JP4654766B2 - 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。

内燃機関（以下、単に「機関」とも称呼する。）の吸気通路に配設された燃料噴射弁から噴射された燃料は、その一部が吸気系（具体的には、吸気管の壁面、吸気弁の傘部等。以下、「吸気通路構成部材」と総称する。）に付着する。従って、機関に供給される混合気の空燃比（以下、「機関の空燃比」とも称呼する。）を狙いとする空燃比に一致させるためには、係る吸気通路構成部材への燃料の付着挙動を推定し、同燃料の付着を考慮しながら吸気通路に噴射指示すべき燃料量を決定する必要がある。以下、噴射指示される燃料噴射量を「指令燃料噴射量」と称呼する。

このため、例えば、下記特許文献１に記載されている内燃機関の燃料噴射量制御装置は、吸気通路構成部材への燃料の付着率、及び付着している燃料の残留率等を用いた燃料挙動シミュレーションモデル（燃料挙動モデル）を利用して吸気通路構成部材への燃料付着量を推定し、推定した燃料付着量に基づいて上記指令燃料噴射量を原則的に決定するようになっている。以下、このように、機関の空燃比が狙いとする空燃比に一致するように決定される指令燃料噴射量の燃料の噴射指示に基づく燃料噴射を「同期噴射」と称呼する。
特開平９−３０３１７３号公報

ところで、一般に、内燃機関は、始動性向上等のため、始動による燃料噴射制御開始後、所定の条件（例えば、機関の運転速度が所定値を超えること等）が成立するまでの短期間（以下、「始動期間」と称呼する。）において、指令燃料噴射量を機関の空燃比とは無関係に始動専用の特定の値に強制的に決定するようになっている。以下、このように、機関の空燃比とは無関係に決定される指令燃料噴射量の燃料の噴射指示に基づく燃料噴射を「非同期噴射」と称呼する。

このように、始動期間中は機関の空燃比を狙いとする空燃比に一致させる必要がない。従って、燃料噴射量制御装置は、実際には、始動期間終了時点（即ち、上記所定の条件が成立する時点）から、上述した燃料挙動モデルを利用して推定される燃料付着量に基づいて指令燃料噴射量を決定するようになっている場合が多い。

この場合、始動期間終了後において燃料挙動モデルを使用して燃料付着量を精度良く推定し機関の空燃比を狙いとする空燃比に精度良く一致させるためには、始動期間終了時点での燃料付着量の値（以下、「燃料付着量の初期値」と称呼する。）を正確に求め、同求めた「燃料付着量の初期値」を上記燃料挙動モデルに与える必要がある。この「燃料付着量の初期値」は、始動期間終了時点までに噴射された燃料の量、即ち、始動期間中において実行された複数回の噴射（非同期噴射）に対応するそれぞれの実際の燃料噴射量に依存する。

他方、一般に、燃料は、噴射圧力が適正値に略維持されている状態で指令燃料噴射量に対応する噴射期間だけ燃料噴射弁が開弁することで同指令燃料噴射量と等しい量だけ噴射されるようになっている。換言すれば、噴射圧力の比較的大きな変動により噴射圧力が適正値から乖離した状態で燃料が噴射されると、実際の燃料噴射量が指令燃料噴射量から乖離し得る。

また、上記始動期間中は、噴射圧力を発生させるポンプ（電動ポンプ）の運転速度が同噴射圧力を適正値に維持するために必要な十分な速度に到達していないこと等に起因して、燃料噴射の実行により同噴射圧力に比較的大きな変動が発生し易い。従って、始動期間中は、実際の燃料噴射量が指令燃料噴射量から乖離する場合がある。

以上のことから、始動期間中における実際の燃料噴射量が指令燃料噴射量と等しいとの仮定の下、上記「燃料付着量の初期値」を始動期間中において実行された複数回の噴射（非同期噴射）に対応するそれぞれの指令燃料噴射量を利用して求めると、同「燃料噴射量の初期値」を精度良く求めることができない。換言すれば、上記「燃料付着量の初期値」を精度良く求めるためには、上述した「始動期間中における噴射圧力の変動」を考慮する必要がある。

本発明の目的は、始動期間終了時点での燃料付着量の値（上記「燃料噴射量の初期値」）を精度良く決定することで、始動期間終了後において、燃料付着量を精度良く推定して機関の空燃比を狙いとする空燃比に精度良く一致させることが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。

本発明に係る燃料噴射量制御装置は、内燃機関の吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関に適用され、前記内燃機関の始動により開始される前記燃料噴射手段による燃料噴射の開始後から所定の条件が成立するまでの期間（始動期間）において前記燃料噴射手段から噴射指示される燃料量である指令燃料噴射量を前記内燃機関の空燃比とは無関係に始動専用の特定の値に決定する非同期噴射手段と、前記燃料噴射手段による噴射により前記吸気通路を構成する部材に付着している燃料の量である燃料付着量を推定する燃料付着量推定手段と、前記始動期間の終了後において前記燃料付着量推定手段により推定される前記燃料付着量に基づいて前記内燃機関の空燃比が目標空燃比に一致するように前記指令燃料噴射量を決定する同期噴射手段と、を備えている。

ここにおいて、前記燃料付着量推定手段は、例えば、吸気通路構成部材への燃料の付着率、及び付着している燃料の残留率を用いた燃料挙動シミュレーションモデル（燃料挙動モデル）を利用して燃料付着量を推定する。この燃料付着量推定手段は、上記始動期間終了時点から上記燃料付着量の推定を開始しても、同時点より前の始動期間中（例えば、燃料噴射の開始時点）から同燃料付着量の推定を開始してもよい。

また、上記「所定の条件」としては、例えば、上述したように機関の運転速度が所定値を超えること、或いは、始動後の燃料噴射回数が所定の規定回数に達したこと等が挙げられる。本発明に係る燃料噴射量制御装置では、始動後において「所定の条件」が成立するまでは非同期噴射が実行され、「所定の条件」が成立した後は同期噴射が実行される。

本発明に係る燃料噴射量制御装置の特徴は、前記燃料付着量推定手段が使用する、前記所定の条件が成立する時点（即ち、上記始動期間終了時点）での前記燃料付着量の値（即ち、上記「燃料付着量の初期値」）を、前記燃料噴射の開始から前記所定の条件が成立する時点までの間（即ち、上記始動期間中）において前記燃料噴射手段による燃料噴射により発生する噴射圧力の変動を少なくとも考慮して決定する燃料付着量初期値決定手段を備えたことにある。

これによれば、上述した「燃料付着量の初期値」が「始動期間中における噴射圧力の変動」が少なくとも考慮されて決定される。従って、「燃料付着量の初期値」が精度良く決定され得、この結果、始動期間終了後において、燃料付着量を精度良く推定して機関の空燃比を狙いとする空燃比に精度良く一致させることができる。

ここで、前記燃料付着量初期値決定手段は、上述した燃料挙動モデルを利用して上記「燃料付着量の初期値」を決定する手段であってもよいし、燃料挙動モデルを利用することなくテーブル（マップ）等を利用して上記「燃料付着量の初期値」を決定する手段であってもよい。

具体的には、前記燃料付着量初期値決定手段は、上記始動期間中において実行される前記燃料噴射手段による複数回の燃料噴射におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力を、前記燃料噴射により発生する噴射圧力の変動を考慮して推定する噴射圧力推定手段と、前記推定されたそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力に基づいて前記複数回の燃料噴射における対応する実際の燃料噴射量をそれぞれ推定する実燃料噴射量推定手段とを備え、少なくとも前記推定されたそれぞれの実際の燃料噴射量に基づいて前記燃料付着量の初期値を決定するように構成されることが好適である。

始動期間中において実行される複数回の燃料噴射（例えば、上記非同期噴射等）におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力は、対応するそれぞれの実際の燃料噴射量に大きく影響を与える。従って、上記構成のように、「始動期間中における噴射圧力の変動」が考慮されて精度良く推定されるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力に基づいて対応する実際の燃料噴射量をそれぞれ推定すれば、始動期間中におけるそれぞれの実際の燃料噴射量が精度良く推定され得る。ここで、始動期間中におけるそれぞれの実際の燃料噴射量は、例えば、対応する指令燃料噴射量を前記推定されたそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力に基づいてそれぞれ補正することで推定され得る。

加えて、上述したように、「燃料付着量の初期値」は、上記始動期間中におけるそれぞれの実際の燃料噴射量に依存する。以上のことから、上記構成のように、精度良く推定された始動期間中におけるそれぞれの実際の燃料噴射量に基づいて「燃料付着量の初期値」を決定すれば、「燃料付着量の初期値」が精度良く決定され得る。

この場合、前記噴射圧力推定手段は、前回の噴射開始時点での噴射圧力と前回の噴射期間に対応する値とから今回の噴射開始時点での噴射圧力を決定するという規則を利用して前記複数回の燃料噴射におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力を決定するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記「噴射期間に対応する値」は、例えば、噴射期間（即ち、燃料噴射弁の開弁期間）そのもの、或いは、指令燃料噴射量等である。

一般に、噴射期間中（燃料が噴射されている間）は燃料の噴射（放出）により噴射圧力が減少していく。従って、噴射期間中における噴射圧力の低下量は、同噴射期間が長いほどより大きくなる。換言すれば、前回の噴射開始時点での噴射圧力に対する今回の噴射開始時点での噴射圧力の低下量は、前回の噴射期間に基づいて求めることができる。

以上のことから、前回の噴射開始時点での噴射圧力と前回の噴射期間とから今回の噴射開始時点での噴射圧力を決定するという規則を作成することができる。上記構成は係る知見に基づくものである。これによれば、上記規則を順に適用していくことで、始動期間中での複数回の燃料噴射におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力を順に決定していくことができる。

また、前記噴射圧力推定手段は、前記内燃機関の運転速度により決定される前記複数回の燃料噴射における噴射開始時期を更に考慮して前記それぞれの噴射開始時点での噴射圧力を決定するように構成されると更に好適である。

一般に、前回の噴射終了時点から今回の噴射開始時点までの間は、噴射圧力を発生させるポンプ（電動ポンプ）による燃料の供給により、設定圧（上記適正値）から低下している噴射圧力が同設定圧に向けて増加（復帰）していく。従って、前回の噴射終了時点から今回の噴射開始時点までの間における噴射圧力の増加量は、今回の噴射開始時期が遅いほど、即ち、機関の運転速度が小さいほどより大きくなる。

換言すれば、今回の噴射開始時点での噴射圧力は、内燃機関の運転速度により決定される今回の噴射開始時期にも大きく依存する。上記構成は係る知見に基づくものである。これによれば、上記それぞれの噴射開始時点での噴射圧力が、内燃機関の運転速度により決定される対応する噴射開始時期が更に考慮されてより一層精度良く決定され得る。これにより、始動期間中におけるそれぞれの実際の燃料噴射量がより一層精度良く推定され得るから、「燃料付着量の初期値」がより一層精度良く決定され得る。この結果、始動期間終了後において、燃料付着量をより一層精度良く推定して機関の空燃比を狙いとする空燃比により一層精度良く一致させることができる。

また、前記噴射圧力推定手段は、大気の温度、燃料の性状、及び、噴射圧力を発生させる電動ポンプに供給される電圧のうち少なくとも一つを更に考慮して前記それぞれの噴射開始時点での噴射圧力を決定するように構成されると更に好適である。

大気の温度、燃料の性状、及び、噴射圧力を発生させる電動ポンプに供給される電圧は、上述した内燃機関の運転速度と同様、始動期間中における上記それぞれの噴射開始時点での噴射圧力に影響を与える因子となり得る。従って、上記構成によれば、上記それぞれの噴射開始時点での噴射圧力が、これらの因子が更に考慮されてより一層精度良く決定され得る。この結果、上記と同様、「燃料付着量の初期値」がより一層精度良く決定され得る。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射量制御装置を備えた火花点火式多気筒（４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。

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からの排気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。

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。

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、燃料を吸気ポート３１に噴射する燃料噴射弁３９を備えている。

燃料噴射弁３９は、電動ポンプＰの吐出側に接続されている。電動ポンプＰは、図示しない燃料タンク内の燃料を吸い込み、同吸い込んだ燃料を燃料噴射弁３９に供給するようになっている。電動ポンプＰの吐出圧は、通常、設定圧P0に維持・調整されるようになっていて、これにより、燃料噴射弁３９から噴射される燃料の噴射圧Pfも同設定圧P0に維持・調整され得るようになっている。

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弁４３、及びスロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａを備えている。

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（実際には、各排気ポート３４に連通したそれぞれのエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された三元触媒５３を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、吸気温度センサ６２、スロットルポジションセンサ６３、カムポジションセンサ６４、クランクポジションセンサ６５、水温センサ６６、三元触媒５３の上流の排気通路（本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に配設された空燃比センサ６７、及び吸気管圧力センサ６８を備えている。

熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量（吸入空気流量Ga）を表す信号を出力するようになっている。吸気温度センサ６２は、吸入空気の温度を検出し、吸気温度（即ち、大気温度Ta）を表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６３は、スロットル弁４３の開度を検出し、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。

カムポジションセンサ６４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。この信号は、吸気弁３２の開閉タイミングVTをも表す。

クランクポジションセンサ６５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。水温センサ６６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６７は、排ガスの空燃比に応じた電流を出力し、この電流に応じた信号を出力するようになっている。吸気管圧力センサ６８は、吸気管４１内の空気圧力を検出し、吸気管圧力Pmを表す信号を出力するようになっている。

電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び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、並びに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６１〜６８に接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８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、燃料噴射弁３９、スロットル弁アクチュエータ４３ａ、及び電動ポンプＰに駆動信号を送出するようになっている。

（指令燃料噴射量の決定方法の概要）
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置（以下、「本装置」と云うこともある。）による、燃料噴射弁３９に噴射指示される指令燃料噴射量fiの決定方法について説明する。

本装置は、始動性向上等のため、始動により開始された燃料噴射の回数が所定の規定回数Nref（例えば、Nref＝8。即ち、内燃機関１０が４気筒であることを鑑みると、各気筒について２回）に達するまでの短期間（以下、「始動期間」と称呼する。）において、指令燃料噴射量fiを機関の空燃比とは無関係に始動専用の特定の値に強制的に決定する。即ち、本装置は、始動後の始動期間においてのみ規定回数Nrefだけ非同期噴射を行う。

以下、係るNref回の非同期噴射に対応するそれぞれの指令燃料噴射量fiを、「指令非同期噴射量fnsd(N)」とも称呼する。ここで、Nは延べ噴射回数であって、N＝1,2,・・・,Nrefである。係るそれぞれの指令非同期噴射量fnsd(N)
(N＝1,2,・・・,Nref)は、後述するように、始動後の１回目の燃料噴射開始時点の直前での冷却水温THW等に基づいて決定される。

一方、本装置は、始動期間終了後（即ち、始動後の（Nref＋1）回目の燃料噴射から）、同期噴射を開始する。具体的には、本装置は、燃焼室２５内に吸入される空気量（筒内吸入空気量Mc）と目標空燃比abyfr（原則的に、理論空燃比stoich）とから、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために筒内に流入すべき燃料量である要求流入燃料量Fcを求める。

そして、本装置は、上記求めた要求流入燃料量Fcと、後述する吸気通路構成部材へ付着する燃料についての燃料挙動モデル（の逆モデル）に基づいて、機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiを決定していく。

このように、本装置は、始動期間中においてNref回の非同期噴射を行い、始動期間終了後において燃料挙動モデルを利用した同期噴射を開始・実行する。以上が、指令燃料噴射量fiの決定方法の概要である。以下、始動期間終了後における同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiの具体的な決定方法を説明する前に、同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiを決定するために本装置が使用する燃料挙動モデルについて説明する。

（同期噴射に対応する指令燃料噴射量を決定するために使用される燃料挙動モデル）
図２に概念的に示したように、燃料が噴射される気筒（燃料噴射気筒）の燃料噴射弁３９から噴射された燃料は、その一部が吸気管４１の壁面部（吸気管４１の内壁面）、及び吸気弁３２の傘部（即ち、上記吸気通路構成部材）に付着する。以下、吸気通路構成部材に付着している燃料の量を燃料付着量fwと称呼する。

より具体的に述べると、燃料噴射気筒に着目した図３に示したように、fiを燃料噴射弁３９から今回の吸気行程に対して噴射される燃料の量（指令燃料噴射量）、fw(k-1)を前回の吸気行程後であって今回の吸気行程直前における燃料付着量、Pを上記燃料付着量fw(k-1)の燃料のうち吸気通路構成部材に付着したまま残留する燃料の割合（残留率）、Rを上記指令燃料噴射量fiの燃料のうち吸気通路構成部材へ付着する燃料の割合（付着率）とすると、上記燃料付着量fw(k-1)のうち吸気通路構成部材に残留する燃料の量はP・fw(k-1)となり、指令燃料噴射量fiの燃料のうち吸気通路構成部材に新たに付着する燃料の量はR・fiとなる。

従って、今回の吸気行程後であって次回の吸気行程直前における燃料付着量fw(k)について下記(1)式が成立する。漸化式である下記(1)式は、吸気通路構成部材に付着する燃料についての燃料挙動モデルを記述したものである。

fw(k)＝P・fw(k-1)＋R・fi ・・・(1)

また、上記(1)式にて使用される上記残留率P、及び付着率Rは、筒内吸入空気量Mc、エンジン回転速度NE、吸気管圧力Pm、及び冷却水温THWに強く依存するから、これらの値を引数とする予め作製されている所定のテーブルに従って決定される。

この上記(1)式で記述される燃料挙動モデルに、始動期間終了時点（正確には、各気筒の１回目の同期噴射に対応する吸気行程の直前）での燃料付着量fwの値を初期値（以下、「燃料付着量の初期値fwini」と称呼する。）として気筒毎に与えることで、本装置は始動期間終了後において、同燃料挙動モデルを使用して燃料付着量fwを吸気行程毎、且つ気筒毎に更新していく。燃料付着量の初期値fwiniの取得方法については後述する。以上が、同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiを決定するために使用される燃料挙動モデルの概要である。

（同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiの具体的な決定方法）
次に、同期噴射に対応する指令噴射量fiの具体的な決定方法について説明する。本装置は、上記(1)式で記述される燃料挙動モデルの逆モデルを使用して同期噴射に対応する指令噴射量fiを決定する。以下、この燃料挙動モデルの逆モデルについて説明する。

この燃料挙動モデルの逆モデルは、燃料噴射弁３９から噴射された燃料のうち吸気通路構成部材に付着することなく筒内に流入する燃料の量、及び吸気通路構成部材に付着していた燃料のうち筒内に流入する燃料の量を考慮して、上述した要求流入燃料量Fcの燃料を筒内に流入させるために必要とされる指令燃料噴射量fiを算出するモデルである。

上記(1)式により既に求められている、燃料噴射気筒の前回の吸気行程後であって今回の吸気行程直前における燃料付着量fwp(k-1)、並びに、上述した残留率P、及び付着率Rを使用すると、今回の吸気行程に対して指令燃料噴射量fiの燃料を噴射したと仮定した場合に筒内に流入する燃料量Finは、下記(2)式で表される（図３を参照）。

Fin=(1−R)・fi＋(1−P)・fw(k−1) ・・・(2)

従って、今回の吸気行程において上記要求流入燃料量Fcの燃料が筒内に流入するために必要な指令燃料噴射量fiは、上記(2)式において上記燃料量Finを同要求流入燃料量Fcと置き換えた式を指令燃料噴射量fiについて解くことで求めることができる。その計算結果は(3)式の通りとなる。この(3)式が、燃料挙動モデルの逆モデルを記述したものである。

fi=（Fc−(1−P)・fw(k−1)）／(1−R) ・・・(3)

本装置は始動期間終了後において、上記(3)式を使用して同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiを吸気行程毎、且つ気筒毎に求めていく。これにより、筒内に流入する燃料の量が要求流入燃料量Fcと一致し得、この結果、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させることができる。以上が、同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiの具体的な決定方法の概要である。

（燃料付着量の初期値fwiniの取得方法）
次に、上述した同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiを決定するために使用される燃料挙動モデル（上記(1)式を参照）に与えられる「燃料付着量の初期値fwini」の取得方法について説明する。

始動期間終了後において上記(1)式で記述される燃料挙動モデルを利用して燃料付着量fwを精度良く推定し機関の空燃比を目標空燃比abyfrに精度良く一致させるためには、上記燃料付着量の初期値fwiniを気筒毎に正確に求める必要がある。このそれぞれの燃料付着量の初期値fwiniは、始動期間中において実行される非同期噴射（各気筒について２回）に対応するそれぞれの実際の燃料噴射量に依存する。

ここで、上記Nref回の非同期噴射において実際の燃料噴射量が指令燃料噴射量と一致するとの仮定のもと、上記(1)式と同様の下記(4)式で記述される非同期噴射に対応する燃料挙動モデルを使用して上記燃料付着量の初期値fwiniを取得する方法が考えられる。下記(4)式において、fnsd(N)は上述したN回目（N＝1,・・・,Nref）の非同期噴射についての指令燃料噴射量（指令非同期噴射量）である。Pns，Rnsはそれぞれ、非同期噴射に対応する残留率、付着率であり、fwnsは非同期噴射により吸気通路構成部材に付着している燃料の量（燃料付着量）である。

fwns(k)＝Pns・fwns(k-1)＋Rns・fnsd(N) ・・・(4)

具体的には、上記(4)式で記述される燃料挙動モデルに機関始動時の燃料付着量を初期値（以下、「始動時燃料付着量初期値fwnsini」と称呼する。）として与え、非同期噴射についての吸気行程毎、且つ気筒毎に上記(4)式を利用して燃料付着量fwns(k)を更新していくことで、始動期間終了時点（正確には、各気筒について最後の（２回目の）非同期噴射後、１回目の同期噴射に対応する吸気行程の直前）での燃料付着量fwns(k)、即ち、上記「燃料付着量の初期値fwini」を気筒毎に取得することができる。

しかしながら、始動期間中（即ち、上記Nref回の非同期噴射が実行されている間）は、上述したように、燃料噴射弁３９から噴射される燃料の噴射圧Pfに大きな変動が発生し得ることに起因して実際の燃料噴射量が指令非同期噴射量fnsd(N)から乖離し得る。以下、図４を参照しながら実際の燃料噴射量の指令非同期噴射量fnsd(N)からの乖離について説明する。

図４は、機関始動後に実行されるNref回の非同期噴射のうち始めの３回の非同期噴射についての燃料の噴射圧Pfの変化を示したタイムチャートである。図４においてT(N) （N＝1,2,・・・,Nref）は、N回目の非同期噴射についての噴射期間（燃料が噴射されている期間）である。この噴射期間T(N)は、噴射圧Pfが設定圧P0に略維持されている状態で燃料噴射弁３９から指令非同期噴射量fnsd(N)と等しい量の燃料を噴射するための同燃料噴射弁３９の開弁時間である。

図４に示したように、機関始動後の非同期噴射に対応する噴射期間中（例えば、図４における１，２，３回目の非同期噴射期間である、時刻ｔ１〜ｔ２、時刻ｔ３〜ｔ４、時刻ｔ５〜ｔ６）は、燃料の噴射（放出）により噴射圧Pfが大きく減少していく。一方、非同期噴射がなされていない期間中（例えば、図４における時刻ｔ２〜ｔ３、時刻ｔ４〜ｔ５）は、電動ポンプＰによる燃料の供給により、設定圧P0から低下している噴射圧Pfが同設定圧P0に向けて増加（復帰）していく。このように、始動期間中は噴射圧Pfに比較的大きな変動が生じる。

ここで、燃料噴射弁３９から単位時間あたりに噴射される燃料の量（噴射速度）は、噴射圧Pfに応じて変化する。従って、図４における１，２，３回目の非同期噴射に対応するそれぞれの実際の燃料噴射量は、斜線で示した領域の面積に相当する分だけ対応する指令非同期噴射量fnsd(N) (N＝1,2,3)よりも小さい。このように、上記「始動期間中における噴射圧Pfの比較的大きな変動」に起因して、始動期間中における実際の燃料噴射量は指令非同期噴射量fnsd(N)から乖離する（よりも小さくなる）。

以上のことから、上記(4)式に示すように指令非同期噴射量fnsd(N)を利用して「燃料付着量の初期値fwini」を求めると、「燃料付着量の初期値fwini」の値に大きな推定誤差が含まれることになる。換言すれば、上記「燃料付着量の初期値fwini」を精度良く取得するためには、始動期間中における規定回数Nref回の非同期噴射に対応するそれぞれの実際の燃料噴射量を精度良く求める必要がある。

ここで、上記非同期噴射におけるそれぞれの噴射開始時点（例えば、図４における時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５）での噴射圧Pfは、対応するそれぞれの実際の燃料噴射量に大きく影響を与える。換言すれば、非同期噴射に対応するそれぞれの噴射開始時点での噴射圧Pfを精度良く推定できれば、対応するそれぞれの実際の燃料噴射量を精度良く求めることができる。

以下、上記それぞれの噴射開始時点での噴射圧Pfの推定方法について説明するため、N回目(N＝1,2,・・・,Nref)の非同期噴射に対応する噴射開始時点での噴射圧PfをPf(N)と呼び、Pf(N)のPf(N-1)に対する噴射圧低下量をΔP(N)と呼ぶことにする（図４を参照）。そうすると、下記(5)式が成立する。

Pf(N)＝Pf(N-1)−ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref) ・・・(5)

この(5)式から理解できるように、Pf(1)と、ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref)が取得できれば、始動期間中におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧Pf(N) (N＝1,2,・・・,Nref)を推定することができる。本例では、図４に示すように、Pf(1)は設定圧P0に等しいものとして扱う。以下、図５〜図９を参照しながら、ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref)について説明する。

図５は、図４に示した場合（実線を参照）でのΔP(2)と、図４に示した場合に比して１回目の指令非同期噴射量fnsd(1)が大きい（即ち、噴射期間T(1)が長い）場合（破線を参照）でのΔP(2)’とを比較するためのタイムチャートである。図５から理解できるように、噴射期間T(1)中における噴射圧Pfの低下量は同噴射期間T(1)が長いほど大きくなることに起因して、ΔP(2)’はΔP(2)よりも大きくなる。即ち、ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref)は、噴射期間T(N−1)に依存し、噴射期間T(N−1)が長いほど（即ち、指令非同期噴射量fnsd(N−1)が大きいほど）大きくなる。

図６は、図４に示した場合（実線を参照）でのΔP(2)と、図４に示した場合に比してエンジン回転速度NEが小さい場合（破線を参照）でのΔP(2)’とを比較するためのタイムチャートである。図６から理解できるように、１回目の非同期噴射終了時点（時刻ｔ２）から２回目の非同期噴射開始時点（時刻ｔ３、ｔ３’）までの噴射圧Pfの増加量は２回目の噴射開始時期（時刻ｔ３、ｔ３’）が遅いほど、即ち、エンジン回転速度NEが小さいほど大きくなる。これにより、ΔP(2)’はΔP(2)よりも小さくなる。即ち、ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref)は、エンジン回転速度NEに依存し、エンジン回転速度NEが小さいほど小さくなる。

図７は、図４に示した場合（実線を参照）でのΔP(2)と、図４に示した場合に比して大気温度Taが高い場合（破線を参照）でのΔP(2)’とを比較するためのタイムチャートである。図７から理解できるように、大気温度Ta（即ち、始動時の燃料の温度）が高いほど燃料の粘度が小さくなるに起因して、ΔP(2)’はΔP(2)よりも大きくなる。即ち、ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref)は、大気温度Taに依存し、大気温度Taが高いほど大きくなる。

以上のことから、噴射圧低下量ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref)は、指令非同期噴射量fnsd(N−1)（即ち、前回の噴射期間に対応する値）、エンジン回転速度NE、及び大気温度Taに依存するから、例えば、これらを引数とする低下量ΔP(N)を求めるためのテーブルを作製することで取得することができる。

図８は、大気温度Taを或る値に固定した場合においてこの噴射圧低下量ΔP(N)を求めるためのテーブルから得られる、指令非同期噴射量fnsd(N−1)及びエンジン回転速度NEと、噴射圧低下量ΔP(N)との関係の一例を示したグラフである。図８から理解できるように、噴射圧低下量ΔP(N)は、指令非同期噴射量fnsd(N−1)が大きいほど大きくなり、エンジン回転速度NEが小さいほど小さくなっている。

図９は、エンジン回転速度NEを或る値に固定した場合において上記噴射圧低下量ΔP(N)を求めるためのテーブルから得られる、指令非同期噴射量fnsd(N−1)及び大気温度Taと、噴射圧低下量ΔP(N)との関係の一例を示したグラフである。図９から理解できるように、噴射圧低下量ΔP(N)は、指令非同期噴射量fnsd(N−1)が大きいほど大きくなり、大気温度Taが高いほど大きくなっている。

このようにして、噴射圧低下量ΔP(N) (N＝2,3,・・・,Nref)が取得できる。これにより、上記(5)式を利用して、始動期間中におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧Pf(N) (N＝1,2,・・・,Nref)を推定することができる。即ち、始動期間中におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧Pf(N) (N＝1,2,・・・,Nref)は、前回の噴射開始時点での噴射圧Pf(N−1)と前回の噴射期間に対応する値（指令非同期噴射量fnsd(N−1)）とから今回の噴射開始時点での噴射圧Pf(N)を決定するという規則を利用して（即ち、「始動期間中における噴射圧Pfの比較的大きな変動」を考慮して）、エンジン回転速度NEにより決定される非同期噴射開始時期と、大気温度Taとを更に考慮して取得され得る。

本装置は係る方法により、始動期間中におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧Pf(N) (N＝1,2,・・・,Nref)を取得する。加えて、本装置は、今回の指令非同期噴射量fnsd(N)と、今回の噴射圧力比Pdratio（＝Pf(N)/P0）とから今回の指令非同期噴射量fnsd(N)を補正するための補正係数K（0＜K＜1）を求め、今回の指令非同期噴射量fnsd(N)に補正係数Kを乗じることで今回の実際の燃料噴射量（以下、「実非同期噴射量fnsact」と称呼する。）を推定する。

図１０は、今回の指令非同期噴射量fnsd(N)、及び今回の噴射圧力比Pdratio（＝Pf(N)/P0）と、補正係数Kとの関係を示したグラフである。図１０から理解できるように、補正係数Kは、今回の指令非同期噴射量fnsd(N)が大きいほど、今回の噴射圧力比Pdratioが小さいほど、より小さい値に決定される。これは、今回の指令非同期噴射量fnsd(N)が大きいほど、今回の噴射圧力比Pdratioが小さいほど、今回の実際の燃料噴射量fnsactが、今回の指令非同期噴射量fnsd(N)から乖離する程度（小さくなる程度）が大きくなることに基づく。

そして、本装置は、上記(4)式においてfnsd(N)をfnsactに置き換えて得られる下記(6)式で記述される燃料挙動モデルを使用して、非同期噴射についての吸気行程毎、且つ気筒毎に燃料付着量fwns(k)を更新していくことで、始動期間終了時点での燃料付着量fwns(k)、即ち、上記「燃料付着量の初期値fwini」を気筒毎に取得する。

fwns(k)＝Pns・fwns(k-1)＋Rns・fnsact ・・・(6)

このように、本装置は、非同期噴射に対応するそれぞれの噴射開始時点での噴射圧Pf(N)に基づいて（具体的には、噴射圧力比Pdratioに基づいて）対応する指令非同期噴射量fnsd(N)を補正することでそれぞれの実非同期噴射量fnsactを推定し、それぞれの実非同期噴射量fnsactに基づいて上記「燃料付着量の初期値fwini」を取得する。以上が、本装置による「燃料付着量の初期値fwini」の取得方法の概要である。

（実際の作動）
次に、電気制御装置７０の実際の作動について、図１１〜図１３に示したフローチャートを参照しながら説明する。

ＣＰＵ７１は、図１１にフローチャートにより示した指令非同期噴射量fnsd(N)の決定、及び実非同期噴射量fnsactの算出を行うルーチンを、機関始動後における所定のクランキング期間経過後において、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）となる毎に繰り返し実行するようになっている。

従って、所定のクランキング期間経過後、任意の気筒（燃料噴射気筒）のクランク角度が前記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７１はステップ１１００から処理を開始してステップ１１０５に進み、延べ噴射回数N（今回の噴射が何回目の噴射であるかを示す値）の値を「１」だけインクリメントする。

ここで、延べ噴射回数Nの値は図示しないイグニッションがＯＮされた時点で「０」に初期化されている。延べ噴射回数N＝１〜Nref（本例では、「８」）であることは非同期噴射が実行されることを意味し、N≧Nref＋1 であることは同期噴射が実行されることを意味する。この延べ噴射回数Nは本ルーチンが実行される毎に（即ち、燃料噴射が実行される毎に）インクリメントされていく。

いま、所定のクランキング期間経過後において初めて本ルーチンが実行されたものとして説明を続ける。この場合、ステップ１１０５の処理により延べ噴射回数Nが「１」になる。次に、ＣＰＵ７１はステップ１１１０に進み、延べ噴射回数Nが規定回数Nref以下であるか否か（即ち、非同期噴射が実行されるか否か）を判定し、「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１１５に進んで延べ噴射回数Nが「１」であるか否かを判定する。

現時点では、ＣＰＵ７１はこのステップ１１１５でも「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１２０に進み、水温センサ６６から得られる現時点での冷却水温THWと、吸気温度センサ６２から得られる現時点での大気温度Taとから指令非同期噴射量fnsd(N) (N＝1,2,・・・,Nref)をそれぞれ決定する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ１１２５に進んで、１回目の非同期噴射に対応する噴射開始時点での噴射圧Pf(1)を上記設定圧P0と等しい値に設定し、続くステップ１１３０にて今回の（現時点では、１回目の）非同期噴射に対応する実非同期噴射量fnsactを指令非同期噴射量fnsd(1)と等しい値に設定する。このステップ１１２５は噴射圧力推定手段の一部を構成し、このステップ１１３０は実燃料噴射量推定手段の一部を構成する。

そして、ＣＰＵ７１はステップ１１３５に進み、後述する図１２の非同期噴射の実行ルーチンの処理を開始する準備として、全ての気筒について、非同期噴射による燃料付着量fwns(k-1)の初期値を上記始動時燃料付着量初期値fwnsini（例えば、「０」）と等しい値に設定した後、ステップ１１９５に進んで本ルーチンの１回目の実行を一旦終了する。

また、ＣＰＵ７１は、図１２にフローチャートにより示した非同期噴射の実行を行うルーチンを、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、上述した図１１に示したルーチンの実行が一旦終了する毎に、今回の燃料噴射気筒についての図１２に示したルーチンを続けて実行するようになっている。

いま、図１１に示したルーチンの１回目の実行が終了した直後（即ち、延べ噴射回数N＝１）であるものとすると、ＣＰＵ７１は、今回の燃料噴射気筒についての本ルーチンのステップ１２００から処理を開始してステップ１２０５に進み、延べ噴射回数Nが規定回数Nref以下であるか否か（即ち、非同期噴射が実行されるか否か）を判定し、「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２１０に進んで、指令燃料噴射量fiの値を先のステップ１１２０の実行により既に決定されている指令非同期噴射量fnsd(N)（現時点では、fnsd(1)）に設定する。

続いて、ＣＰＵ７１はステップ１２１５に進んで、今回の燃料噴射気筒についての燃料噴射弁３９に対して上記設定された指令燃料噴射量fiの燃料の噴射指示を行う。これにより、燃料噴射気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ７５°ＣＡ）となる時点で、指令燃料噴射量fi（＝fnsd(N))に対応する噴射期間T(N)だけ燃料が今回の燃料噴射気筒に対して噴射される。即ち、今回の燃料噴射気筒に対して１回目の非同期噴射がなされる。

この結果、実際には、図１１のルーチンで取得されている最新の実非同期噴射量fnsactの燃料が噴射されることになる。この「最新の実非同期噴射量fnsact」は、現時点（即ち、機関始動後において（気筒にかかわらず）本ルーチンの１回目の実行がなされている場合）では先のステップ１１３０で取得されている値となり、次回以降における本ルーチン実行時では、後述するステップ１１７０で取得されている値となる。

次に、ＣＰＵ７１はステップ１２２０に進み、水温センサ６６、吸気温度センサ６２、及び吸気管圧力センサ６８からそれぞれ得られる現時点での冷却水温THW、大気温度Ta、及び吸気管圧力Pmと、THW,Ta,Pmを引数とするテーブルMapRns，MapPnsとに基づいて、非同期噴射に対応する付着率Rns、及び残留率Pnsをそれぞれ決定する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ１２２５に進んで、上記決定された付着率Rns及び残留率Pnsと、燃料付着量fwns(k-1)と、図１１のルーチンで取得されている上述した「最新の実非同期噴射量fnsact」と、上記(6)式とに基づいて今回の燃料噴射気筒についての燃料付着量fwを更新して燃料付着量fwns(k)を求める。

ここで、fwns(k-1)としては、例えば、現時点のように、今回の燃料噴射気筒に対して本ルーチンの１回目の実行がなされている場合、先のステップ１１３５にて既に設定されている値（上記初期値）が使用され、今回の燃料噴射気筒に対して本ルーチンの２回目の実行がなされている場合、次のステップ１２３０にて既に設定・更新されている値が使用される。即ち、ＣＰＵ７１はステップ１２３０に進むと、燃料付着量fwns(k-1)の値をステップ１２２５にて求めた燃料付着量fwns(k)の値に設定・更新する。

次に、ＣＰＵ７１はステップ１２３５に進み、延べ噴射回数Nが「規定回数Nref−3」以上（即ち、「５」以上）となっているか否かを判定する。ここで、内燃機関１０が４気筒内燃機関であることを鑑みると、延べ噴射回数N＝1〜4であることは、今回の燃料噴射気筒に対して１回目の非同期噴射がなされたことを意味していて、延べ噴射回数N＝5〜8であることは、今回の燃料噴射気筒に対して２回目の非同期噴射がなされたことを意味している。即ち、ステップ１２３５では、今回なされた噴射が今回の燃料噴射気筒に対する２回目の非同期噴射であるか否かが判定される。

現時点では延べ噴射回数Nは「１」である（即ち、今回なされた噴射が今回の燃料噴射気筒に対する１回目の非同期噴射である。）。従って、ＣＰＵ７１はステップ１２３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２９５に直ちに進んで今回の燃料噴射気筒についての１回目の本ルーチンの実行を一旦終了する。

その後、次の任意の気筒（新たな燃料噴射気筒）のクランク角度が前記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７１は図１１のステップ１１００から処理を開始してステップ１１０５に進み、延べ噴射回数Nを「１」から「２」にインクリメントする。続いて、ＣＰＵ７１はステップ１１１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１１５に進むと「Ｎｏ」と判定してステップ１１４０に進むようになる。

ＣＰＵ７１はステップ１１４０に進むと、噴射圧低下量ΔP(N)（現時点では、ΔP(2)）を、指令非同期噴射量fnsd(N−1)（現時点では、fnsd(1)）と、現時点でのエンジン回転速度NEと、現時点での大気温度Taと、fnsd(N-1),NE,Taを引数とするテーブルMapΔP（図８、及び図９を参照）とに基づいて求める。

続いて、ＣＰＵ７１はステップ１１４５に進み、噴射圧Pf(N-1)（現時点では、ステップ１１２５にて既に設定されたPf(1)）と、上記求めた噴射圧低下量ΔP(N)と、上記(5)式とに基づいて噴射圧Pf(N)（現時点では、Pf(2)）を求める。このステップ１１４５は噴射圧力推定手段の一部を構成する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ１１５０に進んで、上記求めた噴射圧Pf(N)が上記設定圧P0よりも大きいか否かを判定し、「Ｙｅｓ」と判定する場合、ステップ１１５５に進んで噴射圧Pf(N)の値を同設定圧P0に再設定してステップ１１６０に進む。「Ｎｏ」と判定する場合、ＣＰＵ７１はステップ１１５０からステップ１１６０に直ちに進む。これにより、噴射圧Pf(N) (N＝2,3,・・・,Nref)が設定圧P0を超える値に設定されることが防止される。

ＣＰＵ７１はステップ１１６０に進むと、上記求めた噴射圧Pf(N)（≦P0）を設定圧P0で除することで噴射圧力比Pdratioを求め、続くステップ１１６５にて、同噴射圧力比Pdratioと、指令非同期噴射量fnsd(N)（現時点では、fnsd(2)）と、Pdratio,fnsd(N)を引数とするテーブルMapK（図１０を参照）とに基づいて補正係数Kを求める。

そして、ＣＰＵ７１はステップ１１７０に進んで、指令非同期噴射量fnsd(N)に上記求めた補正係数Kを乗じることで実非同期噴射量fnsactを求め（更新し）、ステップ１１９５に進んで本ルーチンの２回目の実行を一旦終了する。このステップ１１７０は実燃料噴射量推定手段の一部を構成する。

以降、ＣＰＵ７１は、延べ噴射回数N＝２の状態で、今回の燃料噴射気筒（即ち、上記新たな燃料噴射気筒）についての図１２のルーチンの１回目の実行を続けて行う。これにより、ステップ１２１５の実行により、指令燃料噴射量fi（＝fnsd(2))に対応する噴射期間T(2)だけ上記新たな燃料噴射気筒に対して１回目の非同期噴射がなされる。この結果、実際には、図１１のルーチンの先のステップ１１７０にて取得されている最新の実非同期噴射量fnsact（＝K・fnsd(N)）の燃料が噴射されることになる。

また、ステップ１２２５の実行により、今回の燃料噴射気筒（即ち、新たな燃料噴射気筒）についての燃料付着量fwが上記「最新の実非同期噴射量fnsact（＝K・fnsd(N)）」を使用して更新される。現時点では、今回の燃料噴射気筒（即ち、新たな燃料噴射気筒）に対して本ルーチンの１回目の実行がなされているから、fwns(k-1)としては、先のステップ１１３５にて既に設定されている値（上記初期値）が使用される。また、現時点では、N＝2であるから、ステップ１２３５にて「Ｎｏ」と判定される。

以降も、上記N＝2の場合と同様、次の任意の気筒（新たな燃料噴射気筒）のクランク角度が前記所定クランク角度になる毎に、ＣＰＵ７１は図１１のステップ１１０５〜１１１５、１１４０〜１１７０の処理を実行し（N≧3）、続けて図１２のステップ１２０５〜１２３５の処理を実行する。

これにより、延べ噴射回数N≦４の段階では、指令燃料噴射量fi（＝fnsd(N))に対応する噴射期間T(N)だけ新たなそれぞれの燃料噴射気筒に対して１回目の非同期噴射が順になされる。この結果、実際には、図１１のルーチンの先のステップ１１７０にて取得されている最新の実非同期噴射量fnsact（＝K・fnsd(N)）の燃料が噴射されることになる。

また、上記N＝２の場合と同様、ステップ１２２５の実行により、上記新たなそれぞれの燃料噴射気筒についての燃料付着量fwが上記「最新の実非同期噴射量fnsact（＝K・fnsd(N)）」を使用して順に更新される。また、延べ噴射回数N≦4の段階ではステップ１２３５にて「Ｎｏ」と判定される。

また、延べ噴射回数N≧5の段階では、指令燃料噴射量fi（＝fnsd(N))に対応する噴射期間T(N)だけ新たなそれぞれの燃料噴射気筒に対して２回目の非同期噴射が順になされる。この結果、実際には、図１１のルーチンの先のステップ１１７０にて取得されている最新の実非同期噴射量fnsact（＝K・fnsd(N)）の燃料が噴射されることになる。

また、ステップ１２２５の実行により、上記新たなそれぞれの燃料噴射気筒についての燃料付着量fwが上記「最新の実非同期噴射量fnsact（＝K・fnsd(N)）」を使用して順に更新される。この場合、fwns(k-1)としては、今回の燃料噴射気筒についての本ルーチンの前回の実行時においてステップ１２３０にて既に設定されている値が使用される。

また、延べ噴射回数N≧5の段階では、ＣＰＵ５１はステップ１２３５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１２４０に進み、今回の燃料噴射気筒についての「燃料噴射量の初期値fwini」の値をステップ１２２５にて更新されている燃料付着量fwns(k)の値に設定する。

続いて、ＣＰＵ７１はステップ１２４５に進んで、後述する図１３の同期噴射の実行ルーチンの処理を開始する準備のため、今回の燃料噴射気筒についての同期噴射による燃料付着量fw(k-1)の初期値を上記「燃料噴射量の初期値fwini」と等しい値に設定した後、ステップ１２９５に進んで今回の燃料噴射気筒についての本ルーチンの２回目の実行を一旦終了する。このステップ１２４５が燃料付着量初期値決定手段の一部を構成する。

このようにして、延べ噴射回数N＝5〜8では、それぞれの気筒についての同期噴射による燃料付着量fw(k-1)の初期値が、対応する「燃料噴射量の初期値fwini」と等しい値に順に設定されていく。

そして、延べ噴射回数N≧Nref＋1（即ち、N≧９）になると、ＣＰＵ５１は図１１のステップ１１１０に進んだとき「Ｎｏ」と判定してステップ１１９５に直ちに進むようになる。これにより、以降、図１１のルーチンの繰り返し実行により、延べ噴射回数Nがインクリメントされる処理のみが実行されていく。

加えて、ＣＰＵ５１は図１２のステップ１２０５に進んだとき「Ｎｏ」と判定してステップ１２９５に直ちに進んで一旦終了するようになる。これにより、図１２のルーチンによるNref回（８回）（各気筒２回ずつ）の非同期噴射の実行が終了する。

また、ＣＰＵ７１は、図１３にフローチャートにより示した同期噴射の実行を行うルーチンを、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ７１は、上述した図１２に示したルーチンの実行が一旦終了する毎に、今回の燃料噴射気筒についての図１３に示したルーチンを続けて実行するようになっている。

いま、延べ回数N≦Nref（N≦8）の状態で図１２に示したルーチンの実行が終了した直後であるもの（即ち、ステップ１２１５にて今回の燃料噴射気筒についての非同期噴射指示がなされた直後であるもの）とすると、ＣＰＵ７１は、今回の燃料噴射気筒についての本ルーチンのステップ１３００から処理を開始してステップ１３０５に進み、延べ噴射回数Nが規定回数Nrefより大きいか否か（即ち、同期噴射が実行されるか否か）を判定し、「Ｎｏ」と判定してステップ１３９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、今回の燃料噴射気筒についての同期噴射指示がなされない。

一方、延べ回数N≧Nref＋1（N≧9）の状態で図１２に示したルーチンの実行が終了した直後であるもの（即ち、ステップ１２０５にて「Ｎｏ」と判定された直後であるもの）とすると、ＣＰＵ７１はステップ１３０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３１０に進み、エンジン回転速度NEと、エアフローメータ６１が計測している吸入空気流量Gaと、NE,Gaを引数とするテーブルMapMcとに基づいて今回の燃料噴射気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mcを求める。

次に、ＣＰＵ７１はステップ１３１５に進み、上記求めた筒内吸入空気流量Mcを現時点での目標空燃比abyfr（＝stoich）で除することで基本燃料噴射量Fbaseを求め、続くステップ１３２０にて同基本燃料噴射量Fbaseに係数αを乗じることで上記要求流入燃料量Fcを求める。係数αは、空燃比センサ６７の出力に基づく空燃比フィードバック制御等により適宜変更される係数である。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ１３２５に進んで、冷却水温THWと、エンジン回転速度NEと、上記求めた筒内吸入空気量Mcと、吸気管圧力Pmと、THW,NE,Mc,Pmを引数とするテーブルMapR，MapPとに基づいて、付着率R、及び残留率Pをそれぞれ決定する。

続いて、ＣＰＵ７１はステップ１３３０に進み、上記求めた要求流入燃料量Fcと、上記求めた付着率R、及び残留率Pと、燃料付着量fw(k-1)と、上記(3)式とに基づいて同期噴射に対応する指令燃料噴射量fiを求める。このステップ１３３０が指令燃料噴射量決定手段の一部を構成する。

燃料付着量fw(k-1)としては、今回の燃料噴射気筒についてのステップ１３３０の１回目の実行がなされている場合（即ち、N＝9〜12）、先のステップ１２４５にて設定されている対応する値（即ち、対応する初期値fwini）が使用され、今回の燃料噴射気筒についてのステップ１３３０の２回目以降の実行がなされている場合（即ち、N≧13）、今回の燃料噴射気筒についての本ルーチンの前回実行時において後述するステップ１３４５にて既に更新されている値が使用される。

続いて、ＣＰＵ７１はステップ１３３５に進んで、今回の燃料噴射気筒についての燃料噴射弁３９に対して上記求めた指令燃料噴射量fiの燃料の噴射指示を行う。これにより、燃料噴射気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ７５°ＣＡ）となる時点で、指令燃料噴射量fiに対応する噴射期間だけ燃料が今回の燃料噴射気筒に対して噴射される。即ち、今回の燃料噴射気筒に対して同期噴射がなされる。

続いて、ＣＰＵ７１はステップ１３４０に進み、上記求めた付着率R、及び残留率Pと、燃料付着量fw(k-1)と、上記(1)式とに基づいて燃料付着量fw(k)を更新する。燃料付着量fw(k-1)としては、上記ステップ１３３０にて使用されたものと同じ値が使用される。そして、ＣＰＵ７１はステップ１３４５に進み、燃料付着量fw(k-1)の値をステップ１３４０にて更新した燃料付着量fw(k)の値に設定した後、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このステップ１３４０が燃料付着量推定手段の一部を構成する。

このようにして、延べ噴射回数N≧9では、図１３のルーチンにより、対応する上記「燃料付着量の初期値fwini」を初期値として利用して更新されていく各気筒についての燃料付着量fwに基づいて対応する指令燃料噴射量fiが決定され、同指令燃料噴射量fiの燃料が対応する気筒に対して同期噴射されていく。

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は、機関始動後における燃料噴射の回数が所定の規定回数Nref（例えば、Nref＝8。即ち、各気筒について２回）に達するまでの始動期間においてのみ非同期噴射を行い、始動期間終了後、燃料挙動モデル（上記(1)式を参照）により推定される吸気通路構成部材への燃料付着量fwが考慮されて決定される指令燃料噴射量fiに基づく同期噴射を行う。

この実施形態は、始動期間中での非同期噴射により発生する噴射圧Pfの変動を考慮して推定されるそれぞれの非同期噴射開始時点での噴射圧Pf(N) (N＝1,2,・・・,Nref)を利用して非同期噴射に基づくそれぞれの実際の燃料噴射量fnsactを推定し、これらの実際の燃料噴射量に基づいて、上記燃料挙動モデルが使用する始動期間終了時点での「燃料付着量fwの初期値fwini」を決定する。

これにより、「燃料付着量の初期値fwini」が「始動期間中における噴射圧Pfの変動」に起因する「実際の燃料噴射量の指令燃料噴射量からの乖離」が考慮されて決定される。従って、「燃料付着量の初期値fwini」が精度良く決定され得、この結果、始動期間終了後において、同期噴射に対応する燃料付着量fwを精度良く推定して機関の空燃比を狙いとする空燃比に精度良く一致させることができる。

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、上記実施形態においては、始動期間中におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧Pf(N) (N＝1,2,・・・,Nref)は、前回の噴射開始時点での噴射圧Pf(N−1)と前回の噴射期間に対応する値（指令非同期噴射量fnsd(N−1)）とから今回の噴射開始時点での噴射圧Pf(N)を決定するという規則を利用して、エンジン回転速度NEにより決定される非同期噴射開始時期と、大気温度Taとが更に考慮されて取得されているが、噴射圧Pf(N)は、エンジン回転速度NE、及び大気温度Taに代えて、或いはこれらに加えて、燃料の性状（例えば、粘度等）が考慮されて取得されてもよい。燃料の性状は、噴射圧低下量ΔP(N)に影響を与える因子となり得るからである。

また、噴射圧Pf(N)は、始動期間中の所定の時点（例えば、クランクキング期間中の或る時点）での電動ポンプＰに供給される電圧（即ち、バッテリー電圧）が考慮されて取得されてもよい。係る電圧は、電動ポンプＰの初期の燃料吐出性能に大きく影響を与え、噴射圧Pf(N)（特に、１回目の非同期噴射開始時点での噴射圧Pf(1)）は、電動ポンプＰの初期の燃料吐出性能に大きく依存するからである。

また、上記実施形態においては、始動後の燃料噴射回数Nが所定の規定回数Nrefに達したことが非同期噴射の終了条件（始動期間の終了条件。即ち、「所定の条件」。）となっているが、「所定の条件」として、エンジン回転速度NEが所定値（例えば、４００r.p.m.）を超えることを採用してもよい。

加えて、上記実施形態においては、始動期間中において上記(6)式にて記述される燃料モデルを用いて燃料付着量fwnsを非同期噴射毎に更新していくことで「燃料付着量fwの初期値fwini」を決定するように構成されているが、燃料モデルを使用することなく、始動期間中におけるそれぞれの指令非同期噴射量fnsd(N) (N＝1,2,・・・,Nref)を少なくとも引数として「始動期間中における噴射圧Pfの変動」に起因する「実際の燃料噴射量の指令燃料噴射量からの乖離」を考慮して「燃料付着量fwの初期値fwini」を求めるテーブル（マップ）等を使用して「燃料付着量fwの初期値fwini」を決定するように構成してもよい。

本発明の実施形態に係る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。 燃料噴射弁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。 燃料噴射弁から噴射された燃料量と、吸気通路構成部材への燃料付着量と、燃筒内に流入する燃料量との関係を説明するための図である。 機関始動後に実行される非同期噴射のうち始めの３回の非同期噴射についての燃料の噴射圧の変化を示したタイムチャートである。 図４に示した場合（実線を参照）での噴射圧低下量と、図４に示した場合に比して１回目の噴射期間が長い場合（破線を参照）での噴射圧低下量とを比較するためのタイムチャートである。 図４に示した場合（実線を参照）での噴射圧低下量と、図４に示した場合に比してエンジン回転速度が小さい場合（破線を参照）での噴射圧低下量とを比較するためのタイムチャートである。 図４に示した場合（実線を参照）での噴射圧低下量と、図４に示した場合に比して大気温度が高い場合（破線を参照）での噴射圧低下量とを比較するためのタイムチャートである。 大気温度を或る値に固定した場合における、指令非同期噴射量及びエンジン回転速度と、噴射圧低下量との関係の一例を示したグラフである。 エンジン回転速度を或る値に固定した場合における、指令非同期噴射量及び大気温度と、噴射圧低下量との関係の一例を示したグラフである。 指令非同期噴射量及び噴射圧力比と、指令非同期噴射量を補正するための補正係数との関係を示したグラフである。 図１に示したＣＰＵが実行する、指令非同期噴射量の決定、及び実非同期噴射量の算出を行うためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する、非同期噴射を行うためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する、同期噴射を行うための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、３９…燃料噴射弁、４１…吸気管、６２…吸気温度センサ、６５…クランクポジションセンサ、６６…水温センサ、６８…吸気管圧力センサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の始動により開始される前記燃料噴射手段による燃料噴射の開始後から所定の条件が成立するまでの期間である始動期間において、前記燃料噴射手段から噴射指示される燃料量である指令燃料噴射量を、前記内燃機関の空燃比とは無関係に始動専用の特定の値に決定する非同期噴射手段と、
   前記燃料噴射手段による噴射により前記吸気通路を構成する部材に付着している燃料の量である燃料付着量を推定する燃料付着量推定手段と、
   前記始動期間の終了後、前記燃料付着量推定手段により推定される前記燃料付着量に基づいて、前記内燃機関の空燃比が目標空燃比に一致するように前記指令燃料噴射量を決定する同期噴射手段と、
   前記燃料付着量推定手段が使用する、前記始動期間の終了時点での前記燃料付着量の値である前記燃料付着量の初期値を、前記始動期間において前記燃料噴射手段による燃料噴射により発生する噴射圧力の変動を少なくとも考慮して決定する燃料付着量初期値決定手段と、
   を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記燃料付着量初期値決定手段は、
   前記始動期間において実行される前記燃料噴射手段による複数回の燃料噴射におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力を、前記燃料噴射により発生する噴射圧力の変動を考慮して推定する噴射圧力推定手段と、
   前記推定されたそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力に基づいて前記複数回の燃料噴射における対応する実際の燃料噴射量をそれぞれ推定する実燃料噴射量推定手段と、
   を備え、
   少なくとも前記推定されたそれぞれの実際の燃料噴射量に基づいて前記燃料付着量の初期値を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記噴射圧力推定手段は、
   前回の噴射開始時点での噴射圧力と前回の噴射期間に対応する値とから今回の噴射開始時点での噴射圧力を決定するという規則を利用して前記複数回の燃料噴射におけるそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記噴射圧力推定手段は、
   前記内燃機関の運転速度により決定される前記複数回の燃料噴射における噴射開始時期を更に考慮して前記それぞれの噴射開始時点での噴射圧力を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記噴射圧力推定手段は、
   大気の温度、燃料の性状、及び、噴射圧力を発生させる電動ポンプに供給される電圧のうち少なくとも一つを更に考慮して前記それぞれの噴射開始時点での噴射圧力を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
6. 請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記実燃料噴射量推定手段は、
   前記推定されたそれぞれの噴射開始時点での噴射圧力に基づいて前記複数回の燃料噴射において噴射指示される対応する指令燃料噴射量をそれぞれ補正することで前記それぞれの実際の燃料噴射量を推定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。

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