JP4305444B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に関するものである。

一般に、車載用の内燃機関においては、燃料噴射弁から吸気通路に燃料を噴射して燃焼室に空気と燃料とからなる混合気を供給し、この混合気を燃焼させることによって駆動される。こうした内燃機関では、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が吸気通路の内面等に付着するが、同付着した燃料は揮発（気化）した後に燃焼室に供給されることとなる。

ところで、上記のような内燃機関において機関低温時には、吸気通路の内面等に付着した燃料の揮発性が悪くなり、燃焼室に供給される燃料が適正量よりも少なくなって内燃機関の空燃比が過度にリーンになる。そのため、機関低温時には、機関温度（例えば冷却水温）に応じて燃料噴射量を増量補正し、内燃機関の空燃比が過度にリーンになるのを抑制することが行われる。

また、こうした機関低温時には、機関負荷（内燃機関において一回の燃焼サイクルが行われる際に燃焼室に吸入される空気の量）に応じて吸気通路の内面等に付着した燃料の揮発量が変動する。そのため、この機関負荷によっても燃焼室に供給される燃料の量が変動し、燃焼室内における混合気の空燃比が適正値からずれることとなる。なお、機関負荷に応じて吸気通路の内面等に付着した燃料の揮発量が変動するのは、機関負荷が大きくなって吸気通路内の圧力が大気圧側の値になるほど、上記燃料の気化が始まる温度が高くなり、同燃料の揮発性が悪化するためである。

上記のように機関低温時における機関負荷の変動に伴い空燃比が適正値からずれるのを抑制すべく、例えば特許文献１に記載された燃料噴射量制御装置のように、機関低温時に機関負荷に応じて燃料噴射量の増量補正を行うことも考えられる。同公報に記載された燃料噴射量制御装置では、機関低温時において機関高負荷になるほど燃料噴射量の増量補正が大きなものとされ、こうした燃料噴射量の増量補正により上記機関負荷の変動に伴う空燃比の適正値からのずれが抑制される。
特開平９−１７７５８０号公報

ところで、燃料噴射弁から噴射される燃料における吸気通路の内面等への付着率は、燃焼室に吸入される空気の量（吸入空気量）の影響を受けることとなる。これは、吸気通路内の圧力が一定である条件のもとでは、内燃機関の吸入空気量が多くなるほど、燃料噴射弁から噴射される燃料のうち、吸入空気によって燃焼室に運ばれる燃料の量が多くなるためである。従って、吸入空気量が多くなって上記吸気通路の内面等への燃料の付着率が低くなるほど、燃焼室に供給される燃料が多くなって混合気の空燃比がリッチ側の値になる。

通常は、こうした吸入空気量の変化に対する吸気通路の内面等への燃料の付着率の変化を考慮することなく、上記機関低温時での機関負荷に基づく燃料噴射量の増量補正が行われる。即ち、例えば吸入空気量が比較的多い状態を想定して、上記機関負荷に基づく燃料噴射量の増量補正が行われる。この場合、内燃機関のアイドル運転時など吸入空気量が少なくなる機関運転状態のとき、吸気通路の内面等に付着する燃料の量が多くなり、燃焼室に供給される燃料の量が適正よりも少なくなる。その結果、燃焼室内における混合気の空燃比が過度にリーン側の値となって機関回転数が低下し、この機関回転数の低下に伴いドライバビリティが悪化することとなる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関低温時に機関負荷に基づく燃料噴射量の増量補正を行う際、燃焼室内における混合気の空燃比が適正値から過度にずれるのを抑制することのでき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。

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、吸気通路に設けられて燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用されて、機関低温時に、内燃機関において一回の燃焼サイクルが行われる際に燃焼室に吸入される吸気の量である機関負荷が大きくなるほど前記燃料噴射量の増量補正値を大きな値となるように算出する補正値算出手段を備え、前記補正値算出手段により算出される前記増量補正値に基づいて燃料噴射量の増量補正を行う内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記補正値算出手段は、所定の機関負荷における前記燃料噴射量の増量補正値をアイドル運転時には非アイドル運転時よりも大きな値となるように算出することをその要旨とする。

上記構成によれば、機関低温時には機関負荷に基づき内燃機関の燃料噴射量が増量補正され、機関負荷に応じて同機関の吸気系等に付着した噴射燃料の揮発量が変動することに伴い、燃焼室内における混合気の空燃比が適正値から過度にずれることが抑制される。また、上記吸気系等への噴射燃料の付着率は内燃機関の吸入空気量の影響を受けるが、内燃機関の吸気系等に対する噴射燃料の付着率は、吸気通路内の圧力が一定である条件のもとでは、同機関の吸入空気量が少ないほど多くなる。上記のように算出される補正値に基づき燃料噴射量の増量補正を行う同構成によれば、上記燃料噴射量の増量補正を、機関負荷が同一であれば吸入空気量が少なくなるアイドル運転時に大きくし、吸入空気量が多くなる非アイドル運転時に小さくすることができる。そのため、上記燃料噴射量の増量補正を吸入空気量に応じて適切なものとすることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を自動車用のガソリンエンジンに適用した第１実施形態を図１〜図９に従って説明する。

図１に示すように、エンジン１１のシリンダブロック１１ａ内には、ピストン１２が往復移動可能に設けられている。このピストン１２は、コンロッド１３を介してエンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１４に連結されている。そして、ピストン１２の往復移動は、コンロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換されるようになっている。また、シリンダブロック１１ａには、エンジン１１の冷却水温を検出するための水温センサ１１ｂが設けられている。

クランクシャフト１４にはシグナルロータ１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。また、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジションセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランクシャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力されるようになる。

上記シリンダブロック１１ａの上端には、シリンダヘッド１５が設けられている。シリンダヘッド１５とピストン１２との間には燃焼室１６が設けられ、この燃焼室１６には吸気通路３２及び排気通路３３が接続されている。吸気通路３２において、その上流部分には同吸気通路３２を通過する空気の量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ２８が設けられ、エアフローメータ２８よりも下流には吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２４が設けられている。

そして、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５が踏込操作されると、それに応じてスロットルバルブ２４の開度が調節され、エンジン１１の吸入空気量が調整されるようになる。なお、上記アクセルペダル２５の踏み込み量はアクセルポジションセンサ２６によって検出される。また、上記吸気通路３２の下流端には、エンジン１１の吸入空気量に対応した燃料を吸気通路３２に向けて噴射する燃料噴射弁４０が設けられている。

燃料噴射弁４０からの燃料噴射はエンジン１１の吸気行程中に行われる。この燃料噴射によって燃焼室１６内に空気と燃料とからなる混合気が供給され、同混合気に対しシリンダヘッド１５に設けられた点火プラグ４１によって点火が行われる。そして、燃焼室内の混合気が点火されて燃焼すると、このときの燃焼エネルギーによりピストン１２が往復移動してエンジン１１が駆動される。また、燃焼室１６内で燃焼した後の混合気は、排気として排気通路３３に送り出されるようになる。

次に、本実施形態の燃料噴射量制御装置の電気的構成について説明する。
この燃料噴射量制御装置は、エンジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、ＲＯＭ、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ等を備える算術論理演算回路として構成されている。

ここで、ＲＯＭは各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵはＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはエンジン１１の停止時にその記憶されたデータ等を保存する不揮発性のメモリである。

このように構成されたＥＣＵ９２には、水温センサ１１ｂ、クランクポジションセンサ１４ｃ、アクセルポジションセンサ２６、エアフローメータ２８、及び燃料噴射弁４０等が接続されている。

ＥＣＵ９２は、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づきエンジン回転数ＮＥを求めるとともに、エアフローメータ２８からの検出信号に基づき吸入空気量Ｇａを求める。ＥＣＵ９２は、これらエンジン回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａに基づき基本燃料噴射量Ｑbse を算出し、同基本燃料噴射量Ｑbse 等から求められる最終燃料噴射量Ｑfin に基づき燃料噴射弁４０を駆動制御する。この燃料噴射弁４０の駆動制御により、最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料が燃料噴射弁４０から吸気通路３２内に向けて噴射されるようになる。

このように吸気通路３２内に噴射された燃料の一部は、吸気通路３２の内面等に付着し、その後に揮発（気化）して燃焼室１６に供給されることとなる。しかし、機関低温時には吸気通路３２の内面等に付着した燃料の揮発性が悪くなり、燃焼室１６に供給される燃料が適正量よりも少なくなってエンジン１１の空燃比が過度にリーンになる。そのため、ＥＣＵ９２は、機関温度として水温センサ１１ｂからの検出信号に基づき冷却水温ＴＨＷを求め、機関低温時には同冷却水温ＴＨＷに応じて燃料噴射量を増量補正し、エンジン１１の空燃比が過度にリーンになるのを抑制する。

また、こうした機関低温時には、エンジン負荷率ｋｌｓｍに応じて吸気通路３２の内面等に付着する燃料の揮発量が変動することともなる。上記エンジン負荷率ｋｌｓｍは、エンジン１１において一回の燃焼サイクルが行われる際に燃焼室１６に吸入される空気の量であって、吸入空気量Ｇａをエンジン回転数ＮＥで除算することによって求められる。ここで、エンジン負荷率ｋｌｓｍの変化に対する上記燃料の揮発量の推移を図２に示す。

この図から明らかなように、上記燃料の揮発量はエンジン負荷率ｋｌｓｍが高負荷側の値になるほど少なくなる。これは、エンジン負荷率ｋｌｓｍが高負荷側の値になって吸気通路３２内の圧力が大気圧側の値になるほど、吸気通路３２の内面等に付着した燃料の気化が始まる温度が高くなり、同燃料の揮発性が悪化するためである。上記機関低温時のエンジン負荷率ｋｌｓｍの変動により吸気通路３２の内面に付着した燃料の揮発量が変化しても、燃焼室１６内の混合気の空燃比が過度に適正値からはずれないよう、ＥＣＵ９２は、上記エンジン負荷率ｋｌｓｍに応じた燃料噴射量の増量補正を行う。

ところで、燃料噴射弁４０から噴射される燃料の吸気通路３２の内面等への付着率は、エンジン１１の吸入空気量Ｇａの影響を受けることとなる。ここで、吸気通路３２内の圧力を一定とした条件下で、エンジン１１の吸入空気量Ｇａを変化させた場合、燃料噴射弁４０から噴射される燃料の吸気通路３２の内面等への付着率がどのように推移するかを図３に示す。

この図から明らかなように、吸入空気量Ｇａが多くなるほど吸気通路３２の内面等に対する燃料の付着率が小さくなる。これは、吸気通路３２内の圧力が一定である条件のもとでは、吸入空気量Ｇａが多くなるほど、燃料噴射弁４０から噴射される燃料のうち、吸入空気によって燃焼室１６内に運ばれる燃料の量が多くなるためである。従って、吸入空気量Ｇａが多くなって上記吸気通路３２の内面等への燃料の付着率が低くなるほど、燃焼室１６に供給される燃料が多くなって混合気の空燃比がリッチ側の値になる。

こうした吸入空気量Ｇａの変化に対する上記燃料付着率の変化を考慮せずにエンジン負荷率ｋｌｓｍに応じた燃料噴射量の増量補正を行うと、この燃料噴射量の増量補正が吸入空気量Ｇａに対して不適切なものとなるおそれがある。

例えば、吸入空気量Ｇａが比較的少ない状態を想定して、上記エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づく燃料噴射量の増量補正を行うと、登坂路での加速中など吸入空気量Ｇａが多くなるとき、吸気通路３２の内面等に付着する燃料の量が少なくなる。この状態にあっては、燃焼室１６に供給される燃料の量が適正よりも多くなり、燃焼室１６内における混合気の空燃比が過度にリッチ側の値になる。

また、例えば、吸入空気量Ｇａが比較的多い状態を想定して、上記エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づく燃料噴射量の増量補正を行うと、アイドル運転時など吸入空気量Ｇａが少なくなるとき、吸気通路３２の内面等に付着する燃料の量が多くなる。この状態にあっては、燃焼室１６に供給される燃料の量が適正よりも少なくなり、燃焼室１６内における混合気の空燃比が過度にリーン側の値になる。

このように混合気の空燃比がリーン側の値になると、エンジン回転数ＮＥが低下し、このエンジン回転数ＮＥの低下に伴いドライバビリティが悪化することとなる。特に、燃料として揮発性の悪い夏用の燃料等が用いられると、燃焼室１６に供給される燃料の量が更に少なくなって空燃比が一層リーン側の値になるため、これに伴うエンジン回転数ＮＥの低下も大きくなり、ドライバビリティの悪化も無視できないものとなる。

そこで本実施形態では、機関低温時にエンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき燃料噴射量を増量補正する際、更に吸入空気量Ｇａを加味して同燃料噴射量の増量補正を行う。これにより、吸入空気量Ｇａが少ないときに上記燃料噴射量の増量補正量を多くするとともに、吸入空気量Ｇａが多いときに上記燃料噴射量の増量補正量を少なくし、同増量補正量を吸入空気量Ｇａに応じて適切なものとすることができる。従って、エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づく燃料噴射量の増量補正を行う際、エンジン１１の空燃比が吸入空気量Ｇａの変化等によって適正値から過度にずれるのを抑制することができる。

次に、燃料噴射量制御に用いられる最終燃料噴射量Ｑfin の算出手順について図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は、最終燃料噴射量Ｑfin を算出するための最終燃料噴射量算出ルーチンを示すフローチャートである。この最終燃料噴射量算出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

最終燃料噴射量算出ルーチンにおいては、ステップＳ１１２（図５）の処理により、下記の式（１）を用いて、基本燃料噴射量Ｑbse 、低温増量係数ＦＷＬ、負荷増量係数ｋｌｔｈｗ、及び無効噴射量Ａに基づき、最終燃料噴射量Ｑfin を算出する。

Ｑfin ＝Ｑbse ＊ＦＷＬ＊ｋｌｔｈｗ＋Ａ …（１）
式（１）において、低温増量係数ＦＷＬは冷却水温ＴＨＷに基づき算出されるものであり、負荷増量係数ｋｌｔｈｗはエンジン負荷率ｋｌｓｍ（Ｇａ／ＮＥ）及び吸入空気量Ｇａに基づき算出されるものである。また、燃料噴射の際には燃料噴射弁４０が開弁状態にあっても実際には燃料が噴射されない期間が存在するが、この期間に噴射されるべき燃料量に対応した値が上記式（１）の無効噴射量Ａである。当該無効噴射量Ａはバッテリ電圧に応じて設定される。

最終燃料噴射ルーチンにおいては、ステップＳ１０２（図４）の処理で基本燃料噴射量Ｑbse が算出され、ステップＳ１０３の処理で低温増量係数ＦＷＬが算出される。また、ステップＳ１０５〜Ｓ１１１（図５）の処理によって、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが算出される。これら基本燃料噴射量Ｑbse 、低温増量係数ＦＷＬ、及び負荷増量係数ｋｌｔｈｗ等に基づき、ステップＳ１１２の処理により最終燃料噴射量Ｑfin が算出される。このように最終燃料噴射量Ｑfin が算出されると、ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制御して最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を吸気通路３２に噴射させる。

最終燃料噴射量算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１（図４）の処理として、吸入空気量Ｇａをエンジン回転数ＮＥで除算してエンジン負荷率ｋｌｓｍを算出し、ステップＳ１０２の処理として、吸入空気量Ｇａ及びエンジン回転数ＮＥに基づき基本燃料噴射量Ｑbse を算出する。続いて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理として、冷却水温ＴＨＷに基づき図６のマップを参照して低温増量係数ＦＷＬを算出する。図６から明らかなように、低温増量係数ＦＷＬは、冷却水温が高くなるほど徐々に小さくなって「１．０」に近づき、エンジン１１の暖機が完了したときに「１．０」となる。

ＥＣＵ９２は、続くステップＳ１０４の処理として、低温増量係数ＦＷＬが「１．０」よりも大きいか否か、即ち機関低温時であるか否かを判断する。そして、「ＦＷＬ＞１．０」でなく機関低温時でない旨判断されると、ステップＳ１１３の処理として負荷増量係数ｋｌｔｈｗを「１．０」とした後、ステップＳ１１２（図５）に進む。また、「ＦＷＬ＞１．０」であって機関低温時である旨判断されると、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５〜〜Ｓ１０９の処理は、負荷増量係数ｋｌｔｈｗをエンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき算出するだけでなく、吸入空気量Ｇａも加味して算出するためのものである。

ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０５の処理として、エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき図７のマップを参照して基本負荷増量係数ｋｌｔｈｗＢを算出する。図７から明らかなように、基本負荷増量係数ｋｌｔｈｗＢは、エンジン負荷率ｋｌｓｍが大きくなるほど「１．０」から離れて大きくなる。ＥＣＵ９２は、続くステップＳ１０６の処理として、エンジン１１が始動開始してから時間ＳＡが経過したか否かを判断する。この時間ＳＡとしては、エンジン始動開始した後にエンジン１１が始動完了するのに十分な時間（例えば一秒）が採用される。

そして、ステップＳ１０６の処理において、肯定判定（ＹＥＳ）であればステップＳ１０７の処理として、吸入空気量Ｇａに基づき図８のマップを参照してｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａを算出する。図８から明らかなように、ｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａは、吸入空気量Ｇａが多くなるほど小さくなって「１．０」に近づくようになる。

ＥＣＵ９２は、続くステップＳ１０９の処理として、基本負荷増量係数ｋｌｔｈｗＢにｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａを乗算することにより負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出する。ｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａは吸入空気量Ｇａが多くなるほど「１．０」に向かって小さくなるため、負荷増量係数ｋｌｔｈｗも吸入空気量Ｇａが多くなるほど小さくなる。

このように算出される負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づき燃料噴射量が増量補正されることとなるが、この増量補正量は吸入空気量Ｇａが多くなるほど減少するようになる。従って、エンジン負荷率ｋｌｓｍ（負荷増量係数ｋｌｔｈｗ）に基づく燃料噴射量の増量補正を吸入空気量Ｇａに応じて適切なものとし、燃焼室１６内における混合気の空燃比が吸入空気量Ｇａの変化等によって適正値から過度にずれるのを抑制することができる。

一方、上記ステップＳ１０６の処理において、否定判定（ＮＯ）、即ちエンジン１１の始動開始から始動完了までの期間中であれば、ステップＳ１０８の処理として、ｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａが「１．０」とされ、その後に上記ステップＳ１０９の処理が実行される。このため、エンジン１１の始動開始から始動完了までの間は、吸入空気量Ｇａが少ない状態であってもｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａによって負荷増量係数ｋｌｔｈｗが増加されることはなくなる。従って、エンジン１１の始動開始から始動完了までの間のように、エンジン回転数ＮＥが低い状態であってエンジン負荷率ｋｌｓｍ（Ｇａ／ＮＥ）が大きくなり、同負荷増量係数ｋｌｔｈｗが大きくなる機関運転状態のとき、この負荷増量係数ｋｌｔｈｗによる燃料噴射量の増量補正が過剰に行われることは抑制される。

上記ステップＳ１０９の処理を実行した後、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０，Ｓ１１１の処理は、エンジン負荷率ｋｌｓｍの低下等に伴い負荷増量係数ｋｌｔｈｗが「１．０」に向けて減少することにより燃料噴射量の増量補正量が減少する際、この増量補正量の減少を制限するためのものである。

仮に、こうした燃料噴射量の増量補正量の減少が制限されないとすると、同増量補正量の減少に伴いエンジン回転数ＮＥが大きく低下する。このエンジン回転数ＮＥの低下に伴いエンジン負荷率ｋｌｓｍが大きくなり、同エンジン負荷率ｋｌｓｍ等に基づき補正される燃料噴射量の増量補正量が再び増大してエンジン回転数ＮＥが上昇するようになる。このように負荷増量係数ｋｌｔｈｗの減少により燃料噴射量の増量補正量が過度に減少すると、エンジン回転数ＮＥの周期的な増減（ハンチング）が発生するようになる。

しかし、上記ステップＳ１１０，Ｓ１１１の処理により、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少して燃料噴射量の増量補正量が減少する際、この増量補正量の減少を制限することで、上記のようなエンジン回転数ＮＥの周期的な増減を抑制することができる。上記ステップＳ１１０の処理として、ＥＣＵ９２は、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少したか否かを判断する。そして、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少した旨判断されると、ステップＳ１１１の処理として前回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗから所定値Ｃを減算したものを今回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗとする。

上記所定値Ｃは、こうして算出される今回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗが前回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗから過度に減少したものとなり、燃料噴射量の増量補正量が過度に減少してエンジン回転数ＮＥのハンチングが生じることのない値に設定される。このようにステップＳ１１１の処理を実行した後、ステップＳ１１２に進む。また、上記ステップＳ１１０の処理において、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少していない旨判断された場合もステップＳ１１２に進む。

ＥＣＵ９２は、ステップＳ１１２の処理として、上記式（１）を用いて、基本燃料噴射量Ｑbse 、低温増量係数ＦＷＬ、負荷増量係数ｋｌｔｈｗ、及び無効噴射量Ａに基づき、最終燃料噴射量Ｑfin を算出した後、この最終燃料噴射量算出ルーチンを一旦終了する。ＥＣＵ９２は、最終燃料噴射量Ｑfin に基づき燃料噴射弁４０を駆動制御し、同最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を吸気通路３２に噴射させる。

最後に、本実施形態のエンジン負荷率ｋｌｓｍに基づく燃料噴射量の増量補正について図９のタイムチャートを参照して総括する。図９は、エンジン１１の始動開始後のアイドル運転時など、エンジン１１が冷えており吸入空気量Ｇａが少ない状態におけるエンジン負荷率ｋｌｓｍ、負荷増量係数ｋｌｔｈｗ、空燃比、及びエンジン回転数ＮＥの推移を示すタイムチャートである。

例えば吸入空気量Ｇａが比較的多い状態を想定して、エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づく負荷増量係数ｋｌｔｈｗの算出が行われると、例えば図９（ａ）に実線で示すように推移するエンジン負荷率ｋｌｓｍに対し、図９（ｂ）に二点鎖線で示すように負荷増量係数ｋｌｔｈｗが推移するようになる。こうして算出される負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づき燃料噴射量の増量補正を行う場合、アイドル運転時など吸入空気量Ｇａが少ないときに、吸気通路３２の内面等に付着する燃料の量が多くなる。

この状態にあっては、燃焼室１６に供給される燃料の量が適正よりも少なくなり、燃焼室１６内における混合気の空燃比が図９（ｃ）に二点鎖線で示すように過度にリーン側の値になる。その結果、図９（ｄ）に二点鎖線で示すようにエンジン回転数ＮＥが低下し、このエンジン回転数ＮＥの低下に伴いドライバビリティが悪化する。特に、燃料として揮発性の悪い夏用の燃料等が用いられると、燃焼室１６に供給される燃料の量が更に少なくなって空燃比が一層リーン側の値になるため、これに伴うエンジン回転数ＮＥの低下も大きくなり、ドライバビリティの悪化も無視できないものとなる。

しかし、本実施形態では、負荷増量係数ｋｌｔｈｗをエンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき算出するだけでなく、更に吸入空気量Ｇａを加味して算出するようにしている。即ち、最終燃料噴射量算出ルーチンのステップＳ１０５〜Ｓ１０９の処理において、エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき求められる基本負荷増量係数ｋｌｔｈｗＢに、吸入空気量Ｇａに基づき求められるｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａを乗算することにより、上記負荷増量係数ｋｌｔｈｗが算出される。

このように算出される負荷増量係数ｋｌｔｈｗは、ｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａが吸入空気量Ｇａの増加に伴い小さくなることから、同じく吸入空気量Ｇａの増加に伴い小さい値として算出されるようになる。この負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づき燃料噴射量を増量補正することで、同増量補正量を吸入空気量Ｇａが多くなるほど少なくして吸入空気量Ｇａに応じて適切な値にすることができる。

従って、アイドル運転時など吸入空気量Ｇａが少ない状態のときには、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが上記吸入空気量Ｇａに応じて図９（ｂ）に実線で示すように大きくされる。この負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づき燃料噴射量の増量補正を行うことで、アイドル運転時など吸入空気量Ｇａが少ないときに吸気通路３２の内面等に付着する燃料の量が多くなったとしても、燃焼室１６に吸入される燃料が適正よりも少なくなることは抑制される。

その結果、燃焼室１６内における混合気の空燃比が図９（ｃ）に実線で示す状態となり、アイドル運転時など吸入空気量Ｇａが少なくなるときに同空燃比が過度にリーン側の値になることは抑制される。このように空燃比が過度にリーン側の値になることはないため、エンジン回転数ＮＥが図９（ｄ）に実線で示す状態となり、エンジン回転数ＮＥの過度な低下に伴いドライバビリティが悪化することも抑制される。

以上詳述した処理が行われる本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき求められる基本負荷増量係数ｋｌｔｈｗＢを、吸入空気量Ｇａに基づき求められるｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａに基づき補正することで、負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出するようにした。そのため、エンジン負荷率ｋｌｓｍ（負荷増量係数ｋｌｔｈｗ）に基づき補正される燃料噴射量の増量補正量を、吸入空気量Ｇａが多くなるほど少なくして適切な値とすることができる。従って、例えばアイドル運転時など吸入空気量Ｇａが少ない状態のとき、吸気通路３２の内面等に付着する燃料の量が多くなったとしても、燃焼室１６内における混合気の空燃比が過度にリーン側の値になることは抑制される。そして、空燃比が過度にリーン側の値になってエンジン回転数ＮＥが低下し、このエンジン回転数ＮＥの過度な低下に伴いドライバビリティが悪化することも抑制されるようになる。

（２）上記ｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａは、図８に示されるように吸入空気量Ｇａが多くなるほど徐々に小さくなる。こうしたｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａを基本負荷増量係数ｋｌｔｈｗＢに乗算して負荷増量係数ｋｌｔｈｗが算出されるため、同負荷増量係数ｋｌｔｈｗは、吸入空気量Ｇａの増加に対して徐々に小さくなるという推移傾向を示すようになる。従って、上記負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づく燃料噴射量の増量補正も、吸入空気量Ｇａが増加するほど徐々に小さいものとされ、上記燃料噴射量の増量補正量を吸入空気量Ｇａに応じて一層適切な値とすることができる。

（３）エンジン負荷率ｋｌｓｍの低下等により負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少し、この負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づく燃料噴射量の増量補正量が減少する際、この増量補正量の減少が制限されることとなる。即ち、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少する際、その減少幅が大きい場合であっても実際の負荷増量係数ｋｌｔｈｗの減少は、同減少に伴いエンジン回転数ＮＥの周期的な増減（ハンチング）が生じない値である所定値Ｃずつに制限される。このように負荷増量係数ｋｌｔｈｗの減少を制限することにより、上記のようなハンチングを抑制することができる。

（第２実際形態）
次に、本発明の第２実施形態を図１０〜図１３に基づき説明する。
本実施形態では、負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出するためのマップとして、吸入空気量Ｇａが少なくなるアイドル運転時に適したものと、吸入空気量Ｇａが多くなる非アイドル運転時に適したものとの二種類が用いられる。そして、エンジン１１がアイドル運転状態にあるか、非アイドル運転状態にあるかに応じて、上記負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出するためのマップを切り換えることにより、エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づく燃料噴射量の増量補正に吸入空気量Ｇａを反映させる。

このように本実施形態では、吸入空気量Ｇａをエンジン負荷率ｋｌｓｍに基づく燃料噴射量の増量補正に反映させる仕方が第１実施形態と異なっている。従って、本実施形態においては第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一の部分については詳しい説明を省略する。

図１０及び図１１は、本実施形態の最終燃料噴射量算出ルーチンを示すフローチャートである。この最終燃料噴射量算出ルーチンも、ＥＣＵ９２を通じて所定時間毎の時間割り込みにて実行される。なお、本実施形態の最終燃料噴射量算出ルーチンにおいては、第１実施形態の最終燃料噴射量算出ルーチンにおけるステップＳ１０５〜Ｓ１０９（図５）に相当する処理（ステップＳ２０５〜Ｓ２０９（図１１））のみが第１実施形態と異なっている。

ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３（図１０）の処理で順次エンジン負荷率ｋｌｓｍ、基本燃料噴射量Ｑbse 、及び低温増量係数ＦＷＬを算出し、ステップＳ２０４の処理で低温増量係数ＦＷＬが「１．０」よりも大きく機関低温時であるか否かを判断する。そして、「ＦＷＬ＞１．０」でなければステップＳ２１３の処理として低温増量係数ＦＷＬを「１．０」に設定した後にステップＳ２１２（図１１）に進み、「ＦＷＬ＞１．０」であればステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５〜ステップＳ２０９の処理は、吸入空気量Ｇａを加味してエンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出するためのものである。

ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理として、アクセルポジションセンサ２６からの検出信号に基づき、エンジン１１がアイドル運転状態であるか否か、即ち吸入空気量Ｇａが少ない状態であるか多い状態であるかを判断する。そして、エンジン１１がアイドル運転状態でなく、吸入空気量Ｇａが多い状態である旨判断されると、ステップＳ２０９に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０９の処理として、エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき図１３に示す非アイドル運転に適したマップを参照して負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出する。こうして算出される非アイドル運転（吸入空気量Ｇａが多い状態）に適した負荷増量係数ｋｌｔｈｗは、エンジン負荷率ｋｌｓｍが大きくなるほど「１．０」から離れて大きくなる。

上記のようにステップＳ２０９の処理を実行した後、ステップＳ２１０に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１０の処理として、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少したか否かを判断する。そして、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少していれば、ステップＳ２１１の処理で前回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗから所定値Ｃを減算したものを今回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗとして設定した後、ステップＳ２１２に進む。また、上記負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少していなければ、直接ステップＳ２１２に進む。

一方、上記ステップＳ２０５の処理において、アイドル運転状態であって、吸入空気量Ｇａが少ない状態である旨判断されると、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理のうち、ステップＳ２０８の処理においては、エンジン負荷率ｋｌｓｍに基づき図１２に示すアイドル運転に適したマップを参照して負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出する。こうして算出されるアイドル運転（吸入空気量Ｇａが少ない状態）に適した負荷増量係数ｋｌｔｈｗも、エンジン負荷率ｋｌｓｍが大きくなるほど「１．０」から離れて大きくなる。

上記のようにステップＳ２０８の処理を実行した後、ステップＳ２１０に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１０の処理として、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少したか否かを判断する。そして、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少していれば、ステップＳ２１１の処理で前回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗから所定値Ｃを減算したものを今回の負荷増量係数ｋｌｔｈｗとして設定した後、ステップＳ２１２に進む。また、上記負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少していなければ、直接ステップＳ２１２に進む。

エンジン負荷率ｋｌｓｍの増加に対する負荷増量係数ｋｌｔｈｗの増加傾向は、上記ステップＳ２０８の処理によって算出されるアイドル運転時の負荷増量係数ｋｌｔｈｗに比べ、上記ステップＳ２０９の処理によって算出される非アイドル運転時の負荷増量係数ｋｌｔｈｗの方が小さいものとなる。従って、この負荷増量係数ｋｌｔｈｗ（エンジン負荷率ｋｌｓｍ）に基づく燃料噴射量の増量補正を、吸入空気量Ｇａが少なくなるアイドル運転状態のときに大きくするとともに、吸入空気量Ｇａが多くなる非アイドル運転状態のときに小さくし、上記燃料噴射量の増量補正量を吸入空気量Ｇａに応じて適切な値にすることができる。

また、上記ステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理のうち、ステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理は、ステップＳ２０８の処理によって算出される負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づき燃料噴射量を増量補正するのに適した機関運転状態であるか否かを判断するためのものである。

即ち、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０６の処理としてエンジン１１が始動開始されてから所定時間ＳＡが経過したか否かを判断し、ステップＳ２０７の処理として上記所定時間ＳＡ経過後にエンジン回転数ＮＥが一回でも所定値Ｂ（図９（ｄ））未満になったか否かを判断する。アイドル運転状態であって吸入空気量Ｇａが少ないときには、吸気通路３２の内面等への燃料付着量が増加してエンジン回転数ＮＥが低下するが、上記所定値Ｂは、こうしたエンジン回転数ＮＥの低下が生じたことを的確に判断することの可能な値に設定される。

上記ステップＳ２０６の処理とステップＳ２０７の処理とのいずれか一方で否定判定、即ちステップＳ２０８の処理によって算出される負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づき燃料噴射量を増量補正するのに適した機関運転状態でない旨判断されると、ステップＳ２０９に進む。このＳ２０９の処理によって、非アイドル運転時（吸入空気量Ｇａが多い状態）に適した負荷増量係数ｋｌｔｈｗが算出されることとなる。

従って、アイドル運転状態であっても、このアイドル運転状態（吸入空気量Ｇａが少ない状態）に適した負荷増量係数ｋｌｔｈｗで燃料噴射量を増量補正することが好ましくない機関運転状態であれば、非アイドル運転状態（吸入空気量Ｇａが少ない状態）に適した負荷増量係数ｋｌｔｈｗを用いて燃料噴射量が増量補正されることとなる。そのため、上記アイドル運転状態に適した負荷増量係数ｋｌｔｈｗで燃料噴射量を増量補正することが好ましくない機関運転状態であるとき、同負荷増量係数ｋｌｔｈｗによって燃料噴射量が増量補正されて同増量補正が過剰なものになるのを抑制することができる。

上記のようにステップＳ２０５〜２１１の処理を実行した後、ステップＳ２１２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２１２の処理として、上記式（１）を用いて、基本燃料噴射量Ｑbse 、低温増量係数ＦＷＬ、負荷増量係数ｋｌｔｈｗ、及び無効噴射量Ａに基づき、最終燃料噴射量Ｑfin を算出した後、この最終燃料噴射量算出ルーチンを一旦終了する。ＥＣＵ９２は、最終燃料噴射量Ｑfin に基づき燃料噴射弁４０を駆動制御し、同最終燃料噴射量Ｑf in に対応した量の燃料を吸気通路３２に噴射させる。

以上詳述した処理が行われる本実施形態によれば、上記第１実施形態に記載した（３）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（４）負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出するためのマップとして、吸入空気量Ｇａが少なくなる機関運転状態（アイドル運転状態）に適したマップと、吸入空気量Ｇａが多くなる機関運転状態（非アイドル運転状態）に適したマップとが用いられる。そして、エンジン１１がアイドル運転状態か否か、即ち吸入空気量Ｇａが少ない状態か否かに基づき、上記二種類のマップを選択的に用いて負荷増量係数ｋｌｔｈｗが算出される。そのため、エンジン負荷率ｋｌｓｍ（負荷増量係数ｋｌｔｈｗ）に基づき補正される燃料噴射量の増量補正量を、吸入空気量Ｇａが多い機関運転状態のときに少なくするとともに、吸入空気量Ｇａが少ない機関運転状態のときに多くして適切な値とすることができる。従って、例えばアイドル運転時など吸入空気量Ｇａが少ない状態のとき、吸気通路３２の内面等に付着する燃料の量が多くなったとしても、燃焼室１６内における混合気の空燃比が過度にリーン側の値になることは抑制される。そして、空燃比が過度にリーン側の値になってエンジン回転数ＮＥが低下し、このエンジン回転数ＮＥの過度な低下に伴いドライバビリティが悪化することも抑制されるようになる。

なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記各実施形態では、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが減少する際、その減少を所定値Ｃずつ行うことで、負荷増量係数ｋｌｔｈｗに基づき補正される燃料噴射量の増量補正量の減少を制限したが、本発明はこれに限定されない。例えば上記増量補正量の増加と減少との間にヒステリシスを設定したり、同増量補正量の減少にディレーを設定したりして、当該増量補正量の減少を制限してもよい。

・第２実施形態では、アイドル用の負荷増量係数ｋｌｔｈｗが算出されるときのみ、上記負荷増量係数ｋｌｔｈｗの減少に関して制限を加えたが、非アイドル用の負荷増量係数ｋｌｔｈｗが算出されるときにも同様の制限を加えるようにしてもよい。この場合、最終燃燃料噴射量算出ルーチンのステップＳ２０９（図１１）の処理を実行した後、ステップＳ２１２に進むのではなくステップＳ２１０に進むようにすればよい。

・上記各実施形態において、必ずしも上記負荷増量係数ｋｌｔｈｗの減少に関して制限を加える必要はない。
・第２実施形態では、吸入空気量が少ない状態か多い状態かをアイドル運転時か非アイドル運転時かによって判断したが、これに代えてエアフローメータからの検出信号に基づき求められる吸入空気量Ｇａを用いて、直接的に吸入空気量が少ない状態か多い状態かを判断してもよい。

・第１実施形態においては、吸入空気量Ｇａが増加するほど徐々にｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａが小さくなるようにすることで、負荷増量係数ｋｌｔｈｗが吸入空気量Ｇａの減少に伴い徐々に減少するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸入空気量Ｇａが少ない状態に適したｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａと、吸入空気量Ｇａが多い状態に適したｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａとのいずれかを、そのときの吸入空気量Ｇａに応じて選択的に用いるようにしてもよい。

第１実施形態の燃料噴射量制御装置が適用されるエンジンを示す断面図。 エンジン負荷率ｋｌｓｍの変化に対する吸気通路の内面等に付着した燃料の揮発量の推移を示すグラフ。 吸入空気量Ｇａの変化に対する吸気通路の内面等への燃料の付着率の推移を示すグラフ。 第１実施形態における最終燃料噴射量Ｑfin の算出手順を示すフローチャート。 第１実施形態における最終燃料噴射量Ｑfin の算出手順を示すフローチャート。 低温増量係数ＦＷＬを算出する際に参照されるマップ。 基本負荷増量係数ｋｌｔｈｗＢを算出する際に参照されるマップ。 ｋｌｔｈｗ用補正係数ｋＧａを算出する際に参照されるマップ。 エンジン１１の始動開始後のアイドル運転時におけるエンジン負荷率ｋｌｓｍ、負荷増量係数ｋｌｔｈｗ、空燃比、及びエンジン回転数ＮＥの推移を示すタイムチャート。 第２実施形態における最終燃料噴射量Ｑfin の算出手順を示すフローチャート。 第２実施形態における最終燃料噴射量Ｑfin の算出手順を示すフローチャート。 負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出する際に参照されるマップ。 負荷増量係数ｋｌｔｈｗを算出する際に参照されるマップ。

符号の説明

１１…エンジン、１１ｂ…水温センサ、１４ｃ…クランクポジションセンサ、２６…アクセルポジションセンサ、２８…エアフローメータ、４０…燃料噴射弁、９２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

Claims (1)

1. 吸気通路に設けられて燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関に適用されて、機関低温時に、内燃機関において一回の燃焼サイクルが行われる際に燃焼室に吸入される吸気の量である機関負荷が大きくなるほど前記燃料噴射量の増量補正値を大きな値となるように算出する補正値算出手段を備え、前記補正値算出手段により算出される前記増量補正値に基づいて燃料噴射量の増量補正を行う内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記補正値算出手段は、所定の機関負荷における前記燃料噴射量の増量補正値をアイドル運転時には非アイドル運転時よりも大きな値となるように算出する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。

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