JP4835520B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に機関始動時の燃焼状態を改善するための内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関にあっては、機関停止時に燃料が燃料噴射弁から漏れ出すといった現象が発生することが知られている。燃料噴射弁からの燃料漏れは、具体的には例えば機関停止時に燃料を供給するフューエルデリバリパイプに高圧の燃料が残留することで発生することが知られている。係る燃料漏れが発生すると、機関始動時に漏れ出した燃料が混合気に含まれてしまう結果、空燃比がリッチになってしまい、始動性の悪化や排気エミッションの増大を招くことになる。これに対して、燃料噴射弁からの燃料漏れに対処するための技術が例えば特許文献１または２で提案されている。

一方、燃料には揮発性の高い軽質燃料と揮発性の低い重質燃料とがあり、燃料の性状が異なると内燃機関の燃焼状態も異なってくる。このため良好な燃焼状態を得るためには燃料の性状を判定し、燃料の性状に応じて内燃機関を運転する必要がある。これに対して、筒内圧等に基づき燃料性状を判定する技術が例えば特許文献３で開示されている。またこのほか本発明と関連性があると考えられる技術として、燃料噴射量を気筒毎に補正する技術が例えば特許文献４で、空燃比を気筒毎にする技術が例えば特許文献５で夫々提案されている。

特開２００５−１８８４１９号公報 特開２００５−１３３６５０号公報 特開２０００−２５７４６７号公報 特開２００５−３０３３２号公報 特開平６−２８０６６９号公報

ところで燃料噴射弁には個体差があり、これに起因して機関停止時の燃料の漏れ量は燃料噴射弁毎に異なってくる。このため機関始動時の燃焼状態を改善するためには、燃料の漏れ量を燃料噴射弁毎、換言すれば気筒毎に把握した上で燃料噴射量を決定する必要がある。この点、例えば特許文献４または５が提案する技術によれば、気筒毎に燃焼状態を改善することも可能になると考えられる。しかしながら、これらの提案技術は筒内圧等に基づき補正或いは検出を行うことから、まず前提として内燃機関で燃焼が行われる必要がある。このためこれらの提案技術では、機関停止時の燃料噴射弁からの燃料漏れを原因として、機関始動時に悪化する燃焼状態を改善することは困難だと考えられる。また燃料噴射弁からの燃料の漏れ量は劣化等の経時的な変化によっても異なってくることから、機関始動時の燃焼状態を改善するためには、燃料の漏れ量を経時的に把握した上で燃料噴射量を決定する必要もある。

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、機関停止時に燃料噴射弁からの燃料漏れがあり、且つ燃料の漏れ量に燃料噴射弁の個体差及び経時的な変化があっても、機関始動時の燃焼状態を気筒毎に改善できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は複数の気筒を備える内燃機関で制御を行うための内燃機関の制御装置であって、前記気筒毎に燃料噴射弁が配置され、少なくとも前記燃料噴射弁の開口隙間面積に基づき、機関停止後に機関停止時間の長さに応じて前記燃料噴射弁から漏れ出す第１の燃料漏れ量を前記気筒毎に算出する第１の漏れ量算出手段と、機関始動時の筒内燃料量を前記気筒毎に算出する始動時筒内燃料量算出手段と、少なくとも前記筒内燃料量を反映させて、機関始動時の燃料噴射量を前記気筒毎に算出する始動時燃料噴射量算出手段と、所定の演算のもと、機関始動時の空燃比を前記気筒毎に算出する始動時空燃比算出手段と、少なくとも前記始動時空燃比算出手段が算出した空燃比に基づき、前記第１の燃料漏れ量に対応する実際の燃料漏れ量として、第２の燃料漏れ量を前記気筒毎に算出する第２の漏れ量算出手段と、前記第１及び第２の燃料漏れ量に基づき、前記開口隙間面積から実際の開口隙間面積として、新たな開口隙間面積を前記気筒毎に算出するとともに、前記開口隙間面積を前記新たな開口隙間面積に前記気筒毎に更新する開口隙間面積更新手段とを備えることを特徴とする。

ここで、機関停止後に燃料噴射弁の噴射孔から漏れ出す第１の燃料漏れ量は、燃料噴射弁の開口隙間面積と相関関係があるといえる。また第１の燃料漏れ量は機関停止時間とも相関関係があり、さらに機関始動時の筒内燃料量には、第１の燃料漏れ量のうち、燃料噴射弁の具体的な配置などによって異なってくる所定量の燃料が含まれることになる。このため係る点に着目し、上記第１の漏れ量算出手段、始動時筒内燃料量算出手段及び始動時燃料噴射量算出手段を備えた本発明によれば、機関停止時に燃料噴射弁からの燃料漏れがあり、且つ燃料の漏れ量に燃料噴射弁の個体差があっても、機関始動時の燃焼状態を気筒毎に改善できる。

一方、実際の燃料漏れ量に相当する第２の燃料漏れ量と筒内燃料量との間には相関関係があり、さらに筒内燃料量と機関始動時の空燃比との間にも相関関係があることから、所定の演算のもと、実際の内燃機関の運転状態から機関始動時の空燃比を気筒毎に算出するとともに、所定の演算のもと、算出した空燃比から第２の燃料漏れ量を気筒毎に算出することができる。また燃料漏れ量と開口隙間面積との間には相関関係があることから、第２の燃料漏れ量を算出すれば実際の開口隙間面積に相当する新たな開口隙間面積も算出できるようになるとともに、現在の開口隙間面積を新たな開口隙間面積に更新できるようになる。

係る点に着目して上記始動時空燃比算出手段、第２の燃料漏れ量算出手段及び開口隙間面積更新手段を備えた本発明によれば、機関始動時毎に第１の燃料漏れ量を精度良く算出できるようになるため、機関停止時に燃料噴射弁からの燃料漏れがあり、且つ燃料の漏れ量に経時的な変化があっても、機関始動時の燃焼状態を気筒毎に改善できる。また始動時空燃比算出手段に係る所定の演算では、活性温度に達していなければ利用できないＡ／Ｆセンサ等の出力を利用しないため、本発明によれば、機関冷間始動時であっても燃焼状態を気筒毎に改善できる。なお、本発明記載の「少なくとも」とは特に相関関係に関連すると考えられる要素を特定したものである。

また本発明は前記燃料噴射弁が前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するように前記気筒毎に配置されているとともに、前記始動時筒内燃料量算出手段が、前記第１の燃料漏れ量の前記吸気ポートへの付着と、始動時基本燃料噴射量の前記吸気ポートでの残留とを考慮して、前記筒内燃料量を前記気筒毎に算出してもよい。内燃機関が所謂ポート噴射を行う内燃機関である場合には、始動時筒内燃料量算出手段は具体的には本発明のように算出を行うことが好適である。

本発明によれば、機関停止時に燃料噴射弁からの燃料漏れがあり、且つ燃料の漏れ量に燃料噴射弁の個体差及び経時的な変化があっても、機関始動時の燃焼状態を気筒毎に改善できる内燃機関の制御装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１はＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係る内燃機関の制御装置を内燃機関５０の要部とともに模式的に示す図である。内燃機関５０は吸気ポート５２ａに燃料を噴射するように配置された燃料噴射弁５７を備える所謂ポート噴射式の内燃機関となっている。なお、内燃機関５０は適宜の気筒数及び気筒配列構造を有していてよい。また内燃機関５０は一気筒につき吸気弁５５及び排気弁５６を２つずつ備えているが、これに限られず一気筒につき適宜の数量の吸排気弁５５、５６を備えていてよい。

内燃機関５０はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３などを有して構成されている。シリンダブロック５１には略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内にはピストン５３が収容されており、ピストン５３の頂面にはタンブル流Ｔを案内するためのキャビティが形成されている。シリンダブロック５１にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５４はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３によって囲われた空間として形成されている。シリンダヘッド５２には吸気を筒内に導入するための吸気ポート５２ａと、燃焼したガスを燃焼室５４から排気するための排気ポート５２ｂとが夫々形成されており、さらに吸気ポート５２ａを開閉するための吸気弁５５と、排気ポート５２ｂを開閉するための排気弁５６とが夫々配設されている。燃料噴射弁５７は吸気ポート５２ａに燃料を噴射できるようにシリンダヘッド５２に配設されており、点火プラグ５８は筒内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５２のうち、燃焼室５４上方、且つ中央の部分に配設されている。

ＥＣＵ１Ａは図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを有して構成されるマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主として内燃機関５０を制御するための構成であり、ＥＣＵ１Ａには例えば燃料噴射弁５７が制御対象として電気的に接続されている。またＥＣＵ１Ａには、内燃機関５０の状態を検出するためのセンサとして、内燃機関５０の回転数ＮＥを検出するためのクランク角センサ７１や、内燃機関５０の冷却水温Ｔｗを検出するための水温センサ７２や、ｉｇｓｗ（イグニッションスイッチ）７３や、燃料噴射弁５７の配置に対応する吸気管内圧Ｐｍを検出するための吸気管内圧センサ７４や、燃料噴射弁５７に燃料を供給する図示しないフューエルデリバリパイプ内の燃料圧力Ｐ_ｆを検出するための燃料圧力センサ７５や、各気筒の上死点を検出するためのカム角センサ７６や、筒内圧力Ｐ_ｃｙｌを検出するための筒内圧センサ７７のほか、図示しないエアフロメータやスロットル開度センサやアクセル開度センサなどが電気的に接続されている。なお、ＥＣＵ１Ａにはこのほか各種の制御対象やセンサ、スイッチ類が電気的に接続されていてよい。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成であり、本実施例では以下に示す第１の漏れ量算出用プログラムや、始動時筒内燃料量算出用プログラムや、始動時燃料噴射量算出用プログラムや、始動時空燃比算出用プログラムや、第２の漏れ量算出用プログラムや、開口隙間面積算出用プログラム（以下、これらのプログラムを総称するときには特定プログラムと称す）なども格納している。

第１の漏れ量算出用プログラムは少なくとも燃料噴射弁５７の開口隙間面積Ａ_ｉｎｊに基づき、機関停止後に機関停止時間の長さに応じて燃料噴射弁５７から漏れ出す累積燃料漏れ量Ｍ_ｆ（請求項記載の第１の燃料漏れ量に相当）を気筒毎に算出するように作成されている。第１の漏れ量算出用プログラムは具体的には後述する数１に示す式に基づき、累積燃料漏れ量Ｍ_ｆを算出するように作成されている。始動時筒内燃料量算出用プログラムは機関始動時の筒内燃料量ｍ_ｃｙｌを気筒毎に算出するように作成されている。この始動時筒内燃料量算出用プログラムは具体的には累積燃料漏れ量Ｍ_ｆの吸気ポート５２ａへの付着を考慮して、累積燃料漏れ量Ｍ_ｆに応じた所定量の燃料（本実施例では式：（１−Ｐ）Ｍ_ｆで表される燃料量。Ｐは付着率）と、後述する始動時基本燃料噴射量ｍ_ｓｔｂの吸気ポート５２ａでの残留とを考慮して、始動時基本燃料噴射量ｍ_ｓｔｂに応じた所定量の燃料（本実施例では式：（１−Ｒ）ｍ_ｓｔｂで表される燃料量。Ｒは残留率）とを気筒毎に算出するとともに、後述する数２に示す式に基づき、筒内燃料量ｍ_ｃｙｌを算出するように作成されている。

始動時燃料噴射量算出用プログラムは筒内燃料量ｍ_ｃｙｌを反映させて、機関始動時の燃料噴射量である始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを気筒毎に算出するように作成されている。この始動時燃料噴射量算出用プログラムは具体的には後述する数３及び数４に示す式に基づき、始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを気筒毎に算出するように作成されている。始動時空燃比算出用プログラムは所定の演算のもと、機関始動時の空燃比ＡＦＲを気筒毎に算出するように作成されている。この始動時空燃比算出用プログラムは具体的には後述する図２に示すフローチャートのステップＳａ１４からＳａ１８までに示す処理を実現するためのプログラムとして作成されており、これら一連の処理で行われる演算が上記所定の演算となっている。

第２の漏れ量算出用プログラムは少なくとも空燃比ＡＦＲに基づき、累積燃料漏れ量Ｍ_ｆに対応する実際の漏れ量として、真の漏れ量Ｍ_ｆｃｏ（請求項記載の第２の燃料漏れ量に相当）を気筒毎に算出するよう作成されている。この第２の漏れ量算出用プログラムは具体的には後述する数６に示す式に基づき、真の漏れ量Ｍ_ｆｃｏを気筒毎に算出するように作成されている。開口隙間面積更新用プログラムは累積燃料漏れ量Ｍ_ｆ及び真の漏れ量Ｍ_ｆｃｏに基づき、開口隙間面積Ａ_ｉｎｊから実際の開口隙間面積として、新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}を気筒毎に算出するとともに、開口隙間面積Ａ_ｉｎｊを新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}に気筒毎に更新するように作成されている。この開口隙間面積更新用プログラムは具体的には後述する数７に示す式に基づき、新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}を気筒毎に算出するとともに、開口隙間面積Ａ_ｉｎｊを新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}に気筒毎に更新するように作成されている。

またＲＯＭはこのほか内燃機関制御用プログラムや、内燃機関５０の状態を検出するためのプログラムとして、具体的には例えばクランク角センサ７１の出力に基づき回転数ＮＥを検出するための回転数検出用プログラムや、水温センサ７２の出力に基づき冷却水温Ｔｗを検出するための水温検出用プログラムや、吸気管内圧センサ７４の出力に基づき吸気管内圧Ｐｍを検出するための吸気管内圧検出用プログラムや、燃料圧力センサ７５の出力に基づき燃料圧力Ｐ_ｆを検出するための燃料圧力検出用プログラムや、エアフロメータの出力に基づき吸入空気量を検出するための吸入空気量検出用プログラムや、クランク角センサ７１及びカム角センサ７６の出力に基づきクランク角度及び各気筒の行程を検出するための行程検出用プログラムや、筒内圧センサ７７の出力に基づき筒内圧力Ｐ_ｃｙｌを検出するための筒内圧検出用プログラムなども格納している。なお、上述してきた各種のプログラムは一体として構成されていてもよい。

本実施例ではマイコンとＲＯＭに格納されたプログラムとで各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが実現されており、特にマイコンと第１の漏れ量算出用プログラムとで第１の漏れ量算出手段が、マイコンと始動時筒内燃料量算出用プログラムとで始動時筒内燃料量算出手段が、マイコンと始動時燃料噴射量算出用プログラムとで始動時燃料噴射量算出手段が、マイコンと始動時空燃比算出用プログラムとで始動時空燃比算出手段が、マイコンと第２の漏れ量算出用プログラムとで第２の漏れ量算出手段が、マイコンと開口隙間面積算出用プログラムとで開口隙間面積算出手段が夫々実現されている。

次にＥＣＵ１Ａで行われる処理を図２に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートに示す処理の中には周知技術であることなどから、これまでの記載で特段明示しなかったプログラムに基づいて行われる処理もあるが、本フローチャートに示す処理はすべてＲＯＭに格納されたプログラムに基づきＣＰＵが実行するものとなっている。また本フローチャートはＥＣＵ１Ａで行われる処理を一気筒に着目して示したものとなっている。ＣＰＵはｉｇｓｗ７３がｏｆｆになったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳａ１）。すなわち本ステップで内燃機関５０が停止したか否かが判定される。否定判定であれば、ステップＳａ１１に戻る。一方、肯定判定であれば、ＣＰＵはｉｇｓｗ７３ｏｆｆ後の経過時間をカウントする処理を実行する（ステップＳａ２）。本ステップで、ＣＰＵは具体的にはｉｇｓｗ７３ｏｆｆ後、再び始動条件が整うまでの経過時間をカウントする。

続いてＣＰＵは吸気管内圧Ｐｍ及びフューエルデリバリパイプ内の燃料圧力Ｐ_ｆを取得（検出）する処理を実行する（ステップＳａ３及びＳａ４）。さらにＣＰＵは開口隙間面積Ａ_ｉｎｊを取得する処理を実行する（ステップＳａ５）。本ステップで、ＣＰＵは具体的にはメモリ（ＲＯＭまたはＲＡＭ）に格納された値を取得する。なお、開口隙間面積Ａ_ｉｎｊの初期値には、油密性能がばらつきの中央にある燃料噴射弁５７の開口隙間面積Ａ_ｉｎｊの値が予め設定されている。この点、開口隙間面積Ａ_ｉｎｊの初期値は基本的に特に制限されないが、このように初期値を設定しておくことにより開口隙間面積Ａ_ｉｎｊの更新による学習が早くなる。

続いてＣＰＵは累積燃料漏れ量Ｍ_ｆを算出する処理を実行する（ステップＳａ６）。本ステップで、ＣＰＵは具体的には次の数１に示す式に基づき、累積燃料漏れ量Ｍ_ｆを算出する処理を実行する。
（数１）
Ｍ_ｆ＝Ａ_ｉｎｊ√｛２ρ_ｇ（Ｐ_ｆ−Ｐ_ａｉｒ）＋ρ_ｇ ^２ｇｚ｝＋Ｍ_ｆ（前回の値）
ここで、Ｐ_ａｉｒは大気圧（１０１．３ｋＰａ）、ρ_ｇは燃料（液体）密度、ｇは重力加速度、ｚは諸元により一意に決まる定数であり、このｚは具体的にはフューエルデリバリパイプと燃料噴射弁５７先端との鉛直方向距離である。数１に示す式から、累積燃料漏れ量Ｍ_ｆは少なくとも開口隙間面積Ａ_ｉｎｊに基づき算出されていることがわかる。なお、この累積燃料漏れ量Ｍ_ｆの機関停止時の初期値は０（ゼロ）に設定される。

続いてＣＰＵはｉｇｓｗ７３がｏｎになったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳａ７）。否定判定であればステップＳａ２に戻る。これにより、再びステップＳａ６に進んだときに累積燃料漏れ量Ｍ_ｆが更新されるため、機関停止後に機関停止時間の長さに応じて累積燃料漏れ量Ｍ_ｆを算出できる。一方、肯定判定であれば、ＣＰＵは内燃機関５０が始動したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳａ８）。否定判定であればステップＳａ２に戻る。一方、肯定判定であれば、ＣＰＵは冷却水温Ｔｗを取得する処理を実行する（ステップＳａ９）。この冷却水温Ｔｗは具体的にはシリンダヘッド５２部の冷却水温Ｔｗであることが望ましい。続いてＣＰＵは始動時基本燃料噴射量ｍ_ｓｔｂを算出する処理を実行する（ステップＳａ１０）。

ステップＳａ１０で、ＣＰＵは具体的には冷却水温Ｔｗを引数として、予めＲＯＭに格納されたマップデータから始動時基本燃料噴射量ｍ_ｓｔｂを算出する処理を実行する。また始動時基本燃料噴射量ｍ_ｓｔｂをそのまま噴射した場合、筒内に流入する筒内燃料量ｍ_ｃｙｌは次の数２に示す式で推定できる。
（数２）
ｍ_ｃｙｌ＝（１−Ｐ）Ｍ_ｆ＋（１−Ｒ）ｍ_ｓｔｂ
ここで、Ｐは付着率、Ｒは残留率であり、夫々回転数ＮＥ及び充填効率ＫＬの関数として予め求めておいたものを適用している。続いてＣＰＵは回転数ＮＥ及び吸気充填効率ＫＬを取得する処理を実行する（ステップＳａ１１及びＳａ１２）。

さらにＣＰＵは始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを算出するとともに、算出した始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔで燃料を噴射するための処理を実行する（ステップＳａ１３）。本ステップで始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを算出するにあたって、ＣＰＵは具体的にはまず次の数３に示す式に基づき、筒内吸入燃料量目標値ｍ_ｃｙｌｔを算出する。
（数３）
ｍ_ｃｙｌｔ＝ＡＦＲ_ｔ×ＫＬ×（Ｐ_０Ｖ_Ｃ／Ｒ_０Ｔ_０）
ここで、ＡＦＲ_ｔは目標空燃比、Ｐ_０は標準状態圧力（１０１．３ｋＰａ）、Ｔ_０は標準状態温度（２９８Ｋ）、Ｒ_０は気体定数、Ｖ_Ｃはシリンダ行程容積である。
続いてＣＰＵは次の数４に示す式に基づいて、始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを算出する処理を実行する。
（数４）
ｍ_ｓｔ＝ｍ_ｓｔｂ＋（ｍ_ｃｙｌｔ−ｍ_ｃｙｌ）／（１−Ｒ）
数４に示す式から、始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔには筒内燃料量ｍ_ｃｙｌが反映されていることがわかる。

ＣＰＵはクランク角度θを取得する処理を実行するとともに、筒内圧力Ｐ_ｃｙｌを取得する処理を実行する（ステップＳａ１４及びＳａ１５）。さらにＣＰＵはクランク角度θが９０［ｄｅｇ．ｂｔｄｃ］であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳａ１６）。本ステップに示す処理は圧縮工程を判定するための処理となっており、本ステップでＣＰＵは具体的には位相が圧縮上死点前９０［ｄｅｇ］であるか否かを判定している。否定判定であれば、ステップＳａ１４に戻る。

一方、肯定判定であれば、ＣＰＵは熱損失Ｑ_ｗ及び比熱比κを算出する処理を実行する（ステップＳａ１７）。本ステップで熱損失Ｑ_ｗを算出するにあたって、ＣＰＵは具体的には図３に示すマップデータから、回転数ＮＥ、充填効率ＫＬ及び冷却水温Ｔｗを引数として熱損失Ｑ_ｗを算出する処理を実行する。また本ステップで比熱比κを算出するにあたって、ＣＰＵは具体的には次の数５に示す式に基づいて比熱比κを算出する処理を実行する。
（数５）
κ＝｛Ｑ_ｗ−Ｐ_ｃｙｌ（Ｖ_ｃｙｌ−Ｖ_{ｃｙｌｏｌｄ}）｝／｛Ｑ_ｗ＋Ｖ_ｃｙｌ（Ｐ_ｃｙｌ−Ｐ_{ｃｙｌｏｌｄ}）｝
ここでＰ_ｃｙｌはクランク角度θが９０［ｄｅｇ．ｂｔｄｃ］であるときの筒内圧、Ｐ_{ｃｙｌｏｌｄ}は１ステップ前のＰ_ｃｙｌ、Ｖ_ｃｙｌはクランク角度θが９０［ｄｅｇ．ｂｔｄｃ］であるときの筒内容積、Ｖ_{ｃｙｌｏｌｄ}は１ステップ前のＶ_ｃｙｌである。

さらにＣＰＵは空燃比ＡＦＲを算出する処理を実行する（ステップＳａ１８）。本ステップで、ＣＰＵは具体的には図４に示すマップデータ（ステップＳａ１７で得た比熱比κ及び空燃比ＡＦＲが１４．５のときの比熱比κ１の比率と、当量比との相関関係を規定したマップデータ）をもとに、空燃比ＡＦＲを算出する処理を実行する。なお、比熱比κ１は充填効率ＫＬを引数にもつ図５に示すマップデータから算出される。続いてＣＰＵは新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}を算出するとともに、開口隙間面積Ａ_ｉｎｊを新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}に更新する処理を実行する（ステップＳａ１９）。

ステップＳａ１９で開口隙間面積Ａ_ｉｎｊを更新するにあたって、ＣＰＵは具体的にはまずステップＳａ１８で得た空燃比ＡＦＲをもとに、次の数６に示す式に基づいて真の漏れ量Ｍ_ｆｃｏを算出する処理を実行する（ステップＳａ２０）。
（数６）
Ｍ_ｆｃｏ＝｛ＡＦＲ×ＫＬ×（Ｐ_０Ｖ_Ｃ／Ｒ_０Ｔ_０）−（１−Ｒ）ｍ_ｓｔ｝／（１−Ｐ）
数６から、真の漏れ量Ｍ_ｆｃｏが少なくとも空燃比ＡＦＲに基づき算出されていることがわかる。続いてＣＰＵは、次の数７に示す式に基づいて、真の漏れ量Ｍ_ｆｃｏと累積燃料漏れ量Ｍ_ｆとに基づき開口隙間面積Ａ_ｉｎｊから新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}を算出する処理を実行する。
（数７）
Ａ_{ｉｎｊｃｏ}＝Ａ_ｉｎｊ×Ｍ_ｆｃｏ／Ｍ_ｆ
なお、この新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}は、次回の機関停止時にはさらに開口隙間面積Ａ_ｉｎｊに置き換えられる。

これにより、機関始動毎に現在の開口隙間面積Ａ_ｉｎｊが新たな開口隙間面積Ａ_{ｉｎｊｃｏ}で更新されるので、機関始動毎に累積燃料漏れ量Ｍ_ｆを精度良く算出できる。このため燃料噴射弁５７に劣化など経時的な変化があっても、適切な始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを気筒毎に決定及び噴射できる。また気筒毎に累積燃料漏れ量Ｍ_ｆが算出されるので、燃料噴射弁５７に固体差があっても、適切な始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを気筒毎に算出及び噴射できる。さらに始動時空燃比算出手段に係る所定の演算によれば、機関冷間始動時であっても空燃比を算出できることから、機関冷間始動時であっても適切な始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを気筒毎に算出及び噴射できる。さらに以上により、機関停止時に燃料噴射弁５７からの燃料漏れがあり、且つ累積燃料漏れ量Ｍ_ｆに燃料噴射弁５７の個体差及び経時的な変化があっても、機関冷間始動時の燃焼状態を気筒毎に改善できるＥＣＵ１Ａを実現できる。

本実施例に係るＥＣＵ１Ｂは、特定プログラムの代わりに、以下に示す始動時空燃比算出用プログラムと、燃料性状判定用プログラムと、運転モード決定用プログラムとをＲＯＭに格納している以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、本実施例ではこのＥＣＵ１Ｂは実施例１で示した内燃機関５０で用いられる。始動時空燃比算出用プログラムは本実施例では具体的には後述する図６に示すフローチャートのステップＳｂ４からＳｂ１０までに示す処理を実現するためのプログラムとして作成されている。この始動時空燃比算出用プログラムは実施例１で示した始動時空燃比算出用プログラムと実質的に同一のものとなっており、これら一連の処理で行われる演算が始動時空燃比算出手段に係る所定の演算となっている。燃料性状判定用プログラムは、第１の燃料性状判定用プログラムと、第２の燃料性状判定用プログラムと、第３の燃料性状判定用プログラムとで構成されている。

第１の燃料性状判定用プログラムは、始動時空燃比算出用プログラムに基づき機関始動時に算出された第１の燃料サイクルに対応する第１サイクル空燃比ＡＦＲ_１（請求項記載の第１の空燃比に相当）が、理論空燃比近傍よりもリーンであるか否かを気筒毎に判定するように作成されている。第２の燃料性状判定用プログラムは、第１の燃料性状判定用プログラムに係る判定が否定判定であった場合に、始動時空燃比算出用プログラムに基づき算出された第２の燃焼サイクルに対応する第２サイクル空燃比ＡＦＲ_２（請求項記載の第２の空燃比に相当）が、理論空燃比近傍であるか否かを気筒毎に判定するように作成されている。第３の燃料性状判定用プログラムは、第２の燃料性状判定用プログラムに係る判定が否定判定であった場合に、第２の空燃比ＡＦＲ_２が理論空燃比近傍よりもリーンであるか否かを気筒毎に判定するように作成されている。なお、第１の燃焼サイクルは機関始動時の１サイクル目の燃焼サイクルとなっており、第２の燃焼サイクルは第１の燃焼サイクルに続く２サイクル目の燃焼サイクルとなっている。

さらに第１の燃料性状判定用プログラムは肯定判定であった場合に、燃料性状は重質であり、且つ燃料噴射弁５７の油密保持状態が良好である、と判定するように作成されている。また第２の燃料性状判定用プログラムは肯定判定であった場合に、燃料性状は軽質であり、且つ燃料噴射弁５７の油密保持状態が良好である、と判定するように作成されている。また第３の燃料性状判定用プログラムは、肯定判定であった場合には、燃料性状は重質であり、且つ燃料噴射弁５７の油密保持状態が悪化している、と判定し、否定判定であった場合には、燃料性状は軽質であり、且つ燃料噴射弁５７の油密保持状態が悪化している、と判定するように作成されている。

運転モード決定用プログラムは、第１の燃料性状判定用プログラムに係る判定が肯定判定であった場合、または第３の燃料性状判定用プログラムに係る判定が肯定判定であった場合に、対応する気筒の運転モードを第１の運転モードに決定するとともに、第２の燃料性状判定用プログラムに係る判定が肯定判定であった場合、または第３の燃料性状判定用プログラムに係る判定が否定判定であった場合に、対応する気筒の運転モードを第２の運転モードに決定するように作成されている。本実施例では第１の運転モードはドライバビリティを重視した運転モード（以下、単にドラビリ重視モードと称す）に、第２の運転モードはエミッションの低減を重視した運転モード（以下、単にエミッション重視モードと称す）に夫々設定されており、これらの運転モードを実現する各種パラメータの値などはＲＯＭに予め設定されている。

本実施例ではマイコンとＲＯＭに格納されたプログラムとで各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが実現されており、特にマイコンと始動時空燃比算出用プログラムとで始動時空燃比算出手段が、マイコンと第１の燃料性状判定用プログラムとで第１の燃料性状判定手段が、マイコンと第２の燃料性状判定用プログラムとで第２の燃料性状判定手段が、マイコンと第３の燃料性状判定用プログラムとで第３の燃料性状判定手段が、マイコンと運転モード決定用プログラムとで運転モード決定手段が夫々実現されている。

次にＥＣＵ１Ｂで行われる処理を図６及び図７に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、本フローチャートに示す処理の中にはこれまでの記載で特段明示しなかったプログラムに基づいて行われる処理もあるが、本フローチャートに示す処理はすべてＲＯＭに格納されたプログラムに基づきＣＰＵが実行するものとなっている。また本フローチャートはＥＣＵ１Ｂで行われる処理を一気筒に着目して示したものとなっている。ＣＰＵはｉｇｓｗ７３がｏｎになったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ１）。続いてＣＰＵは内燃機関５０が始動したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ２）。否定判定であればステップＳｂ１に戻る。一方、肯定判定であれば、ＣＰＵは冷間時であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ３）。本ステップで、ＣＰＵは具体的には冷却水温Ｔｗが所定値（例えば２５℃）よりも小さいか否かを判定する。否定判定であれば、ステップＳｂ１に戻る。

一方、肯定判定であれば、ＣＰＵはクランク角度θを取得する処理を実行する（ステップＳｂ４）。さらにＣＰＵは筒内圧力Ｐ_ｃｙｌを取得する処理を実行する（ステップＳｂ５）。続いてＣＰＵは、クランク角度θが９０［ｄｅｇ．ｂｔｄｃ］であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ６）。本ステップでＣＰＵは具体的には位相が１サイクル目の圧縮上死点前９０［ｄｅｇ］であるか否かを判定している。否定判定であればステップＳｂ４に戻る。

一方、肯定判定であれば、ＣＰＵは回転数ＮＥ及び充填効率ＫＬを取得する処理を実行する（ステップＳｂ７及びＳｂ８）。続いてＣＰＵは比熱比κを算出する処理を実行する（ステップＳｂ９）。本ステップでは、実施例１で示したステップＳａ１７と同様に比熱比κが算出される。さらにＣＰＵは、第１サイクル空燃比ＡＦＲ_１を算出する処理を実行する（ステップＳｂ１０）。続いてＣＰＵはＡＦＲ１が１５．５よりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ１１）。肯定判定であれば、ＣＰＵは対応する気筒の運転モードをドラビリ重視モードにする処理を実行する（ステップＳｂ１２）。一方、否定判定であれば、ＣＰＵはクランク角度θを取得する処理を実行する（ステップＳｂ１３）。続いてＣＰＵは筒内圧力Ｐ_ｃｙｌを取得する処理を実行する（ステップＳｂ１４）。さらにＣＰＵはクランク角度θが９０［ｄｅｇ．ｂｔｄｃ］であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ１５）。否定判定であれば、ステップＳｂ１３に戻る。

一方、肯定判定であれば、ＣＰＵは内燃機関５０の運転状態として、回転数ＮＥ及び充填効率ＫＬを取得する処理を実行する（ステップＳｂ１６及びＳｂ１７）。続いてＣＰＵは、比熱比κを算出する処理を実行する（ステップＳｂ１８）。さらにＣＰＵは、第２サイクル空燃比ＡＦＲ_２を算出する処理を実行する（ステップＳｂ１９）。続いてＣＰＵはＡＦＲ_２が１３．５よりも大きく、且つ１５．５よりも小さいか否か、すなわちＡＦＲ_２が理論空燃比近傍にあるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ２０）。肯定判定であれば、ＣＰＵは対応する気筒の運転モードをエミッション重視モードにする処理を実行する（ステップＳｂ２１）。一方、否定判定であれば、ＣＰＵはＡＦＲ２が１５．５よりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳｂ２２）。肯定判定であれば、ＣＰＵは対応する気筒の運転モードをドラビリ重視モードにする処理を実行する（ステップＳｂ２３）。一方、否定判定であれば、ＣＰＵは対応する気筒の運転モードをエミッション重視モードにする処理を実行する（ステップＳｂ２４）。

ステップＳｂ１１、Ｓｂ２０及びＳｂ２２では、具体的には図８に示すように燃料の性状が燃料噴射弁５７の油密保持状態とともに判定される。すなわち、ステップＳｂ１１で肯定判定であった場合には、燃料性状は重質であり、且つ燃料噴射弁の油密保持状態が良好である、と判定され、この結果、運転モードがドラビリ重視モードに決定されることになる。またステップＳｂ２０で肯定判定であった場合には、燃料性状は軽質であり、且つ燃料噴射弁の油密保持状態が良好である、と判定され、この結果、運転モードがエミッション重視モードに決定されることになる。またステップＳｂ２２で肯定判定であった場合には、燃料性状は重質であり、且つ燃料噴射弁の油密保持状態が悪化している、と判定され、この結果、ドラビリ運転モードに決定されることになり、一方、否定判定であった場合には、燃料性状は軽質であり、且つ燃料噴射弁の油密保持状態が悪化している、と判定され、この結果運転モードがエミッション運転モードに決定されることになる。

これにより、機関停止時に燃料噴射弁５７からの燃料漏れがあっても、機関始動時に燃料の性状を燃料噴射弁５７の油密保持状態とともに判定できることから、燃料性状を精度良く判定できる。また燃料の性状に応じて速やかに運転モードも決定されることから、燃料の性状に応じて内燃機関を好適に運転でき、この結果、機関始動時にドライバビリティとエミッション性能との両立を図ることができる。さらに始動時空燃比算出手段に係る所定の演算によれば、機関冷間始動時であっても空燃比を算出できることから、機関冷間始動時であっても適切な始動時燃料噴射量ｍ_ｓｔを気筒毎に算出及び噴射できる。以上により、機関停止時に燃料噴射弁５７からの燃料漏れがあっても、機関冷間始動時に燃料の性状を燃料噴射弁５７の油密保持状態とともに速やかに、且つ精度良く気筒毎に判定できるとともに、燃料の性状に応じて内燃機関５０を好適に運転できるＥＣＵ１Ｂを実現できる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

ＥＣＵ１Ａを内燃機関５０Ａの要部と共に模式的に示す図である。 ＥＣＵ１Ａで行われる処理をフローチャートで示す図である。 熱損失Ｑ_ｗのマップデータを模式的に示す図である。 比熱比κ及び空燃比ＡＦＲが１４．５のときの比熱比κ１の比率と、当量比との相関関係を規定したマップデータを模式的に示す図である。 比熱比κ１のマップデータを模式的に図である。 ＥＣＵ１Ｂで行われる処理をフローチャートで示す図である。 ＥＣＵ１Ｂで行われる処理をフローチャートで示す図である。 燃料の性状が燃料噴射弁５７の油密保持状態とともに判定されるときの判定パターンを表で示す図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
５０ 内燃機関
５１ シリンダブロック
５２ シリンダヘッド
５３ ピストン
５４ 燃焼室
５５ 吸気弁
５６ 排気弁
５７ 燃料噴射弁
５８ 点火プラグ

Claims (2)

1. 複数の気筒を備える内燃機関で制御を行うための内燃機関の制御装置であって、
   前記気筒毎に燃料噴射弁が配置され、
   少なくとも前記燃料噴射弁の開口隙間面積に基づき、機関停止後に機関停止時間の長さに応じて前記燃料噴射弁から漏れ出す第１の燃料漏れ量を前記気筒毎に算出する第１の漏れ量算出手段と、
   機関始動時の筒内燃料量を前記気筒毎に算出する始動時筒内燃料量算出手段と、
   少なくとも前記筒内燃料量を反映させて、前記機関始動時の燃料噴射量を前記気筒毎に算出する始動時燃料噴射量算出手段と、
   所定の演算のもと、前記機関始動時の空燃比を前記気筒毎に算出する始動時空燃比算出手段と、
   少なくとも前記始動時空燃比算出手段が算出した空燃比に基づき、前記第１の燃料漏れ量に対応する実際の燃料漏れ量として、第２の燃料漏れ量を前記気筒毎に算出する第２の漏れ量算出手段と、
   前記第１及び第２の燃料漏れ量に基づき、前記開口隙間面積から実際の開口隙間面積として、新たな開口隙間面積を前記気筒毎に算出するとともに、前記開口隙間面積を前記新たな開口隙間面積に前記気筒毎に更新する開口隙間面積更新手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃料噴射弁が前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するように前記気筒毎に配置されているとともに、前記始動時筒内燃料量算出手段が、前記第１の燃料漏れ量の前記吸気ポートへの付着と、始動時基本燃料噴射量の前記吸気ポートでの残留とを考慮して、前記筒内燃料量を前記気筒毎に算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。

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