JP4985005B2 - 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する。

内燃機関においては、燃料噴射や、吸気中に導入されるブローバイガスが原因となって、吸気弁や吸気ポートに、未燃成分やオイルなどが付着し堆積する。この堆積物を以下「吸気デポジット」という。

特開平５−４４５２７号公報には、予測されるデポジット付着速度をエンジンの運転領域毎に定めておき、各運転領域での運転時間と、その領域でのデポジット付着速度とから、吸気デポジットの付着量を推定し、空燃比制御に用いる物理モデルのうちの燃料壁流モデルを、推定された吸気デポジット付着量に基いて補正する空燃比制御装置が開示されている。

特開平５−４４５２７号公報 特開２００３−９７３０４号公報 特開２００３−７４３９２号公報 特開２００４−２９３４２９号公報 特開平３−１８５２４２号公報

しかしながら、デポジット付着速度は、運転状態だけで決まるものではなく、燃料性状や環境条件などによっても大きく変化する。このため、上記従来の装置では、吸気デポジットの付着を精度良く検知することはできないという問題がある。

また、吸気デポジットが付着すると、燃料の壁流量が変化するだけではなく、吸気弁を通過する気流の様子も変化する。その結果、タンブル流やスワール流などの筒内気流の強度が変化する場合がある。上記従来の装置では、そのような筒内気流の強度が吸気デポジットの付着に影響で変化することが考慮されていないため、吸気デポジットの影響を十分に補正することができないという問題がある。

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、吸気デポジットの付着を精度良く判定し、その影響を精度良く補正することの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。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
前記スロットル弁の開度をスロットル開度として取得するスロットル開度取得手段と、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記スロットル弁を通過する空気量であるスロットル通過空気量を、前記スロットル開度に基いて算出するスロットル通過空気量算出手段と、
前記スロットル弁の上流側の圧力の推定値であるスロットル上流圧力推定値を、前記吸入空気量と前記スロットル通過空気量とに基いて算出するスロットル上流圧力推定手段と、
前記スロットル上流圧力推定値の、基準値に対する減少度合いであるスロットル上流圧力減少度を算出するスロットル上流圧力減少度算出手段と、
前記スロットル上流圧力減少度が所定の度合いを超える場合に、前記内燃機関の吸気弁および／または吸気ポートにデポジットが付着していると判定する吸気デポジット判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記吸気デポジット判定手段は、
前記デポジットが付着していると判定した場合に、前記デポジットがないと仮定した場合の前記スロットル弁の下流側の圧力の推定値である第１のスロットル下流圧力推定値を算出する第１のスロットル下流圧力推定手段と、
前記スロットル弁の下流側の実際の圧力の推定値である第２のスロットル下流圧力推定値を算出する第２のスロットル下流圧力推定手段と、
前記第１のスロットル下流圧力推定値に対する前記第２のスロットル下流圧力推定値の減少度合いであるスロットル下流圧力減少度を算出するスロットル下流圧力減少度算出手段と、
前記スロットル下流圧力減少度と前記スロットル上流圧力減少度との差が所定値未満である場合には、前記内燃機関の気筒内に形成される筒内気流の強度が前記デポジットの影響によって強くなったと判定し、前記差が前記所定値を超える場合には、前記筒内気流の強度が前記デポジットの影響によって弱くなったと判定する筒内気流強度判定手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記吸気デポジット判定手段による判定を前記内燃機関のアイドル時に行うことを特徴とする。

また、第４の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
前記内燃機関の気筒内に直接に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記筒内気流の強度が強くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、総噴射量のうちで前記筒内インジェクタからの噴射量の占める割合が高くなるように、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとの噴射量比率を補正する噴射比率補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
前記内燃機関の気筒内に直接に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
前記筒内気流の強度が弱くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、総噴射量のうちで前記ポートインジェクタからの噴射量の占める割合が高くなるように、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとの噴射量比率を補正する噴射比率補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関の排気ガスによって駆動される過給機と、
排気ガスの一部を、前記過給機をバイパスして流すウェイストゲート弁と、
前記筒内気流の強度が強くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、前記ウェイストゲート弁の開度を大きくする方向に補正するウェイストゲート弁開度補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関の排気ガスによって駆動される過給機と、
排気ガスの一部を、前記過給機をバイパスして流すウェイストゲート弁と、
前記筒内気流の強度が弱くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、前記ウェイストゲート弁の開度を大きくする方向に補正するウェイストゲート弁開度補正手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、内燃機関の吸入空気量とスロットル通過空気量とに基いてスロットル上流圧力推定値を算出し、そのスロットル上流圧力推定値の、基準値に対する減少度合いが所定の度合いを超える場合に、吸気デポジットが付着していると判定することができる。これにより、燃料性状や環境条件等の違いにかかわらず、吸気デポジットの付着を精度良く判定することができる。

第２の発明によれば、吸気デポジットが付着していると判定された場合に、吸気デポジットがないと仮定した場合のスロットル下流圧力推定値である第１のスロットル下流圧力推定値と、実際の推定値である第２のスロットル下流圧力推定値とを算出することができる。そして、第１のスロットル下流圧力推定値に対する第２のスロットル下流圧力推定値の減少度合いであるスロットル下流圧力減少度と、スロットル上流圧力減少度との差が所定値未満である場合には、気筒内に形成される筒内気流の強度が吸気デポジットの影響によって強くなったと判定し、その差が上記所定値を超える場合には、筒内気流の強度が吸気デポジットの影響によって弱くなったと判定することができる。吸気デポジットは、その付着箇所などの違いにより、筒内気流を強めるように作用する場合と、弱めるように作用する場合とがある。第２発明によれば、その二つの場合を精度良く判別することができるので、吸気デポジット付着の影響をより正確に把握することができる。

第３の発明によれば、吸気デポジット付着に関する判定を内燃機関のアイドル時に行う。これにより、吸気デポジット付着に関する判定をより高い精度で行うことができる。

第４の発明によれば、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関において、筒内気流の強度が強くなったと判定された場合に、総噴射量のうちで筒内インジェクタからの噴射量の占める割合が高くなるように、両者の噴射量比率を補正することができる。筒内気流強度が強くなると、燃焼速度が速くなり、筒内圧が上昇するので、ノックが発生し易くなる。この場合に、第４の発明によれば、筒内噴射の割合を高くして、筒内温度を低下させることにより、ノックの発生を確実に抑制することができる。

第５の発明によれば、ポートインジェクタと筒内インジェクタとの双方を備えた内燃機関において、筒内気流の強度が弱くなったと判定された場合に、総噴射量のうちでポートインジェクタからの噴射量の占める割合が高くなるように、両者の噴射量比率を補正することができる。筒内気流強度が弱くなると、燃焼速度が遅くなるので、燃焼変動が悪化し易くなる。この場合に、第５の発明によれば、ポート噴射の割合を高くすることで、燃焼を安定化させ、燃焼変動の悪化を確実に抑制することができる。

第６の発明によれば、ウェイストゲート弁付きの過給機を備えた内燃機関において、筒内気流の強度が強くなったと判定された場合に、ウェイストゲート弁の開度を大きくする方向に補正することができる。筒内気流強度が強くなると、燃焼速度が速くなり、筒内圧が上昇するので、ノックが発生し易くなる。この場合に、第６の発明によれば、ウェイストゲート弁の開度を大きくして、背圧を低下させ、内部ＥＧＲ率を低下させることができる。内部ＥＧＲ率が低下すると、筒内温度が低下するので、ノックの発生を確実に抑制することができる。

第７の発明によれば、ウェイストゲート弁付きの過給機を備えた内燃機関において、筒内気流の強度が弱くなったと判定された場合に、ウェイストゲート弁の開度を大きくする方向に補正することができる。筒内気流強度が弱くなると、燃焼速度が遅くなるので、燃焼変動が悪化し易くなる。この場合に、第７の発明によれば、ウェイストゲート弁の開度を大きくして、背圧を低下させ、内部ＥＧＲ率を低下させることができる。内部ＥＧＲ率が低下すると、筒内の不活性ガス量が減って新気量が増えるので、燃焼が安定化する。このため、燃焼変動の悪化を確実に抑制することができる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１のシステムは、例えば車両の動力源として搭載される内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、点火プラグ１８と、吸気ポート１９内に燃料を噴射するポートインジェクタ２０と、筒内（燃焼室内）に直接に燃料を噴射する筒内インジェクタ２２とが設けられている。

図示の構成では、内燃機関１０には、吸気弁１４の開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構２４と、排気弁１６の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構２６とが設けられている。なお、本発明では、吸気弁１４および排気弁１６の開弁特性は、固定であってもよい。

また、内燃機関１０は、ターボ過給機２８を有している。ターボ過給機２８は、吸気圧縮機２８ａと排気タービン２８ｂとを有している。吸気圧縮機２８ａは、吸気通路３０の途中に配置されており、排気タービン２８ｂは、排気通路３２の途中に配置されている。

吸気圧縮機２８ａより上流側の吸気通路３０には、吸入空気量Gaを検出するエアフローメータ３４が設置されている。吸気圧縮機２８ａの下流側には、吸気圧縮機２８ａで圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラ３６が設置されている。インタークーラ３６の下流側には、吸気温度Tmpを検出する吸気温センサ３８が設置されている。吸気温センサ３８の下流側には、吸入空気量を調節するための電子制御式のスロットル弁４０が設置されている。スロットル弁４０の近傍には、スロットル弁４０の開度（以下「スロットル開度」という）を検出するスロットルポジションセンサ４２が設置されている。

排気タービン２８ｂの近傍には、排気タービン２８ｂの上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路４４が設けられている。バイパス通路４４には、ウェイストゲート弁４６が設置されている。ウェイストゲート弁４６が開くと、排気ガスの一部は、排気タービン２８ｂを通らずにバイパス通路４４を通って流れる。ウェイストゲート弁４６は、アクチュエータ４８により駆動されて、その開度が電子制御される。

また、本実施形態のシステムには、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ５２と、内燃機関１０のクランク角度を検出するクランク角センサ５４と、内燃機関１０に生ずるノッキングを検知するノックセンサ５６とを有している。

上述した各種のセンサおよびアクチュエータは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサからの信号に基づいて、各アクチュエータの作動を制御することにより、内燃機関１０を制御する。

［実施の形態１の特徴］
図２は、内燃機関１０の燃焼室付近を拡大して示す断面図である。図２に示すように、内燃機関１０の吸気弁１４や、吸気ポート１９には、吸気デポジットＤが徐々に付着し、堆積していく。

また、同図に示すように、内燃機関１０においては、吸気ポート１９と吸気弁１４との隙間から筒内へと流入する新気の流れによって、筒内にタンブル（縦渦）Ｔが形成される。吸気デポジットＤが付着すると、吸気ポート１９と吸気弁１４との隙間の新気の流れが影響を受けるので、タンブルＴの強さが変化する。その場合、吸気デポジットＤの付着する位置などによって、タンブルＴが強くなる場合と、タンブルＴが弱くなる場合とがある。タンブルＴの強さは、タンブル比（タンブルの旋回速度とエンジン回転数との比）で表すことができる。

本実施形態において、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０のアイドル時に、過給圧減少度（過給圧減少率）Picdwnを算出し、その過給圧減少度Picdwnの値に基いて、吸気デポジットの付着を判定することとした。

また、吸気デポジットが付着していると判定された場合、ＥＣＵ５０は、吸気管圧減少度（吸気管圧減少率）Pmdwnを算出し、その吸気管圧減少度Pmdwnと過給圧減少度Picdwnとの値に基いて、タンブル比が増加したか減少したかを判定することとした。

［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図３に示すルーチンによれば、まず、過給圧減少度Picdwnが、以下のようにして算出される（ステップ１００）。

図４は、上記ステップ１００の処理を示すサブルーチンのフローチャートである。図４に示すサブルーチンによれば、まず、内燃機関１０がアイドル状態にあるか否かが判別される（ステップ１０２）。本実施形態では、吸気デポジットの付着判定を内燃機関１０のアイドル時に行うこととしている。このため、上記ステップ１０２で、アイドル状態でないと判定された場合には、過給圧減少度Picdwnにゼロが代入され（ステップ１０４）、その後、本サブルーチンの処理がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１０２で、アイドル状態であると判定された場合には、次に、現在の推定過給圧Picの値が、推定過給圧前回値Picoldに代入される（ステップ１０６）。推定過給圧Picは、スロットル弁４０の上流側の圧力の推定値、つまりインタークーラ３６内の圧力の推定値である。アイドル状態においては、排気ガス流量が僅かであるため、ターボ過給機２８はほとんど機能せず、過給圧は上昇しない。このため、過給圧は、大気圧PAに等しい。よって、推定過給圧Picの初期値は、大気圧PAとされる。なお、大気圧PAは、図示しないセンサにより、検出されるものとする。

上記ステップ１０６の処理に続いて、スロットル弁４０を通過する空気量であるスロットル通過空気量Mtが、次式のようなスロットルモデルにより算出される（ステップ１０８）。
Mt＝μ・Picold・Φ・At／sqrt（Ｒ・Tmp） ・・・（１）

上記（１）式中、流量適合係数μおよび流量係数Φは、それぞれ、吸気ポート１９の形状等に基いて定まる所定の定数である。スロットル開口面積Atは、スロットルポジションセンサ４２によって検出されるスロットル開度に基いて算出することができる。Ｒは、気体定数である。吸気温度Tmpは、前述したように、吸気温センサ３８により検出される。

上記ステップ１０８の処理に続いて、推定過給圧Picが、次式により算出（更新）される（ステップ１１０）。
Pic＝Picold＋（Ga−Mt）・κ・Ｒ・Tmp／VIC ・・・（２）

上記（２）式中、吸入空気量Gaは、前述したように、エアフローメータ３４により検出される。κは、比熱比であり、所定の定数である。VICは、インタークーラ３６の容積である。

インタークーラ３６に単位時間当たりに流入する空気量は、吸入空気量Gaに等しい。また、インタークーラ３６から単位時間当たりに流出する空気量は、上記ステップ１０８で算出されたスロットル通過空気量Mtに等しい。上記（２）式は、過給圧推定値Pic、つまりインタークーラ３６内の圧力値が、インタークーラ３６への流入空気量Gaと流出空気量Mtとの差し引きによる圧力変化分に相当する右辺第２項を、右辺第１項の前回値Picoldに足し合わせることによって、更新されることを意味している。

上記ステップ１１０の処理に続いて、過給圧減少度Picdwnが、次式により算出される（ステップ１１２）。
Picdwn＝１００・（Pic−PA）／PA ・・・（３）

上記（３）式から分かる通り、過給圧減少度Picdwnは、大気圧PAに対する、推定過給圧Picの減少度合いを表す。過給圧減少度Picdwnが算出されると、本サブルーチンの処理が終了される。

図５は、スロットル開度と吸気量との関係を示す図である。図５中、実線のグラフは、吸気デポジットが付着していない状態における、スロットル開度と吸気量との関係を表している。吸気デポジットが付着する前、実際の吸気量、つまり吸入空気量Gaは、この実線のグラフ上に乗っている。また、上記（１）式のスロットルモデルにより算出されるスロットル通過空気量Mtは、実吸気量Gaに一致している。

一方、吸気デポジットが付着すると、吸気抵抗が増加するので、図５中の矢印(i)で示すように、実吸気量Gaは減少する。

ＥＣＵ５０は、アイドル時のエンジン回転数が目標値となるようにスロットル開度をフィードバック制御するアイドル回転数制御を行っている。このため、吸気デポジットの付着によって実吸気量Gaが減少すると、ＥＣＵ５０は、吸気量を確保してアイドル回転数を維持するために、図５中の矢印(ii)で示すように、スロットル開度を増大させる。図５中の破線は、吸気デポジットが付着した状態における、スロットル開度と吸気量との関係を表している。図５中の矢印(ii)のスロットル開度増大により、実吸気量Gaは、この破線のグラフに沿って、吸気デポジット付着前とほぼ同じ値へと回復する。

これに対し、スロットル通過空気量Mtは、上記（１）式のように、スロットル開度（スロットル開口面積At）によって決まる。このため、スロットル通過空気量Mtは、スロットル開度が増大すると、図５中の矢印(iii)で示すように、吸気デポジット付着前の値よりも大きくなる。以上のようにして、吸気デポジットが付着すると、スロットル通過空気量Mtが実吸気量Gaより大きくなる。これにより、上記（２）式の右辺第２項が負の値になるので、推定過給圧Picは、初期値である大気圧PAよりも低下していき、ある値に収束する。つまり、吸気デポジットが付着した場合には、推定過給圧Picの収束値は、大気圧PAより小さくなる。よって、過給圧減少度Picdwnは、負の値を示す。そこで、本実施形態では、過給圧減少度Picdwnが、ある閾値PICERRを下回った場合には、吸気デポジットが付着しているものと判定することとした。

すなわち、図３に示すルーチンにおいて、上記ステップ１００で過給圧減少度Picdwnが算出された場合には、次に、その算出された過給圧減少度Picdwnが、所定の負の値であるデポジット付着判定閾値PICERRを下回っているか否かが判別される（ステップ１１４）。その結果、過給圧減少度Picdwnが閾値PICERR未満である場合には、吸気デポジットが付着しているものと判定される（ステップ１１６）。一方、過給圧減少度Picdwnが閾値PICERRを超えている場合には、吸気デポジットが付着していないものと判定される（ステップ１１８）。

上記ステップ１１６において、吸気デポジットが付着しているものと判定された場合には、次に、吸気管圧減少度Pmdwnが、以下のようにして算出される（ステップ１２０）。

図６は、上記ステップ１２０の処理を示すサブルーチンのフローチャートである。図６に示すサブルーチンによれば、まず、内燃機関１０がアイドル状態にあるか否かが判別される（ステップ１２４）。本実施形態では、吸気管圧減少度Pmdwnの算出を内燃機関１０のアイドル時に行うこととしている。このため、上記ステップ１２４で、アイドル状態でないと判定された場合には、吸気管圧減少度Pmdwnにゼロが代入され（ステップ１２６）、その後、本サブルーチンの処理がそのまま終了される。

一方、上記ステップ１２４で、アイドル状態であると判定された場合には、次に、吸気デポジットが付着していないと仮定した場合のスロットル通過空気量Mtidが、次式により算出される（ステップ１２８）。
Mtid＝μ・PA・Φ・At／sqrt（Ｒ・Tmp） ・・・（４）

この場合、吸気デポジットが付着しているので、前述した理由から、スロットルモデルにより算出されるスロットル通過空気量Mtidは、実吸気量Gaより大きくなる。

続いて、吸気デポジットが付着していないと仮定した場合の推定吸気管圧Pmidが、次式により算出される（ステップ１３０）。
Pmid＝Mtid／GRAD＋PM0 ・・・（５）

図７は、吸気管圧と吸気量との関係を示す図である。吸気管圧と吸気量との関係は、図７に示すような直線で表される。上記（５）式中のGRADとPM0は、それぞれ、この直線の傾きと切片を表す定数である。上記ステップ１３０では、この関係に、上記ステップ１２８で算出されたスロットル通過空気量Mtidを当てはめることにより、吸気デポジットが付着していないと仮定した場合の推定吸気管圧Pmidが算出される。

上記ステップ１３０の処理に続いて、実際の推定吸気管圧Pmdpが、次式により算出される（ステップ１３２）。
Pmid＝Ga／GRAD＋PM0 ・・・（６）

すなわち、上記ステップ１３２では、実吸気量Gaを、図７に示す関係に当てはめることにより、実際の推定吸気管圧Pmdpが算出される。

上記ステップ１３２の処理に続いて、吸気管圧減少度Pmdwnが、次式により算出される（ステップ１３４）。
Pmdwn＝１００・（Pmdp−Pmid）／Pmid ・・・（７）

上記（７）式から分かる通り、吸気管圧減少度Pmdwnは、吸気デポジットが付着していないと仮定した場合の推定吸気管圧Pmidに対する、実際の推定吸気管圧Pmdpの減少度合いを表す。吸気管圧減少度Pmdwnが算出されると、本サブルーチンの処理が終了される。

（Ａ）吸気デポジットがタンブルに影響しない場合
図７中に（Ａ）で示すスロットル通過空気量Mtidと推定吸気管圧Pmidとは、吸気デポジットの付着によって、タンブル比が増加も減少もしないとした場合を示す。このとき、吸気管圧減少度Pmdwnは、過給圧減少度Picdwnに対応した値となる。この場合には、吸気管圧減少度Pmdwnと過給圧減少度Picdwnとの差は、ある一定の値（負の値）をとる。すなわち、その負の値をPMERRとすると、次式が成り立つ。
Pmdwn−Picdwn＝PMERR ・・・（８）

（Ｂ）吸気デポジットによってタンブル比が減少する場合
一方、図７中に（Ｂ）で示すスロットル通過空気量Mtidと推定吸気管圧Pmidとは、吸気デポジットの影響によってタンブル比が減少した場合を示す。タンブルが弱くなると、吸気ポート１９から筒内へ空気が入り易くなる。このため、この場合には、上記（Ａ）の場合と比べ、吸気デポジット付着前に対するスロットル開度増加量は小さい。よって、この場合には、実吸気量Gaと、スロットルモデルによる吸気量Mtidとの差は小さくなる。その結果、吸気管圧減少度Pmdwnは、小さくなる。そして、過給圧減少度Picdwnも小さくなるが、過給圧減少度Picdwnの方が感度が大きいので、吸気管圧減少度Pmdwnと過給圧減少度Picdwnとの差は、上記（Ａ）の場合と比べ、縮小し、ゼロに近づく。つまり、次式が成り立つ。
Pmdwn−Picdwn≧PMERR ・・・（９）

（Ｃ）吸気デポジットによってタンブル比が増加する場合
また、図７中に（Ｃ）で示すスロットル通過空気量Mtidと推定吸気管圧Pmidとは、吸気デポジットの影響によってタンブル比が増加した場合を示す。タンブルが強くなると、吸気ポート１９から筒内へ空気が入りにくくなる。このため、この場合には、上記（Ａ）の場合と比べ、吸気デポジット付着前に対するスロットル開度増加量は大きい。よって、この場合には、実吸気量Gaと、スロットルモデルによる吸気量Mtidとの差は大きくなる。その結果、吸気管圧減少度Pmdwnは、大きくなる。そして、過給圧減少度Picdwnも大きくなるが、過給圧減少度Picdwnの方が感度が大きいので、吸気管圧減少度Pmdwnと過給圧減少度Picdwnとの差は、上記（Ａ）の場合と比べ、拡大する。つまり、次式が成り立つ。
Pmdwn−Picdwn＜PMERR ・・・（１０）

本実施形態では、上述したような考え方に基いて、タンブル比の増減を判定することとした。すなわち、図３に示すルーチンにおいて、上記ステップ１２０で吸気管圧減少度Pmdwnが算出された場合には、次に、上記（１０）式が成り立つか否かが判別される（ステップ１２２）。その結果、上記（１０）式が成立すると判別された場合には、吸気デポジットの付着によって、タンブル比が増加したものと判定される（ステップ１３６）。一方、上記（１０）式が成立しないと判別された場合には、吸気デポジットの付着によって、タンブル比が減少したものと判定される（ステップ１３８）。

以上説明したように、図３のルーチンの処理によれば、吸気デポジットの付着を高精度に判定することができるとともに、吸気デポジットが付着したと判定された場合に、その影響によってタンブル比が増大したか減少したかについても精度良く判定することができる。

本実施形態では、吸気デポジット付着の影響によってタンブル比が増減した場合、その影響を相殺するための補正制御を行うこととした。以下、その内容について説明する。

（タンブル比が増大した場合）
タンブルは、燃焼を促進する効果を有する。このため、タンブルが強くなった場合には、燃焼速度が速くなる。その結果、燃焼時の最大筒内圧が上昇し、ノックが発生し易くなる。

本実施形態の内燃機関１０は、前述したように、ポートインジェクタ２０と、筒内インジェクタ２２との双方を備えている。この内燃機関１０では、必要な燃料量を、ポートインジェクタ２０と筒内インジェクタ２２とで任意の割合で分担して噴射することができる。すなわち、両者の噴射量比率を、ポート噴射量１００％、筒内噴射量０％の状態から、ポート噴射量０％、筒内噴射量１００％の状態までの任意の比率で変化させることができる。

図８は、ポート噴射と筒内噴射との噴射量比率（以下単に「噴射量比率」という）と、燃費および燃焼変動との関係を示す図である。吸気デポジットが付着していない通常時は、同図に示すように、燃費性能や燃焼変動等の特性が最適なバランスとなるように、運転状態に応じた所定の噴射量比率で燃料噴射が行われる。

これに対し、タンブル比が増大したと判定された場合には、図９に示すように、筒内噴射量の割合が高くなるように、噴射量比率を補正することとした。図９は、噴射量比率と筒内温度との関係を示す図である。筒内インジェクタ２２から燃料を噴射すると、燃料の気化熱により、筒内の温度が下がる。このため、筒内噴射量の割合を高くすると、図９に示すように、筒内温度を下げることができる。その結果、ノックが発生しにくくなる。このため、タンブル比増大に起因するノックの発生を確実に回避することができる。

また、上記のように噴射量比率を補正する手法に代えて、ウェイストゲート弁４６の開度を次のように補正してもよい。図１０は、ウェイストゲート弁４６の開度と、トルクおよび燃費との関係を示す図である。吸気デポジットが付着していない通常時は、同図に示すように、運転状態に応じた所定の開度となるように、ウェイストゲート弁４６が制御される。

これに対し、タンブル比が増大したと判定された場合には、図１１に示すように、ウェイストゲート弁４６の開度が大きくなるように、補正することとした。図１１は、ウェイストゲート弁４６の開度と、背圧、内部ＥＧＲ率および筒内温度との関係を示す図である。同図に示すように、ウェイストゲート弁４６の開度を大きくすると、排気タービン２８ｂを通らずにバイパス通路４４を通って流れる排気ガスの割合が増えるので、排気抵抗が小さくなり、背圧が低下する。背圧が低下すると、吸気圧との差圧が小さくなるので、吸気弁１４と排気弁１６とのバルブオーバーラップ期間中に生ずる内部ＥＧＲ量が低下する。内部ＥＧＲ率が低下すると、高温の内部ＥＧＲガスが筒内に占める割合が少なくなるので、筒内温度が低下する。その結果、ノックが発生しにくくなる。このようにして、ウェイストゲート弁４６の開度が大きくなるように補正することにより、タンブル比増大に起因するノックの発生を確実に回避することができる。

（タンブル比が減少した場合）
タンブル比が減少した場合には、燃焼速度が遅くなる。このため、燃焼が不安定となり、燃焼変動が悪化する傾向がある。図１２は、噴射量比率と燃焼変動との関係を示す図である。図１２中、実線は、吸気デポジットが付着していない通常の場合のグラフであり、破線は、吸気デポジット付着の影響によってタンブル比が減少した場合のグラフである。図１２に示すように、燃焼変動は、ポート噴射の割合を高くするほど、小さくなる。これは、ポート噴射では、筒内噴射に比べ、空気と燃料とがより均一に混合した状態で燃焼するので、燃焼がより安定するからである。

そこで、タンブル比が減少したと判定された場合には、図１２に示すように、ポート噴射量の割合が高くなるように、噴射量比率を補正することとした。これにより、燃焼変動を小さくすることができるので、タンブル比減少に起因する燃焼変動の悪化を確実に回避することができる。

また、上記のように噴射量比率を補正する手法に代えて、ウェイストゲート弁４６の開度を次のように補正してもよい。図１３は、ウェイストゲート弁４６の開度と、背圧、内部ＥＧＲ率および燃焼変動との関係を示す図である。前述したように、ウェイストゲート弁４６の開度を大きくすると、背圧が低下し、内部ＥＧＲ率が低下する。そして、内部ＥＧＲ率が低下すると、燃焼に寄与しない不活性ガスである内部ＥＧＲガスが筒内に占める割合が少なくなる一方、新気の割合が増加するので、燃焼が安定する。このため、図１３に示すように、燃焼変動が小さくなる。このようにして、ウェイストゲート弁４６の開度が大きくなるように補正することにより、タンブル比減少に起因する燃焼変動の悪化を確実に回避することができる。

なお、上述した実施の形態１においては、スロットルポジションセンサ４２が前記第１の発明における「スロットル開度取得手段」に、エアフローメータ３４が前記第１の発明における「吸入空気量検出手段」に、推定過給圧Picが前記第１の発明における「スロットル上流圧力推定値」に、過給圧減少度Picdwnが前記第１の発明における「スロットル上流圧力減少度」に、推定吸気管圧Pmidが前記第２の発明における「第１のスロットル下流圧力推定値」に、推定吸気管圧Pmdpが前記第２の発明における「第２のスロットル下流圧力推定値」に、吸気管圧減少度Pmdwnが前記第２の発明における「スロットル下流圧力減少度」に、それぞれ相当している。

また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「スロットル通過空気量算出手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「スロットル上流圧力推定手段」が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第１の発明における「スロットル上流圧力減少度算出手段」が、上記ステップ１１４および１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気デポジット判定手段」が、上記ステップ１２８および１３０の処理を実行することにより前記第２の発明における「第１のスロットル下流圧力推定手段」が、上記ステップ１３２の処理を実行することにより前記第２の発明における「第２のスロットル下流圧力推定手段」が、上記ステップ１３４の処理を実行することにより前記第２の発明における「スロットル下流圧力減少度算出手段」が、上記ステップ１２２，１３６および１３８の処理を実行することにより前記第２の発明における「筒内気流強度判定手段」が、図９に示す補正を実行することにより前記第４の発明における「噴射比率補正手段」が、図１２に示す補正を実行することにより前記第５の発明における「噴射比率補正手段」が、図１１に示す補正を実行することにより前記第６の発明における「ウェイストゲート弁開度補正手段」が、図１３に示す補正を実行することにより前記第７の発明における「ウェイストゲート弁開度補正手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１では、本発明をターボ過給機付き内燃機関の制御に適用した場合について説明したが、本発明は、過給機を備えない内燃機関の制御にも適用可能である。

また、上述した実施の形態１では、吸気デポジット付着の影響によるタンブル比の増減を判定する場合について説明したが、本発明では、タンブルに限らず、スワール（横渦）などの他の形態の筒内気流の強さを判定する場合にも適用可能である。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 内燃機関の燃焼室付近を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 スロットル開度と吸気量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 吸気管圧と吸気量との関係を示す図である。 ポート噴射と筒内噴射との噴射量比率と、燃費および燃焼変動との関係を示す図である。 噴射量比率と筒内温度との関係を示す図である。 ウェイストゲート弁の開度と、トルクおよび燃費との関係を示す図である。 ウェイストゲート弁の開度と、背圧、内部ＥＧＲ率および筒内温度との関係を示す図である。 噴射量比率と燃焼変動との関係を示す図である。 ウェイストゲート弁の開度と、背圧、内部ＥＧＲ率および燃焼変動との関係を示す図である。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 吸気弁
１６ 排気弁
１９ 吸気ポート
２０ ポートインジェクタ
２２ 筒内インジェクタ
２８ ターボ過給機
２８ａ 吸気圧縮機
２８ｂ 排気タービン
３０ 吸気通路
３２ 排気通路
３４ エアフローメータ
３８ 吸気温センサ
４０ スロットル弁
４６ ウェイストゲート弁
５０ ＥＣＵ

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
   前記スロットル弁の開度をスロットル開度として取得するスロットル開度取得手段と、
   前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記スロットル弁を通過する空気量であるスロットル通過空気量を、前記スロットル開度に基いて算出するスロットル通過空気量算出手段と、
   前記スロットル弁の上流側の圧力の推定値であるスロットル上流圧力推定値を、前記吸入空気量と前記スロットル通過空気量とに基いて算出するスロットル上流圧力推定手段と、
   前記スロットル上流圧力推定値の、基準値に対する減少度合いであるスロットル上流圧力減少度を算出するスロットル上流圧力減少度算出手段と、
   前記スロットル上流圧力減少度が所定の度合いを超える場合に、前記内燃機関の吸気弁および／または吸気ポートにデポジットが付着していると判定する吸気デポジット判定手段と、
   を備え、
   前記吸気デポジット判定手段は、
   前記デポジットが付着していると判定した場合に、前記デポジットがないと仮定した場合の前記スロットル弁の下流側の圧力の推定値である第１のスロットル下流圧力推定値を算出する第１のスロットル下流圧力推定手段と、
   前記スロットル弁の下流側の実際の圧力の推定値である第２のスロットル下流圧力推定値を算出する第２のスロットル下流圧力推定手段と、
   前記第１のスロットル下流圧力推定値に対する前記第２のスロットル下流圧力推定値の減少度合いであるスロットル下流圧力減少度を算出するスロットル下流圧力減少度算出手段と、
   前記スロットル下流圧力減少度と前記スロットル上流圧力減少度との差が所定値未満である場合には、前記内燃機関の気筒内に形成される筒内気流の強度が前記デポジットの影響によって強くなったと判定し、前記差が前記所定値を超える場合には、前記筒内気流の強度が前記デポジットの影響によって弱くなったと判定する筒内気流強度判定手段と、
   を含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記吸気デポジット判定手段による判定を前記内燃機関のアイドル時に行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
   前記内燃機関の気筒内に直接に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
   前記筒内気流の強度が強くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、総噴射量のうちで前記筒内インジェクタからの噴射量の占める割合が高くなるように、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとの噴射量比率を補正する噴射比率補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
   前記内燃機関の気筒内に直接に燃料を噴射する筒内インジェクタと、
   前記筒内気流の強度が弱くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、総噴射量のうちで前記ポートインジェクタからの噴射量の占める割合が高くなるように、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとの噴射量比率を補正する噴射比率補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の排気ガスによって駆動される過給機と、
   排気ガスの一部を、前記過給機をバイパスして流すウェイストゲート弁と、
   前記筒内気流の強度が強くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、前記ウェイストゲート弁の開度を大きくする方向に補正するウェイストゲート弁開度補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関の排気ガスによって駆動される過給機と、
   排気ガスの一部を、前記過給機をバイパスして流すウェイストゲート弁と、
   前記筒内気流の強度が弱くなったと前記筒内気流強度判定手段が判定した場合に、前記ウェイストゲート弁の開度を大きくする方向に補正するウェイストゲート弁開度補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。

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