JP5772671B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置に関し、特に、噴射燃料の内燃機関の吸気通路などの壁面への付着を考慮して、燃料噴射弁からの噴射燃料量を制御する燃料噴射制御装置に関する。

一般に、自動車エンジン等の内燃機関では、内燃機関の吸気通路に燃料噴射弁が配設される。そのため、燃料噴射弁からの噴射燃料のうち、その一部は壁面付着分として吸気通路の壁面に付着し、その残りが、当該燃料噴射の行われたサイクル中に、即時燃料として燃焼室に吸入されて燃焼される。そして、その壁面付着分は、吸気通路の壁面から気化して燃焼室に吸入されて燃焼されるが、その気化には時間が掛るので、当該燃料噴射の行われたサイクル以降のサイクルで、遅延燃料として燃焼室に吸入されて燃焼される。

このような内燃機関では、定常運転時では、今回のサイクルでの噴射燃料の壁面付着分と、そのサイクルに燃焼室に吸入される遅延燃料量とが等しくなるので、燃焼室で燃焼される燃焼燃料量に過不足は生じず、空燃比（即ち、混合気中の空気と燃料との比）は荒れない。しかし、加減速運転等の過渡運転時では、燃料噴射弁からの噴射燃料量が変化するので、その変化に伴って壁面付着分が変化するが、遅延燃料量は直ぐに変化しないので、燃焼室で燃焼される燃焼燃料量に過不足が発生して、空燃比が荒れる。

そこで、従来の燃料噴射制御装置では、噴射燃料の壁面付着による過渡運転時の燃焼燃料量の過不足を補償するための噴射燃料量の補正（以後、壁面付着補正と呼ぶ）を行っている。このような従来の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１および特許文献２には、即時補正項とテーリング補正項との２つの補正項に分けて前記壁面付着補正を行う燃料噴射制御装置が開示されている。

なお、前記即時補正項とは、噴射燃料のうち、その燃料噴射時に即時に吸気通路の壁面に付着する即時付着分を補うための補正項であり、テーリング補正項とは、噴射燃料のうち、その燃料噴射後に徐々に吸気通路の壁面に付着する遅延付着分を補うための補正項である。

特開平５−７９３６９号公報 特開平５−１８２８９号公報

しかしながら、上述の従来の燃料噴射制御装置では、即時補正項の計算において、ＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）による吸気弁の開閉タイミングは考慮されていない。そのため、ＶＶＴを備えた内燃機関では（例えば、吸気弁用のカムシャフトの位相角を変化させて吸気弁の開閉タイミングを変化させるＶＶＴでは）、或る位相角で適合した即時補正項を他の位相角でも使用することになる。しかしながら、一般に、前記位相角（即ち、吸気弁の開閉タイミング）が変化すると即時付着分も変化する（特に、内燃機関の冷間時に前記位相角が変化すると即時付着分は大きく変化する）ので、上述のように前記位相角に応じて即時補正項を変更できないと、燃焼室で燃焼される燃焼燃料量の過不足を十分に補償できないので、空燃比が荒れる。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、噴射燃料量の壁面付着補正を即時補正項とテーリング補正項とに分けて行う場合において、可変バルブタイミング機構による吸気弁の開閉タイミングの変化に応じて即時補正項を変更できる燃料噴射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、本発明の燃料噴射制御装置は、内燃機関の燃焼室の吸気口に連通された吸気通路に配設された燃料噴射弁と、前記吸気口を開閉する吸気弁の開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング機構と、を備え、前記燃料噴射弁から噴射される噴射燃料量に対する前記吸気通路の壁面への付着分を補うための補正が、その燃料噴射時に即時に前記壁面に付着する即時付着分を補う即時補正項と、その燃料噴射後に徐々に前記壁面に付着する遅延付着分を補うテーリング補正項とに分けて行われる燃料噴射制御装置において、前記即時補正項は、前記可変バルブタイミング機構によって前記吸気弁の開弁タイミングが早められるほど大きくなるように設定されるものである。

上記の構成によれば、即時補正項は、可変バルブタイミング機構によって吸気弁の開弁タイミングが早められるほど大きくなるように設定されるので、可変バルブタイミング機構による吸気弁の開弁タイミングに応じて即時補正項を変更できる。これにより、可変バルブタイミング機構の作動中においても、混合気の空燃比の荒れを防止できる。

また、本発明の燃料噴射制御装置では、第Ｎ回目の燃料噴射時に噴射される噴射燃料量を補正する前記即時補正項は、第Ｎ回目の燃料噴射後に前記壁面に付着する壁面付着燃料量と第（Ｎ−１）回目の燃料噴射後に前記壁面に付着している壁面付着燃料量との変化量と、前記変化量のうち、前記第Ｎ回目の燃料噴射時に即時に前記壁面に付着している前記即時付着分の割合を決める補正係数との積により求められ、前記補正係数は、前記可変バルブタイミング機構によって前記吸気弁の開弁タイミングが早められるほど大きくなるように設定される第１補正係数と、前記可変バルブタイミング機構による前記吸気弁の開弁タイミング以外の前記内燃機関の運転状態に応じて設定される第２補正係数との積により求められるものである。

上記の構成によれば、即時補正項は、第１補正係数と第２補正係数と壁面付着燃料量の変化量とが積算されて求められるので、従来の即時補正項（即ち、第２補正係数と壁面付着燃料量の変化量との積）に第１補正係数を積算するだけで、本発明の即時補正項を求めることができる。即ち、従来の壁面付着補正の処理に、第１補正係数を計算する処理を追加するだけの簡単な処理変更で、本発明の壁面付着補正の処理を行うことができる。

また、本発明の燃料噴射制御装置では、前記第２補正係数は、前記可変バルブタイミング機構により前記吸気弁が特定の開弁タイミングに調整された場合において、前記変化量のうち、第Ｎ回目の燃料噴射時に前記壁面に付着する前記即時付着分の割合を決める補正係数であり、前記第１補正係数は、前記可変バルブタイミング機構により調整された前記吸気弁の開弁タイミングが前記特定の開弁タイミングでない場合に、前記第２補正係数と前記変化量との積算値を、前記可変バルブタイミング機構により調整された前記吸気弁の開弁タイミングに応じた前記即時付着分となるように補正する補正係数である。

従来の即時補正項では、第２補正係数は上記の構成のように（即ち、可変バルブタイミング機構により吸気弁が特定の開弁タイミングに調整された場合において、壁面付着付着燃料量の変化量のうち、第Ｎ回目の燃料噴射時に壁面に付着する即時付着分の割合を決める補正係数として）設定される場合がある。上記の構成は、そのような場合を想定したものである。そのような場合は、第１補正係数を上記の構成のように（即ち、可変バルブタイミング機構により調整された吸気弁の開弁タイミングが特定の開弁タイミングでない場合に、第２補正係数と壁面付着燃料量の変化量との積算値を、可変バルブタイミング機構により調整された吸気弁の開弁タイミングに応じた即時付着分となるように補正する補正係数として）設定することで、上述同様に、従来の即時補正項に第１補正係数を積算するだけで、本発明の即時補正項を求めることができる。

本発明の燃料噴射制御装置によれば、可変バルブタイミング機構による吸気弁の開弁タイミングに応じて即時補正項を変更でき、混合気の空燃比の荒れを防止できる。

本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成概略図である。 従来の壁面付着補正（ａ）とこの実施形態での壁面付着補正（ｂ）との違いを説明する図である。 本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の動作を説明するフローチャートである。 エンジンの加速時の吸気通路を流れる吸入空気量とＶＶＴ位相角との関係を説明する図である。 エンジンの減速時の吸気通路を流れる吸入空気量とＶＶＴ位相角との関係を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成概略図である。

この実施形態に係る燃料噴射制御装置１は、図１に示すように、内燃機関の一例であるエンジンＥＧの燃料噴射を制御するものであり、より詳細には、燃料噴射弁１７から噴射される噴射燃料量に対する壁面付着補正（即ち、吸気通路７の壁面への付着分を補うための補正）を、即時補正項（即ち、その燃料噴射時に即時に吸気通路７の壁面に付着する即時付着分を補う補正項）と、テーリング補正項（即ち、その燃料噴射後に徐々に吸気通路７の壁面に付着する遅延付着分を補う補正項）とに分けて行う際に、前記即時補正項が、可変バルブタイミング機構２５による吸気弁９の開閉タイミングに応じて変更されるようにしたものである。

この燃料噴射制御装置１は、図１に示すように、エンジンＥＧと、エンジンＥＧを制御する制御装置３とを備えている。

エンジンＥＧは、燃焼室５と、燃焼室５の吸気口５ａに連結された吸気通路７と、燃焼室５の排気口５ｂに連結された排気通路８と、吸気口５ａを開閉する吸気弁９と、吸気弁９を開閉駆動する吸気カムシャフト１１と、排気口５ｂを開閉する排気弁１３と、排気弁１３を開閉駆動する排気カムシャフト１５と、吸気通路７に配設された燃料噴射弁１７と、吸気通路７に配設されたスロットル弁１９と、燃焼室５内に配置されたピストン２１と、ピストンロッド２１ａを介してピストン２１と連結されたクランクシャフト２３とを備えている。

このエンジンＥＧでは、燃焼室５に吸気通路７を通じて空気が吸入されると共に、燃料噴射弁１７から燃焼室５の吸気口５ａに向けて燃料が噴射される。この吸入空気と噴射燃料とからなる混合気が吸気口５ａから燃焼室５に吸入されて燃焼されると、そのときの燃焼エネルギによりピストン２１が往復移動して、エンジンＥＧの出力軸であるクランクシャフト２３が回転される。そして、燃焼後の混合気は排気ガスとして燃焼室５の排気口５ｂから排気通路８を通じて外部に排出される。

また、燃焼室５の吸気口５ａは吸気弁９により開閉され、燃焼室５の排気口５ｂは排気弁１３によって開閉される。吸気弁９および排気弁１３はそれぞれ、クランクシャフト２３の回転に伴って回転する吸気カムシャフト１１および排気カムシャフト１５の回転によって開閉駆動される。

また、このエンジンＥＧには、クランクシャフト２３に対する吸気カムシャフト１１の位相角（以後、ＶＶＴ位相角と呼ぶ）φを調整して、吸気弁９の開閉タイミングを進角側（即ち、吸気弁９の開閉タイミングが早くなる側）または遅角側（即ち、吸気弁９の開閉タイミングが遅くなる側）に制御する可変バルブタイミング機構２５が配設されている。この可変バルブタイミング機構２５では、例えば、吸気弁９の開弁期間を一定に保持した状態で、吸気弁９の開弁タイミングおよび閉弁タイミングが共に進角側または遅角側に制御される。

ここでは、エンジンＥＧの回転速度Ｎｅが高いほど、例えば、燃料噴射弁１７から噴射される噴射燃料量が益々増加されると共に、ＶＶＴ位相角φが益々増大されて吸気弁９の開閉タイミングが益々進角側に制御される。これにより、エンジンＥＧの回転速度Ｎｅが高い状態では、吸気弁９の開閉タイミングが進角側に制御されることで吸気弁９の開弁期間と排気弁１３の開弁期間とが重なる重畳期間が増大して、エンジンＥＧの燃焼室５への吸入空気量が増加し、増加された噴射燃料量に適した吸入空気量が確保される。他方、エンジンＥＧの回転速度が低いほど、例えば、燃料噴射弁１７からの噴射燃料量が益々減少されると共に、ＶＶＴ位相角φが益々減少されて吸気弁９の開閉タイミングが益々遅角側に制御される。これにより、エンジンＥＧの回転速度が低い状態では、吸気弁９の開閉タイミングが遅角側に制御されることで吸気弁９の開弁期間と排気弁１３の開弁期間とが重なる重畳期間が減少して、エンジンＥＧの燃焼室５への吸入空気量が減少し、減少された噴射燃料量に適した吸入空気量が確保される。

また、エンジンＥＧには、エンジンＥＧの運転状態を検出する車両センサとして、例えば、アクセルポジションセンサＳ１と、水温センサＳ２と、エアフローメータＳ３と、クランクポジションセンサＳ４と、カムポジションセンサＳ５とが配設されている。

アクセルポジションセンサＳ１は、当該車両の運転者によって踏込操作されるアクセルペダル２７の踏込量（アクセル踏込量）を検出し、その検出結果をスロットル開度制御部３ｂに出力する。そして、その検出結果に基づいて、スロットル開度制御部３ｂによりアクセル踏込量が検出される。

水温センサＳ２は、エンジンＥＧの冷却水温（エンジン冷却水温）Ｔｅを検出し、その検出結果を燃料噴射制御部３ｃに出力する。そして、その検出結果に基づいて、燃料噴射制御部３ｃによりエンジン冷却水温Ｔｅが検出される。

エアフローメータＳ３は、吸気通路７を通じて燃焼室５に吸入される空気量（吸入空気量）を検出し、その検出結果を燃料噴射制御部３ｃに出力する。そして、その検出結果に基づいて、燃料噴射制御部３ｃによりエンジン負荷率（即ち、エンジンＥＧの１サイクル当たりに燃焼室５に吸入される空気量の充填率）Ｑｅが検出される。

クランクポジションセンサＳ４は、クランクシャフト２３の回転に対応する信号を燃料噴射制御部３ｃに出力する。そして、その出力結果に基づいて、燃料噴射制御部３ｃによりエンジン回転速度Ｎｅが検出される。

カムポジションセンサＳ５は、吸気カムシャフト１１の回転位置を検出し、その検出結果を燃料噴射制御部３ｃに出力する。そして、その検出結果とクランクポジションセンサＳ４の前記出力結果とに基づいて、燃料噴射制御部３ｃにより、クランクシャフト２３に対する吸気カムシャフト１１の位相角（ＶＶＴ位相角）φが検出される。

制御装置３は、可変バルブタイミング機構２５を制御するＶＶＴ制御部３ａと、スロットル弁１９のスロットル開度を制御するスロットル開度制御部３ｂと、燃料噴射弁１７の燃料噴射を制御する燃料噴射制御部３ｃとを備えている。

ＶＶＴ制御部３ａは、クランクポジションセンサＳ４の検出結果（即ち、エンジン回転速度Ｎｅ）に基づいて、可変バルブタイミング機構２５を介してＶＶＴ位相角φを調整することで、吸気弁９の開閉タイミングを進角側または遅角側に制御する。ここでは、上述のように、ＶＶＴ制御部３ａは、可変バルブタイミング機構２５を制御して、エンジンＥＧの回転速度Ｎｅが高いほど、ＶＶＴ位相角φを益々増大させて吸気弁９の開閉タイミングを益々進角側に制御し、他方、エンジンＥＧの回転速度が低いほど、ＶＶＴ位相角φを益々減少させて吸気弁９の開閉タイミングを益々遅角側に制御する。

スロットル開度制御部３ｂは、アクセルポジションセンサＳ１の検出結果に基づいて、アクセル踏込量が大きいほどスロットル開度が大きくなるように（即ち、吸入空気量が大きくなるように）、スロットル弁１９を制御する。

燃料噴射制御部３ｃは、各車両センサ（例えば、水温センサＳ２、エアフローメータＳ３、クランクポジションセンサＳ４、および、カムポジションセンサＳ５）の検出結果に基づいて、燃料噴射弁１７からの燃料噴射を制御する。

ここで、一般に、燃料噴射弁１７から燃料噴射が行われたとき、その噴射燃料量の一部（所定量）は吸気通路７の壁面に付着する。しかし、当該所定量の全てが当該燃料噴射時に即時に壁面に付着するのではなく、当該所定量のうち、所定割合は当該燃料噴射時に即時に壁面に付着するが、残りは当該燃料噴射後に徐々に壁面に付着する。

この付着特性を考慮して、燃料噴射制御部３ｃは、所定時間毎に燃料噴射弁１７から燃料噴射を行う場合、今回（第Ｎ（Ｎ＝１，２，・・・）回目）の燃料噴射で噴射する基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕を求めると共に、今回の燃料噴射で噴射する噴射燃料量のうち、吸気通路７の壁面に付着する壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕を推定する。そして、燃料噴射制御部３ｃは、その推定した壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕のうち、今回の燃料噴射時に即時に壁面に付着する即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕と、今回の燃料噴射後に徐々に壁面に付着する遅延付着分Ｆw２〔Ｎ〕（＝Ｆw〔Ｎ〕−Ｆw１〔Ｎ〕）とを求める。そして、燃料噴射制御部３ｃは、今回の燃料噴射で噴射する基本燃料噴射量Ｆo〔Ｎ〕に、壁面付着補正として、今回の燃料噴射時に即時に壁面に付着する即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕と、前回（第（Ｎ−１）回目）以前の各燃料噴射時に噴射した各遅延付着分Ｆw２〔ｉ〕（但し、ｉ＝Ｎ−１，Ｎ−２，・・・）の各々において今回の燃料噴射時に壁面に付着する分の総和Ｆt〔Ｎ〕とを追加して、今回の燃料噴射で噴射する全噴射燃料量Ｆa〔Ｎ〕を求める（即ち、Ｆa〔Ｎ〕＝Ｆo〔Ｎ〕＋Ｆw１〔Ｎ〕＋Ｆt〔Ｎ〕）。以後、壁面付着補正として、噴射燃料量に追加する即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕を即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕と呼び、噴射燃料量に追加する総和Ｆt〔Ｎ〕をテーリング補正項Ｆt〔Ｎ〕と呼ぶ。

なお、図２は、従来の壁面付着補正（ａ）と、この実施形態での壁面付着補正（ｂ）との違いを説明する図である。従来では、図２（ａ）に示すように、今回の燃料噴射で噴射する噴射燃料量の壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕は、その全てが当該燃料噴射時ｔ１に即時に壁面に付着すると想定して、その全てが壁面付着補正として当該燃料噴射時ｔ１に基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕と共に噴射されていた。しかし、実際は、上述のように、壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕のうち、所定割合（即ち、即時付着分）Ｆw１〔Ｎ〕は、当該燃料噴射時ｔ１に即時に壁面に付着するが、残り（即ち、遅延付着分）Ｆw２〔Ｎ〕は、当該燃料噴射時ｔ１後に徐々に壁面に付着する。そのため、この実施形態では、図２（ｂ）に示すように、壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕のうち、即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕だけが、当該燃料噴射時ｔ１の噴射燃料量の即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕として噴射され、遅延付着分Ｆw２〔Ｎ〕は、複数回（図２では例えば５回）に分けられて徐々に、当該燃料噴射時ｔ１後の各燃料噴射時ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６に、その燃料噴射時の噴射燃料量のテーリング補正項Ｆt〔Ｎ〕に含められて噴射される。

より詳細には、燃料噴射制御部３ｃは、上述の基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕を、エンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅおよびエンジン回転速度Ｎｅ）に応じて求める。ここでは、燃料噴射制御部３ｃには、エンジン運転状態パラメータ（例えば、エンジン負荷率Ｑｅおよびエンジン回転速度Ｎｅ）と基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕との対応関係が設定されており、燃料噴射制御部３ｃは、その対応関係を用いて、その検出したエンジン運転状態パラメータに応じて、基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕を求める。また、燃料噴射制御部３ｃは、上述の即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を、下記のように求める。

即ち、まず、燃料噴射制御部３ｃは、今回（第Ｎ回目）の燃料噴射後の噴射燃料の飽和状態で吸気通路７の壁面に付着している壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ〕をエンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅおよびエンジン回転速度Ｎｅ）に基づいて推定し、その推定した壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ〕と前回の燃料噴射の際に推定した壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ−１〕との差を計算して、壁面付着燃料量の変化量ΔＱw〔Ｎ〕（＝Ｑw〔Ｎ〕−Ｑw〔Ｎ−１〕）を推定する。

ここでは、燃料噴射制御部３ｃには、エンジンＥＧの運転状態パラメータ（例えば、エンジン負荷率Ｑｅおよびエンジン回転速度Ｎｅ）と壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ〕との対応関係が設定されており、燃料噴射制御部３ｃは、その対応関係を用いて、その検出した当該エンジン運転状態パラメータに応じて、壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ〕を推定する。そして、燃料噴射制御部３ｃは、上述の変化量ΔＱw〔Ｎ〕を、今回の燃料噴射で噴射する噴射燃料量の壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕と推定する（即ち、Ｆw〔Ｎ〕＝ΔＱw〔Ｎ〕）。

そして、燃料噴射制御部３ｃは、上述の壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕（＝ΔＱw〔Ｎ〕）のうち今回の燃料噴射時に即時に壁面に付着する即時付着分（即ち、即時補正項）Ｆw１〔Ｎ〕の割合を決める補正係数Ｋ１〔Ｎ〕を、後述のＶＶＴ補正前補正係数（第２補正係数）Ｋ１α〔Ｎ〕とＶＶＴ補正係数（第１補正係数）Ｋ１β〔Ｎ〕とを積算して求める（即ち、Ｋ１〔Ｎ〕＝Ｋ１α〔Ｎ〕×Ｋ１β〔Ｎ〕）。

ここで、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕は、ＶＶＴ位相角φ以外のエンジン運転状態を考慮するための補正係数であり、ＶＶＴ位相角φ以外のエンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅ、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン冷却水温Ｔｅ）に応じて設定される。ここでは、燃料噴射制御部３ｃには、ＶＶＴ位相角φ以外の当該エンジン運転状態パラメータとＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕との対応関係が設定されており、燃料噴射制御部３ｃは、その対応関係を用いて、その検出した当該エンジン運転状態パラメータに応じて、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕を設定する。

また、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕は、可変バルブタイミング機構２５によるＶＶＴ位相角φの調整を考慮するための補正係数であり、ＶＶＴ位相角φと、ＶＶＴ位相角φ以外のエンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン冷却水温Ｔｅ）とに応じて設定される。

ここでは、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕は、少なくとも、可変バルブタイミング機構２５によりＶＶＴ位相角φが進角側に調整されるほど益々大きくなるように設定される。これにより、即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕は、ＶＶＴ位相角φが進角側に調整されるほど（即ち、吸気弁９の開弁タイミングが早くなるほど）大きくなるように設定される。即ち、一般に、ＶＶＴ位相角φが進角側に調整されるほど吸気通路７を流れる吸入空気量が増大し、その吸入空気量の増大に伴って即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕が増大する。そのため、この即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の増大による混合気の空燃比の荒れを防止するために、上述のように、ＶＶＴ位相角φが進角側に調整されるほど即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を増大させている。

ここでは、燃料噴射制御部３ｃには、ＶＶＴ位相角φおよびＶＶＴ位相角φ以外の当該エンジン運転状態パラメータとＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕との対応関係が設定されており、燃料噴射制御部３ｃは、その対応関係を用いて、その検出したＶＶＴ位相角φおよびＶＶＴ位相角φ以外の当該エンジン運転状態パラメータに応じて、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕を設定する。

そして、燃料噴射制御部３ｃは、上述の壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕（＝ΔＱw〔Ｎ〕）に、上述のＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕とＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕とを積算して、即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を求める（即ち、Ｆw１〔Ｎ〕＝Ｋ１〔Ｎ〕×Ｆw〔Ｎ〕＝Ｋ１α〔Ｎ〕×Ｋ１β〔Ｎ〕×ΔＱw〔Ｎ〕）。

ここで、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕およびＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕の各々の機能について補足する。ここでは、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕は、例えば、ＶＶＴ位相角φが特定のＶＶＴ位相角φａであると仮定した場合（即ち、可変バルブタイミング機構２５により吸気弁９が特定の開弁タイミングに調整された場合）において、ＶＶＴ位相角φ以外の当該エンジン運転状態に応じて、壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕（＝ΔＱw〔Ｎ〕）のうちの即時付着分（即ち、即時補正項）Ｆw１〔Ｎ〕の割合を決める補正係数として機能する。即ち、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕と壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕（＝ΔＱw〔Ｎ〕）との積算値は、ＶＶＴ位相角φ＝φａである場合の即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕を与える（この場合の即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕をＦw１ａ〔Ｎ〕と記載すると、Ｆw１ａ〔Ｎ〕＝Ｋ１α〔Ｎ〕×ΔＱw〔Ｎ〕となる）。そして、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕は、例えば、実際のＶＶＴ位相角φがφ≠φａの場合（即ち、可変バルブタイミング機構２５により調整された吸気弁９の開弁タイミングが前記特定の開弁タイミングでない場合）は、上述の即時付着分Ｆw１ａ〔Ｎ〕を実際のＶＶＴ位相角φ（即ち、可変バルブタイミング機構２５により調整された吸気弁９の開弁タイミング）に応じた即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕となるように補正する補正係数として機能している。なお、実際のＶＶＴ位相角φがφ＝φａの場合は、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕は、Ｋ１β〔Ｎ〕＝１となるように設定される。

また、燃料噴射制御部３ｃは、上述のテーリング補正項Ｆt〔Ｎ〕を下記のように求める。即ち、燃料噴射制御部３ｃは、前回（第（Ｎ−１）回目）以前の各燃料噴射時に噴射した各遅延付着分Ｆw２〔ｉ〕（但し、ｉ＝Ｎ−１，Ｎ−２，・・・）の各々において前回の燃料噴射後に壁面に付着せずに残存する分の累積分（以後、累積遅延付着分と呼ぶ）Ｆw３〔Ｎ−１〕を求めると共に、その求めた累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ−１〕のうち今回の燃料噴射時に壁面に付着する割合を決める減衰係数Ｋ３〔Ｎ〕を求め、それらを積算してテーリング補正項Ｆt〔Ｎ〕を求める（即ち、Ｆt〔Ｎ〕＝Ｆw３〔Ｎ―１〕×Ｋ３〔Ｎ〕）。

その際、燃料噴射制御部３ｃは、上述の累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ−１〕を下記のように求める。即ち、燃料噴射制御部３ｃは、前々回（第（Ｎ―２）回目）の燃料噴射後に壁面に付着せずに残存する累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ−２〕のうち、前回（第（Ｎ−１）回目）の燃料噴時に壁面に付着せずに残存する分（＝（１―Ｋ３〔Ｎ―１〕）×Ｆw３〔Ｎ−２〕）を求める。また、燃料噴射制御部３ｃは、前回（第（Ｎ−１）回目）の燃料噴射時に噴射された遅延付着分Ｆw２〔Ｎ−１〕（＝（１―Ｋ１〔Ｎ−１〕）×Ｆw〔Ｎ−１〕）を求める。そして、燃料噴射制御部３ｃは、それらを和算して、累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ−１〕を求める（即ち、Ｆw３〔Ｎ−１〕＝（１―Ｋ３〔Ｎ―１〕）×Ｆw３〔Ｎ−２〕＋（１―Ｋ１〔Ｎ−１〕）×Ｆw〔Ｎ−１〕））。

また、燃料噴射制御部３ｃは、上述の減衰係数Ｋ３〔Ｎ〕を下記のように求める。即ち、燃料噴射制御部３ｃには、エンジン運転状態パラメータ（例えば、エンジン負荷率Ｑｅ、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン冷却水温Ｔｅ）と減衰係数Ｋ３〔Ｎ〕との対応関係が設定されており、燃料噴射制御部３ｃは、その対応関係を用いて、その検出した当該運転状態パラメータに応じて減衰係数Ｋ３〔Ｎ〕を設定する。

このように、燃料噴射制御部３ｃは、基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕と即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕とテーリング補正項ＴＦt〔Ｎ〕とを求めて、全噴射燃料量Ｆa〔Ｎ〕（＝Ｆo〔Ｎ〕＋Ｆw１〔Ｎ〕＋Ｆt〔Ｎ〕）を求める。そして、燃料噴射制御部３ｃは、今回の燃料噴射時に、燃料噴射弁１７から全噴射燃料量Ｆa〔Ｎ〕の燃料を噴射させる。

図４は、エンジンＥＧの加速時において、ＶＶＴ位相角φの進角側への調整量が比較的大きい場合の吸気通路７を流れる吸入空気量の時間変化を示したグラフ（ａ）と、ＶＶＴ位相角φの進角側への調整量が比較的小さい場合の前記吸入空気量の時間変化を示したグラフ（ｂ）とを示したものである。図４では、時刻ｔ１でエンジンＥＧの加速開始に伴って吸入空気量が急増し、その後に吸入空気量が所定量に収束する場合の吸入空気量の時間変化の一例が図示される。図４から分かるように、グラフ（ｂ）よりもグラフ（ａ）の方が、加速初期での吸入空気量の立ち上がりが速い（即ち、吸入空気量が急増する）。一般に、吸入空気量が増大するほど即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕は増大するので、その即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の増大による混合気の空燃比の荒れを防止するために、その即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の増大に合わせて即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を増大させる必要がある。

同様に、図５は、エンジンＥＧの減速時において、ＶＶＴ位相角φの進角側への調整量が比較的大きい場合の吸気通路７を流れる吸入空気量の時間変化を示したグラフ（ａ）と、ＶＶＴ位相角φの進角側への調整量が比較的小さい場合の前記吸入空気量の時間変化を示したグラフ（ｂ）とを示したものである。図５では、時刻ｔ１でエンジンＥＧが減速開始に伴って吸入空気量が急減し、その後に吸入空気量が所定量に収束する場合の吸入空気量の時間変化が図示される。図５から分かるように、グラフ（ｂ）よりもグラフ（ａ）の方が、減速初期での吸入空気量の立ち下がりが速い（即ち、吸入空気量が急減する）。一般に、吸入空気量が減少するほど即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕は減少するので、その即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の減少による混合気の空燃比の荒れを防止するために、その即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の減少に合わせて即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を減少させる必要がある。

このように、可変バルブタイミング機構２５を備えるエンジンＥＧでは、ＶＶＴ位相角φに応じて吸入空気量が変化し、その吸入空気量の変化に応じて即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕が変化するので、その即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の変化による混合気の空燃比の荒れを防止するために、ＶＶＴ位相角φに応じて即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を変更させる必要がある。そこで、この実施形態では、上述のように、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕がＶＶＴ位相角φに応じて変更されることで、即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕がＶＶＴ位相角φに応じて変更されるようにしている。

なお、この実施形態では、アクセルペダル２７の踏込量の増減に応じてスロットル弁１９の開度が増減制御されて吸入空気が増減されると共に、その吸入空気の増減に応じて空燃比を所定値に保つために噴射燃料量が増減されて、エンジンＥＧが加減速される。

＜動作説明＞
次に、図３に基づいてこの燃料噴射制御装置１の動作を説明する。図３は、この燃料噴射制御装置１の動作を説明するフローチャートである。

この燃料噴射制御装置１では、下記のステップＵ０〜Ｕ１１の一連の処理が周期的に繰り返されており、下記では、第Ｎ（Ｎ＝１，２，…）回目の一連の処理が行われている場合を想定して動作を説明する。

ステップＵ０で、燃料噴射制御部３ｃにより、エンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅおよびエンジン回転速度Ｎｅ）に応じて、今回（第Ｎ回目）の燃料噴射で噴射される基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕が求められる。

そして、ステップＵ１で、燃料噴射制御部３ｃにより、今回の燃料噴射後の噴射燃料の飽和状態で吸気通路７の壁面に付着している壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ〕が、エンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅおよびエンジン回転速度Ｎｅ）に基づいて推定される。

そして、ステップＵ２で、燃料噴射制御３ｃにより、今回（第Ｎ回目）のステップＵ１で推定された壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ〕と、前回（第（Ｎ-１）回目）のステップＵ１で推定された壁面付着燃料量Ｑw〔Ｎ−１〕との差が計算されて、今回の燃料噴射での壁面付着燃料量の変化量ΔＱw〔Ｎ〕（＝Ｑw〔Ｎ〕−Ｑw〔Ｎ−１〕）が推定される。そして、燃料噴射制御３ｃにより、その変化量ΔＱw〔Ｎ〕が今回の燃料噴射で噴射される噴射燃料量の壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕であると推定される。

そして、ステップＵ３で、燃料噴射制御３ｃにより、ＶＶＴ位相角φ以外のエンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅ、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン冷却水温Ｔｅ）に応じて、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕が設定される。そして、ステップＵ４で、燃料噴射制御３ｃにより、ＶＶＴ位相角φと、ＶＶＴ位相角φ以外のエンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン冷却水温Ｔｅ）とに応じて、ＶＶＴ補正係数Ｋ１βが設定される。そして、ステップＵ５で、燃料噴射制御部３ｃにより、その設定されたＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕とＶＶＴ補正係数Ｋ１βとが積算されて、壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕のうちの即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の割合を決める補正係数Ｋ１〔Ｎ〕（＝Ｋ１α〔Ｎ〕×Ｋ１β〔Ｎ〕）が求められる。

そして、ステップＵ６で、燃料噴射制御部３ｃにより、ステップＵ２で推定された壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕とステップＵ５で求められた補正係数Ｋ１〔Ｎ〕とが積算されて、今回の燃料噴射での壁面付着補正として用いられる即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕（＝Ｋ１〔Ｎ〕×Ｆw〔Ｎ〕）が求められる。

そして、ステップＵ７で、燃料噴射制御部３ｃにより、エンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅ、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン冷却水温Ｔｅ）に応じて、前回（第（Ｎ−１）回目）の燃料噴射後の累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ−１〕のうちの今回（第Ｎ回目）の燃料噴射時に壁面に付着する割合を決める減衰係数Ｋ３〔Ｎ〕が、エンジン運転状態（例えば、エンジン負荷率Ｑｅ、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン冷却水温Ｔｅ）に応じて設定される。

そして、ステップＵ８で、燃料噴射制御部３ｃにより、今回（第Ｎ回目）のステップＵ７で設定された減衰係数Ｋ３〔Ｎ〕と前回（第（Ｎ−１））のステップＵ１０で求められた累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ−１〕とが積算されて、今回の燃料噴射での壁面付着補正として用いられるテーリング補正項Ｆt〔Ｎ〕（＝Ｋ３〔Ｎ〕×Ｆw３〔Ｎ−１〕）が求められる。

そして、ステップＵ９で、燃料噴射制御部３ｃにより、ステップＵ０，Ｕ６およびＵ８で求められた基本噴射燃料量Ｆo〔Ｎ〕、即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕およびテーリング補正項ＴＦt〔Ｎ〕が和算されて、今回（第Ｎ回目）の燃料噴射時に噴射される全噴射燃料量Ｆa〔Ｎ〕（＝Ｆo〔Ｎ〕＋Ｆw１〔Ｎ〕＋Ｆt〔Ｎ〕）が求められる。そして、燃料噴射制御部３ｃにより燃料噴射弁１７が制御されて、今回の燃料噴射として、燃料噴射弁１７から全噴射燃料量Ｆa〔Ｎ〕の燃料が噴射される。

そして、ステップＵ１０で、燃料噴射制御部３ｃにより、前回（第（Ｎ−１）回目）のステップＵ１０で求められた累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ−１〕と、今回のステップＵ２、Ｕ５およびＵ７で求められた壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕、補正係数Ｋ１〔Ｎ〕および減衰係数Ｋ３〔Ｎ〕とを用いて、今回（第Ｎ回目）の燃料噴射後の累積遅延付着分Ｆw３〔Ｎ〕（＝（１―Ｋ３〔Ｎ〕）×Ｆw３〔Ｎ−１〕＋（１―Ｋ１〔Ｎ〕）×Ｆw〔Ｎ〕）が求められる。

そして、ステップＵ１１で、ＮがＮ＋１に変更されて、処理がステップＵ０に戻り、次回（第（Ｎ＋１）回目）の一連の処理が開始される。

＜主要な効果＞
以上のように構成された燃料噴射制御装置１によれば、即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕は、ＶＶＴ位相角が進角側に調整されるほど（即ち、可変バルブタイミング機構２５によって吸気弁９の開弁タイミングが早められるほど）大きくなるように設定されるので、可変バルブタイミング機構２５による吸気弁９の開弁タイミングに応じて即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を変更できる。これにより、可変バルブタイミング機構２５の作動中においても、混合気の空燃比の荒れを防止できる。特に、エンジンＥＧの加減速時の吸入空気量の過渡期（立ち上がり時または立ち下がり時）において、混合気の空燃比の荒れを防止できる。

また、即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕は、ＶＶＴ補正係数（第１補正係数）Ｋ１β〔Ｎ〕とＶＶＴ補正前補正係数（第２補正係数）Ｋ１α〔Ｎ〕と壁面付着燃料量の変化量ΔＱw〔Ｎ〕とが積算されて求められるので、従来の即時補正項（即ち、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕と壁面付着燃料量の変化量ΔＱw〔Ｎ〕との積）にＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕を積算するだけで、本発明の即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を求めることができる。即ち、従来の壁面付着補正の処理に、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕を計算する処理を追加するだけの簡単な処理変更で、本発明の壁面付着補正の処理を行うことができる。

特に、この実施形態では、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕は、可変バルブタイミング機構２５により吸気弁９が特定の開弁タイミングに調整された場合において、噴射燃料量の壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕（＝ΔＱw〔Ｎ〕）のうちの即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕の割合を決める補正係数として設定されるが、この場合は、ＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕を、上述のように（即ち、可変バルブタイミング機構２５により調整された吸気弁９の開弁タイミングが前記特定の開弁タイミングでない場合に、ＶＶＴ補正前補正係数Ｋ１α〔Ｎ〕と壁面付着分Ｆw〔Ｎ〕（＝ΔＱw〔Ｎ〕）との積算値を、可変バルブタイミング機構２５により調整された吸気弁９の開弁タイミングに応じた即時付着分Ｆw１〔Ｎ〕となるように補正する補正係数として）設定することで、上述のように、前記従来の即時補正項にＶＶＴ補正係数Ｋ１β〔Ｎ〕を積算するだけで、本発明の即時補正項Ｆw１〔Ｎ〕を求めることができる。

＜付帯事項＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。

本発明は、噴射燃料の内燃機関の吸気通路などの壁面への付着を考慮して、燃料噴射弁からの噴射燃料量を制御する燃料噴射制御装置への適用に好適である。

５ 燃焼室
５ａ 吸気口
７ 吸気通路
９ 吸気弁
１７ 燃料噴射弁
２５ 可変バルブタイミング機構
ＥＧ エンジン
Ｆw１〔Ｎ〕 即時補正項
Ｆt〔Ｎ〕 テーリング補正項
Ｋ１α〔Ｎ〕 ＶＶＴ補正前補正係数（第２補正係数）
Ｋ１β〔Ｎ〕 ＶＶＴ補正係数（第１補正係数）
ΔＱw〔Ｎ〕 壁面付着燃料量の変化量

Claims (1)

1. 内燃機関の燃焼室の吸気口に連通された吸気通路に配設された燃料噴射弁と、
   前記吸気口を開閉する吸気弁の開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング機構と、
   を備え、
   前記燃料噴射弁から噴射される噴射燃料量に対する前記吸気通路の壁面への付着分を補うための補正が、その燃料噴射時に即時に前記壁面に付着する即時付着分を補う即時補正項と、その燃料噴射後に徐々に前記壁面に付着する遅延付着分を補うテーリング補正項とに分けて行われる燃料噴射制御装置において、
   前記即時補正項は、前記可変バルブタイミング機構によって前記吸気弁の開弁タイミングが早められるほど大きくなるように設定されるものであり、
   第Ｎ回目の燃料噴射時に噴射される噴射燃料量を補正する前記即時補正項は、第Ｎ回目の燃料噴射後に前記壁面に付着している壁面付着燃料量と第（Ｎ−１）回目の燃料噴射後に前記壁面に付着している壁面付着燃料量との変化量と、前記変化量のうち、前記第Ｎ回目の燃料噴射時に即時に前記壁面に付着する前記即時付着分の割合を決める補正係数との積により求められ、
   前記補正係数は、前記可変バルブタイミング機構によって前記吸気弁の開弁タイミングが早められるほど大きくなるように設定される第１補正係数と、前記可変バルブタイミング機構による前記吸気弁の開弁タイミング以外の前記内燃機関の運転状態に応じて設定される第２補正係数との積により求められ、
   前記第２補正係数が、前記可変バルブタイミング機構により前記吸気弁が特定の開弁タイミングに調整された場合において、前記変化量のうち、第Ｎ回目の燃料噴射時に前記壁面に付着する前記即時付着分の割合を決める補正係数であり、
   前記第１補正係数は、前記可変バルブタイミング機構により調整された前記吸気弁の開弁タイミングが前記特定の開弁タイミングでない場合に、前記第２補正係数と前記変化量との積算値を、前記可変バルブタイミング機構により調整された前記吸気弁の開弁タイミングに応じた前記即時付着分となるように補正する補正係数であることを特徴とする燃料噴射制御装置。

Images