JP3945298B2

JP3945298B2 - Fuel injection amount control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3945298B2
Application number: JP2002115699A
Authority: JP
Inventors: 和法小嶋; 純一加古; 広一上田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: JP2003314329A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に内燃機関の吸気系に付着する燃料付着量に応じて燃料噴射量を決定する燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、吸気通路壁面等の吸気通路構成部材への燃料付着量を燃料挙動シミュレーションモデル（「燃料の動特性モデル」又は「燃料付着モデル」とも称呼される。）に基づいて推定し、推定した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を決定する燃料噴射量制御装置が知られている（例えば、特許第２８３０４６１号を参照。）。この種の装置における前記モデルによれば、図３からも理解されるように、fi(k)だけの燃料量を噴射した後の燃料付着量fw(k+1)は下記数１により求められる。
【０００３】
【数１】
fw(k+1)＝R・fi(k)＋P・fw(k)
【０００４】
上記数１において、fw(k)はfi(k)だけの燃料量を噴射する前の燃料付着量、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（残留率）、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（付着率）である。
【０００５】
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燃焼室内に吸入される混合気の空燃比が所定の目標空燃比と一致するために必要な燃料量（要求燃料量）であるとすると、同混合気の空燃比を同目標空燃比とするためには、下記数２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。
【０００６】
【数２】
fc(k)＝(１−R)・fi(k)＋(１−P)・fw(k)
【０００７】
従って、実際には上記数２を変形した数３により今回の燃料噴射量fi(k)を求めればよい。
【０００８】
【数３】
fi(k)＝｛fc(k)−(１−P)・fw(k)｝／(１−R)
【０００９】
一方、燃料付着を考慮しなければ（即ち、燃料が吸気通路構成部材に付着しないと考えると）、今回の燃料噴射量fi(k)は要求燃料量fc(k)と等しくなるはずであるから、かかる燃料付着に基く燃料付着補正量fh(k)は下記数４により表される値となる。
【００１０】
【数４】
fh(k)＝fi(k)−fc(k)
【００１１】
つまり、燃料付着補正量fh(k)は、要求燃料量fc(k)の燃料を噴射した場合、吸気通路構成部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量fc(k)に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分であると言う事ができる。そして、このような燃料付着補正量fh(k)分だけ要求燃料量fc(k)を補正した量を最終的に噴射すべき燃料量としてインジェクタから噴射することにより、燃焼室に吸入される混合気の空燃比を目標空燃比と一致させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料噴射量制御装置においては、例えば、機関の経時変化に起因して燃料付着率R及び燃料残留率Pを常に精度良く求めることが困難である等の理由により、燃料付着量の推定誤差（従って、燃料付着補正量fh(k)の誤差）が不可避的に発生し、その結果、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に対して相対的に大きくなる場合、同燃料付着補正量fh(k)の誤差が実際の空燃比を目標空燃比に対して大きく変動させてしまい、ドライバビリティやエミッションが悪化するという問題がある。
【００１３】
従って、本発明の目的は、燃料付着に基く補正（燃料付着補正量fh(k)）の反映の仕方を工夫すること、具体的には、燃料付着補正量fh(k)の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態において、同燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させて最終的に噴射すべき噴射量を決定することにより、実際の空燃比が目標空燃比に対して大きく変動してしまうことを極力回避し、ドライバビリティやエミッションを良好に維持し得る内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することにある。なお、「燃料付着補正量fh(k)を小さく反映させる」ことは、同燃料付着補正量fh(k)を全く反映させない場合を含む。
【００１４】
【本発明の概要】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、内燃機関の燃焼室に接続された吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃焼室に吸入される吸入空気量を表す値を取得する吸入空気量取得手段と、前記取得された吸入空気量を表す値に基いて前記燃焼室に吸入される混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料量である要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、前記要求燃料量の燃料を前記燃料噴射手段から噴射した場合、前記吸気通路を構成する部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分を、前記吸気通路を構成する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を構成する部材に付着したまま残留している燃料の割合である残留率及び前記燃料噴射手段から噴射される燃料のうち同吸気通路を構成する部材へ直接付着する燃料の割合である付着率を使用する燃料挙動モデルを用いることにより燃料付着補正量として算出する燃料付着補正量算出手段と、前記要求燃料量に前記燃料付着補正量を反映させることにより前記燃料噴射手段から噴射すべき燃料噴射量である最終燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段とを備え、前記決定された最終燃料噴射量に応じた燃料を前記燃料噴射手段から噴射するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記燃料噴射量決定手段は、前記要求燃料量に相当する量が所定量よりも小さいとき、同要求燃料量が同所定量より大きいときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されたことにある。
【００１５】
これによれば、取得された吸入空気量を表す値に基いて前記燃焼室に吸入される混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料量である要求燃料量が算出され、その要求燃料量の燃料をインジェクタ等の燃料噴射手段から噴射した場合、吸気通路を構成する部材へ燃料が付着することによって発生する同要求燃料量に対する実際に前記燃焼室に吸入される燃料量の過不足分（燃料付着補正量）が、吸気通路を構成する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を構成する部材に付着したまま残留している燃料の割合である残留率及び燃料噴射手段から噴射される燃料のうち同吸気通路を構成する部材へ直接付着する燃料の割合である付着率を使用する燃料挙動モデルを用いることにより算出される。そして、前記要求燃料量に相当する量が所定量よりも小さいときは、同要求燃料量が同所定量よりも大きいときより、前記燃料付着補正量が前記要求燃料量に小さく反映されながら最終燃料噴射量が決定される。
【００１６】
この結果、要求燃料量が所定量より小さい運転状態、即ち、燃料付着補正量の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態においては、同燃料付着補正量が要求燃料量に相対的に小さく反映されて最終燃料噴射量が決定されるので、燃料付着補正量に含まれる誤差による実際の空燃比の大きな変動が抑制され、ドライバビリティやエミッションが良好に維持される。
【００１７】
また、この場合において、前記燃料噴射量決定手段は、前記機関の吸気通路を構成する部材の温度が低いとき、同吸気通路を構成する部材の温度が高いときより、前記燃料付着補正量を前記要求燃料量に小さく反映させて前記最終燃料噴射量を決定するように構成されることが好適である。
【００１８】
一般に、燃料付着量は吸気通路を構成する部材の温度が低いほどより多くなる。換言すると、吸気通路を構成する部材の温度が低いほど、燃料付着量及び燃料付着補正量には誤差が大きく含まれる。従って、上記構成のようにすれば、燃料付着補正量に含まれる誤差が最終燃料噴射量に大きく反映されないので、実際の空燃比の変動が抑制され、ドライバビリティやエミッションが一層良好に維持される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明すると、図１は、同燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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バルブ４３、及びスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４を備えている。スロットルバルブ４３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ４３ａにより吸気管４１内で回転駆動されるようになっている。
【００２４】
ＳＣＶ４４は、前記スロットルバルブ４３よりも下流で前記インジェクタ３９よりも上流の位置にて前記吸気管４１に対し回動可能に支持されるとともに、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａにより回転駆動されるようになっていて、同ＳＣＶアクチュエータ４４ａにより回転駆動されたとき図示しないストレートポートを閉塞することで燃焼室２５内にスワールを発生させるようになっている。
【００２５】
なお、本明細書においては、インテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気ポート３１、及び吸気弁３２等を吸気通路を構成する部材（吸気通路構成部材）と称呼する。
【００２６】
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５２、及びエキゾーストパイプ５２に介装された触媒コンバータ（三元触媒装置）５３を備えている。
【００２７】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、吸気温センサ６２、大気圧センサ（スロットルバルブ上流圧力力センサ）６３、スロットルポジションセンサ６４、SCV開度センサ６５、カムポジションセンサ６６、クランクポジションセンサ６７、水温センサ６８、空燃比センサ６９、及びアクセル開度センサ８１を備えている。
【００２８】
エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量Ｇａに応じた信号を出力するようになっている。吸気温センサ６２は、吸入空気の温度を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。大気圧センサ６３は、スロットルバルブ４３の上流の圧力（即ち、大気圧）を検出し、スロットルバルブ上流圧力Paを表す信号を出力するようになっている。
【００２９】
スロットルポジションセンサ６４は、スロットルバルブ４３の開度（スロットル弁開度）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。SCV開度センサ６５は、ＳＣＶ４４の開度を検出し、ＳＣＶ開度θiv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６６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。クランクポジションセンサ６７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。
【００３０】
水温センサ６８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。空燃比センサ６９は、触媒コンバータ５３に流入する排ガス中の空燃比Ａ／Ｆに応じた信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ８１は、運転者によって操作されるアクセルペダル８２の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３１】
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、マップ（テーブル）、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、及び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。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９，８１と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９，８１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、スロットルバルブアクチュエータ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。
【００３２】
（作動）
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置の作動について説明する。ＣＰＵ７１は、特定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°）になると、図２の燃料噴射制御ルーチンの処理をステップ２００から開始し、ステップ２０５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を用いて下記数５に応じて求める。下記数５において、αは０〜１までの任意の係数である。
【００３３】
【数５】
Ｑ＝α・Ｑ＋（１−α）・Ｇａ
【００３４】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２１０にて吸入空気量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、前記吸気行程を迎えた気筒の燃焼室２５に吸入される空気量KLを求め、続くステップ２１５にて空気量KLを所定の目標空燃比Abyfref（例えば、理論空燃比である１４．７）で除することにより、同気筒の燃焼室２５に吸入される混合気の空燃比を同所定の目標空燃比Abyfrefとするために必要な燃料量である要求燃料量fc(k)を算出する。
【００３５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２２０に進み、エンジン回転速度NE、空気量KL、及び冷却水温ＴＨＷ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ｆ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６８が検出している冷却水温ＴＨＷとに基いて現時点における燃料付着率Rを求め、続くステップ２２５にて、同様に、エンジン回転速度NE、空気量KL、及び冷却水温ＴＨＷ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ｇ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６８が検出している冷却水温ＴＨＷとに基いて現時点における燃料残留率Pを求める。
【００３６】
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開度センサ６５が検出するSCV開度θiv、及び／又は可変吸気バルブのタイミングＶＴにも応じて求めるように構成してもよい。
【００３７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ２３０に進み、前記求めた燃料付着率R、燃料残留率P、及び本ルーチンを前回実施したときに求めた今回の燃料付着量f(k)（後述するステップ２５５を参照。）を、上記数１，数２から導出された上記数３に適用して今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出し、続くステップ２３５にて上記数４に従って燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００３８】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２４０に進んで、要求燃料量fc(k)（要求燃料量fc(k)に対応した値）が所定値の閾値Ｔｈより小さいか否かを判定する。換言すると、燃料付着補正量fh(k)による補正を制限すべき状態（即ち、燃料付着補正量の誤差が実際の空燃比に及ぼす影響が相対的に大きくなる運転状態）となっているか否かを判定する。
【００３９】
いま、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより大きいとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ２４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２４５に進み、係数（燃料付着補正量の反映率）Khの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ２５０にて下記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。
【００４０】
【数６】
finj＝fc(k)＋kh・fh(k)＝fc(k)＋kh・（fi(k)−fc(k)）
【００４１】
現段階では、先のステップ２４５にて燃料付着補正量fh(k)の反映率khの値は「１」に設定されているから、上記数６により最終燃料噴射量finjは上記ステップ２３０にて求められた燃料噴射量fi(k)と等しくなる。換言すると、燃料が吸気通路構成部材に付着することに基く燃料付着量の補正量fh(k)は、要求燃料量fc(k)に対して反映率「１」でそのまま反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００４２】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２５５に進み、上記数１の今回の燃料噴射量fi(k)に上記求めた最終燃料噴射量finjを代入して、今回の燃料噴射後における燃料付着量（即ち、次回の燃料噴射前の燃料付着量）fw(k+1)を求め、続くステップ２６０にて同次回の燃料付着量fw(k+1)を次回の本ルーチンの実行のために今回の燃料付着量fw(k)として格納する。そして、ＣＰＵ７１はステップ２６５にて上記ステップ２５０にて求めた最終燃料噴射量finjを吸気行程を迎える前記特定気筒に対応したインジェクタ３９から噴射するように指示信号を出力し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【００４３】
一方、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより小さい場合、ＣＰＵ７１はステップ２４０に進んだとき、同ステップ２４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２７０に進み、燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」より小さい正の所定値Ａに設定し、ステップ２５０にて上記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。この結果、要求燃料量fc(k)が所定値の閾値Ｔｈより大きい場合よりも、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に対して小さく反映されて（反映率「Ａ」で反映されて）最終燃料噴射量finjが決定される。
【００４４】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５５〜２６５を実行して、次回の燃料付着量fw(k+1)を求め、これを今回の燃料付着量fw(k)として格納するとともに、上記決定した最終燃料噴射量finjの燃料を前記特定気筒に対応したインジェクタ３９から噴射し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。このようなルーチンは、各気筒毎に独立して実行される。
【００４５】
以上、説明したように、上記実施形態によれば、上記数１及び上記数２（その結果としての数３）により表された燃料挙動モデルを用いて燃料付着量と同燃料付着量に基く燃料付着補正量とを求めるとともに、減速時等のように要求燃料量fc(k)が小さくなるときは、要求燃料量fc(k)が大きいときに比べ、燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させることで最終燃料噴射量finjを決定する。要求燃料量fc(k)が小さいときは、同要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fh(k)が大きくなり、従って、従来の燃料噴射量制御装置では、燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差が空燃比の大きな変動を招くところ、この実施形態の燃料噴射量制御装置においては、燃料付着補正量fh(k)の誤差が空燃比の変動として現れ難いので、ドライバビリティビリやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００４６】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００４７】
（第１変形例）
第１の変形例は、図４のフローチャートに示したように、上記実施形態で説明した図２のステップ２４０，ステップ２４５，及びステップ２７０をステップ４０５〜ステップ４２５に変更した点においてのみ上記実施形態と異なっている。
【００４８】
即ち、ＣＰＵ７１はステップ２０５〜ステップ２３５を実行することにより、吸気行程を迎える気筒の燃焼室内に吸入されるであろう吸入空気量KLを推定し、これと目標空燃比Abyfrefとに基いて要求燃料量fc(k)を求め、次いで、燃料付着率Rと燃料残留率Pとを決定した後に今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出するとともに、燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００４９】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ４０５にて要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さいか否かを判定し、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さくなければ、ステップ４１０に進んで燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」に設定してステップ２５０に進む。一方、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さい場合、ＣＰＵ７１はステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５に進み、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより低いか否かを判定する。そして、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより低ければ、ステップ４２０にて燃料付着補正量の反映率Khに所定の値（第１の値）Ａ１を設定し、冷却水温ＴＨＷが所定の閾値ＴＨＷｔｈより高ければ、ステップ４２５に進んで燃料付着補正量の反映率Khに第１の値Ａ１よりも大きく「１」より小さい所定の値（第２の値）Ａ２を設定する。なお、ステップ４１５で使用する水温ＴＨＷは、吸気通路構成部材の温度を表す値である。
【００５０】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５０〜ステップ２６５を実行して最終燃料噴射量finjの燃料を噴射する。従って、ＣＰＵ７１はステップ２５０にて燃料付着補正量fh(k)を反映率Khで要求燃料量fc(k)に反映させて最終燃料噴射量finjを決定するので、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さくなければ（即ち、所定の閾値Ｔｈより大きければ）、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に大きく（反映率「１」で）反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００５１】
これに対し、要求燃料量fc(k)が所定の閾値Ｔｈより小さければ、冷却水温ＴＨＷが閾値ＴＨＷｔｈより低いとき、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に最も小さく（反映率「Ａ１」で）反映され、冷却水温ＴＨＷが閾値ＴＨＷｔｈより高いとき、燃料付着補正量fh(k)が要求燃料量fc(k)に若干だけ小さく（反映率「Ａ２」で）反映されて最終燃料噴射量finjが決定される。
【００５２】
このように、第１変形例においては、減速時等であって要求燃料量fc(k)が小さいとき、冷却水温ＴＨＷが低いほど燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させることで最終燃料噴射量finjを決定する。一般に、冷却水温ＴＨＷが低い機関冷間時ほど燃料付着量は大きくなるから、燃料付着補正量fh(k)の大きさは大きくなり、従って、同燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差も大きくなる。これに対し、上記第１変形例においては、機関冷間時には温間時（暖機後）に比べて燃料付着補正量fh(k)が最終燃料噴射量finjに反映され難いから、その誤差が空燃比の変動として一層現れ難いので、ドライバビリティビリやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００５３】
なお、ステップ４１５では冷却水温ＴＨＷをパラメータとして用いているが、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）等の吸気通路構成部材の温度を代表するパラメータを同ステップ４１５で使用するパラメータとしてもよい。
【００５４】
（第２変形例）
第２の変形例は、定常運転状態であっても要求燃料量fc(k)が小さいアイドル運転状態等の場合には、燃料付着補正量fh(k)による補正を制限することで、空燃比の荒れを回避しようとするもので、具体的には、図５のフローチャートに示したように、上記実施形態の図２のステップ２４０，ステップ２４５，及びステップ２７０をステップ５０５〜ステップ５２０に変更した点においてのみ上記実施形態と異なっている。
【００５５】
即ち、ＣＰＵ７１はステップ２０５〜ステップ２３５を実行することにより、吸気行程を迎える気筒の燃焼室内に吸入されるであろう吸入空気量KLを推定し、これと目標空燃比Abyfrefとに基いて要求燃料量fc(k)を求め、次いで、燃料付着率Rと燃料残留率Pとを決定した後に今回の燃料噴射量fi(k)を暫定的に算出し、燃料付着補正量fh(k)（＝fi(k)−fc(k)）を求める。
【００５６】
次に、ＣＰＵ７１は、内燃機関１０がアイドル運転状態（定常運転状態）にあるか否かを判定するため、ステップ５０５にて吸入空気量KLの単位時間内の変化量ΔKLの絶対値が所定の閾値Ｔｈｋｌより小さく、且つ、エンジン回転速度NEの単位時間内の変化量ΔNEの絶対値が所定の閾値Ｔｈｎｅより小さいか否かを判定する。そして、これらの条件が共に成立しているとき、ＣＰＵ７１はステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、要求燃料量fc(k)に対する燃料付着量fh(k)の比が所定の閾値Ｔｈｆｈより大きいか否かを判定することで、燃料付着補正量fh(k)の空燃比に与える影響が大きいか否かを判定する。そして、ＣＰＵ７１は要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fhの比が所定の閾値Ｔｈｆｈより大きければ、ステップ５１５に進んで燃料付着補正量の反映率Khの値を０〜１までの所定の値「Ａ」に設定する。
【００５７】
これに対し、ステップ５０５にて「Ｎｏ」と判定されるとき、及びステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定されるときは、ステップ５２０にて燃料付着補正量の反映率Khの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ２５０にて上記数６に従い最終燃料噴射量finjを決定する。
【００５８】
その後、ＣＰＵ７１はステップ２５５〜２６５を実行して、次回の燃料付着量fw(k+1)を求め、これを今回の燃料付着量fw(k)として格納するとともに、上記決定した最終燃料噴射量finjの燃料を噴射し、ステップ２９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
以上、説明したように、第２変形例によれば、アイドル運転時のような定常運転時であって吸入空気量KLの変化量ΔKLの絶対値及びエンジン回転速度NEの変化量ΔNEの絶対値が小さいとき、且つ、要求燃料量fc(k)に対する燃料付着補正量fh(k)の比（fh(k)／fc(k))が大きいときは、燃料付着補正量fh(k)を要求燃料量fc(k)に対して小さく反映させて最終燃料噴射量finjを決定する。従って、燃料付着補正量fh(k)に含まれる誤差が空燃比の変動となり、しかも、定常運転時であって空燃比Ａ／Ｆの変動がドライバビリティビリの悪化に直結し易い状態では、燃料付着補正量fh(k)による補正が制限されるので、ドライバビリティビリの悪化を回避することが可能となる。
【００６０】
なお、上記ステップ５０５における吸入空気量KLの単位時間内の変化量ΔKLの絶対値が所定の閾値Ｔｈｋｌより小さいか否かの判定は、スロットル弁開度TAの単位時間内の変化量ΔTAの絶対値が所定の閾値Ｔｈｔａより小さいか否かの判定に置換してもよい。また、ステップ２３５とステップ５１０の間に吸入空気量KL（又は要求燃料量fc）が所定の閾値より小さいか否かを判定し、小さい場合にはステップ５０５に進み、そうでない場合にはステップ５２０に進むステップを追加してもよい。
【００６１】
以上説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態とその変形例によれば、燃料挙動モデル（燃料付着モデル）に基いて燃料付着量fwが推定されるとともに、燃料の付着に伴う燃料補正量（燃料付着補正量）fhが求められ、特に、要求燃料量fcが小さくなる低吸入空気領域においては、高吸入空気領域に比べて、同燃料付着量fhが要求燃料量fcに小さく反映されて（或いは、制限されて）最終燃料噴射量finjが求められる。この結果、気筒の燃焼室２５に吸入される混合気の空燃比の変動が大きくなることに起因するドライバビリティやエミッションの悪化を回避することが可能となる。
【００６２】
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、上記実施形態及び変形例においては、要求燃料量fcが小さい場合を同要求燃料量fcに基いて判定していたが、吸入空気量KLに基いて判定してもよい。
【００６３】
また、上記燃料噴射量制御装置は、吸気行程にある気筒の吸気弁３２が閉じる前に同気筒に対して燃料を噴射しなければならないので、吸気弁３２が閉じた時点で（即ち、吸気弁閉時に）同気筒内に吸入されているであろう吸入空気量（筒内吸入空気量）を予測する必要がある。一方、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDは、燃焼室２５に吸入されている空気量と比例関係にある。従って、吸気管圧力PMFWDを予測することができれば、実際の筒内吸入空気量を推定することができる。そこで、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDを物理モデルに基いて予測・推定し、推定した吸気管圧力PMFWDを一気筒の排気量と空気密度の積で除することにより一気筒当たりの吸入空気量に相当する値KLFWDを求め、その値KLFWDに所定の係数を乗じることにより（或いは、値KLFWDを目標空燃比Abyfrefで除することにより）要求燃料量fcを決定するように構成してもよい。
【００６４】
更に、上記燃料付着補正量fh(k)の反映率「Ａ」及び「Ａ１」は「０」でもよい。この場合、燃料付着に基く補正が禁止されることと等価である。また、上記燃料付着補正量fh(k)の反映率は、要求燃料量（吸入空気量）が小さくなるにしたがって連続的に小さくなるように構成してもよく、更に、吸気通路構成部材の温度が小さくなるにしたがって連続的に小さくなるように構成してもよい。また、第２変形例のステップ５１５を、第１変形例のステップ４１５〜ステップ４２５に置換してもよい。この場合、定常状態で低吸入空気領域において、吸気温度構成部材の温度が低いほど燃料付着補正量が小さく反映されて最終燃料噴射量が決定されることになり、空燃比の変動が一層効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示したＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図３】図１に示した燃料噴射量制御装置による燃料付着量の推定方法を説明するために、インジェクタから噴射された燃料が吸気通路構成部材に付着する様子を概念的に示した図である。
【図４】本発明の実施形態の第１変形例に係る燃料噴射量制御装置のＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態の第２変形例に係る燃料噴射量制御装置のＣＰＵが燃料噴射制御のために実行するプログラムを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…火花点火式多気筒内燃機関、２０…シリンダブロック部（エンジン本体部）、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３３…可変吸気タイミング装置、３９…インジェクタ、４１…吸気管、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection amount control device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection amount control device that determines a fuel injection amount in accordance with a fuel adhesion amount adhering to an intake system of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the amount of fuel adhering to an intake passage component such as an intake passage wall surface is estimated and estimated based on a fuel behavior simulation model (also referred to as “fuel dynamic characteristic model” or “fuel adhesion model”). There is known a fuel injection amount control device that determines the amount of fuel to be injected in order to obtain a predetermined air-fuel ratio in accordance with the fuel adhesion amount (see, for example, Japanese Patent No. 2830461). According to the model in this type of apparatus, as can be understood from FIG. 3, the fuel adhesion amount fw (k + 1) after injecting the fuel amount of only fi (k) is obtained by the following equation (1). .
[0003]
[Expression 1]
fw (k + 1) ＝ R ・ fi (k) ＋ P ・ fw (k)
[0004]
In the above equation 1, fw (k) is the fuel adhesion amount before injecting the fuel amount of fi (k), and P is the same intake air after one intake stroke of the fuel already adhering to the intake passage component. A ratio (residual ratio) of the fuel remaining attached to the passage constituent member, and R is a ratio (attachment ratio) of the fuel directly attached to the intake passage constituent member among the injected fuel.
[0005]
On the other hand, the amount of fuel sucked into the combustion chamber (cylinder) in this fuel injection amount fi (k) is (1-R) · fi (k), and the amount of fuel already attached (fuel attachment amount) ) Of fw (k), the amount of fuel sucked into the combustion chamber (cylinder) is (1-P) · fw (k). Therefore, if fc (k) is the amount of fuel (required fuel amount) required for the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber in the current intake stroke to match the predetermined target air-fuel ratio, the same mixture In order to set the air / fuel ratio of the fuel to the target air / fuel ratio, the current fuel injection amount fi (k) may be obtained so that the following formula 2 is satisfied.
[0006]
[Expression 2]
fc (k) = (1-R) ・ fi (k) + (1-P) ・ fw (k)
[0007]
Therefore, in actuality, the current fuel injection amount fi (k) may be obtained from Equation 3 obtained by transforming Equation 2 above.
[0008]
[Equation 3]
fi (k) = {fc (k)-(1-P) · fw (k)} / (1-R)
[0009]
On the other hand, if the fuel adhesion is not considered (that is, if the fuel does not adhere to the intake passage component), the current fuel injection amount fi (k) should be equal to the required fuel amount fc (k) The fuel adhesion correction amount fh (k) based on the fuel adhesion is a value represented by the following equation (4).
[0010]
[Expression 4]
fh (k) = fi (k) −fc (k)
[0011]
In other words, the fuel adhesion correction amount fh (k) is actually equal to the required fuel amount fc (k) generated by the fuel adhering to the intake passage component when the fuel of the required fuel amount fc (k) is injected. It can be said that the amount of fuel sucked into the combustion chamber is excessive or insufficient. Then, by mixing from the injector as a fuel amount to be finally injected an amount obtained by correcting the required fuel amount fc (k) by the fuel adhesion correction amount fh (k), the mixture sucked into the combustion chamber The air-fuel ratio of the gas can be matched with the target air-fuel ratio.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional fuel injection amount control device, for example, it is difficult to always obtain the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P with high accuracy due to the change over time of the engine. Estimation error (accordingly, the fuel adhesion correction amount fh (k) error) inevitably occurs, and as a result, the fuel adhesion correction amount fh (k) is relatively large with respect to the required fuel amount fc (k). In this case, there is a problem that the error in the fuel adhesion correction amount fh (k) causes the actual air-fuel ratio to fluctuate greatly with respect to the target air-fuel ratio, and drivability and emissions deteriorate.
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to devise a method of reflecting the correction based on fuel adhesion (fuel adhesion correction amount fh (k)). Specifically, the error of the fuel adhesion correction amount fh (k) In an operating state in which the influence on the air-fuel ratio is relatively large, the injection amount to be finally injected is determined by reflecting the fuel adhesion correction amount fh (k) to the required fuel amount fc (k). Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fuel injection amount control device for an internal combustion engine that can avoid the actual air-fuel ratio from fluctuating greatly with respect to the target air-fuel ratio as much as possible and maintain good drivability and emissions. Note that “reflecting the fuel adhesion correction amount fh (k) small” includes a case where the fuel adhesion correction amount fh (k) is not reflected at all.
[0014]
[Outline of the present invention]
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that fuel injection means for injecting fuel into an intake passage connected to a combustion chamber of an internal combustion engine, and a value representing an intake air amount sucked into the combustion chamber are obtained. And a required fuel amount which is a fuel amount necessary for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber to a predetermined value based on the value representing the acquired intake air amount. The required fuel amount calculating means for calculating the fuel amount, and when the fuel of the required fuel amount is injected from the fuel injection means, the actual fuel amount with respect to the required fuel amount generated by the fuel adhering to the member constituting the intake passage is actually Excess or deficiency of the amount of fuel drawn into the combustion chamber Of the fuel that has already adhered to the member that constitutes the intake passage, the residual ratio that is the proportion of the fuel that remains attached to the member that constitutes the intake passage after passing through one intake stroke, and the fuel injection means By using a fuel behavior model that uses the adhesion rate, which is the proportion of the fuel that adheres directly to the members constituting the intake passage of the injected fuel A fuel adhesion correction amount calculating means for calculating as a fuel adhesion correction amount, and a final fuel injection amount that is a fuel injection amount to be injected from the fuel injection means is determined by reflecting the fuel adhesion correction amount in the required fuel amount. A fuel injection amount determining unit, wherein the fuel injection amount determining unit is configured to inject fuel corresponding to the determined final fuel injection amount from the fuel injection unit. When the amount corresponding to the required fuel amount is smaller than a predetermined amount, the final fuel injection is performed by reflecting the fuel adhesion correction amount smaller in the required fuel amount than when the required fuel amount is larger than the predetermined amount. Being configured to determine the quantity.
[0015]
According to this, based on the acquired value representing the intake air amount, a required fuel amount, which is a fuel amount necessary for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber to a predetermined value, is calculated, When fuel of the required fuel amount is injected from a fuel injection means such as an injector, the amount of fuel actually sucked into the combustion chamber with respect to the required fuel amount generated by the fuel adhering to the members constituting the intake passage. Excess and deficiency (Fuel adhesion correction amount) is the ratio of the fuel that has already adhered to the members constituting the intake passage and remains remaining on the members constituting the intake passage after one intake stroke. By using a fuel behavior model that uses the rate and the rate of fuel directly deposited on the members constituting the intake passage of the fuel injected from the fuel injection means Calculated. When the amount corresponding to the required fuel amount is smaller than a predetermined amount, the final fuel is corrected while the fuel adhesion correction amount is reflected in the required fuel amount smaller than when the required fuel amount is larger than the predetermined amount. The injection amount is determined.
[0016]
As a result, in the operating state where the required fuel amount is smaller than the predetermined amount, that is, in the operating state where the influence of the error of the fuel adhesion correction amount on the actual air-fuel ratio is relatively large, the fuel adhesion correction amount is the required fuel amount Therefore, the final fuel injection amount is determined to be relatively small, so that a large fluctuation in the actual air-fuel ratio due to an error included in the fuel adhesion correction amount is suppressed, and drivability and emission are favorably maintained.
[0017]
Further, in this case, the fuel injection amount determination means sets the fuel adhesion correction amount when the temperature of the member constituting the intake passage of the engine is lower than when the temperature of the member constituting the intake passage is high. It is preferable that the final fuel injection amount is determined with a small reflection on the required fuel amount.
[0018]
In general, the fuel adhesion amount increases as the temperature of the members constituting the intake passage decreases. In other words, the lower the temperature of the members constituting the intake passage, the larger the error is included in the fuel adhesion amount and the fuel adhesion correction amount. Therefore, according to the above configuration, since the error included in the fuel adhesion correction amount is not greatly reflected in the final fuel injection amount, fluctuations in the actual air-fuel ratio are suppressed, and drivability and emissions are maintained better. .
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a system in which the fuel injection amount control device is applied to a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine 10. The configuration is shown.
[0020]
The internal combustion engine 10 includes a cylinder block unit 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head unit 30 fixed on the cylinder block unit 20, and a gasoline mixture in the cylinder block unit 20. An intake system 40 for supplying the exhaust gas, and an exhaust system 50 for releasing the exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside.
[0021]
The cylinder block unit 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 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.
[0022]
The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake camshaft that drives the intake valve 32, and continuously changes the phase angle of the intake camshaft. The variable intake timing device 33, the actuator 33 a of the variable intake timing device 33, the exhaust port 34 communicating with the combustion chamber 25, the exhaust valve 35 that opens and closes the exhaust port 34, the exhaust camshaft 36 that drives the exhaust valve 35, and the spark plug 37 And an igniter 38 including an ignition coil that generates a high voltage to be applied to the spark plug 37, and an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31.
[0023]
The intake system 40 is provided in an intake pipe 41 including an intake manifold that communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and the intake pipe 41. A throttle valve 43 for changing the opening cross-sectional area of the intake passage and a swirl control valve (hereinafter referred to as “SCV”) 44 are provided. The throttle valve 43 is rotationally driven in the intake pipe 41 by a throttle valve actuator 43a made of a DC motor.
[0024]
The SCV 44 is rotatably supported with respect to the intake pipe 41 at a position downstream of the throttle valve 43 and upstream of the injector 39, and is rotated by an SCV actuator 44a formed of a DC motor. The swirl is generated in the combustion chamber 25 by closing a straight port (not shown) when rotated by the SCV actuator 44a.
[0025]
In the present specification, the intake pipe 41 including the intake manifold, the intake port 31, the intake valve 32, and the like are referred to as members constituting the intake passage (intake passage constituting member).
[0026]
The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, an exhaust pipe 52 connected to the exhaust manifold 51, and a catalytic converter (three-way catalyst device) 53 interposed in the exhaust pipe 52.
[0027]
On the other hand, this system includes a hot-wire air flow meter 61, an intake air temperature sensor 62, an atmospheric pressure sensor (a throttle valve upstream pressure force sensor) 63, a throttle position sensor 64, an SCV opening sensor 65, a cam position sensor 66, and a crank position sensor 67. A water temperature sensor 68, an air-fuel ratio sensor 69, and an accelerator opening sensor 81 are provided.
[0028]
The air flow meter 61 outputs a signal corresponding to the mass flow rate Ga of the intake air flowing through the intake pipe 41. The intake air temperature sensor 62 detects the temperature of the intake air and outputs a signal representing the intake air temperature THA. The atmospheric pressure sensor 63 detects the pressure upstream of the throttle valve 43 (that is, atmospheric pressure) and outputs a signal indicating the throttle valve upstream pressure Pa.
[0029]
The throttle position sensor 64 detects the opening (throttle valve opening) of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA. The SCV opening sensor 65 detects the opening of the SCV 44 and outputs a signal representing the SCV opening θiv. The cam position sensor 66 generates a signal (G2 signal) having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, every time the crankshaft 24 rotates 180 °). The crank position sensor 67 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 ° and a signal having a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. This signal represents the engine speed NE.
[0030]
The water temperature sensor 68 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW. The air / fuel ratio sensor 69 outputs a signal corresponding to the air / fuel ratio A / F in the exhaust gas flowing into the catalytic converter 53. The accelerator opening sensor 81 outputs a signal indicating the operation amount Accp of the accelerator pedal 82 operated by the driver.
[0031]
The electric control device 70 includes a CPU 71 connected by a bus, a ROM 72 pre-stored with programs executed by the CPU 71, maps (tables), constants, etc., a RAM 73 in which the CPU 71 temporarily stores data as necessary, and a power source. It is a microcomputer comprising a backup RAM 74 that stores data in the on state and retains the stored data while the power is shut off, an interface 75 including an AD converter, and the like. The interface 75 is connected to the sensors 61 to 69 and 81, supplies signals from the sensors 61 to 69 and 81 to the CPU 71, and in response to instructions from the CPU 71, the actuator 33a of the variable intake timing device 33, the igniter 38, Drive signals are sent to the injector 39, the throttle valve actuator 43a, and the SCV actuator 44a.
[0032]
(Operation)
Next, the operation of the fuel injection amount control device configured as described above will be described. The CPU 71 starts the fuel injection control routine of FIG. 2 from step 200 when the crank angle of the specific cylinder reaches an angle (for example, BTDC 90 °) that is a predetermined crank angle before the intake top dead center of the cylinder. Proceeding to step 205, the intake air amount (weight) Q taken into the combustion chamber 25 of the specific cylinder is obtained according to the following formula 5 using the value Ga indicating the intake air amount detected by the air flow meter 61. . In the following formula 5, α is an arbitrary coefficient from 0 to 1.
[0033]
[Equation 5]
Q = α · Q + (1−α) · Ga
[0034]
Next, in step 210, the CPU 71 multiplies the value obtained by dividing the intake air amount Q by the engine rotational speed NE by a predetermined coefficient k1 to obtain the air amount KL to be taken into the combustion chamber 25 of the cylinder that has reached the intake stroke. Subsequently, in step 215, the air amount KL is divided by a predetermined target air-fuel ratio Abyfref (for example, 14.7 which is the theoretical air-fuel ratio), so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 25 of the cylinder is reduced. A required fuel amount fc (k), which is a fuel amount necessary to obtain the predetermined target air-fuel ratio Abyfref, is calculated.
[0035]
Next, the CPU 71 proceeds to step 220, where the engine speed NE, the air amount KL, the map f stored in advance in the ROM 72 defining the relationship between the coolant temperature THW and the fuel adhesion rate R, and the current engine speed. Based on the NE, the air amount KL obtained as described above, and the cooling water temperature THW detected by the water temperature sensor 68 at this time, the current fuel adhesion rate R is obtained. , The air amount KL, the map g stored in advance in the ROM 72 defining the relationship between the cooling water temperature THW and the fuel residual rate P, the current engine speed NE, the air amount KL calculated above, and the current time Based on the cooling water temperature THW detected by the water temperature sensor 68, the fuel residual rate P at the present time is obtained.
[0036]
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 coolant temperature THW is used as a value representing the temperature of the intake passage constituent member, and can be replaced with the temperature of the intake valve or the temperature of the intake pipe wall (or an estimated value of these temperatures). Further, the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P may be obtained in accordance with the SCV opening degree θiv detected by the SCV opening degree sensor 65 and / or the timing VT of the variable intake valve.
[0037]
Next, the CPU 71 proceeds to step 230, in which the obtained fuel adhesion rate R, the fuel residual rate P, and the current fuel adhesion amount f (k) obtained when this routine was executed last time (see step 255 described later). )) Is applied to the above equation 3 derived from the above equations 1 and 2, the current fuel injection amount fi (k) is provisionally calculated, and the fuel adhesion correction amount according to the above equation 4 in step 235. Find fh (k) (= fi (k) -fc (k)).
[0038]
Next, the CPU 71 proceeds to step 240 to determine whether or not the required fuel amount fc (k) (a value corresponding to the required fuel amount fc (k)) is smaller than a predetermined threshold value Th. In other words, whether or not the correction based on the fuel adhesion correction amount fh (k) should be limited (that is, an operation state in which the influence of the fuel adhesion correction amount on the actual air-fuel ratio becomes relatively large). Determine.
[0039]
Now, if the description is continued assuming that the required fuel amount fc (k) is larger than the predetermined threshold value Th, the CPU 71 makes a “No” determination at step 240 to proceed to step 245, where a coefficient (reflecting rate of the fuel adhesion correction amount) is obtained. ) Set the value of Kh to “1”. In step 250, the CPU 71 determines the final fuel injection amount finj according to the following equation (6).
[0040]
[Formula 6]
finj = fc (k) + kh · fh (k) = fc (k) + kh · (fi (k)-fc (k))
[0041]
At the present stage, since the value of the reflection rate kh of the fuel adhesion correction amount fh (k) is set to “1” at the previous step 245, the final fuel injection amount finj is It becomes equal to the obtained fuel injection amount fi (k). In other words, the correction amount fh (k) of the fuel adhesion amount based on the fuel adhering to the intake passage constituting member is reflected as it is with the reflection rate “1” with respect to the required fuel amount fc (k), and the final fuel injection is performed. The quantity finj is determined.
[0042]
Next, the CPU 71 proceeds to step 255, and substitutes the obtained final fuel injection amount finj for the current fuel injection amount fi (k) of the equation 1 to obtain the fuel adhesion amount after the current fuel injection (that is, the next time the fuel injection amount fi (k) The fuel adhesion amount fw (k + 1) before fuel injection is obtained, and in the next step 260, the next fuel adhesion amount fw (k + 1) is determined for the next execution of this routine. Store as (k). In step 265, the CPU 71 outputs an instruction signal so that the final fuel injection amount finj obtained in step 250 is injected from the injector 39 corresponding to the specific cylinder that reaches the intake stroke. In step 295, this routine is executed. Is temporarily terminated.
[0043]
On the other hand, when the required fuel amount fc (k) is smaller than the predetermined threshold value Th, when the CPU 71 proceeds to step 240, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 240 and proceeds to step 270 to determine the fuel adhesion correction amount. The value of the reflection rate Kh is set to a predetermined positive value A smaller than “1”, and the final fuel injection amount finj is determined in accordance with the above equation 6 in step 250. As a result, the fuel adhesion correction amount fh (k) is reflected to the required fuel amount fc (k) smaller than when the required fuel amount fc (k) is larger than the predetermined threshold value Th (reflection rate “A” The final fuel injection amount finj is determined.
[0044]
Thereafter, the CPU 71 executes steps 255 to 265 to obtain the next fuel adhesion amount fw (k + 1), stores this as the current fuel adhesion amount fw (k), and determines the final fuel injection amount determined above. The fuel of finj is injected from the injector 39 corresponding to the specific cylinder, and in step 295, this routine is temporarily ended. Such a routine is executed independently for each cylinder.
[0045]
As described above, according to the above embodiment, the fuel deposition amount and the fuel based on the fuel deposition amount using the fuel behavior model expressed by the above formula 1 and the above formula 2 (the resulting formula 3). When the required fuel amount fc (k) is small, such as during deceleration, the fuel adhesion correction amount fh (k) is required compared to when the required fuel amount fc (k) is large. The final fuel injection amount finj is determined by reflecting the fuel amount fc (k) small. When the required fuel amount fc (k) is small, the fuel adhesion correction amount fh (k) with respect to the required fuel amount fc (k) becomes large. Therefore, in the conventional fuel injection amount control device, the fuel adhesion correction amount fh ( In the fuel injection amount control device of this embodiment, the error included in k) causes a large fluctuation in the air-fuel ratio, so the error in the fuel adhesion correction amount fh (k) hardly appears as the fluctuation in the air-fuel ratio. It becomes possible to avoid the deterioration of bills and emissions.
[0046]
Next, a modification of the above embodiment will be described.
[0047]
(First modification)
As shown in the flowchart of FIG. 4, the first modified example is the above embodiment only in that step 240, step 245, and step 270 of FIG. 2 described in the above embodiment are changed to steps 405 to 425. Is different.
[0048]
That is, the CPU 71 executes steps 205 to 235 to estimate the intake air amount KL that will be taken into the combustion chamber of the cylinder that reaches the intake stroke, and based on this and the target air-fuel ratio Abyfref, the required fuel After determining the amount fc (k) and then determining the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P, the fuel injection amount fi (k) of this time is tentatively calculated and the fuel adhesion correction amount fh (k) ( = Fi (k) -fc (k)).
[0049]
Next, the CPU 71 determines in step 405 whether or not the required fuel amount fc (k) is smaller than a predetermined threshold value Th. If the required fuel amount fc (k) is not smaller than the predetermined threshold value Th, step 410 is performed. Then, the value of the reflection rate Kh of the fuel adhesion correction amount is set to “1”, and the process proceeds to step 250. On the other hand, when the required fuel amount fc (k) is smaller than the predetermined threshold Th, the CPU 71 determines “Yes” in Step 405 and proceeds to Step 415 to determine whether or not the coolant temperature THW is lower than the predetermined threshold THWth. judge. If the cooling water temperature THW is lower than the predetermined threshold value THWth, a predetermined value (first value) A1 is set in the fuel adhesion correction amount reflection rate Kh in step 420, and the cooling water temperature THW is lower than the predetermined threshold value THWth. If it is higher, the routine proceeds to step 425, where a predetermined value (second value) A2 that is larger than the first value A1 and smaller than “1” is set to the reflection rate Kh of the fuel adhesion correction amount. The water temperature THW used in step 415 is a value representing the temperature of the intake passage constituting member.
[0050]
Thereafter, the CPU 71 executes steps 250 to 265 to inject the fuel of the final fuel injection amount finj. Accordingly, since the CPU 71 determines the final fuel injection amount finj by reflecting the fuel adhesion correction amount fh (k) in the required fuel amount fc (k) at the reflection rate Kh in step 250, the required fuel amount fc (k) is If it is not smaller than the predetermined threshold Th (that is, larger than the predetermined threshold Th), the fuel adhesion correction amount fh (k) is reflected in the required fuel amount fc (k) by a large amount (with a reflection rate “1”) and finally The fuel injection amount finj is determined.
[0051]
On the other hand, if the required fuel amount fc (k) is smaller than the predetermined threshold Th, when the coolant temperature THW is lower than the threshold THWth, the fuel adhesion correction amount fh (k) is the smallest to the required fuel amount fc (k) ( When the coolant temperature THW is higher than the threshold value THWth, the fuel adhesion correction amount fh (k) is reflected slightly smaller (with the reflection rate “A2”) on the required fuel amount fc (k). Thus, the final fuel injection amount finj is determined.
[0052]
As described above, in the first modification, when the required fuel amount fc (k) is small at the time of deceleration or the like, the fuel adhesion correction amount fh (k) is set to the required fuel amount fc (k) as the cooling water temperature THW is lower. The final fuel injection amount finj is determined by reflecting it to a smaller value. In general, the amount of fuel adhering increases as the coolant temperature THW becomes colder, so the amount of fuel adhering correction fh (k) becomes larger. Therefore, the error included in the fuel adhering correction amount fh (k) Also grows. On the other hand, in the first modified example, since the fuel adhesion correction amount fh (k) is less likely to be reflected in the final fuel injection amount finj when the engine is cold than when it is warm (after warm-up), the error is Since it is more difficult to appear as fluctuations in the air-fuel ratio, drivability and deterioration of emissions can be avoided.
[0053]
In step 415, the cooling water temperature THW is used as a parameter. However, parameters representative of the temperature of the intake passage component such as the intake valve temperature and intake pipe wall surface temperature (or an estimated value of these temperatures) are used. It may be a parameter used in 415.
[0054]
(Second modification)
In the second modification, the air-fuel ratio is limited by limiting the correction by the fuel adhesion correction amount fh (k) in the idling operation state where the required fuel amount fc (k) is small even in the steady operation state. Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 5, Step 240, Step 245, and Step 270 of FIG. 2 in the above embodiment are changed to Step 505 to Step 520. It differs from the above-mentioned embodiment only in the point.
[0055]
That is, the CPU 71 executes steps 205 to 235 to estimate the intake air amount KL that will be taken into the combustion chamber of the cylinder that reaches the intake stroke, and based on this and the target air-fuel ratio Abyfref, the required fuel After determining the amount fc (k) and then determining the fuel adhesion rate R and the fuel residual rate P, the current fuel injection amount fi (k) is tentatively calculated, and the fuel adhesion correction amount fh (k) (= fi (k) −fc (k)).
[0056]
Next, the CPU 71 determines whether or not the absolute value of the change amount ΔKL within the unit time of the intake air amount KL is a predetermined value in step 505 in order to determine whether or not the internal combustion engine 10 is in an idle operation state (steady operation state). It is determined whether or not the absolute value of the change amount ΔNE within a unit time of the engine speed NE is smaller than a threshold value Thkl and smaller than a predetermined threshold value Thne. When both of these conditions are satisfied, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 505 to proceed to step 510 where the ratio of the fuel adhesion amount fh (k) to the required fuel amount fc (k) is predetermined. It is determined whether or not the influence of the fuel adhesion correction amount fh (k) on the air-fuel ratio is large. If the ratio of the fuel adhesion correction amount fh to the required fuel amount fc (k) is larger than the predetermined threshold Thfh, the CPU 71 proceeds to step 515 and sets the value of the fuel adhesion correction amount reflection rate Kh to a predetermined value from 0 to 1. To the value “A”.
[0057]
On the other hand, when “No” is determined in Step 505 and “No” is determined in Step 510, the value of the fuel adhesion correction amount reflection rate Kh is set to “1” in Step 520. Set to. In step 250, the CPU 71 determines the final fuel injection amount finj according to the above equation (6).
[0058]
Thereafter, the CPU 71 executes steps 255 to 265 to obtain the next fuel adhesion amount fw (k + 1), stores this as the current fuel adhesion amount fw (k), and determines the final fuel injection amount determined above. The fuel of finj is injected, and in step 295, this routine is temporarily terminated.
[0059]
As described above, according to the second modification, the absolute value of the change amount ΔKL of the intake air amount KL and the absolute value of the change amount ΔNE of the engine speed NE are in steady operation such as during idle operation. If the ratio of the fuel adhesion correction amount fh (k) to the required fuel amount fc (k) is large (fh (k) / fc (k)), the fuel adhesion correction amount fh (k) is required. The final fuel injection amount finj is determined with a small reflection on the fuel amount fc (k). Therefore, in the state where the error included in the fuel adhesion correction amount fh (k) becomes the fluctuation of the air-fuel ratio, and the fluctuation of the air-fuel ratio A / F is likely to be directly linked to the deterioration of drivability during steady operation. Since the correction by the adhesion correction amount fh (k) is limited, it is possible to avoid the deterioration of drivability.
[0060]
Whether or not the absolute value of the change amount ΔKL in the unit time of the intake air amount KL in step 505 is smaller than a predetermined threshold Thkl is determined by determining the absolute value of the change amount ΔTA of the throttle valve opening TA in the unit time. You may substitute for determination whether a value is smaller than predetermined threshold value Thta. Further, it is determined between step 235 and step 510 whether or not the intake air amount KL (or the required fuel amount fc) is smaller than a predetermined threshold value. If it is smaller, the process proceeds to step 505; A step may be added to proceed to.
[0061]
As described above, according to the embodiment of the fuel injection amount control device for an internal combustion engine and its modification according to the present invention, the fuel adhesion amount fw is estimated based on the fuel behavior model (fuel adhesion model), and the fuel The fuel correction amount (fuel adhesion correction amount) fh accompanying the adhesion of the fuel is calculated. In particular, in the low intake air region where the required fuel amount fc is small, the fuel attachment amount fh is the required fuel in comparison with the high intake air region. The final fuel injection amount finj is obtained by being reflected (or limited) by the amount fc. As a result, it becomes possible to avoid deterioration of drivability and emission due to a large fluctuation of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 25 of the cylinder.
[0062]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment and the modification, the case where the required fuel amount fc is small is determined based on the required fuel amount fc, but may be determined based on the intake air amount KL.
[0063]
Further, since the fuel injection amount control device must inject fuel into the cylinder before the intake valve 32 of the cylinder in the intake stroke is closed, the intake valve 32 is closed (that is, the intake valve). It is necessary to predict the amount of intake air (in-cylinder intake air amount) that will be taken into the cylinder when the cylinder is closed. On the other hand, the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed is proportional to the amount of air taken into the combustion chamber 25. Therefore, if the intake pipe pressure PMFWD can be predicted, the actual in-cylinder intake air amount can be estimated. Therefore, the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed is predicted and estimated based on a physical model, and the intake air pressure per cylinder is divided by dividing the estimated intake pipe pressure PMFWD by the product of the displacement and air density of one cylinder. The required fuel amount fc may be determined by obtaining a value KLFWD corresponding to the amount and multiplying the value KLFWD by a predetermined coefficient (or by dividing the value KLFWD by the target air-fuel ratio Abyfref). .
[0064]
Further, the reflection rates “A” and “A1” of the fuel adhesion correction amount fh (k) may be “0”. This is equivalent to prohibiting correction based on fuel adhesion. The reflection rate of the fuel adhesion correction amount fh (k) may be configured to continuously decrease as the required fuel amount (intake air amount) decreases, and further, the temperature of the intake passage component member You may comprise so that it may become small continuously as becomes small. Further, step 515 of the second modification may be replaced with steps 415 to 425 of the first modification. In this case, in the low intake air region in a steady state, the lower the intake temperature component member, the smaller the fuel adhesion correction amount is reflected and the final fuel injection amount is determined, and the variation in the air-fuel ratio is more effective. To be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system in which a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a spark ignition multi-cylinder internal combustion engine.
FIG. 2 is a flowchart showing a program executed by the CPU shown in FIG. 1 for fuel injection control.
FIG. 3 is a diagram conceptually showing a state in which fuel injected from an injector adheres to an intake passage constituting member in order to explain a method for estimating a fuel adhesion amount by the fuel injection amount control device shown in FIG. 1; is there.
FIG. 4 is a flowchart showing a program executed by the CPU of the fuel injection amount control apparatus according to the first modification of the embodiment of the present invention for fuel injection control.
FIG. 5 is a flowchart showing a program executed by the CPU of the fuel injection amount control apparatus according to the second modification of the embodiment of the present invention for fuel injection control.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine, 20 ... Cylinder block part (engine body part), 25 ... Combustion chamber, 31 ... Intake port, 32 ... Intake valve, 33 ... Variable intake timing device, 39 ... Injector, 41 ... Intake Tube, 70 ... electric control device, 71 ... CPU.

Claims

Fuel injection means for injecting fuel into an intake passage connected to the combustion chamber of the internal combustion engine;
Intake air amount acquisition means for acquiring a value representing the amount of intake air sucked into the combustion chamber;
Required fuel amount calculation means for calculating a required fuel amount, which is a fuel amount necessary for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber to a predetermined value based on the acquired value representing the intake air amount When,
When fuel of the required fuel amount is injected from the fuel injection means, an excess of the fuel amount actually sucked into the combustion chamber with respect to the required fuel amount generated when the fuel adheres to the members constituting the intake passage. The residual rate, which is the ratio of the fuel remaining after adhering to the member constituting the intake passage after passing through one intake stroke of the fuel already adhering to the member constituting the intake passage, Calculation of fuel adhesion correction amount calculated as a fuel adhesion correction amount by using a fuel behavior model that uses an adhesion rate that is the proportion of fuel directly adhering to members constituting the intake passage of the fuel injected from the fuel injection means Means,
Fuel injection amount determination means for determining a final fuel injection amount that is a fuel injection amount to be injected from the fuel injection means by reflecting the fuel adhesion correction amount in the required fuel amount;
In a fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to inject fuel from the fuel injection means according to the determined final fuel injection amount,
The fuel injection amount determining means reflects the fuel adhesion correction amount to the required fuel amount smaller when the amount corresponding to the required fuel amount is smaller than a predetermined amount and when the required fuel amount is larger than the predetermined amount. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, characterized in that the final fuel injection amount is determined.

The fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel injection amount determining means reflects the fuel adhesion correction amount smaller in the required fuel amount when the temperature of the member constituting the intake passage of the engine is lower than when the temperature of the member constituting the intake passage is high. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, characterized in that the final fuel injection amount is determined.