JP5313847B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に内燃機関の吸気系内に発生する圧力脈動を利用する慣性過給を行うように構成された内燃機関の空燃比制御を行うものに関する。

特許文献１には、吸気弁の作動位相（バルブタイミング）を変更するバルブタイミング制御機構を備える内燃機関の燃料噴射量制御装置が示されている。この装置によれば、機関の過渡運転状態で適用される燃料噴射量の補正量である加減速補正量が吸気管内圧力の変化量に応じて算出され、吸気管内圧力変化量がバルブタイミングに応じて算出される。これにより、機関の加減速時における燃料噴射量が適正値に設定される。

また吸気系内に発生する圧力脈動を利用する慣性過給を行うように構成された内燃機関は、例えば特許文献２に示されるように広く知られている。

特開２００５−８３２４８号公報 特開２００９−１２７６０９号公報

吸気弁の作動位相を変更する動弁機構を備え、かつ慣性過給を行う内燃機関においては、慣性過給の効果が大気圧の変化によっても変化する。したがって、特許文献１に示された燃料噴射量の補正手法を適用するのみでは、適切な燃料噴射量の補正を行うことができず、空燃比が所望値からずれる場合がある。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、吸気弁の作動位相を変更する動弁機構を備え、かつ慣性過給を行う内燃機関に供給する混合気の空燃比を適切に制御し、良好な慣性過給効果及び排気特性を維持することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数気筒と、該複数気筒に空気を導入する吸気系であって、該吸気系内の圧力脈動を抑制するためのチャンバ（７）と、複数気筒に連通する分岐通路（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、前記チャンバ（７）と前記複数の分岐通路（２ａ，２ｂ，２ｃ）の集合部とを接続する接続通路（２）とからなる吸気系と、前記複数気筒に設けられる吸気弁の作動位相を変更する可変動弁機構（４０）とを備え、前記吸気系に連通する複数気筒の吸気行程がオーバラップしないように構成されている内燃機関の空燃比制御装置において、大気圧を検出する大気圧センサ（３１）と、前記吸気系内の吸気圧（ＰＢＡ）を検出する吸気圧センサ（９）と、平地の大気圧である基準大気圧（ＰＡ０）における吸気圧を基準として設定される基本空燃比制御量マップ（ＴＩマップ）を用いて、前記吸気圧センサによる検出吸気圧（ＰＢＡ）に対応する前記機関の運転状態に応じた基本空燃比制御量（ＴＩＭ）を算出する基本空燃比制御量算出手段と、前記大気圧センサによる検出大気圧（ＰＡ）が前記基準大気圧（ＰＡ０）と異なる場合において前記吸気系内に発生する圧力脈動を利用する慣性過給が行われたときに、適正量の燃料が噴射されて前記機関に供給する混合気の空燃比が所望値に維持されるように、前記基本空燃比制御量（ＴＩＭ）を補正するための慣性過給補正量（ＫＰＡＣＨＧＸ）を前記吸気弁の作動位相（ＣＡＩＮ）及び検出大気圧（ＰＡ）に応じて算出する補正量算出手段と、前記基本空燃比制御量（ＴＩＭ）を前記慣性過給補正量（ＫＰＡＣＨＧＸ）により補正して空燃比制御量（ＴＯＵＴ）を算出する補正手段とを備え、前記空燃比制御量（ＴＯＵＴ）により前記空燃比を制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記補正量算出手段は、前記慣性過給の効果が大きい所定機関回転数範囲（ＲＮＥＣＨＧ）内で前記検出吸気圧（ＰＢＡ）と前記検出大気圧（ＰＡ）との差圧（｜ＰＢＧＡ｜）が小さくなるほど増加するように前記慣性過給補正量（ＫＰＡＣＨＧＸ）を算出することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、基準大気圧における吸気圧を基準として設定される基本空燃比制御量マップを用いて検出吸気圧に対応する機関の運転状態に応じた基本空燃比制御量が算出されるとともに、検出大気圧が基準大気圧と異なる場合において吸気系内に発生する圧力脈動を利用する慣性過給が行われたときに、適正量の燃料が噴射されて空燃比が所望値に維持されるように、基本空燃比制御量を補正するための慣性過給補正量が吸気弁の作動位相及び検出大気圧に応じて算出される。そして、基本空燃比制御量を慣性過給補正量により補正して空燃比制御量が算出され、空燃比制御量により空燃比が制御される。したがって、吸気弁の作動位相及び大気圧の変化に拘わらず、慣性過給による充填効率の変化を考慮した空燃比制御量の設定を行うことができ、空燃比を適切に制御し、良好な慣性過給効果及び排気特性を維持することができる。

請求項２に記載の発明によれば、慣性過給の効果が大きい所定機関回転数範囲内で検出吸気圧と検出大気圧との差圧が小さくなるほど増加するように慣性過給補正量が算出されるので、大気圧の変化に拘わらず、慣性過給による充填効率の変化を考慮した空燃比制御量の設定を行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 吸気弁の作動特性を示す図である。 各気筒の吸気弁のリフトカーブ及び行程を示す図である。 基本燃料量（ＴＩＭ）を算出するためのマップを示す図である。 大気圧補正係数（ＫＰＡ）を算出する処理のフローチャート（第１の実施形態）である。 図５の処理で参照されるテーブルを示す図である。 慣性過給補正係数（ＫＰＡＣＨＧＸ）を算出する処理のフローチャートである。 図７の処理で実行される処理の詳細を示すフローチャートである。 図７の処理で実行される処理の詳細を示すフローチャートである。 大気圧補正係数（ＫＰＡ）を算出する処理のフローチャート（第２の実施形態）である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図である。図１において、３気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構としての弁作動特性可変機構４０を備えている。弁作動特性可変機構４０により吸気弁を駆動するカムの作動位相が変更され、吸気弁の作動位相が変更される。

エンジン１の吸気通路２にはエアクリーナ７及びスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度ＴＨの検出信号が電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給される。吸気通路２は、分岐通路２ａ，２ｂ，２ｃに分岐し、分岐通路２ａ，２ｂ，２ｃは、それぞれエンジン１の３つの気筒に連通する。

吸気通路２のエアクリーナ７の近傍には、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ８が取り付けられ、スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ９が取り付けられている。エンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。

分岐通路２ａ，２ｂ，２ｃには、それぞれ燃料噴射弁６が設けられており、各燃料噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期が制御される。エンジン１の各気筒の点火プラグ１５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１５に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１及び、エンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば３０度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）と、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でパルス（以下「ＴＤＣパルス」という）を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ１２より出力されるＴＤＣパルスと、クランク角度位置センサ１１より出力されるＣＲＫパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相ＣＡＩＮが検出される。以下の説明では「吸気弁作動位相ＣＡＩＮ」といい、本実施形態では、最遅角位相を基準とした進角量として定義される。

エンジン１の排気通路２１には排気浄化装置２２が設けられており、その上流側には空燃比センサ２３が取り付けられている。またＥＣＵ５には、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３１が接続されている。
上述した各種センサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

弁作動特性可変機構４０は、吸気弁の作動位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁を備えている。弁作動特性可変機構４０の具体的な構成は、例えば特開２０００−２２７０１３号公報に示されている。

弁作動特性可変機構４０により、吸気弁は、図２に実線Ｌ２で示す特性を中心として、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの変化に伴って破線Ｌ１で示す最進角位相から、一点鎖線Ｌ３で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。

ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、燃料噴射弁６、点火プラグ１５、弁作動特性可変機構４０に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、エンジン１に供給する燃料量（燃料噴射弁６の開弁時間）の制御、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの制御、及び点火時期制御を行う。

燃料噴射弁６の開弁時間ＴＯＵＴ（以下の説明では、「燃料噴射量ＴＯＵＴ」という）は、下記式（１）により算出される。
ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＰＡ×ＫＡＦ×ＫＣＭＤ×ＫＴＯＴＡＬ （１）
ＴＩＭは、基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本燃料量ＴＩＭは、エンジンの単位時間当たりの吸入空気量（質量流量）にほぼ比例する値を有する。

ＫＰＡは大気圧ＰＡに応じて設定される大気圧補正係数である。本実施形態では、大気圧補正係数ＫＰＡは大気圧ＰＡだけでなく、吸気圧ＰＢＡ、ゲージ圧ＰＢＧＡ（＝ＰＢＡ−ＰＡ）、エンジン回転数ＮＥ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて設定される。

ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。

ＫＡＦは、空燃比センサ２３の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標空燃比係数ＫＣＭＤに一致するように算出される空燃比補正係数である。
ＫＴＯＴＡＬは、上記以外の補正係数、例えばエンジン水温ＴＷに応じて算出されるエンジン水温補正係数ＫＴＷ、排気還流量に応じて算出されるＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲ、エンジン始動直後において燃料供給量を増加させるための始動後補正係数ＫＡＳＴ、吸気温ＴＡに応じて算出される吸気温補正係数ＫＴＡなどの積である。

図３は、本実施形態における気筒＃１〜＃３の行程（同図（ｂ））と、吸気弁のリフトカーブ（同図（ａ））を示す。本実施形態では、エンジン１は３気筒エンジンであり、図３に示すように各気筒の吸気弁の開弁期間は重複しないので、各気筒においてほぼ同等の慣性過給効果が得られるように吸気系（エアクリーナ７から各気筒の吸気口まで）が構成されている。すなわち、本実施形態においてはエアクリーナ７の容量が大きいため、エアクリーナ７が圧力脈動を抑制するチャンバとして機能し、気筒の吸気弁の開弁により生じる圧力波を、エアクリーナ７（チャンバ）により開放端反射させて、吸気弁の閉弁直前に吸気弁近傍を空気の密状態とすることにより、圧力脈動を利用した慣性過給が行われる。本実施形態では、スロットル弁３がほぼ全開とされる運転状態において、エンジン回転数ＮＥが４０００ｒｐｍ近傍において慣性過給効果が得られる。

図４は、上述したＴＩマップの設定例を示す図であり、ＰＢＡ１は、平地（標高０ｍ）におけるスロットル全開運転に対応する吸気圧、ＰＢＡ２は、より低い吸気圧であり、例えば標高１３００ｍの地点におけるスロットル全開運転に対応する吸気圧、ＰＢＡ３は、さらに低い吸気圧であり、例えば標高２８００ｍの地点におけるスロットル全開運転に対応する吸気圧である。ＴＩマップは平地における吸気圧ＰＢＡを基準として設定されるため、吸気圧ＰＢＡ２あるいはＰＢＡ３においては、慣性過給の効果が得られないことを前提として設定されている。したがって、高地においてスロットル弁全開運転を行った場合には、図４に示すＡ部において、吸入空気量に対して燃料噴射量が不足し、空燃比が所望の空燃比からずれる。そこで、本実施形態では、上述した大気圧補正係数ＫＰＡを下記式（２）により算出する構成を採用している。
ＫＰＡ＝１．０＋ＫＰＡＣＨＧＸ×ＫＰＡＡ×（ＣＰＡＢ＋１．０）
（２）

式（２）においてＫＰＡＣＨＧＸが慣性過給補正係数であり、図４に示すＡ部における燃料噴射量を補正するために導入された補正係数である。またＫＰＡＡは、大気圧ＰＡに応じて設定され、高地における排圧の低下及び空気密度の低下影響を補正するための基本大気圧補正係数であり、ＣＰＡＢは、吸気圧ＰＢＡに応じて算出され、高地における排圧低下の影響を補正するための排圧補正係数である。

慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを含む式（２）を用いて大気圧補正係数ＫＰＡを算出することにより、高地において慣性過給が行われたときに、適正な量の燃料が噴射され、空燃比を所望値に維持することができる。

図５は、大気圧補正係数ＫＰＡを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ１１では、吸気圧ＰＢＡに応じて図６（ａ）に示すＣＰＡＢテーブルを検索し、排圧補正係数ＣＰＡＢを算出する。ＣＰＡＢテーブルは、吸気圧ＰＢＡが増加するほど排圧補正係数ＣＰＡＢが減少するように設定されている。

ステップＳ１２では、大気圧ＰＡに応じて図６（ｂ）に示すＫＰＡＡテーブルを検索し、基本大気圧補正係数ＫＰＡＡを算出する。ＫＰＡＡテーブルは、平地に対応する大気圧では「０」に設定され、大気圧ＰＡが低下するほど増加するように設定されている。

ステップＳ１３では、ゲージ圧ＰＢＧＡが所定ゲージ圧ＰＡＣＨＧ（例えば−１３．３ｋＰａ（−１００ｍｍＨｇ）以上であるか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを「１．０」、すなわち無補正値に設定する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、図７に示すＫＰＡＣＨＧＸ算出処理を実行し、慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを算出する（ステップＳ１４）。ステップＳ１６では、上記式（２）により、大気圧補正係数ＫＰＡを算出する。

図７のステップＳ２１では、大気圧ＰＡが第１所定大気圧ＰＡ１（例えば８２．６ｋＰａ（６２０ｍｍＨｇ））より高いか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１係数値ＫＰＡＣＨＧＸ０を「１．０」（大気圧ＰＡが平地の大気圧ＰＡ０に等しいときの係数値）に設定し（ステップＳ２２）、図８及び図９に示すＫＰＡＣＨＧＸ１算出処理を実行して第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１を算出する（ステップＳ２３）。第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１は、大気圧ＰＡが第１所定大気圧ＰＡ１に等しいときの係数値である。

ステップＳ２４では、大気圧ＰＡを下記式（３）に適用し、補間演算により慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを算出する。

ステップＳ２１でＰＡ≦ＰＡ１であるときは、ステップＳ２３と同様にして第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１を算出する（ステップＳ２５）とともに、図示しないＫＰＡＣＨＧＸ２算出処理を実行し、第３係数値ＫＰＡＣＨＧＸ２を算出する（ステップＳ２６）。第３係数値ＫＰＡＣＨＧＸ２は、大気圧ＰＡが第１所定大気圧ＰＡ１より低い第２所定大気圧ＰＡ２（例えば７１．３ｋＰａ（５３５ｍｍＨｇ））に等しいときの係数値である。ＫＰＡＣＨＧＸ２算出処理は、図８及び図９に示すＫＰＡＣＨＧＸ１算出処理と処理手順は同一であって、使用するマップを第１所定大気圧ＰＡ１に対応するものから第２所定大気圧ＰＡ２に対応するもの変えたものに相当する。

ステップＳ２７では、大気圧ＰＡを下記式（４）に適用し、補間演算により慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを算出する。

図８及び図９は、第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１を算出する処理のフローチャートである。

ステップＳ３１では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが第１位相ＣＡＩＮＭＬ０以下であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン回転数ＮＥ及びゲージ圧ＰＢＧＡに応じて第１ＫＰＣ１マップを検索し、第１マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ０を算出する（ステップＳ３２）。第１ＫＰＣ１マップは、第１位相ＣＡＩＮＭＬ０に対応する係数値が設定されたマップであり、慣性過給効果が大きい回転数範囲ＲＮＥＣＨＧ（例えば図４に示すＡ部に対応する回転数範囲）において「１．０」より大きな値に設定されており、回転数範囲ＲＮＥＣＨＧ内では、ゲージ圧ＰＢＧＡが増加するほど、第１マップ設定値が増加するように設定されている。また回転数範囲ＲＮＥＣＨＧに対応する領域以外の領域では、第１ＫＰＣ１マップは「１．０」に設定されている。なお、以下に説明する第２〜第５ＫＰＣ１マップも同様に設定されている。

ステップＳ３３では、第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１を第１マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ０に設定し、本処理を終了する。
ステップＳ３１で、ＣＡＩＮ＞ＣＡＩＮＭＬ０であるときは、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが第５位相ＣＡＩＮＭＬ４以上であるか否かを判別する（ステップＳ３４）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン回転数ＮＥ及びゲージ圧ＰＢＧＡに応じて第５ＫＰＣ１マップを検索し、第５マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ４を算出する（ステップＳ３５）。第５ＫＰＣ１マップは、第５位相ＣＡＩＮＭＬ５に対応する係数値が設定されたマップである。
ステップＳ３６では、第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１を第５マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ４に設定し、本処理を終了する。

ステップＳ３４の答が否定（ＮＯ）、すなわちＣＡＩＮＭＬ０≦ＣＡＩＮ＜ＣＡＩＮＭＬ４であるときは、ステップＳ４１（図９）に進み、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが第２位相ＣＡＩＮＭＬ１より小さいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ３２と同様に第１マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ０を算出する（ステップＳ４２）とともに、エンジン回転数ＮＥ及びゲージ圧ＰＢＧＡに応じて第２ＫＰＣ１マップを検索し、第２マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ１を算出する（ステップＳ４３）。第２ＫＰＣ１マップは、第２位相ＣＡＩＮＭＬ１に対応する係数値が設定されたマップである。

ステップＳ４４では、第１補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ０及び第２補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ１を、それぞれ第１マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ０及び第２マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ１に設定し、ステップＳ４５では、第１補間演算位相ＣＡＩＮ０及び第２補間演算位相ＣＡＩＮ１を、それぞれ第１位相ＣＡＩＮＭＬ０及び第２位相ＣＡＩＮＭＬ１に設定する。

ステップＳ６０では、下記式（５）に吸気弁作動位相ＣＡＩＮを適用し、第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１を算出する。式（５）により吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じた補間演算が行われる。

ステップＳ４１の答が否定（ＮＯ）、すなわちＣＡＩＮＭＬ１≦ＣＡＩＮ＜ＣＡＩＮＭＬ４であるときは、ステップＳ４６に進み、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが第３位相ＣＡＩＮＭＬ２より小さいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ４３と同様に第２マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ１を算出する（ステップＳ４７）とともに、エンジン回転数ＮＥ及びゲージ圧ＰＢＧＡに応じて第３ＫＰＣ１マップを検索し、第３マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ２を算出する（ステップＳ４８）。第３ＫＰＣ１マップは、第３位相ＣＡＩＮＭＬ２に対応する係数値が設定されたマップである。

ステップＳ４９では、第１補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ０及び第２補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ１を、それぞれ第２マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ１及び第３マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ２に設定し、ステップＳ５０では、第１補間演算位相ＣＡＩＮ０及び第２補間演算位相ＣＡＩＮ１を、それぞれ第２位相ＣＡＩＮＭＬ１及び第３位相ＣＡＩＮＭＬ２に設定する。その後、前記ステップＳ６０に進む。

ステップＳ４６の答が否定（ＮＯ）、すなわちＣＡＩＮＭＬ２≦ＣＡＩＮ＜ＣＡＩＮＭＬ４であるときは、ステップＳ５１に進み、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが第４位相ＣＡＩＮＭＬ３より小さいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ４８と同様に第３マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ２を算出する（ステップＳ５２）とともに、エンジン回転数ＮＥ及びゲージ圧ＰＢＧＡに応じて第４ＫＰＣ１マップを検索し、第４マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ３を算出する（ステップＳ５３）。第４ＫＰＣ１マップは、第４位相ＣＡＩＮＭＬ３に対応する係数値が設定されたマップである。

ステップＳ５４では、第１補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ０及び第２補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ１を、それぞれ第３マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ２及び第４マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ３に設定し、ステップＳ５５では、第１補間演算位相ＣＡＩＮ０及び第２補間演算位相ＣＡＩＮ１を、それぞれ第３位相ＣＡＩＮＭＬ２及び第４位相ＣＡＩＮＭＬ３に設定する。その後、前記ステップＳ６０に進む。

ステップＳ５１の答が否定（ＮＯ）、すなわちＣＡＩＮＭＬ３≦ＣＡＩＮ＜ＣＡＩＮＭＬ４であるときは、ステップＳ５３と同様に第４マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ３を算出する（ステップＳ５６）とともに、ステップＳ３５と同様に第５マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ４を算出する（ステップＳ５７）。

ステップＳ５８では、第１補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ０及び第２補間演算係数値ＫＰＣ１Ｒ１を、それぞれ第４マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ３及び第５マップ検索値ＫＰＣ１Ｍ４に設定し、ステップＳ５９では、第１補間演算位相ＣＡＩＮ０及び第２補間演算位相ＣＡＩＮ１を、それぞれ第４位相ＣＡＩＮＭＬ３及び第５位相ＣＡＩＮＭＬ４に設定する。その後、前記ステップＳ６０に進む。

ステップＳ４１〜Ｓ６０により、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じた補間演算が行われる。なお、第１位相ＣＡＩＮＭＬ０〜第５位相ＣＡＩＮＭＬ４は、ＣＡＩＮＭＬ０＜ＣＡＩＮＭＬ１＜ＣＡＩＮＭＬ２＜ＣＡＩＮＭＬ３＜ＣＡＩＮＭＬ４なる関係を満たす。
図８及び図９の処理により、エンジン回転数ＮＥ、ゲージ圧ＰＢＧＡ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて、第２係数値ＫＰＡＣＨＧＸ１が算出される。

以上のように本実施形態では、エンジン運転状態に応じて基本燃料量ＴＩＭが算出されるとともに、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及び大気圧ＰＡに応じて、慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸが算出され、慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを用いて大気圧補正係数ＫＰＡが算出される。そして、基本燃料量ＴＩＭを大気圧補正係数ＫＰＡにより補正して燃料噴射量ＴＯＵＴが算出される。したがって、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及び大気圧ＰＡの変化に拘わらず、慣性過給による充填効率の変化を考慮した慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸの設定を行うことができ、空燃比を適切に制御し、良好な慣性過給効果及び排気特性を維持することができる。

本実施形態では、弁作動特性可変機構４０が可変動弁機構に相当し、エアクリーナ７が圧力脈動を抑制するためのチャンバに相当する。またＥＣＵ５が、基本空燃比制御量算出手段、補正量算出手段、及び補正手段を構成する。具体的には、図７に示す処理が選択手段を含む補正量算出手段を構成する。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、図７に示す処理により慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを算出し、式（２）により大気圧補正係数ＫＰＡを算出するようにしたが、本実施形態は、式（２）に含まれるすべての要素を考慮したＫＰＡマップを、大気圧ＰＡ、エンジン回転数ＮＥ、ゲージ圧ＰＢＧＡ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて予め設定しておき、これらのパラメータの検出値に応じてＫＰＡマップを検索して大気圧補正係数ＫＰＡを算出するようにしたものである。以下に説明する点以外は、第１の実施形態と同一である。

図１０は、本実施形態における大気圧補正係数算出処理のフローチャートである。この処理は、図７の「ＫＰＡＣＨＧＸ」を「ＫＰＡ」に変更したものに相当する。

ステップＳ２２ａでは、第１大気圧補正係数値ＫＰＡ０を「１．０」（大気圧ＰＡが平地の大気圧ＰＡ０に等しいときの係数値）に設定する。ステップＳ２３ａでは、図８及び図９に示すＫＰＡＣＨＧＸ１算出処理と同様のＫＰＡ１算出処理（図示せず）を実行して第２大気圧補正係数値ＫＰＡ１を算出する。第２大気圧補正係数値ＫＰＡ１は、大気圧ＰＡが第１所定大気圧ＰＡ１に等しいときの係数値である。ＫＰＡ１算出処理で参照されるマップは、エンジン回転数ＮＥ、ゲージ圧ＰＢＧＡ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて設定された５つのマップ（第１の実施形態における第１ＫＰＣ１マップ〜第５ＫＰＣ１マップに対応するマップ）である。

ステップＳ２４ａでは、大気圧ＰＡを下記式（３ａ）に適用し、補間演算により大気圧補正係数ＫＰＡを算出する。

ステップＳ２５ａでは、ステップＳ２３ａと同様にして第２大気圧補正係数値ＫＰＡ１を算出し、ステップＳ２６ａでは、図示しないＫＰＡ２算出処理を実行し、第３大気圧補正係数値ＫＰＡ２を算出する。第３大気圧補正係数値ＫＰＡ２は、大気圧ＰＡが第２所定大気圧ＰＡ２に等しいときの係数値である。ＫＰＡ２算出処理は、ＫＰＡ１算出処理と処理手順は同一であって、使用するマップを第１所定大気圧ＰＡ１に対応するものから第２所定大気圧ＰＡ２に対応するもの変えたものに相当する。

ステップＳ２７ａでは、大気圧ＰＡを下記式（４ａ）に適用し、補間演算により慣性過給補正係数ＫＰＡを算出する。

本実施形態では、第１の実施形態における慣性過給補正係数ＫＰＡＣＨＧＸを用いていないが、大気圧補正係数ＫＰＡが、慣性過給による吸入空気量の増加に対応可能に設定されるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態では、図１０の処理が補正量算出手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて設定されたＴＩマップを検索して基本燃料量ＴＩＭを算出するようにしたが、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ、及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて設定されたＧＡＩＲマップを検索して吸入空気流量ＧＡＩＲを算出し、吸入空気流量ＧＡＩＲに応じて基本燃料量ＴＩＭを算出する構成を採用してもよい。その場合、基本燃料量ＴＩＭを大気圧補正係数ＫＰＡで補正することに代えて、吸入空気流量ＧＡＩＲを大気圧補正係数ＫＰＡで補正するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、３気筒エンジンに本発明を適用した例を示したが、３つの気筒からなる気筒群を２つ備える６気筒エンジンにも適用可能である。すなわち、第１気筒群（＃１〜＃３気筒）及び第２気筒群（＃４〜＃６気筒）に対応して独立した吸気系が設けられているエンジンでは、それぞれ気筒群において各気筒の吸気弁開弁期間がオーバラップしないように構成することができる。したがって、吸気行程における脈動成分の干渉がなく、すべての気筒において所望の慣性過給効果を得ることができる。

また本発明は、吸気通路２の途中にサージタンクを備えるエンジンの空燃比制御にも適用可能であり、その場合にはサージタンクが圧力脈動を抑制するためのチャンバに相当する。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
５ 電子制御ユニット（基本空燃比制御量算出手段、補正量算出手段、補正手段）
６ 燃料噴射弁
７ エアクリーナ（脈動抑制手段）
９ 吸気圧センサ
３１ 大気圧センサ
４０ 弁作動特性可変機構（可変動弁機構）

Claims (2)

1. 複数気筒と、
   該複数気筒に空気を導入する吸気系であって、該吸気系内の圧力脈動を抑制するためのチャンバと、複数気筒に連通する分岐通路と、前記チャンバと前記複数の分岐通路の集合部とを接続する接続通路とからなる吸気系と、
   前記複数気筒に設けられる吸気弁の作動位相を変更する可変動弁機構とを備え、
   前記吸気系に連通する複数気筒の吸気行程がオーバラップしないように構成されている内燃機関の空燃比制御装置において、
   大気圧を検出する大気圧センサと、
   前記吸気系内の吸気圧を検出する吸気圧センサと、
   平地の大気圧である基準大気圧における吸気圧を基準として設定される基本空燃比制御量マップを用いて、前記吸気圧センサによる検出吸気圧に対応する前記機関の運転状態に応じた基本空燃比制御量を算出する基本空燃比制御量算出手段と、
   前記大気圧センサによる検出大気圧が前記基準大気圧と異なる場合において前記吸気系内に発生する圧力脈動を利用する慣性過給が行われたときに、適正量の燃料が噴射されて前記機関に供給する混合気の空燃比が所望値に維持されるように、前記基本空燃比制御量を補正するための慣性過給補正量を前記吸気弁の作動位相及び前記検出大気圧に応じて算出する補正量算出手段と、
   前記基本空燃比制御量を前記慣性過給補正量により補正して空燃比制御量を算出する補正手段とを備え、
   前記空燃比制御量により前記空燃比を制御することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記補正量算出手段は、前記慣性過給の効果が大きい所定機関回転数範囲内で前記検出吸気圧と前記検出大気圧との差圧が小さくなるほど増加するように前記慣性過給補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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