＳは、吸入空気量センサ５１によって検出される吸入空気量ＧＡに基づいて検出される。

また、上述したように、燃焼室１２に流入するパージガスの輸送遅れは、吸気通路１３内の空気量が多くなるほど遅くなり、燃焼室１２に流入する空気の吸気速度ＡＳが速くなるほど短くなる。そこで、上記式（２）では、管内圧ＰＭが高く、吸気通路１３内の空気量が多いときほど、遅れ時間ＤＬＹが長くなるように設定されている。また、上記式（２）では、吸気速度ＡＳが速いときほど、遅れ時間ＤＬＹが短くなるように設定されている。従って、パージガスの輸送遅れ補償値を構成する値であって、パージバルブ３５を通過したパージガスが燃焼室１２に到達するまでの遅れ時間ＤＬＹが精度よく設定される。

次に、本実施形態では、パージガス流入量ＰＧ２をなまし処理にて算出するようにしているが、そのなまし処理に用いるなまし係数ＮＭＳが次式（３）に基づいて算出される（Ｓ１２０）。

なまし係数ＮＭＳ＝係数Ｋ２×（管内圧ＰＭ／大気圧ＰＡ）／吸気速度ＡＳ …（３）

先の図４を参照して説明したように、パージガスが燃焼室１２に流入し始めると（時刻ｔ２）、その後、パージガス流入量ＰＧ２は、所定の変化度合をもって徐々に変化していき、ある程度の応答時間が経過した後にパージバルブ３５の開度に応じた量に達する（時刻ｔ３）。そうした応答時間内におけるパージガス流入量ＰＧ２は、パージガス通過量ＰＧ１に対してなまし処理を行うことで推定することができ、そうしたなまし処理を行う場合には、その処理に用いるなまし係数が上記変化度合に相当する値となる。ここで、パージガス流入量ＰＧ２が徐々に変化していく過程での変化度合は、パージガスが通過する部分の容積が大きいときほど遅くなるため、上記係数Ｋ２は、エンジン１１のパージ通路３３、吸気通路１３、サージタンク２３、及び吸気ポート１３ａ等の総内部容積に応じて適宜の値が設定されている。

また、上述したように、燃焼室１２に流入するパージガスの輸送遅れは、吸気通路１３内の空気量が多くなるほど遅くなり、燃焼室１２に流入する空気の吸気速度ＡＳが速くなるほど短くなる。より詳細には、上記応答時間内において、パージガス流入量ＰＧ２が徐々に変化していく過程での変化度合は、吸気通路１３内の空気量が多くなるほど小さくなり、燃焼室１２に流入する空気の吸気速度ＡＳが速くなるほど大きくなる。そこで、上記式（３）では、管内圧ＰＭが高く、吸気通路１３内の空気量が多いときほど、なまし係数ＮＭＳが大きくなるように設定されている。このように管内圧ＰＭが高いときほどなまし係数ＮＭＳが大きくなるように設定されることにより、なまし処理にて算出されるパージガス流入量ＰＧ２の変化度合は小さくされる。また、上記式（３）では、吸気速度ＡＳが速いときほど、なまし係数ＮＭＳが小さくなるように設定されている。このように吸気速度ＡＳが速いときほどなまし係数ＮＭＳが小さくされることにより、なまし処理にて算出されるパージガス流入量ＰＧ２の変化度合は大きくされる。

このように、そのなまし処理に用いる値であって、輸送遅れ補償値を構成するなまし係数ＮＭＳが管内圧ＰＭ及び吸気速度ＡＳに基づいて精度よく設定されることにより、上記応答時間内において徐々に変化するパージガス流入量ＰＧ２も精度よく推定することが可能になる。

次に、なまし処理にてパージガス流入量ＰＧ２が算出される（Ｓ１３０）。ここでは、次のようにしてパージガス流入量ＰＧ２が算出される。
すなわち、パージバルブ３５を通過したパージガスは、上記遅れ時間ＤＬＹが経過した後に燃焼室１２に流入する。そのため、燃焼室１２に流入するパージガス流入量ＰＧ２をなまし処理にて算出する場合には、そのパージガス流入量ＰＧ２の算出タイミングから遅れ時間ＤＬＹよりも前の時点におけるパージガス通過量ＰＧ１に対してなまし処理を行うことで、今回の算出タイミングにおけるパージガス流入量ＰＧ２の推定精度は向上する。そこで、このステップＳ１３０では、次式（４）に示されるなまし処理の一次式に基づいてパージガス流入量ＰＧ２の算出が行われる（Ｓ１３０）。

パージガス流入量ＰＧ２（ｉ）＝１／ＮＭＳ×ＰＧ１（ｉ−ＤＬＹ）＋
（ＮＭＳ―１）／ＮＭＳ×ＰＧ２（ｉ−１） …（４）
ＰＧ２（ｉ）：今回算出されるパージガス流入量ＰＧ２
ＤＬＹ：ステップＳ１１０で算出された遅れ時間
ＮＭＳ：ステップＳ１２０で算出されたなまし係数
ＰＧ１（ｉ−ＤＬＹ）：現時間よりも遅れ時間ＤＬＹの分だけ前の時間に
おいてＲＡＭに記憶されたパージガス通過量ＰＧ１
ＰＧ２（ｉ−１）：前回算出されたパージガス流入量ＰＧ２

式（４）に示されるように、パージガス流入量ＰＧ２の算出タイミングにおいては、その算出タイミングから上記算出された遅れ時間ＤＬＹ分だけ前に記憶されたパージガス通過量ＰＧ１に対し、上記算出されたなまし係数ＮＭＳを用いてなまし処理が行われることで、今回の算出タイミングでのパージガス流入量ＰＧ２が算出される。これにより、パージガス流入量ＰＧ２の推定精度が向上する。

こうしてパージガス流入量ＰＧ２が算出されると、現在、燃焼室１２に流入しているパージガスに含まれる蒸発燃料量ＥＢＰが次式（５）に基づいて算出される（Ｓ１４０）。

蒸発燃料量ＥＢＰ＝パージガス流入量ＰＧ２×蒸発燃料濃度ＥＢＰＤ …（５）

上記蒸発燃料濃度ＥＢＰＤは、パージガス中の蒸発燃料の濃度であり、その値は次のようにして算出される。

すなわち、吸気通路１３にパージガスが導入されると空燃比はリッチ側に変化するため、パージ処理の実行中には、空燃比制御で設定される燃料噴射量のフィードバック補正値が減量側に大きくなる。さらに、パージガス中の蒸発燃料の濃度が高いときほど同フィードバック補正値は減量側に大きくなる。そこで、本実施形態では、そうしたフィードバック補正値に基づいて蒸発燃料濃度ＥＢＰＤが算出される。なお、パージバルブ３５を開弁させたときの空燃比の変化量に基づいて蒸発燃料濃度ＥＢＰＤを算出したり、パージ通路３３に蒸発燃料の濃度を検出するセンサを設け、同センサによって蒸発燃料濃度ＥＢＰＤを直接検出するようにしてもよい。

ステップＳ１４０で算出される蒸発燃料量ＥＢＰは、ステップＳ１３０で算出されるパージガス流入量ＰＧ２の推定精度が十分に高いため、その蒸発燃料量ＥＢＰの推定精度も十分に高いものとなる。そして、こうした蒸発燃料量ＥＢＰが算出されると、本処理は一旦終了される。

そしてその後、機関運転状態に基づいて設定される基本燃料噴射量から上記蒸発燃料量ＥＢＰを減算する補正が行われる。この基本燃料噴射量の補正に際しては、蒸発燃料量ＥＢＰの推定精度が十分に高いため、パージ処理実行中の燃焼噴射量の減量補正を精度よく行うことができる。

また、吸入空気量センサ５１で検出される吸入空気量ＧＡに上記パージガス流入量ＰＧ２を加算する処理が行われ、これにより燃焼室１２に吸入される実際の総吸入空気量が算出される。この総吸入空気量の算出においても、パージガス流入量ＰＧ２の推定精度が十分に高いため、パージ処理の実行中において、燃焼室１２に吸入される実際の総吸入空気量の推定精度も十分高くなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）吸気バルブ１９の最大リフト量を変更する可変リフト機構６０を備え、同最大リフト量の変更を通じて吸入空気量が調量される上記エンジン１１においては、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係にない。こうしたエンジン１１において、吸気通路１３内の空気量と相関する吸気通路１３の管内圧ＰＭと、燃焼室１２に流入する空気の吸気速度ＡＳとに基づいて輸送遅れ補償値を設定し、その輸送遅れ補償値とパージバルブ３５を通過したパージガス通過量ＰＧ１とに基づき、燃焼室１２に流入するパージガス流入量ＰＧ２を推定するようにしている。このように、燃焼室１２に流入するパージガスの輸送遅れに関与する適切なパラメータに基づいて上記輸送遅れ補償値が設定されるため、その輸送遅れ補償値を精度よく設定することができ、これによりパージガス流入量ＰＧ２の推定精度が向上するようになる。従って、吸気通路１３の管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係にないエンジン１１であっても、燃焼室１２に流入するパージガスの量を精度よく推定することができるようになる。

（２）上記輸送遅れ補償値を構成する値であって、パージバルブ３５を通過したパージガスが燃焼室１２に到達するまでの遅れ時間ＤＬＹを、管内圧ＰＭ及び吸気速度ＡＳに基づいて算出するようにしている。そのため、パージガスの輸送遅れのうち、パージバルブ３５を通過したパージガスが燃焼室１２に到達するまでの遅れ時間ＤＬＹを精度よく設定することができるようになる。

（３）パージバルブを通過したパージガス通過量ＰＧ１に対してなまし処理を行うことでパージガス流入量ＰＧ２を算出するようにしている。そして、そのなまし処理に用いる値であって、上記輸送遅れ補償値を構成するなまし係数ＮＭＳを管内圧ＰＭ及び吸気速度ＡＳに基づいて設定するようにしている。そのため、同なまし係数を精度よく設定することができ、上記応答時間内において徐々に変化するパージガス流入量ＰＧ２も精度よく推定することができるようになる。

（４）パージバルブ３５を通過したパージガス通過量ＰＧ１を時間経過に対応させてＲＡＭに記憶するようにしている。そして、パージガス流入量ＰＧ２の算出タイミングにおいては、その算出タイミングから上記遅れ時間ＤＬＹの分だけ前に記憶されたパージガス通過量ＰＧ１に対して上記設定されたなまし係数ＮＭＳを用いてなまし処理を行うようにしている。従って、パージガス流入量ＰＧ２の推定精度を向上させることができるようになる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、可変リフト機構６０を備えるエンジン１１の燃料噴射制御装置に本発明を適用した場合について説明した。

この他、図３に示すように、可変リフト機構６０は設けられておらず、スロットルバルブ２７の開度制御を通じて吸入空気量が調量されるエンジン１１０に対し、排気を吸気通路に導入する排気還流機構７０が設けられている場合にも、本発明にかかる燃料噴射制御装置は適用することができる。そして、この場合にも、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

同図３に示すように、上記排気還流機構７０は、吸気通路１３の途中に設けられたサージタンク２３と排気通路１８とを連通する還流通路７１や、その還流通路７１の途中に設けられて排気の導入量を調量するＥＧＲバルブ７２などで構成されている。その排気還流機構７０を備えるエンジン１１０においては、制御装置１２０によって、上記制御装置５０と同様な各種制御が行われるとともに、ＥＧＲバルブ７２の開度制御や、スロットルバルブ２７の開度制御を通じた吸入空気量の調量が行われる。

こうした排気還流機構７０を備えるエンジン１１０では、排気が吸気通路１３に導入されると、吸気通路１３の管内圧ＰＭは高くなる傾向にあるが、吸気速度ＡＳはそれほど変化しない。従って、排気還流機構７０を備えるエンジン１１０では、排気が吸気通路１３に導入されていないときには、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係になっているが、排気が吸気通路１３に導入されているときには、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係になっていない。そこで、こうしたエンジン１１０においても、制御装置１２０で上述したようなパージガス流入量の算出処理を行うことにより、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係になっていない状態になることのある内燃機関においても、パージガス流入量ＰＧ２を精度よく推定することができるようになる。なお、可変リフト機構６０と排気還流機構７０とを共に備える内燃機関にも、本発明は同様に適用することができる。

・上記実施形態及び先の図４に示したような内燃機関は、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係にない内燃機関であった。ここで、上記パージガス流入量の算出処理では、燃焼室１２に流入するパージガスの輸送遅れは、吸気通路１３内の空気量及び燃焼室１２に流入する空気の吸気速度で算出可能な吸気通路１３内の空気の移動量に基づいて推定することができる、といった原理に基づいている。そして、この原理は、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係にある内燃機関でも通用する原理である。従って、本発明にかかる燃料噴射制御装置は、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係にない内燃機関のみならず、管内圧ＰＭと吸気速度ＡＳとが正の相関関係にある内燃機関にも適用することができる。

・管内圧ＰＭ及び吸気速度ＡＳに基づいて遅れ時間ＤＬＹやなまし係数ＮＭＳを算出するようにしたが、管内圧ＰＭ及び吸気速度ＡＳに基づいて遅れ時間ＤＬＹのみを算出したり、なまし係数ＮＭＳのみを算出したりするようにしてもよい。

・管内圧ＰＭを圧力センサ５２で検出するようにしたが、適宜の物理モデルで推定するようにしてもよい。
・上記実施形態及びその変形例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、点火プラグを備えるガソリン機関のみならず、ディーゼル機関にも適用して実施することができる。

本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関の構成を示す概略図。 パージガス流入量の算出処理についてその処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の変形例における内燃機関の構成を示す概略図。 パージガスの輸送遅れを示すタイミングチャート。

符号の説明

１１…エンジン、１２…燃焼室、１３…吸気通路、１３ａ…吸気ポート、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、１６…ピストン、１７…クランクシャフト、１８…排気通路、１８ａ…排気ポート、１９…吸気バルブ、２０…排気バルブ、２１…吸気カムシャフト、２２…排気カムシャフト、２３…サージタンク、２７…スロットルバルブ、３０…蒸発燃料処理機構、３１…キャニスタ、３２…ベーパ通路、３３…パージ通路、３４…大気導入通路、３５…パージバルブ、４０…燃料タンク、５０…制御装置、５１…吸入空気量センサ、５２…圧力センサ、５３…空燃比センサ、５４…クランク角センサ、５５…大気圧センサ、５６…アクセルセンサ、６０…可変リフト機構、７０…排気還流機構、７１…還流通路、７２…ＥＧＲバルブ、１１０…エンジン、１２０…制御装置。

Claims (6)

1. 燃料タンクで発生した蒸発燃料を捕集する捕集部材と、該捕集部材から脱離した蒸発燃料と空気との混合体であるパージガスを内燃機関の吸気通路に導入するパージ通路と、該パージ通路に設けられてパージガスの流量を調整するパージバルブとで構成される蒸発燃料処理機構を備える内燃機関に適用され、前記内燃機関の燃焼室に流入するパージガスに含まれる蒸発燃料の量に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記燃焼室に流入するパージガス流入量を、前記パージバルブを通過したパージガス通過量と、前記吸気通路の管内圧及び燃焼室に流入する空気の吸気速度に基づいて設定される輸送遅れ補償値とに基づいて推定する推定手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記推定手段は、前記輸送遅れ補償値を構成する値であって、前記パージバルブを通過した前記パージガスが前記燃焼室に到達するまでの遅れ時間を、前記管内圧及び前記吸気速度に基づいて設定する
   請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記推定手段は、前記パージバルブを通過したパージガス通過量に対してなまし処理を行うことで前記パージガス流入量を算出するものであり、
   前記輸送遅れ補償値を構成する値であって、前記なまし処理に用いるなまし係数を前記管内圧及び前記吸気速度に基づいて設定する
   請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記推定手段は、前記パージバルブを通過したパージガス通過量を時間経過に対応させて記憶するとともに、同パージガス通過量に対してなまし処理を行うことで前記パージガス流入量を算出するものであり、
   同推定手段は、前記輸送遅れ補償値を構成する値であって、前記パージバルブを通過した前記パージガスが前記燃焼室に到達するまでの遅れ時間と、前記なまし処理に用いるなまし係数とを前記管内圧及び前記吸気速度に基づいてそれぞれ設定し、
   前記パージガス流入量の算出タイミングにおいては、その算出タイミングから前記遅れ時間分だけ前に記憶された前記パージガス通過量に対して前記設定されたなまし係数を用いて前記なまし処理を行うことで同算出タイミングでの前記パージガス流入量を算出する
   請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記内燃機関は、吸気バルブの最大リフト量を変更する可変リフト機構を備え、同最大リフト量の変更を通じて吸入空気量が調量される
   請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記内燃機関は、排気を吸気通路に導入する排気還流機構を備える
   請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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