JP2010043543A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プログラム容量の増加を抑えつつ、高精度な空燃比フィードバック制御を行う。
【解決手段】エンジン負荷が変化した過渡運転時に吸気通路の壁面に付着する燃料量が変化することを考慮して、壁面付着補正量ＦＭＷを算出し、この壁面付着補正量ＦＭＷにより、プライマリインジェクタ２０から噴射する燃料量を補正する。これにより、プログラム容量の増加を抑制することができる。また、プライマリインジェクタ２０は、噴射した燃料が燃焼室内に導入されるまでの時間が、セカンダリインジェクタ２１よりも短い。さらに、燃焼室から伝えられる熱により壁面に付着した燃料が気化しやすくなるので、壁面付着量もセカンダリインジェクタ２１よりも少なくなる。これらの理由から、壁面付着補正量ＦＭＷによって、壁面付着量の変化に対して、高応答かつ高精度な補正を行なうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路の下流側と上流側とに２つの燃料供給手段（インジェクタ）を設けた、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

上述した内燃機関の燃料噴射制御装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１に開示された内燃機関では、出力向上等を目的として、吸気通路の吸気ポート近傍にプライマリインジェクタを設けるとともに、当該プライマリインジェクタの上流側にセカンダリインジェクタを設けている。そして、内燃機関の回転速度とスロットル開度とに応じて、プライマリインジェクタとセカンダリインジェクタとから噴射する燃料噴射量の配分割合（噴射割合）を変化させている。つまり、内燃機関の回転速度が高くなるほど、またスロットル開度が大きくなるほど、セカンダリインジェクタの噴射割合を高くして、空気と燃料の混合気の燃焼室内への充填効率の向上を図っている。

ただし、吸気通路に２つのインジェクタを備えた内燃機関において、上流側のセカンダリインジェクタから燃料噴射が行なわれると、吸気通路内壁の広い範囲で燃料が付着し、それに起因して空燃比が乱れる。そのため、特許文献１に記載の装置では、セカンダリインジェクタの噴射割合が所定値以上である場合や、セカンダリインジェクタからの燃料噴射開始や燃料噴射停止の直後の期間に、空燃比フィードバック制御を禁止したり、その制御ゲインを低下させたりしている。

また、特許文献２には、吸気通路に１つのインジェクタを備えた内燃機関において、噴射燃料の吸気ポート付近の壁面への付着量を補正した燃料噴射制御を行う燃料噴射制御装置が開示されている。この燃料噴射制御装置では、壁面付着量の補正を高精度に行うべく、補正量ＦＭＷを、主に吸気管圧力（内燃機関負荷）によって定まる定常的な付着量ＱＭＷの変化量に即時補正率ＫＭＷ１を乗じた即時補正項と、付着量ＱＭＷの変化量が発生した後、しばらくの間の噴射に少しずつ補正を加えていくための、テーリング分として蓄える減衰項ＱＴＲＮに減衰率ＫＭＷ２を乗じたテーリング項とから求めている。さらに、即時補正率ＫＭＷ１及び減衰率ＫＭＷ２として、減速時と加速時とで異なる値を用いている。このようにして燃料の吸気ポート付近の壁面付着量を補正することで、高精度な空燃比フィードバック制御を行なうことを可能としている。
特開２００６−６３８２１号公報 特開平５−７９３６９号公報

上述した特許文献１に記載の装置のように、空燃比が乱れることを前提とし、その対処方法として空燃比フィードバック制御を禁止等するよりも、特許文献２に記載されているように、壁面付着量を補正した燃料噴射制御を行うことにより、高精度な空燃比フィードバック制御を継続して行なうことが望ましい。

しかしながら、吸気通路に２つのインジェクタを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に、特許文献２に記載された壁面付着量の補正方法をそのまま適用すると、以下に述べるような問題が生じる。

特許文献２に記載されているように、定常的な付着量ＱＭＷは、主に吸気間圧力によって定まる。しかしながら、付着量ＱＭＷは、壁面温度や、燃料の蒸発のし易さなどの影響も受ける。ここで、セカンダリインジェクタは、プライマリインジェクタよりも、内燃機関の燃焼室から離れた位置に設置される。このため、２つのインジェクタから噴射される燃料の壁面付着量は、内燃機関の燃焼室からの伝熱の違いによって異なり、概して、セカンダリインジェクタの噴射燃料の壁面付着量は、プライマリインジェクタの噴射燃料の壁面付着量よりも多くなる。このため、特許文献２に記載の手法に従って壁面付着補正量を算出し、それらの補正量を２つのインジェクタの噴射割合に応じて振り分けても、空燃比の乱れの抑制効果は不十分である。

一方、特許文献２に記載の手法に従って、プライマリインジェクタの噴射量に対する壁面付着補正量、及びセカンダリインジェクタの噴射量に対する壁面付着補正量をそれぞれ独立して算出すれば、空燃比の乱れを抑制することは可能になる。しかし、この場合、壁面付着補正量を算出するための算出ルーチン、マップ、定数等も２倍必要となるため、プログラム容量が増加してしまう。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、内燃機関の吸気通路の下流側と上流側とに２つの燃料供給手段（インジェクタ）を設けた場合であっても、プログラム容量の増加を抑えつつ、高精度な空燃比フィードバック制御を継続して行いうる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。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、
内燃機関の吸気通路の下流側と上流側とに第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段をそれぞれ設け、空燃比が目標値に一致するように、第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量をフィードバック制御しつつ、内燃機関の運転状態に応じて、第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量の配分割合を変化させる燃料噴射制御手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
内燃機関の負荷が変化した過渡運転時に吸気通路の壁面に付着する燃料量が変化することを考慮して、壁面付着補正量を算出する壁面付着補正量算出手段を備え、
燃料噴射制御手段は、壁面付着補正量算出手段によって算出された壁面付着補正量によって、第１燃料供給手段から噴射される燃料噴射量を補正し、第１燃料供給手段からは壁面付着補正量により補正された噴射量に相当する燃料を噴射させることを特徴とする。

上述したように、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、壁面付着補正量による補正は、第１燃料供給手段から噴射される燃料噴射量に対してのみ加えられる。このため、プログラム容量の増加を抑制することができる。

また、第１燃料供給手段は、第２燃料供給手段よりも内燃機関の燃焼室に近い位置に配置されているので、噴射した燃料が燃焼室内に導入されるまでの時間が、第２燃料供給手段によって噴射される燃料よりも短い。さらに、燃焼室から伝えられる熱により壁面に付着した燃料が気化しやすくなるので、第１燃料供給手段から噴射される燃料の壁面付着量は、第２燃料供給手段から噴射される燃料の壁面付着量よりも相対的に少なくなる。これらの理由から、壁面付着補正量によって第１燃料供給手段の燃料噴射量を補正することによって、壁面付着量の変化に対して、高応答かつ高精度な補正を行なうことができる。その結果、内燃機関の負荷が変化した過渡運転時に壁面付着量が変化しても、高精度な空燃比フィードバック制御を継続して実行することができる。

請求項２に記載したように、壁面付着補正量算出手段は、第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量の配分割合の変化に応じて、壁面付着補正量を変化させることが好ましい。これにより、内燃機関の運転状態に応じて、第１及び第２燃料供給手段が噴射する燃料の配分割合が変化しても、常に適切な壁面付着補正量を算出することができる。

この場合、請求項３に記載したように、壁面付着補正量は、燃料噴射毎に直ちに噴射量を補正する即時補正項を含み、当該即時補正項は、第２燃料供給手段から噴射される燃料噴射量の配分割合が増加するほど、大きくなるように算出されることが好ましい。また、請求項４に記載したように、壁面付着補正量は、燃料噴射毎に徐々に減衰する減衰補正項を含み、当該減衰補正項は、第２燃料供給手段から噴射される燃料噴射量の配分割合が増加するほど、大きくなるように算出されることが好ましい。

上述したように、第２燃料供給手段から噴射される燃料の壁面付着量は、第１燃料供給手段から噴射される燃料の壁面付着量よりも相対的に多くなる。そのため、第２燃料供給手段からの燃料噴射量の配分割合が増加するほど、即時補正項や減衰補正項による補正量を高めることが好ましい。

請求項５に記載したように、燃料噴射制御手段は、内燃機関の負荷の変化量が所定値よりも大きい場合、内燃機関の運転状態に係らず、第２燃料供給手段からよりも第１燃料供給手段から多くの燃料が噴射される所定の配分割合にて、第１及び第２燃料供給手段から燃料を噴射させるようにしても良い。

内燃機関の負荷の変化量が所定値よりも大きい場合（例えば、加速・減速度が所定値よりも大きい場合など）には、壁面付着補正量が大きく変化する。従って、このような場合には、所定の配分割合にて、内燃機関の燃焼室に対してより近い位置に配置された第１燃料供給手段を主として用いて燃料を噴射させる。従って、第２燃料供給手段の燃料噴射量が少なくなり、壁面付着量全体に対する影響が小さくなる。従って、壁面付着量が大きく変化した場合であっても、空燃比フィードバック制御の制御性の低下を抑制することができる。

ただし、請求項６に記載したように、燃料噴射制御手段は、内燃機関の負荷が所定レベルを超える場合には、第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量を所定の配分割合とせず、内燃機関の運転状態に応じた配分割合にて、第１及び第２燃料供給手段から燃料を噴射させることが好ましい。内燃機関の負荷が所定レベルを超える場合、第１及び第２燃料供給手段から十分な量の燃料を噴射しないと、必要な噴射量が得られない可能性が生じるためである。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置を含むエンジン制御システム全体の概略構成を示す図である。

図１において、内燃機関であるエンジン１１の各気筒の吸気バルブ２９が設けられた吸気ポート１２には、気筒毎に吸気管（吸気通路）１３が接続されている。この吸気管１３の上流側には、エアボックス１４が接続され、このエアボックス１４に、エアクリーナ１５と、吸気温を検出する吸気温センサ１６が設けられている。吸気管１３の途中には、スロットルバルブ１７が設けられ、このスロットルバルブ１７の開度（スロットル開度）がスロットル開度センサ１８によって検出される。スロットルバルブ１７の下流側には、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、図示していないが、スロットルバルブ１７の上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータが設けられても良い。

各気筒の吸気ポート１２の近傍には、それぞれ燃料を噴射する下流側燃料噴射弁（プライマリインジェクタ）２０が取り付けられている。更に、各気筒のスロットルバルブ１７の下流側であって、プライマリインジェクタ２０の上流側に、各気筒にそれぞれ燃料を噴射する上流側燃料噴射弁（セカンダリインジェクタ）２１が取り付けられている。

燃料を貯溜する燃料タンク２２内には、燃料を汲み上げる燃料ポンプ２３が設けられている。この燃料ポンプ２３から吐出される燃料は、燃料配管２４を通して下流側デリバリパイプ２５と上流側デリバリパイプ２６に送られる。下流側デリバリパイプ２５は、燃料を各気筒のプライマリインジェクタ２０に分配し、上流側デリバリパイプ２６は、燃料を各気筒のセカンダリインジェクタ２１に分配する。

エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられている。点火プラグ２７には、所望の点火時期に、点火コイル等よりなる点火装置２８で発生した高電圧が印加される。この高電圧の印加により、点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、各気筒の燃焼室内に導入された混合気が着火される。

エンジン１１の排気管３１には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ３２（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。さらに、排気管３１には、排出ガスセンサ３２の下流側において、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒３３が設けられている。

エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ３４が設けられている。また、エンジン１１のクランク軸に取り付けられたシグナルロータ３５の外周に対向してクランク角センサ３６が設置され、このクランク角センサ３６からシグナルロータ３５（クランク軸）の回転に同期して所定クランク角毎にクランクパルス信号が出力される。更に、エンジン１１のカム軸に取り付けられたシグナルロータ３０の外周に対向してカム角センサ３７が設置され、このカム角センサ３７からシグナルロータ３０（カム軸）の回転に同期して所定のカム角でカムパルス信号が出力される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（ＥＣＵ）３８に入力される。このＥＣＵ３８は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてプライマリ及びセカンダリインジェクタ２０，２１の燃料噴射量や点火プラグ２７の点火時期を制御する。

次に、図２のフローチャートに基づいて、燃料噴射量の算出方法について説明する。なお、図２に示すルーチンでは、燃料噴射量が、プライマリ及びセカンダリインジェクタ２０，２１から燃料を噴射する燃料噴射時間として算出される。また、図２に示すルーチンは、所定のクランク角度周期（例えば、４気筒エンジンであれば１８０°ＣＡ周期）でＥＣＵ３８によって実行される。

図２において、まずステップＳ１００では、クランク角センサ３６から出力されるクランクパルス信号に基づいて算出されたエンジン回転速度ＮＥが読み込まれる。続くステップＳ１１０では、スロットル開度センサ１８の検出値から算出されたスロットル開度ＶＴＡが読み込まれる。さらに、ステップＳ１２０では、吸気管圧力センサ１９の検出値から算出された吸気圧ＰＭが読み込まれる。

ステップＳ１３０では、読み込んだ運転情報（ＮＥ，ＶＴＡ，ＰＭ）に基づいて気筒毎の基本噴射時間ＴＰ＠を算出する（＠は各気筒を意味する）。このとき、エンジン１１の低負荷域ではエンジン回転速度ＮＥと吸気圧ＰＭとをパラメータとして基本噴射時間ＴＰ＠を算出し、中高負荷域ではエンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＶＴＡとをパラメータとして基本噴射時間ＴＰ＠を算出する。

次に、ステップＳ１４０では、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＶＴＡをパラメータとするマップを用い、ステップＳ１００及びＳ１１０にて読み込まれたＮＥ，ＶＴＡに応じてセカンダリインジェクタ２１の噴射割合ＤＥＳを算出する。噴射割合ＤＥＳは、全燃料噴射量に占めるセカンダリインジェクタ２１の燃料噴射量の占める比率である。なお、マップは、エンジン回転速度ＮＥが高回転になるほど又はスロットル開度が大きくなるほど、噴射割合ＤＥＳが大きな値として算出されるように定められている。ただし、セカンダリインジェクタ２１の燃料噴射量は、プライマリインジェクタ２０の燃料噴射量を超えることはなく、例えば、ＤＥＳの最小値は０、最大値は０．５に定められている。

その後、ステップＳ１５０では、バッテリ電圧ＶＢに基づいて各インジェクタ２０，２１の無効噴射時間ＴＶを算出する。ステップＳ１６０では、その他の補正係数Ｋ＠（吸気温補正、大気圧補正等）を算出する。ステップＳ１７０では、壁面付着補正量ＦＭＷを算出する。なお、壁面付着補正量ＦＭＷの算出方法は後に詳しく説明する。

ステップＳ１８０では、排出ガスセンサ３２の検出信号に基づいてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。なお、本実施形態では、水温や始動後経過時間等により空燃比フィードバック制御の前提条件が成立したと判定した後は、常時、フィードバック補正係数ＦＡＦを算出して、空燃比フィードバック制御を実行する。

フィードバック補正係数ＦＡＦの算出方法について説明すると、まず、エンジン回転速度ＮＥ及びセカンダリインジェクタ２１の噴射割合ＤＥＳに基づいて、フィードバック補正係数ＦＡＦの演算に要する演算パラメータを算出する。演算パラメータとしては、排出ガスセンサ信号がリッチ／リーン間で反転する際に、フィードバック補正係数ＦＡＦを瞬間的に増減するためのスキップ量ＫＳＩ，ＫＳＤ（ＫＳＩ＝増加時、ＫＳＤ＝減少時）と、スキップ後にフィードバック補正係数ＦＡＦをそのまま保持するためのホールド時間ＫＤＬ，ＫＤＲ（ＫＤＬ＝リーン時、ＫＤＲ＝リッチ時）と、ホールド時間ＫＤＬ，ＫＤＲを越えて排出ガスセンサ信号がリッチ又はリーンに維持されている場合に、フィードバック補正係数ＦＡＦを徐増又は徐減するための積分量ＫＩＩ，ＫＩＤ（ＫＩＩ＝増加時、ＫＩＤ＝減少時）とが算出される。

なお、ホールド時間ＫＤＬ，ＫＤＲは、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合ＤＥＳが大きいほど大きい値として算出され、エンジン回転速度ＮＥが大きいほど小さい値として算出される。また、積分量ＫＩＩ，ＫＩＤは、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合ＤＥＳが大きいほど小さい値として算出され、エンジン回転速度ＮＥが大きいほど小さい値として算出される。これは、セカンダリインジェクタ２１の噴射燃料が燃焼に影響するまでの応答遅れを考慮しているためである。

スキップ量ＫＳＩ，ＫＳＤは、エンジン回転速度ＮＥが変化しても大きく変更されないが、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合ＤＥＳが大きくなるほど小さい値として算出される。これにより、フィードバック補正係数ＦＡＦの変動に伴う燃焼状態の変動を小さくすることができる。逆に、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合ＤＥＳが大きいほど、スキップ量ＫＳＩ，ＫＳＤを大きくしても良い。これにより、フィードバック補正係数ＦＡＦの増減周期が短くなり触媒浄化性能を向上させることができる。ただし、スキップ量ＫＳＩ，ＫＳＤは固定値であっても良い。

フィードバック補正係数ＦＡＦは、上述した演算パラメータを用い、排出ガスセンサ３２の検出信号（リッチ／リーン）に従って演算される。このようなフィードバック補正係数ＦＡＦの算出方法は、特開２００６−６３８２１号公報に詳しく説明されているので、これ以上の説明は省略する。

なお、上記の例では、排出ガスセンサが排出ガスのリッチ／リーンを検出する場合のフィードバック補正係数の算出方法について説明したが、排出ガスセンサが空燃比（排気中の酸素濃度）をリニアに検出可能である場合、検出した空燃比と目標空燃比との偏差に応じてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出することができる。

最後に、ステップＳ１９０では、下記の式１，２を用い、プライマリインジェクタ２０の最終噴射時間ＴＡＵ１＠とセカンダリインジェクタ２１の最終噴射時間ＴＡＵ２＠とを算出する。
（式１）
ＴＡＵ１＠＝ＴＰ＠＊Ｋ＠＊（１−ＤＥＳ）＊ＦＡＦ＋ＴＶ＋ＦＭＷ
（式２）
ＴＡＵ２＠＝ＴＰ＠＊Ｋ＠＊ＤＥＳ＊ＦＡＦ＋ＴＶ
そして、ＥＣＵ３８は、最終噴射時間ＴＡＵ１＠，ＴＡＵ２＠を基に、プライマリインジェクタ２０及びセカンダリインジェクタ２１に対してそれぞれインジェクタ駆動信号を出力する。これにより、各インジェクタ２０，２１がインジェクタ駆動信号に基づいて開弁し、各々、燃焼を噴射する。

上記式１，２に示すように、本実施形態では、壁面付着補正量ＦＭＷによる補正は、プライマリインジェクタ２０の最終噴射時間ＴＡＵ１＠に対してのみ加えられる。このため、壁面付着補正量ＦＭＷを算出する算出ルーチン、マップ、定数等は、１種類のみ用意すれば良いので、プログラム容量の増加を抑制することができる。

また、プライマリインジェクタ２０は、セカンダリインジェクタ２１よりもエンジン１１の燃焼室に近い位置に配置されているので、噴射した燃料が燃焼室内に導入されるまでの時間が、セカンダリインジェクタ２１によって噴射される燃料よりも短い。さらに、燃焼室から伝えられる熱により壁面に付着した燃料が気化しやすくなるので、プライマリインジェクタ２０から噴射される燃料の壁面付着量は、セカンダリインジェクタ２１から噴射される燃料の壁面付着量よりも相対的に少なくなる。これらの理由から、壁面付着補正量ＦＭＷによってプライマリインジェクタ２０の最終噴射時間ＴＡＵ１＠を補正することによって、壁面付着量の変化に対して、高応答かつ高精度な補正を行なうことができる。その結果、エンジン１１の負荷が変化した過渡運転時に壁面付着量が変化しても、高精度な空燃比フィードバック制御を継続して実行することができる。

次に、壁面付着補正量ＦＭＷの算出方法について説明する。この壁面付着補正量ＦＭＷの算出方法は、基本的に特開平５−７９３６９号公報に記載された方法と同様であり、大部分重複するが、以下に詳しく記載する。

まず、壁面への付着量ＱＭＷを求めるため、図３のフローチャートに従って、吸気弁が閉じられる時点の予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤを所定周期毎に算出する。これは、壁面付着量ＱＭＷが、吸入空気量が確定する吸気弁の閉弁時点の吸気管圧力によって決まるためである。

まず、ステップＳ２００において、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＶＴＡ，及び吸気管圧力センサ１９により検出された現在の吸気管圧力ＰＭ_０が取り込まれる。次に、ステップＳ２１０において、図４に示すマップを用いて、取り込んだエンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＶＴＡとに対応する定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを算出する。さらに、ステップＳ２２０において、図５に示すマップから、エンジン回転速度ＮＥと定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡとに対応する重み付け係数ｎを算出する。

次に、ステップＳ２３０にて、レジスタＰＭＳＭ１に記憶されている前回演算した加重平均値ＰＭＳＭ_i-1 を読み出した後、ステップＳ２４０において、次式に基づいて今回の加重平均値ＰＭＳＭ_i を算出し、ステップＳ２５０にて、その値をレジスタＰＭＳＭ１に記憶し直す。
（式３）
ＰＭＳＭ_i ＝｛（ｎ−１）ＰＭＳＭ_i-1 ＋ＰＭＴＡ｝／ｎ
続いて、ステップＳ２６０で、現時点から吸気管圧力予測時点までの時間Ｔmsecを図３のルーチンの演算周期Δｔ（＝８msec）で除算することにより演算回数Ｔ／Δｔを算出する。この予測時間Ｔmsecは、現時点から吸気弁が閉じるまでの時間を採用することができる
次に、ステップＳ２７０にて、レジスタＰＭＳＭ１に記憶されている値を加重平均値ＰＭＳＭ_i-1 とした後、ステップＳ２８０にて、演算回数Ｔ／Δｔだけ上記式３の演算を繰り返して実行し、ステップＳ２９０で、演算した値をレジスタＰＭＳＭ２に記憶する。このように加重平均値の算出を繰り返して実行することにより、最新の加重平均値は定常運転状態での吸気管圧力値に近づくので、加重平均値の演算回数を上記のように定めることにより現時点からＴmsec先の吸気管圧力に近い値を演算することができる。

続いて、ステップＳ３００にて、レジスタＰＭＳＭ２に記憶された値からレジスタＰＭＳＭ１に記憶された値を減算して差ΔＰを求め、次のステップＳ３１０において、現在の吸気管圧力（現在の測定値）ＰＭ_０と差ΔＰとを加算した値を予測値ＰＭＦＷＤとする。

次に、壁面付着補正量ＦＭＷの算出ルーチンについて、図６のフローチャートを用いて説明する。図６に示すフローチャートでは、吸気ポート１２やインテークマニホールド内壁面への燃料の付着量は、運転条件によって変化するため、夫々の運転条件の安定壁面付着量を推定して壁面付着補正量ＦＭＷを算出する。

図３において、まずステップＳ４００において、スタータ信号の有無に基づき始動時か否か判定する。始動時と判定されたときには、ステップＳ４１０において、壁面付着補正量ＦＭＷと壁面付着補正量の減衰項ＱＴＲＮ_i-1とを夫々“０”として初期化する。始動時ではないと判定されたときには、ステップＳ４２０へ進み、予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤを基に図７に示すテーブルを参照して壁面付着量ＱＭＷ_iを算出する。これは、壁面付着量が、主として、吸気バルブ２９の閉弁時の吸気管圧力である予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤで決まるためである。さらに、前回求められた壁面付着量ＱＭＷ_i-1 を今回の壁面付着量ＱＭＷ_i から減算して壁面付着変化量ＤＬＱＭＷを算出する。

次にステップＳ４３０にて、補正係数ｋＦＭＷを算出する。この補正係数ｋＦＭＷの算出においては、まず機関冷却水温ＴＨＷに基づき、図８に示すテーブルを参照して水温補正係数ｔＫＴＨＷを算出する。また、エンジン回転速度ＮＥに基づき、図９に示すテーブルを参照して回転補正係数ＫＮＥを算出する。さらに、図示しない演算ルーチンにより算出されたデポジット学習値ＫＤＰＣと、水温補正係数ｔＫＴＨＷ及び回転補正係数ＫＮＥとを用いて次式により補正係数ｋＦＭＷを算出する。

（式４）
ｋＦＭＷ＝１＋（ｔＫＴＨＷ＋ＫＤＰＣ）＊ＫＮＥ
なお、デポジット学習値ＫＤＰＣとは、吸気ポート付近を含む壁面への炭素微粒子等の堆積物（デポジット）の量の学習値であって、例えば、加速時の空燃比状態に応じて学習される。すなわち、加速時の空燃比状態がリーンであると、デポジット量が多いため壁面付着量が増加して空燃比がリーンになったとみなせるので、デポジット量は大と判定される。逆に、加速時の空燃比状態がリッチであると、デポジット量は小と判定される。

次に、ステップＳ４４０において、減速しているか否かの判定が行なわれる。この判定は前回算出した減衰項ＱＴＲＮ_i-1 が負のとき減速と判定し、ＱＴＲＮ_i-1 が０又は正のとき減速でない（すなわち加速）と判定する。減速と判定されたときは、ステップＳ４５０にて、エンジン回転速度ＮＥに基づき、図１０のテーブルを参照して減速時の減衰項ＱＴＲＮの減衰係数ＫＭＷ２Ｄを算出する。その後、ステップＳ４６０で、算出した減衰係数ＫＭＷ２ＤをＫＭＷ２に代入する。

続くステップＳ４７０では、減速時の即時補正係数ｔＫＭＷ１が算出される。この即時補正係数ｔＫＭＷ１は、図１１のテーブルを参照して求められる即時補正係数のエンジン回転速度による補正係数ｔＫＭＷ１Ｄと、図１２のテーブルを参照して求められる即時補正係数の水温による補正係数ｔＫＭＷ１ＤＷとを乗算することによって算出される。

一方、ステップＳ４４０にて、加速と判定されたときは、ステップＳ４８０にて、エンジン回転速度ＮＥに基づき、図１０のテーブルを参照して加速時の減衰項ＱＴＲＮの減衰係数ＫＭＷ２Ａを算出する。そして、ステップＳ４９０にて、減衰係数ＫＭＷ２ＡをＫＭＷ２に代入する。また、ステップＳ５００では、図１３のテーブルを参照して求められる即時補正係数のエンジン回転速度による補正係数ｔＫＭＷ１Ａと、図１４のテーブルを参照して求められる、即時補正係数の水温による補正係数ｔＫＭＷ１ＡＷとを乗算することによって、加速時の即時補正係数ｔＫＭＷ１を算出する。

ステップＳ４７０又はステップＳ５００の演算が終了すると、次のステップＳ５１０では、即時補正係数ｔＫＭＷ１に、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合に応じた第１の補正係数ｔＤＥＳ１を乗じ、減衰係数ＫＭＷ２にセカンダリインジェクタ２１の噴射割合に応じた第２の補正係数ｔＤＥＳ２を乗じることによって、それぞれの係数ｔＫＭＷ１、ＫＭＷ２を補正する。

第１及び第２の補正係数ｔＤＥＳ１，ｔＤＥＳ２は、図１５及び図１６のテーブルにそれぞれ示されるように、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合が増加するほど、大きくなるように算出される。上述したように、セカンダリインジェクタ２１から噴射される燃料の壁面付着量は、プライマリインジェクタ２０から噴射される燃料の壁面付着量よりも相対的に多くなる。そのため、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合が増加するほど、壁面付着量が増加する際の増加量、および減少する際の減少量が大きくなる。従って、上記第１及び第２の補正係数ｔＤＥＳ１，ｔＤＥＳ２を、それぞれ即時補正係数ｔＫＭＷ１，減衰係数ＫＭＷ２に乗じることによって、セカンダリインジェクタ２１の噴射割合が増加するほど、即時補正係数ｔＫＭＷ１，減衰係数ＫＭＷ２が大きくなるように補正することができる。

続くステップＳ５２０では、壁面付着補正量ＦＭＷの算出が行なわれる。ここで、吸入空気圧が小から大へ変化したとき、変化後の空気圧に対応する定常状態に移行すべく燃料噴射量の内の所定量が壁面に付着する。この定常状態になるまでの燃料の壁面付着量は、今回の処理周期における燃料付着量ＱＭＷ_i と前回の処理周期における燃料付着量ＱＭＷ_i-1 との差から算出することができる。しかし、燃料付着補正分（ＱＭＷ_i −ＱＭＷ_i-1 ）＝ＤＬＱＭＷが一挙に付着されるわけではなく少しずつ定常状態に移行する。

そのため、今回の処理周期で付着される燃料付着補正分の割合を示す即時補正係数ｔＫＭＷ１を用いて、今回の処理周期で付着される実質の燃料補正分を（ＱＭＷ_i −ＱＭＷ_i-1 ）＊ｔＫＭＷ１なる乗算式より求める。さらに、前回の処理周期で付着しようとしてまだ付着していない燃料補正分を、減衰項ＱＴＲＮと減衰係数ＫＭＷ２を用いて、ＱＴＲＮ_i ＊ＫＭＷ２なる乗算式より求める。このようにして、２つの燃料補正分を足しあわせることによって今回の処理周期で燃料補正する量を求める。さらに、この燃料補正する量にステップＳ４３０で算出した水温と回転速度による補正係数ｋＦＭＷを掛け合わせることによって壁面付着補正量ＦＭＷを算出する。すなわち、壁面付着補正量ＦＭＷは、以下の式によって算出される。

（式５）
ＦＭＷ＝（ＤＬＱＭＷ＊ｔＫＭＷ１＋ＱＴＲＮ_i＊ＫＭＷ２）＊ｋＦＭＷ
式５中、ＤＬＱＭＷ＊ｔＫＭＷ１＊ｋＦＭＷが即時補正項であり、エンジン負荷が変化した過渡運転時の燃料噴射量に直ちに反映される。また、式中、ＱＴＲＮ_i＊ＫＭＷ２＊ｋＦＭＷが減衰補正項（テーリング項）で、燃料噴射毎に燃料噴射量を減衰係数ＫＭＷ２に従って徐々に変化させる。

ステップＳ５３０では、減衰項ＱＴＲＮ_i を次式に基づいて演算し、その演算結果が次回の処理周期における壁面付着補正量ＦＭＷの減衰項ＱＴＲＮ_i となる。ここで、ＱＴＲＮ_i-1 は前回の処理周期における減衰項である。

（式６）
ＱＴＲＮ_i ＝｛ＤＬＱＭＷ＊（１−ｔＫＭＷ１）／ｔＫＮＦＭＷ｝＋
｛ＱＴＲＮ_i-1 ＊（１−ＫＭＷ２／ｔＫＮＦＭＷ）｝
ただし、式６中、ｔＫＮＦＭＷは７２０℃Ａ間の演算回数で、エンジンが４気筒の場合“２”，６気筒の場合は“３”なる値の定数である。

すなわち、４気筒２グループの燃料噴射を行なう場合は、７２０℃Ａ毎のＱＭＷの変化量ＤＬＱＭＷを基に算出するＦＭＷを２組、すなわち３６０℃Ａ毎に完全に独立して求め、また６気筒３グループでは２４０℃Ａ毎にＦＭＷを算出する。しかし、テーリング項の減衰項ＱＴＲＮのみはメモリ容量の節約のためグループ間で共用するようにしている。このため、ＱＴＲＮ値は３０℃Ａ毎に更新されることになり、ＱＴＲＮの増加分ＤＬＱＭＷ＊（１−ｔＫＭＷ１）及び、減少分ＱＴＲＮ_i-1 ＊ＫＭＷ２共、ＱＴＲＮをグループ毎に独立でもった場合に比べ、時間当たりのＱＴＲＮへの反映量が４気筒２グループでは２倍になる。これを補うため、３６０℃Ａ毎のＱＴＲＮ更新時の増加分、減少分共、１／２にしてから、ＱＴＲＮに反映させることにしている。同様に、６気筒３グループでは１／３にするのである。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施形態では、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＶＴＡとによって、プライマリインジェクタ２０とセカンダリインジェクタ２１の噴射割合を変化させるようにした。しかしながら、吸気管圧力などにより把握されるエンジンの負荷の変化量が所定値よりも大きい場合、上述したエンジン回転速度ＮＥやスロットル開度ＶＴＡなどによって示されるエンジンの運転状態に係らず、セカンダリインジェクタ２１からよりもプライマリインジェクタ２０からより多くの燃料が噴射される所定の配分割合（例えば、ＤＥＳ＝０．１）にて、燃料を噴射させるようにしても良い。

具体的には、図２のフローチャートのステップＳ１４０とＳ１５０との間に、図１６に示すように、ステップＳ１４２，Ｓ１４４の処理を挿入する。ステップＳ１４２では、エンジン負荷（吸気圧ＰＭ）の変化量の絶対値が所定値よりも大きいか否かに基づいて、エンジン負荷の大きさを判定する。この判定処理において、例えば、加速・減速度が所定値よりも大きい場合など、エンジン負荷の変化量が所定値よりも大きいと判定されると、ステップＳ１４４において、プライマリインジェクタ２０とセカンダリインジェクタ２１の噴射割合ＤＥＳが所定比率に設定される。

ここで、エンジン負荷が大きく変化する間は、壁面付着量ＱＭＷ，ひいては壁面付着補正量ＦＭＷも大きく変化する。従って、このような場合には、所定の配分割合にて、エンジンの燃焼室に対してより近い位置に配置されたプライマリインジェクタ２０を主として用いて燃料を噴射させる。従って、セカンダリインジェクタ２１の燃料噴射量が少なくなり、壁面付着量全体に対する影響が小さくなる。これにより、壁面付着量が大きく変化した場合であっても、空燃比フィードバック制御の制御性の低下を抑制することができる。

ただし、ステップＳ１４２では、吸入空気量が所定値より小さい場合のみ、上述したステップＳ１４４の処理が実行されるようにしている。これは、吸入空気量が所定値より大きくなり、エンジンの負荷が所定レベルを超える場合には、プライマリインジェクタ２０及びセカンダリインジェクタ２１から十分な量の燃料を噴射しないと、必要な噴射量が得られない可能性が生じるためである。

また、上記実施形態では、エンジンの運転状態として、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＶＴＡとによって、プライマリインジェクタ２０とセカンダリインジェクタ２１の噴射割合を変化させた。しかしながら、例えば、吸気バルブ２９のバルブタイミング、吸気バルブ２９のバルブリフト量、排気バルブのバルブタイミングやバルブリフト量、吸入空気量、冷却水温等の他のエンジン運転状態に応じて、噴射割合を変化させるようにしても良い。

また、上記実施例では、各気筒の吸気管１３にそれぞれスロットルバルブ１７を設けたが、各気筒共通の吸気管（各気筒の吸気マニホールドに分岐する前の吸気管）に、各気筒共通のスロットルバルブを設けても良い。

実施形態に係る燃料噴射制御装置を含むエンジン制御システム全体の概略構成を示す図である。 燃料噴射量算出ルーチンを示すフローチャートである。 予測吸気管圧力の算出ルーチンを示すフローチャートである。 定常状態での吸気管圧力を算出するためのマップである。 吸気管圧力の加重平均値を求める際の加重係数を算出するためのマップである。 壁面付着補正量の算出ルーチンを示すフローチャートである。 壁面付着量の算出用テーブルを示す図である。 水温補正係数の算出用テーブルを示す図である。 回転補正係数の算出用テーブルを示す図である。 減衰項の減衰係数の算出用テーブルを示す図である。 減速時における、即時補正係数のエンジン回転速度による補正係数の算出用テーブルである。 減速時における、即時補正係数の水温による補正係数の算出用テーブルである。 加速時における、即時補正係数のエンジン回転速度による補正係数の算出用テーブルである。 加速時における、即時補正係数の水温による補正係数の算出用テーブルである。 セカンダリインジェクタの噴射割合に応じて、即時補正係数ｔＫＭＷ１を補正するための第１の補正係数の算出用テーブルを示す図である。 セカンダリインジェクタの噴射割合に応じて、減衰係数ＫＭＷ２を補正するための第２の補正係数の算出用テーブルを示す図である。 変形例による処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１３…吸気管（吸気通路）、１７…スロットルバルブ、２０…プライマリインジェクタ、２１…セカンダリインジェクタ、２７…点火プラグ、２９…吸気バルブ、３１…排気管、３８…ＥＣＵ（燃料噴射制御手段，）

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気通路の下流側と上流側とに第１燃料供給手段及び第２燃料供給手段をそれぞれ設け、空燃比が目標値に一致するように、前記第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量をフィードバック制御しつつ、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量の配分割合を変化させる燃料噴射制御手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の負荷が変化した過渡運転時に前記吸気通路の壁面に付着する燃料量が変化することを考慮して、壁面付着補正量を算出する壁面付着補正量算出手段を備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記壁面付着補正量算出手段によって算出された壁面付着補正量によって、前記第１燃料供給手段から噴射される燃料噴射量を補正し、前記第１燃料供給手段からは前記壁面付着補正量により補正された噴射量に相当する燃料を噴射させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記壁面付着補正量算出手段は、前記第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量の配分割合の変化に応じて、前記壁面付着補正量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記壁面付着補正量は、燃料噴射毎に直ちに噴射量を補正する即時補正項を含み、当該即時補正項は、前記第２燃料供給手段から噴射される燃料噴射量の配分割合が増加するほど、大きくなるように算出されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記壁面付着補正量は、燃料噴射毎に徐々に減衰する減衰補正項を含み、当該減衰補正項は、前記第２燃料供給手段から噴射される燃料噴射量の配分割合が増加するほど、大きくなるように算出されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の負荷の変化量が所定値よりも大きい場合、前記内燃機関の運転状態に係らず、前記第２燃料供給手段からよりも前記第１燃料供給手段から多くの燃料が噴射される所定の配分割合にて、前記第１及び第２燃料供給手段から燃料を噴射させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関の負荷が所定レベルを超える場合には、前記第１及び第２燃料供給手段から噴射する燃料噴射量を前記所定の配分割合とせず、前記内燃機関の運転状態に応じた配分割合にて、前記第１及び第２燃料供給手段から燃料を噴射させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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