JP4345660B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置に関する。

燃料供給を吸気通路内に燃料噴射することにより行う内燃機関の場合には、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が吸気通路壁面に付着する。この壁面に付着する燃料量は一定でなく内燃機関の運転状態により変動する。したがって壁面付着量が増加する時には燃料噴射弁から噴射された燃料よりも少ない量が燃焼室内に供給され、逆に壁面付着量が減少する時には燃料噴射弁から噴射された燃料よりも多い量が燃焼室内に供給されることになる。このことにより燃料噴射量と吸入空気量とから予想される空燃比と、実際の空燃比との間にずれが生じることになる。このような空燃比の制御誤差が生じると、機関出力や排気上の問題を生じさせるおそれがある。

この壁面付着量の変動は、吸気通路への排気吹き返しを生じさせる吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップに大きく影響される。このためバルブオーバーラップの調節が可能な内燃機関においては、特に空燃比の制御誤差を防止する必要性が生じる。このため、バルブオーバーラップ量やバルブオーバーラップ量に対応する吸気バルブタイミングの進角値に基づき、１つの指標として壁面付着量を推定し、この推定された壁面付着量状態に基づいて燃料噴射量を補正する制御装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。
特開平１１−３６９３６号公報（第６−８頁、図６） 特開平８−２６１０３４号公報（第５−６頁、図６）

しかし上述した特許文献１，２では、元来、バルブタイミングの調節は一方のみ、特に吸気バルブ側のみにて行うことが前提である。このため、同じバルブオーバーラップ量でも、吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングとの両バルブタイミングの位置が異なる場合での壁面付着量に対する影響は考慮されていない。

吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングとは相互に性質の異なる物理量である。したがって特許文献１，２に示した技術を、吸気バルブと排気バルブとの両バルブについてタイミングを調節する内燃機関にそのまま適用しようとしても、壁面付着量の挙動が予測とは異なる場合があり燃料噴射量の制御精度が低下するおそれがあった。

本発明は、吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングとの両者を可変とする内燃機関において壁面付着量の変化に高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能な内燃機関制御装置の実現を目的とするものである。

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に記載の内燃機関制御装置は、吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングのそれぞれを座標軸とする座標系において排気バルブタイミングの値及び吸気バルブタイミングの値により定められるこれら値の組である一のバルブタイミング値と前記指標を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値により定められるバルブタイミング値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の内燃機関制御装置は、吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記指標を減量する減量補正値との間に減量関係を設定し、この減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備え、前記減量関係において、吸気バルブタイミングの進角量が小さい領域と吸気バルブタイミングの進角量が大きい領域との間には排気バルブタイミングによる前記指標への影響に段階的な差が設けられる ことを特徴とする内燃機関制御装置。
ことを特徴とする。
請求項３に記載の内燃機関制御装置は、吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標としての壁面付着量を算出し、同指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記壁面付着量との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記壁面付着量を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記壁面付着量を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記壁面付着量を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着量を算出する壁面付着量算出手段を備えたことを特徴とする。

本発明者は、燃料の壁面付着量への影響において、排気バルブタイミングの変化よりも、吸気バルブタイミングの変化の方が支配的であることを見いだした。この知見に基づいて、吸気バルブタイミングから壁面付着状態を表す指標を算出し、この指標に対して、排気バルブタイミングと吸気バルブタイミングとの関係に基づく補正を実行すると、適切な指標を得られることが判明した。

したがって前記指標関係と前記減量関係とを備え、この２つの関係に基づいて、壁面付着状態算出手段は、前記指標関係から算出した指標を、前記減量関係から算出した減量補正値に基づいて減量補正して、新指標としている。

このことにより適切な新指標が得られ、吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングとの両者を可変とする内燃機関において、新指標に基づいて壁面付着量の変化に高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

請求項４に記載の内燃機関制御装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、前記減量関係は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、排気バルブタイミングの状態にかかわらず、前記指標関係から求めた指標と前記新指標との差が燃料噴射量にほとんど影響しない低減量補正値領域を設定していることを特徴とする。

本発明者は、燃料の壁面付着量への影響において吸気バルブタイミングの変化の方が支配的であると共に、吸気バルブタイミングの進角が小さい側では排気バルブタイミング状態がほとんど燃料の壁面付着量へ影響を与えない領域が所定の進角幅で存在することを見いだした。

この知見に基づいて、前記減量関係を、吸気バルブタイミングの進角が小さい側において前記低減量補正値領域が存在するように設定することによって、特に適合性の高い新指標を得られる。したがって、この新指標に基づけば壁面付着量の変化に一層高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

請求項５に記載の内燃機関制御装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、前記壁面付着状態算出手段は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、前記新指標の算出を無効化して前記指標関係から算出した指標を燃料噴射量制御に用いる排気バルブタイミング不感領域を設定していることを特徴とする。
請求項６に記載の内燃機関制御装置は、吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記指標を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備え、前記減量関係は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、排気バルブタイミングの状態にかかわらず、前記指標関係から求めた指標と前記新指標との差が燃料噴射量にほとんど影響しない低減量補正値領域を設定していることを特徴とする。
請求項７に記載の内燃機関制御装置は、吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記指標を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備え、前記壁面付着状態算出手段は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、前記新指標の算出を無効化して前記指標関係から算出した指標を燃料噴射量制御に用いる排気バルブタイミング不感領域を設定していることを特徴とする。

前述したごとく吸気バルブタイミングの進角が小さい側では排気バルブタイミング状態がほとんど燃料の壁面付着量へ影響を与えない領域が所定の進角幅で存在することが判明した。この知見に基づいて、壁面付着状態算出手段は、前記排気バルブタイミング不感領域を設定している。

この排気バルブタイミング不感領域では、新指標を算出しなくても前記指標関係からの算出によっても適合性の高い指標を得られる。したがって減量補正値を求めるための減量関係が排気バルブタイミング不感領域では不要となり、減量関係を示すデータ構造を簡素化できる。

このような簡素な構成にても、吸気バルブタイミングと排気バルブタイミングとの両者を可変とする内燃機関において、壁面付着量の変化に高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

請求項８に記載の内燃機関制御装置は、請求項４〜７に記載の内燃機関制御装置において、前記吸気バルブタイミングの所定の進角幅は、下限の境界が０°に設定され、上限の境界が１０°〜２０°の間に設定されていることを特徴とする。

このような範囲に低減量補正値領域あるいは排気バルブタイミング不感領域を設定することにより、前述した効果を生じさせることができる。
請求項９に記載の内燃機関制御装置は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、前記壁面付着状態算出手段は、前記減量補正値をバルブタイミング以外の内燃機関運転状態に基づいて補正することを特徴とする。

バルブタイミング以外の内燃機関運転状態も、壁面付着量の変化に影響することから、前記減量関係から求められた減量補正値を、バルブタイミング以外の内燃機関運転状態に基づいて補正することにより、一層、適切な新指標が得られ、壁面付着量の変化に一層高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

請求項１０に記載の内燃機関制御装置は、請求項９に記載の内燃機関制御装置において、前記バルブタイミング以外の内燃機関運転状態とは、内燃機関負荷、内燃機関回転数及び内燃機関冷却水温度の内の少なくとも１つであることを特徴とする。

例えばバルブタイミング以外の内燃機関運転状態としては、内燃機関負荷、内燃機関回転数、内燃機関冷却水温度を挙げることができ、これらの少なくとも１つを、減量補正値の補正計算に用いることにより、一層、適切な新指標が得られ、壁面付着量の変化に一層高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

［実施の形態１］
図１に上述した発明が適用された車両用エンジン２の主要部構成を簡略化して示す。エンジン２は複数気筒のガソリン式４サイクル内燃機関であり、各気筒の吸気バルブ４はそれぞれ吸気カムシャフト４ａに設けられている吸気カム４ｂの回転により開閉駆動される。排気バルブ６はそれぞれ排気カムシャフト６ａに設けられている排気カム６ｂの回転により開閉駆動される。尚、図１では直動式の動弁系を示しているがロッカーアーム式でも良い。

燃料供給は、吸気ポート２ａに設けられた燃料噴射弁８から、吸気通路の一部である吸気ポート２ａ内で吸気中に噴射されることによりなされる。各気筒の吸気ポート２ａへは、吸気通路の一部である模式的に示す吸気経路１０に設けられたサージタンク１２から、吸入空気が分配されることにより供給される。エンジン２全体の吸入空気量はサージタンク１２の上流に設けられているスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度ＴＡ）を調節することによりなされる。尚、吸気経路１０に設けられた吸入空気量センサ１６によりエンジン２全体の吸気流量が吸入空気量ＧＡとして検出されている。

各バルブ４，６の開閉動作により、吸気ポート２ａ側からは混合気が燃焼室２ｂ内に供給される。点火プラグ２８により混合気に点火されると燃焼によりピストン２ｃは押し下げられる。そして燃焼後には燃焼室２ｂ内の排気は排気ポート２ｄへ排出されて、排気浄化触媒等を介して外部に排出される。

各バルブ４，６を開閉させるカム４ｂ，６ｂを設けている吸気カムシャフト４ａ及び排気カムシャフト６ａには、それぞれタイミングスプロケットを備えたバルブタイミング可変機構１８，２０が設けられている。各バルブタイミング可変機構１８，２０は、クランクシャフトにタイミングチェーンにて連結されているタイミングスプロケットと各カムシャフト４ａ，６ａとの間の位相差を調節する機構である。

上記バルブタイミング可変機構１８，２０の内で、吸気バルブタイミング可変機構１８は、クランクシャフトに１／２の回転数にて連動して回転している吸気カムシャフト４ａの回転位相を、基準クランク角に対して進角させることができる。排気バルブタイミング可変機構２０は、クランクシャフトに１／２の回転数にて連動して回転している排気カムシャフト６ａの回転位相を、基準クランク角に対して遅角させることができる。この結果、各気筒のバルブ４，６の開弁期間を進角させたり遅角させたりでき、このことによりバルブオーバーラップ量の調節やバルブオーバーラップ位置を進角させたり遅角させたりすることもできる。これらのバルブタイミングの変化はカム角センサ４ｃ，６ｃの検出値に基づいて求められている。

上述した構成のエンジン２を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）２２は、上述したカム角センサ４ｃ，６ｃ及び吸入空気量センサ１６からエンジン運転状態を検出している。これ以外に、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ２４、クランクシャフトの回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ２６からエンジン運転状態を検出している。更に、スロットル開度ＴＡ、アクセル開度ＡＣＣＰ、基準クランク角信号Ｇ２、空燃比信号Ａ／Ｆ等のエンジン運転状態を検出している。

ＥＣＵ２２はこれら検出されたエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射弁８に対する燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、スロットルバルブ１４に対するスロットル開度制御、点火プラグ２８に対する点火時期制御などの各種エンジン制御を実行している。

本実施の形態においてＥＣＵ２２により実行される制御のうち、燃料噴射量制御処理について説明する。図２は燃料噴射量制御処理を示すフローチャートである。この処理は、例えば４気筒エンジンであれば、クランクシャフトの１８０°回転毎に周期的に実行される。なお個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

本処理が開始されると、まず吸入空気量ＧＡ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを算出する（Ｓ１００）。例えば、吸入空気量ＧＡ及びエンジン回転数ＮＥをパラメータとするマップや算出式に基づいて算出する。

次に式１に基づいて最終燃料噴射時間ＴＡＵを算出する（Ｓ１０２）。
［式１］ ＴＡＵ←（ＴＡＵＰ＋ＦＭＷ）・Ｋ１＋Ｋ２
ここで補正係数Ｋ１及び補正量Ｋ２は、予め定めた補正係数、補正量、あるいはエンジン運転状態によって定まる補正係数、補正量である。壁面付着補正量ＦＭＷは後述する図３に示す壁面付着補正量算出処理にて算出される値である。

このようにして算出された最終燃料噴射時間ＴＡＵは、別途計算されている燃料噴射時期において燃料噴射弁８から噴射されるように設定される（Ｓ１０４）。
こうして一旦本処理を終了する。以後、前述した周期で繰り返し、燃料噴射量制御処理が実行されることで、エンジン運転状態に適合させて燃料噴射弁８から燃料噴射がなされる。

図３の壁面付着補正量算出処理について説明する。本処理は前記燃料噴射量制御処理（図２）と同周期で繰り返し実行される処理である。
本処理が開始されると、まず吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔ（進角値）に基づいて壁面付着量状態を表す指標としての基本壁面付着量ＱＭＷｉｎが図４に示すＱＭＷｉｎマップから算出される（Ｓ１５０）。尚、ここでは基本壁面付着量ＱＭＷｉｎは時間単位（燃料噴射時間に相当する）で表される。

このＱＭＷｉｎマップは、予め排気バルブタイミングＥＸｖｖｔ（遅角値）を「０」に固定し、幾つかの負荷率ＫＬにおいて、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔに応じた壁面付着量状態を実測して得たデータからなるマップである。あるいは幾つかの負荷率ＫＬにおいて、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔに応じて、燃料噴射量と排気の空燃比変化との関係に基づいて推定した壁面付着量状態を表すデータからなるマップである。このＱＭＷｉｎマップが請求項における指標関係に相当する。ここで負荷率ＫＬは、最大エンジン負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められている値である。

尚、図４のＱＭＷｉｎマップでは、低負荷率側では吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが進角側に変化すると基本壁面付着量ＱＭＷｉｎは小さくなり、高負荷率側では吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが進角側に変化すると基本壁面付着量ＱＭＷｉｎは大きくなる傾向に設定されている。又、低負荷率側と高負荷率側とで比較すると、高負荷率側で基本壁面付着量ＱＭＷｉｎは大きくなるように設定されている。

次に減量係数Ｋｖｖｔが、図５に３次元で示すＫｖｖｔマップから算出される（Ｓ１５２）。この減量係数Ｋｖｖｔは請求項の減量補正値に相当するものであり、Ｋｖｖｔマップが減量関係に相当する。

Ｋｖｖｔマップは図示するごとく吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔと排気バルブタイミングＥＸｖｖｔとをパラメータとして、減量係数Ｋｖｖｔを算出するためのマップである。Ｋｖｖｔマップは、特に吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが小さい領域（図示破線の楕円で示した領域Ａｘ及びその周辺）において排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの大きさにかかわらず、「０％」に近い値となるように設定されている。すなわち図示破線の楕円で示した領域Ａｘ及びその周辺が請求項における低減量補正値領域に相当する。尚、図５の例では、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔ＝０°〜２０°（進角値）の範囲が低減量補正値領域として設定されている。下限はＩＮｖｖｔ＝０°であるが、上限は例えば１０°〜２０°の範囲で設定できる。そして、これよりも吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが大きい領域では、排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの大きさに応じて減量係数Ｋｖｖｔの値は大きく変化するように設定されている。

次に回転補正係数Ｋｎｅが図６に示すＫｎｅマップから算出される（Ｓ１５４）。Ｋｎｅマップはエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとをパラメータとして、回転補正係数Ｋｎｅを算出するマップである。回転補正係数Ｋｎｅは１〜０の間で設定される係数であるが、ここではエンジン回転数ＮＥが高くなるほど回転補正係数Ｋｎｅの値を小さく設定している。負荷率ＫＬについても勾配は緩いが負荷率ＫＬが高くなるほど回転補正係数Ｋｎｅの値を小さく設定している。尚、Ｋｎｅマップは、負荷率ＫＬに依存させずに、エンジン回転数ＮＥによる１次元マップでも良い。

次に式２に示すごとく、壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘが算出される（Ｓ１５６）。この壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘは、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔと共に排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの状態を考慮した燃料の壁面付着状態を示す新たな指標であり、請求項の新指標に相当する。

［式２］ ＱＭＷｉｎｅｘ ← ＱＭＷｉｎ・（１−Ｋｖｖｔ・Ｋｎｅ）
「１≧Ｋｖｖｔ・Ｋｎｅ≧０」であるので、上記式２から解るように、壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘは減量係数Ｋｖｖｔ及び回転補正係数Ｋｎｅによって、基本壁面付着量ＱＭＷｉｎと同等あるいは基本壁面付着量ＱＭＷｉｎよりも小さい値が設定される。

次に式３に示すごとく今回の壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘと前回の周期時に求められている前回壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘｏｌｄとの差から壁面付着補正量ＦＭＷを算出する（Ｓ１５８）。

［式３］ ＦＭＷ ← ＱＭＷｉｎｅｘ − ＱＭＷｉｎｅｘｏｌｄ
次に前回壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘｏｌｄに今回求められている壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘを設定して（Ｓ１６０）、一旦本処理を終了する。

上述した処理を繰り返すことにより、壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘの変化状態を示す壁面付着補正量ＦＭＷが繰り返し算出され、前記燃料噴射量制御処理（図２）における前記式１による最終燃料噴射時間ＴＡＵの算出（Ｓ１０２）にて基本燃料噴射時間ＴＡＵＰの補正に用いられる。このことにより吸気ポート２ａへの燃料付着量の変化に応じて燃料噴射弁８からの燃料噴射量が補正されて、燃焼室２ｂ内の混合気において所望の空燃比を実現することができる。

上述した構成において、請求項との関係は、壁面付着補正量算出処理（図３）のステップＳ１５０〜Ｓ１５６の処理が壁面付着状態算出手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。

（イ）．壁面付着補正量算出処理（図３）ではＱＭＷｉｎマップ（図４）とＫｖｖｔマップ（図５）とを備え、前記式２によりＱＭＷｉｎマップから算出した基本壁面付着量ＱＭＷｉｎを、Ｋｖｖｔマップから算出した減量係数Ｋｖｖｔに基づいて減量補正して、新たな壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘを得ている。そしてこの壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘを用いて壁面付着補正量ＦＭＷを計算し、燃料噴射量制御処理（図２）にて基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを補正することで最終燃料噴射時間ＴＡＵを求めている。

このように吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔに基づいてＱＭＷｉｎマップから算出される基本壁面付着量ＱＭＷｉｎを主体とし、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔと排気バルブタイミングＥＸｖｖｔとに基づいてＫｖｖｔマップから算出される減量係数Ｋｖｖｔにて補正を加える構成を採用している。

吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔと排気バルブタイミングＥＸｖｖｔとの両方を調節しているエンジン２では、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔの小さい領域と大きい領域とで、排気バルブタイミングＥＸｖｖｔによる燃料の壁面付着量への影響には段差的な違いが存在することが判明した。

すなわち吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが小さい領域では、排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの値にかかわらず壁面付着量に大きな変化はない。しかし、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが大きい領域では、排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの値により壁面付着量に大きな変化がある。

本発明者は、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔと排気バルブタイミングＥＸｖｖｔとの両方を調節しているエンジン２では、バルブタイミングＩＮｖｖｔ，ＥＸｖｖｔと壁面付着量との間には上述したごとくの特異な関係があり、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔによる影響が支配的であることを見いだした。

したがって前記式２のごとくに算出された新たな壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘは、排気バルブタイミングの変化よりも吸気バルブタイミングの変化の方が燃料の壁面付着量への影響において支配的であるとの発明者の知見に適合した指標となっている。

そして、この壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘに基づいて燃料噴射量制御処理（図２）を実行することにより、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔと排気バルブタイミングＥＸｖｖｔとの両者を可変とするエンジン２において、壁面付着量の変化に高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

（ロ）．更に、本発明者は、バルブタイミングＩＮｖｖｔ，ＥＸｖｖｔと壁面付着量との間の関係においては、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔの進角が小さい側では排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの状態がほとんど燃料の壁面付着量へ影響を与えない領域が所定の進角幅で存在することを見いだした。

このことからバルブタイミングＩＮｖｖｔ，ＥＸｖｖｔと壁面付着量との間の関係を、図５のＫｖｖｔマップの設定にて適合するようにしている。すなわちＫｖｖｔマップでは、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが小さい領域では、減量係数Ｋｖｖｔが排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの値にかかわらず「０」に近い値となっていて大きな変化はない領域（低減量補正値領域）を、所定の進角幅（ＩＮｖｖｔ＝０°〜２０°）で設定している。しかし、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔが大きい領域では、減量係数Ｋｖｖｔは排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの値により大きな変化を持たせ、「０」に近い値から最大値の「１」までの範囲で変化するように設定している。

このように図５のＫｖｖｔマップが形成されていることにより、エンジン２において、より適切な壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘを得られるようになり、この壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘに基づいて、壁面付着量の変化に一層高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

（ハ）．更に前記式２による壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘの算出には、減量係数Ｋｖｖｔのみでなく、エンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとから求められる回転補正係数Ｋｎｅも用いている。すなわち、回転補正係数Ｋｎｅにて減量係数Ｋｖｖｔを補正することにより、負荷率ＫＬ変化の下でのエンジン回転数ＮＥの壁面付着量への影響も考慮できるので、一層、適切な壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘが得られ、壁面付着量の変化に一層高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、図５のＫｖｖｔマップにおいて前記実施の形態１の低減量補正値領域に相当する領域のデータが存在しないＫｖｖｔマップを用いている。そして、前記実施の形態１の低減量補正値領域に相当する領域を判定するために、該当領域とそれ以外の領域との境界となる基準吸気バルブタイミングθｘ（ここでは２０°の進角値）を予め設定して、吸気バルブタイミングＩＮｖｖｔ＞θｘの場合のみに、前記実施の形態１と同一の処理を実行している。

本実施の形態における壁面付着補正量算出処理を図７に示す。本処理では、ＩＮｖｖｔ＞θｘである場合のみに（Ｓ１５１で「ＹＥＳ」）、前記図３に示したステップＳ１５２以下の処理を実行する。ＩＮｖｖｔ≦θｘでは（Ｓ１５１で「ＮＯ」）、壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘに基本壁面付着量ＱＭＷｉｎをそのまま設定する（Ｓ１６２）点が前記図３の処理とは異なる。

前記実施の形態１の場合には、低減量補正値領域に相当する領域では排気バルブタイミングＥＸｖｖｔが最大限に変化しても、減量係数Ｋｖｖｔは「０」に近い小さい状態で推移している。このため該当領域では前記式２の右辺において、括弧内の値は「１」に近い状態で推移している。

本実施の形態では、前記実施の形態１の低減量補正値領域に相当する領域を排気バルブタイミング不感領域として、前記式２の括弧内の計算を無視して、基本壁面付着量ＱＭＷｉｎをそのまま壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘに設定している（Ｓ１６２）。すなわち排気バルブタイミング不感領域では排気バルブタイミングＥＸｖｖｔの変化を考慮していない。

他の処理については前記図３の処理と同じであるので、同一の処理は同一の符号が付されている。
尚、上述した処理では排気バルブタイミング不感領域を前記実施の形態１の低減量補正値領域と同一の範囲としていたが、排気バルブタイミング不感領域と低減量補正値領域とは一致させる必要はない。例えば、基準吸気バルブタイミングθｘを２０°より小さい進角値に設定して、排気バルブタイミング不感領域を前記低減量補正値領域よりも更に限定しても良い。

上述した構成において、請求項との関係は、壁面付着補正量算出処理（図７）のステップＳ１５０〜Ｓ１６２の処理が壁面付着状態算出手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。

（イ）．前記実施の形態１の効果を生じる。
（ロ）．本実施の形態におけるＫｖｖｔマップは排気バルブタイミング不感領域ではデータが不要となっていることから、ＥＣＵ２２のＲＯＭに記憶させるデータが少なくて済み、データ構成が簡素化される。このような簡素な構成にても、適切な壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘの値が得られ、壁面付着量の変化に高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

［実施の形態３］
本実施の形態では、前記実施の形態１の壁面付着補正量算出処理（図３）あるいは前記実施の形態２の壁面付着補正量算出処理（図７）において、ステップＳ１５６での壁面付着量ＱＭＷｉｎｅｘ算出式が式４を用いている点が異なり、他の構成は前記実施の形態１又は前記実施の形態２と同じである。

［式４］ ＱＭＷｉｎｅｘ
← ＱＭＷｉｎ（１ − Ｋｖｖｔ・Ｋｎｅ・Ｋｔｈｗ）
前記式２と異なる点は、「Ｋｖｖｔ・Ｋｎｅ・Ｋｔｈｗ」であり、冷却水温補正係数Ｋｔｈｗが寄与している点である。この冷却水温補正係数Ｋｔｈｗは図８に示すＫｔｈｗマップから算出される。エンジン冷却水温ＴＨＷが高いほど吸気ポート２ａにおける燃料の壁面付着量は少ないので、図８では、エンジン冷却水温ＴＨＷが高い方で冷却水温補正係数Ｋｔｈｗが大きく設定されている。

上述した構成において、請求項との関係は、壁面付着補正量算出処理（図３）のステップＳ１５０〜Ｓ１６０の処理、又は壁面付着補正量算出処理（図７）のステップＳ１５０〜Ｓ１６２の処理が壁面付着状態算出手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１又は前記実施の形態２の効果を生じる。
（ロ）．更にエンジン冷却水温ＴＨＷの状態にて減量係数Ｋｖｖｔを補正していることにより、壁面付着量の変化に、より高精度に適合させた燃料噴射量制御が可能となる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態１，２では、前記式２に示したごとく、減量係数Ｋｖｖｔは回転補正係数Ｋｎｅにて補正されていた。しかし、エンジンの種類、あるいはエンジン運転状態によっては、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬの変化では壁面付着状態が変化しない場合がある。このような場合には、回転補正係数Ｋｎｅを用いなくても良い。あるいは回転補正係数Ｋｎｅの代わりに、エンジン回転数ＮＥのみ、あるいは負荷率ＫＬのみに基づいて減量係数Ｋｖｖｔを補正しても良い。

前記実施の形態３にて示した式４についても同じであり、減量係数Ｋｖｖｔを冷却水温補正係数Ｋｔｈｗのみで補正しても良い。あるいは回転補正係数Ｋｎｅの代わりに、エンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとのどちらかによる係数と、冷却水温補正係数Ｋｔｈｗとを組み合わせて、減量係数Ｋｖｖｔを補正しても良い。

これ以外に、エンジンの種類やエンジン運転状態によっては、回転補正係数Ｋｎｅ及び冷却水温補正係数Ｋｔｈｗの代わりに、エンジン回転数ＮＥとエンジン冷却水温ＴＨＷとに基づいて算出した係数を用いても良い。あるいは、負荷率ＫＬとエンジン冷却水温ＴＨＷとに基づいて算出した係数を用いても良い。

（ｂ）．前記実施の形態１〜３では吸気状態の検出に吸入空気量センサ１６を用いたが、この代わりにサージタンク１２に吸気圧センサを設けて吸気圧により吸気状態を検出しても良い。

実施の形態１の車両用エンジン主要部の構成説明図。 同じく燃料噴射量制御処理のフローチャート。 同じく壁面付着補正量算出処理のフローチャート。 同じくＱＭＷｉｎマップの構成説明図。 同じくＫｖｖｔマップの構成説明図。 同じくＫｎｅマップの構成説明図。 実施の形態２の壁面付着補正量算出処理のフローチャート。 実施の形態３のＫｔｈｗマップの構成説明図。

符号の説明

２…エンジン、２ａ…吸気ポート、２ｂ…燃焼室、２ｃ…ピストン、２ｄ…排気ポート、４…吸気バルブ、４ａ…吸気カムシャフト、４ｂ…吸気カム、４ｃ…カム角センサ、６…排気バルブ、６ａ…排気カムシャフト、６ｂ…排気カム、６ｃ…カム角センサ、８…燃料噴射弁、１０…吸気経路、１２…サージタンク、１４…スロットルバルブ、１６…吸入空気量センサ、１８…吸気バルブタイミング可変機構、２０…排気バルブタイミング可変機構、２２…ＥＣＵ、２４…冷却水温センサ、２６…エンジン回転数センサ、２８…点火プラグ、Ａｘ…領域。

Claims (10)

1. 吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、
   排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングのそれぞれを座標軸とする座標系において排気バルブタイミングの値及び吸気バルブタイミングの値により定められるこれら値の組である一のバルブタイミング値と前記指標を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値により定められるバルブタイミング値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備えた
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、
   排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記指標を減量する減量補正値との間に減量関係を設定し、この減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備え、
   前記減量関係において、吸気バルブタイミングの進角量が小さい領域と吸気バルブタイミングの進角量が大きい領域との間には排気バルブタイミングによる前記指標への影響に段階的な差が設けられる
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
3. 吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標としての壁面付着量を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、
   排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記壁面付着量との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記壁面付着量を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記壁面付着量を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記壁面付着量を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着量を算出する壁面付着状態算出手段を備えた
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
   前記減量関係は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、排気バルブタイミングの状態にかかわらず、前記指標関係から求めた指標と前記新指標との差が燃料噴射量にほとんど影響しない低減量補正値領域を設定している
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
   前記壁面付着状態算出手段は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、前記新指標の算出を無効化して前記指標関係から算出した指標を燃料噴射量制御に用いる排気バルブタイミング不感領域を設定している
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
6. 吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関において、内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、
   排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記指標を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備え、
   前記減量関係は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、排気バルブタイミングの状態にかかわらず、前記指標関係から求めた指標と前記新指標との差が燃料噴射量にほとんど影響しない低減量補正値領域を設定している
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
7. 吸気バルブタイミング及び排気バルブタイミングを調節可能としていると共に吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関の運転状態に基づいて吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す指標を算出し、該指標に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置であって、
   排気バルブタイミング固定下での吸気バルブタイミングと前記指標との間に設定した指標関係に基づいて吸気バルブタイミングの値から前記指標を求め、排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングと前記指標を減量する減量補正値との間に設定した減量関係に基づいて排気バルブタイミング及び吸気バルブタイミングの値から前記減量補正値を求めて、該減量補正値に基づいて前記指標を減量補正することにより、吸気通路での燃料の壁面付着状態を表す新指標を算出する壁面付着状態算出手段を備え、
   前記壁面付着状態算出手段は、吸気バルブタイミングの進角が小さい側に吸気バルブタイミングの所定の進角幅にて、前記新指標の算出を無効化して前記指標関係から算出した指標を燃料噴射量制御に用いる排気バルブタイミング不感領域を設定している
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
8. 請求項４〜７のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
   前記吸気バルブタイミングの所定の進角幅は、下限の境界が０°に設定され、上限の境界が１０°〜２０°の間に設定されている
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置において、
   前記壁面付着状態算出手段は、前記減量補正値をバルブタイミング以外の内燃機関運転状態に基づいて補正する
   ことを特徴とする内燃機関制御装置。
10. 請求項９に記載の内燃機関制御装置において、
    前記バルブタイミング以外の内燃機関運転状態とは、内燃機関負荷、内燃機関回転数及び内燃機関冷却水温度の内の少なくとも１つである
    ことを特徴とする内燃機関制御装置。

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