JPH07166922A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼室内の気相空燃比を精密に制御すること
で、機関始動性の向上やエミッションの低減を図り、さ
らに良好なるドライバビリティを得る。 【構成】 機関本体１の吸気管９には燃料噴射弁１５が
配設され、同燃料噴射弁１５による噴射燃料は所定の吸
気タイミングで燃焼室５に吸入される。機関本体１及び
燃料吸気系には、燃料の物性を含む機関運転条件を検出
する各種センサが設けられている。制御回路３０は、噴
霧モデル、吸気管燃料挙動モデル及び燃焼室燃料挙動モ
デルを用いて機関運転条件に応じた機関内部における燃
料状態量を演算するとともに、同燃料状態量に応じて燃
焼室５内の気相空燃比を所望の値とする燃料噴射量を演
算する。又、制御回路３０は、初爆前であれば燃焼室燃
料挙動モデルとしてクランキングモデルを用い、初爆後
であればファイアリングモデルを用いる。さらに、制御
回路３０は、燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁１５を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射制
御装置に係り、詳しくはガソリン等の液体燃料が噴射供
給される燃料噴射式内燃機関に用いられる燃料噴射制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガソリン等の液体燃料を内燃機関の吸気
管内に噴射する燃料噴射方式では、機関の運転条件に応
じた精密な制御が行われ、燃料供給量を機関の出力性能
や排気ガス浄化性能にとって好ましい量に調整すること
ができるという有益な特徴を備えている。そして、内燃
機関への燃料噴射量を精密に制御する制御装置として、
吸気管内における燃料の壁面付着などの燃料挙動を考慮
した制御を行うものが開示されている（例えば、特開昭
５６−４７６３８号公報、特開昭５８−８２３８号公
報、特開平４−１５３５３５号公報）。

【０００３】従来の燃料噴射制御装置について下記に詳
述する。図１９には、内燃機関の温度が低い機関始動時
において、燃料噴射弁より吸気管内に噴射された燃料が
燃焼室に流入するプロセスと燃焼室内の燃料の挙動とを
図解的に示す。図１９（ａ）〜（ｄ）は、４サイクル内
燃機関の吸気，圧縮，爆発，排気の各行程を示す図であ
る。

【０００４】図１９に示すように、燃料噴射弁５１から
吸気管５２内に噴射された液状燃料は、噴射後すぐに気
化する気化成分と、吸気管５２の壁面に付着しない粒径
の小さい液状成分と、吸気管５２の壁面に付着する粒径
の大きい液状成分とに分かれる。そして、気化成分と粒
径の小さい液状成分とは、燃料噴射後の最初の吸気行程
にて燃焼室５３に吸入される。一方、吸気管５２の壁面
に付着した液状成分は、その大部分が吸入されず液膜流
として吸気管５２の壁面伝いに燃焼室５３に向けて流
れ、数行程遅れて燃焼室５３に流入する。

【０００５】即ち、噴射燃料は、噴射直後すぐ最初の吸
気行程で流入する成分と噴射後遅れて流入する成分に大
別できる。従来の燃料噴射制御装置では、吸気管５２内
に噴射された燃料が燃焼室５３に流入するまでの吸気管
５２内における燃料挙動を考慮し、燃料の噴霧状態を表
す噴霧モデルと、吸気管５２内での燃料状態を表す壁流
モデルとから、目標空燃比とするために必要となる燃料
噴射量を演算していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の制
御装置では、燃焼室５３に燃料が流入してからの同燃焼
室５３内における燃料の挙動が全く考慮されていないた
め、燃焼室温度が低い始動時や始動直後には、燃焼室５
３内に滞留する液状燃料によって燃料噴射制御が悪影響
を受け、機関の最適な運転を困難にするという問題が生
じる。

【０００７】詳しくは、図１９に示す如く、吸気管５２
から燃焼室５３内に流れ込んだ燃料は、燃焼室温度が低
ければ気化されずに壁面ウエットとして燃焼室５３内に
滞留し、その後、壁面ウエットの何割かが圧縮行程まで
に気化する。そして、気相成分のみが吸気行程にて新た
に燃焼室５３に吸入される気相燃料とともに燃焼により
消費される。壁面ウエットのうち気化されなかった液状
燃料の大部分は燃焼されず、壁面ウエットとして残留す
る。

【０００８】要するに、上記従来の燃料噴射制御装置で
は、燃焼室５３に流入した燃料の壁面ウエット分と該壁
面ウエットとして燃焼室５３に滞留する燃料の気化分と
が燃焼に及ぼす影響を考慮していないために、燃焼室５
３内における気相空燃比（気相燃料量と空気量との重量
比率）を所望の理想値に制御することができない。特
に、機関温度の低い始動時には、燃焼室５３内に壁面ウ
エットとして付着する燃料量が多く、燃焼室５３での気
相空燃比が所望の値から大きくずれてしまう。この場
合、燃焼室５３での気相空燃比が薄すぎると始動が遅く
なり、気相空燃比が濃すぎるとＨＣ等の有害排気成分が
多くなるという事態が生じる。

【０００９】又、始動直後においても、燃焼室５３の気
相空燃比が薄すぎて加速時に充分なトルクが発生できず
もたつくという問題が生じる。即ち、燃焼室５３内の壁
面ウエットが微量であれば、燃焼室５３内における気相
空燃比が所定の範囲内に保持されて確実なる着火，燃焼
が行われる。一方で、燃焼室５３内の壁面ウエットが増
大すれば、該気相空燃比が所定の範囲外となり失火を招
くことになる。そして、失火によってもたつきが生じ、
ドライバビリティが悪化する。

【００１０】この発明は、上記の問題に着目してなされ
たものであって、その目的とするところは、燃焼室内の
気相空燃比を精密に制御することによって、機関始動性
の向上やエミッションの低減を図るとともに、良好なる
ドライバビリティを得ることができる内燃機関の燃料噴
射制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明においては、
図２０に示すように、吸気管Ｍ１に配設された燃料噴射
弁Ｍ２を備え、該燃料噴射弁Ｍ２による噴射燃料を所定
の吸気タイミングで燃焼室Ｍ３に吸入する吸気管噴射式
内燃機関に用いられる燃料噴射制御装置であって、燃料
の物性を含む機関の運転条件を検出する運転条件検出手
段Ｍ４と、前記燃料噴射弁Ｍ２による噴射燃料の挙動を
表す噴霧モデルと、前記吸気管Ｍ１内での燃料挙動を表
す吸気管燃料挙動モデルと、前記燃焼室Ｍ３内での燃料
挙動を表す燃焼室燃料挙動モデルとを用い、前記運転条
件検出手段Ｍ４による機関運転条件に応じた機関内部に
おける燃料状態量を演算する燃料状態量演算手段Ｍ５
と、前記燃料状態量演算手段Ｍ５による燃料状態量に応
じて、前記燃焼室Ｍ３内の気相空燃比を所望の値とする
燃料噴射量を演算する噴射量演算手段Ｍ６と、前記噴射
量演算手段Ｍ６による燃料噴射量に基づいて前記燃料噴
射弁Ｍ２を開閉駆動する噴射弁駆動手段Ｍ７とを備えた
ことを要旨とするものである。

【００１２】又、第２の発明においては、図２１に示す
ように、燃焼室Ｍ１１に配設された燃料噴射弁Ｍ１２を
備え、該燃料噴射弁Ｍ１２による噴射燃料を燃焼室Ｍ１
１に直接供給する筒内噴射式内燃機関に用いられる燃料
噴射制御装置であって、燃料の物性を含む機関の運転条
件を検出する運転条件検出手段Ｍ１３と、前記燃料噴射
弁Ｍ１２による噴射燃料の挙動を表す噴霧モデルと、前
記燃焼室Ｍ１１内での燃料挙動を表す燃焼室燃料挙動モ
デルとを用い、前記運転条件検出手段Ｍ１３による機関
運転条件に応じた機関内部における燃料状態量を演算す
る燃料状態量演算手段Ｍ１４と、前記燃料状態量演算手
段Ｍ１４による燃料状態量に応じて、前記燃焼室Ｍ１１
内の気相空燃比を所望の値とする燃料噴射量を演算する
噴射量演算手段Ｍ１５と、前記噴射量演算手段Ｍ１５に
よる燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁Ｍ１２を開閉
駆動する噴射弁駆動手段Ｍ１６とを備えたことを要旨と
するものである。

【００１３】上記第１又は第２の発明では、前記燃焼室
燃料挙動モデルとして、機関始動時から初爆までの燃料
挙動を表すクランキングモデルと、初爆後の燃料挙動モ
デルを表すファイアリングモデルとを設定し、機関始動
時にはクランキングモデルを用い、初爆が検知された時
にはファイアリングモデルに切り換えるように構成して
もよい。

【００１４】ここで、機関停止中に燃料噴射弁Ｍ２，Ｍ
１２からの燃料漏れが検出された場合には、該漏れ量を
前記クランキングモデルの初期値に反映させるように構
成してもよい。

【００１５】

【作用】吸気管噴射式内燃機関に用いられる第１の発明
の燃料噴射制御装置によれば、運転条件検出手段Ｍ４
は、燃料の物性を含む機関の運転条件を検出する。燃料
状態量演算手段Ｍ５は、燃料噴射弁Ｍ２による噴射燃料
の挙動を表す噴霧モデルと、吸気管Ｍ１内での燃料挙動
を表す吸気管燃料挙動モデルと、燃焼室Ｍ３内での燃料
挙動を表す燃焼室燃料挙動モデルとを用い、運転条件検
出手段Ｍ４による機関運転条件に応じた燃料状態量を演
算する。噴射量演算手段Ｍ６は、燃料状態量演算手段Ｍ
５による燃料状態量に応じて、燃焼室Ｍ３内の気相空燃
比を所望の値とする燃料噴射量を演算する。噴射弁駆動
手段Ｍ７は、噴射量演算手段Ｍ６による燃料噴射量に基
づいて燃料噴射弁Ｍ２を開閉駆動する。

【００１６】即ち、機関の吸気管Ｍ１内及び燃焼室Ｍ３
の壁面に燃料が付着することと、該付着燃料が気化する
ことにより、燃焼室Ｍ３内の気相燃料は燃料噴射弁Ｍ２
から噴射した量とは異なり、燃焼室Ｍ３内の気相空燃比
が目標値からズレてくる。特に、機関始動時において
は、通常運転時に比べて壁面ウエットとして燃焼室Ｍ３
内に滞留する燃料が多く存在し、このような燃料挙動の
不安定要因によって燃焼室Ｍ３内の気相空燃比が大きく
乱れる。その結果、始動性の悪化やエミッションの悪化
を招く原因となる。

【００１７】しかし、本構成では、燃料噴射弁Ｍ２によ
る噴射燃料の噴霧モデル及び吸気管Ｍ１内の燃料の気化
及び壁面液膜流れを考慮した吸気管燃料挙動モデルに加
え、燃焼室Ｍ３に壁面ウエットとして付着する燃焼室燃
料挙動モデルを反映させて燃焼室Ｍ３内の気相空燃比を
所望の理想値に制御するようにした。従って、機関始動
時や始動直後の燃焼室温度が低い状態においても、燃焼
室Ｍ３内の気相空燃比が精密に制御され、機関始動性の
向上やエミッションの低減が実現され、さらには始動直
後において良好なるドライバビリティが得られる。

【００１８】一方、筒内噴射式内燃機関に用いられる第
２の発明の燃料噴射制御装置によれば、運転条件検出手
段Ｍ１３は、燃料の物性を含む機関の運転条件を検出す
る。燃料状態量演算手段Ｍ１４は、燃料噴射弁Ｍ１２に
よる噴射燃料の挙動を表す噴霧モデルと、燃焼室Ｍ１１
内での燃料挙動を表す燃焼室燃料挙動モデルとを用い、
運転条件検出手段Ｍ１３による機関運転条件に応じた燃
料状態量を演算する。噴射量演算手段Ｍ１５は、燃料状
態量演算手段Ｍ１４による燃料状態量に応じて、燃焼室
Ｍ１１内の気相空燃比を所望の値とする燃料噴射量を演
算する。噴射弁駆動手段Ｍ１６は、噴射量演算手段Ｍ１
５による燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁Ｍ１２を開閉
駆動する。

【００１９】即ち、本第２実施例では、前記第１の発明
に対して吸気管燃料挙動モデルを省略した形で燃料挙動
がモデル化されている。この場合にも、燃焼室Ｍ１１内
での気相空燃比が精密に制御されることにより、第１の
発明と同様に機関始動性の向上やエミッションの低減が
実現されるとともに良好なるドライバビリティが得られ
る。

【００２０】さらに、燃焼室燃料挙動モデルとして、機
関始動時から初爆までの燃料挙動を表すクランキングモ
デルと、初爆後の燃料挙動モデルを表すファイアリング
モデルとを設定し、機関始動時にはクランキングモデル
を用い、初爆が検知された時にはファイアリングモデル
に切り換える。この場合、始動初期の燃料噴射制御がよ
り精密に行われる。

【００２１】ここで、機関停止中に燃料噴射弁Ｍ２，Ｍ
１２からの燃料漏れが検出された場合には、該漏れ量を
前記クランキングモデルの初期値に反映させる。この場
合、機関停止中に、燃料噴射弁Ｍ２，Ｍ１２から燃料が
漏れて壁面ウエットとして滞留する燃料が増加しても、
その状況に応じた制御が実施され、上記と同様に燃焼室
Ｍ３，Ｍ１１内の気相空燃比が所望の値に保持される。

【００２２】

【実施例】 （第１実施例）以下、本発明を具体化した第１実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。

【００２３】図１は本実施例における多気筒４サイクル
内燃機関の燃料噴射制御装置の概略を示した構成図であ
る。図１に示すように、本燃料噴射制御装置では、機関
の燃料噴射制御や点火制御等を実施するための制御回路
３０が設けられている。機関本体１において、シリンダ
２内にはピストン３が配設されている。ピストン３の上
方にはシリンダ２，シリンダヘッド４にて区画された燃
焼室５が形成され、同燃焼室５には点火プラグ６が配設
されている。燃焼室５は、吸気弁７及び排気弁８を介し
て吸気管９及び排気管１０に連通している。

【００２４】又、シリンダ２には、機関本体１の温度
（機関温度Ｔ_E ）を検出するための機関温度センサ１１
と、機関本体１の冷却水温度（水温Ｔ_W ）を検出するた
めの冷却水温センサ１２とが設けられている。シリンダ
ヘッド４において、吸気弁７の近傍には吸気管９壁面の
温度（吸気管壁面温度Ｔ_M ）を検出するための吸気管壁
面温度センサ１３が設けられている。機関温度センサ１
１、冷却水温センサ１２及び吸気管壁面温度センサ１３
の検出信号は制御回路３０に供給される。

【００２５】吸気管９には、吸入空気量Ｑを計測するた
めのエアフローメータ（ＡＦＭ）１４が設けられてい
る。エアフローメータ１４はポテンショメータを内蔵し
ており、同ポテンショメータにて吸入空気量に比例した
アナログ電圧の出力信号が発生する。この出力信号は制
御回路３０に供給される。又、吸気管９には、各気筒毎
に燃料供給系からの加圧燃料を当該吸気管９に噴射供給
するための燃料噴射弁１５が設けられている。燃料噴射
弁１５は制御回路３０により駆動される。

【００２６】排気管１０には、排気ガス中の酸素成分濃
度に応じた電圧信号を発生するＯ₂センサ１６が設けら
れている。Ｏ₂ センサ１６の出力信号は制御回路３０に
供給される。

【００２７】ディストリビュータ１７には、その軸が例
えばクランク角に換算して７２０°ＣＡ毎に基準位置検
出用パルス信号を発生する基準位置センサ１８及びクラ
ンク角に換算して３０°ＣＡ毎にクランク角度検出用パ
ルス信号を発生するクランク角センサ１９が設けられて
いる。これらセンサ１８，１９のパルス信号は制御回路
３０に供給される。

【００２８】一方、燃料供給系において、燃料タンク２
０の燃料（ガソリン）は、燃料ポンプ２１により加圧さ
れて燃料噴射弁１５に送られる。燃料ポンプ２１と燃料
噴射弁１５とを結ぶ燃料パイプ２２には、揮発性，濃
度，粘性等の燃料性状Ｍ_F 、燃料温度Ｔ_F 及び燃料圧力
Ｐ_F を検出するための燃料センサ２３が設けられてい
る。即ち、燃料の物性値は燃料センサ２３にて検出され
る。燃料センサ２３の検出信号は制御回路３０に供給さ
れる。

【００２９】さらに、運転者が機関を始動する時に操作
されるキースイッチ２５は、スタータモータ２６による
始動開始を検出する。キースイッチ２５からの始動検出
信号は制御回路３０に供給される。スタータモータ２６
は、キースイッチ２５にて始動開始が検出されてから機
関本体１に最初の爆発（初爆）が生じるまでクランキン
グ駆動する。なお、上記各センサ群の他に、図示しない
吸入空気温度センサや大気圧力センサ等を設けることも
あるがここでは省略する。

【００３０】図２は、制御回路３０の電気的構成を詳細
に示すブロック図である。図２において、タイミング発
生回路３１には、基準位置センサ１８からの７２０°Ｃ
Ａ信号（基準位置信号）及びクランク角センサ１９から
の３０°ＣＡ信号（クランク角信号）が入力され、タイ
ミング発生回路３１は基準位置信号及びクランク角信号
に基づいてＣＰＵ３６に対し割り込み信号を発生する。

【００３１】Ｏ₂ センサ１６の出力信号は、比較増幅回
路３２によって基準電圧ＶＲと比較される。つまり、比
較増幅回路３２はＯ₂ センサ１６の出力信号電圧が基準
電圧ＶＲ以上の時に「１」レベルの信号を送出し、逆
に、基準電圧ＶＲ未満のときに「０」レベルの信号を送
出する。キースイッチ２５の出力信号は、機関始動開始
時に「１」レベルの信号を送出し、それ以外は「０」レ
ベルの信号を送出する。これらＯ₂ センサ１６及びキー
スイッチ２５による２値信号は入力ポート３３を介して
ＣＰＵ３６に供給される。

【００３２】エアフローメータ１４、吸気管壁面温度セ
ンサ１３、機関温度センサ１１、冷却水温センサ１２及
び燃料センサ２３の出力信号は、マルチプレクサ（ＭＰ
Ｘ）３４を介してＡ／Ｄ変換器３５に供給され、そし
て、同Ａ／Ｄ変換器３５からＣＰＵ３６に送出される。

【００３３】又、ＣＰＵ（中央演算装置）３６は、各種
制御プログラムに基づいて制御量を演算する。クロック
発生回路（ＣＬＫ）３７は種々のクロック信号を発生し
てＣＰＵ３６等に送出する。ＲＡＭ（ランダムアクセス
メモリ）３８は一時的なデータを格納する。ＲＯＭ（リ
ードオンリメモリ）３９はプログラムや定数等を格納す
る。ＣＰＵ３６の割り込みは、タイミング発生回路３１
の割込み信号或いはクロック発生回路３７の時間割込み
信号を受信したとき等に発生するようになっている。

【００３４】出力ポート４０、ダウンカウンタ４１、フ
リップフロップ４２及び駆動回路４３は燃料噴射弁１５
を制御するためのものである。即ち、駆動回路４３が燃
料噴射弁１５の開弁を開始する際、ＣＰＵ３６による後
述のルーチンで演算された燃料噴射弁１５の開弁時間Ｔ
ＡＵがダウンカウンタ４１にプリセットされるととも
に、フリップフロップ４２にもセットされる。そして、
ダウンカウンタ４１がクロック信号を計数して最後にそ
のキャリアウト端子が「１」レベルとなったときに、フ
リップフロップ４２がリセットされて駆動回路４３は燃
料噴射弁１５の開弁を停止する。つまり、上述の開弁時
間ＴＡＵだけ燃料噴射弁１５が開き、機関本体１に燃料
が供給される。

【００３５】エアフローメータ１４による吸入空気量
Ｑ、吸気管壁面温度センサ１３による吸気管壁面温度Ｔ
_M 、機関温度センサ１１による機関温度Ｔ_E 、冷却水温
センサ１２による水温Ｔ_W 、及び燃料センサ２３による
燃料物性の諸データ（燃料圧力Ｐ_F ，燃料温度Ｔ_F ，燃
料性状Ｍ_F ）等は、所定時間毎に実行されるＡ／Ｄ変換
ルーチンによって取り込まれて、ＲＡＭ３８の所定領域
に格納される。つまり、ＲＡＭ３８に格納されるデータ
は所定時間毎に更新される。又、回転速度Ｎ_e はクラン
ク角センサ１９の３０°ＣＡ毎にタイミング発生回路３
１が発生する割込み信号によって演算されて、ＲＡＭ３
８の所定領域に格納される。

【００３６】なお、本実施例では、機関温度センサ１
１、冷却水温センサ１２、吸気管壁面温度センサ１３、
エアフローメータ１４、基準位置センサ１８、クランク
角センサ１９及び燃料センサ２３により運転条件検出手
段が構成されている。又、ＣＰＵ３６により燃料状態量
演算手段及び噴射量演算手段が構成され、出力ポート４
０、ダウンカウンタ４１、フリップフロップ４２及び駆
動回路４３により噴射弁駆動手段が構成されている。

【００３７】図６は、燃料噴射弁１５による噴射燃料の
挙動を表す噴霧モデルと、吸気管９内での燃料挙動を表
す吸気管燃料挙動モデルと、燃焼室５内での燃料挙動を
表す燃焼室燃料挙動モデルとを示した図である。概略を
説明すると、燃料噴射弁１５から吸気管９内に噴射され
た液状燃料は、噴射後すぐに気化する気化成分と、吸気
管９壁面に付着しない粒径の小さい液状成分と、吸気管
９壁面に付着する粒径の大きい液状成分とに分かれる。
そして、気化成分と粒径の小さい液状成分とは燃料噴射
後の最初の吸気行程にて燃焼室５に吸入され、粒径の大
きい液状成分は数行程遅れて燃焼室５に吸入される。燃
焼室５では、吸気管９から吸入された気化成分と、壁面
ウエットとして滞留していた液状燃料の気化成分とが燃
焼により消費される。

【００３８】以下、噴霧モデル、吸気管燃料挙動モデル
及び燃焼室燃料挙動モデルについて詳細に説明する。 〔１〕噴霧モデル及び吸気管燃料挙動モデル 図６においては、吸気管９にて燃料噴射弁１５から噴射
された燃料噴射量をＦ _i 、吸気管９から燃焼室５に流入
する燃料量（燃焼室流入燃料量）をＦ_o 、吸気管９の壁
面に付着している燃料量（吸気管付着燃料量）をＭ_i と
している。又、燃料噴射弁１５による燃料噴射量Ｆ_i が
吸気管９の壁面に付着する割合（吸気管付着率）を
α_i 、燃焼室５に直接流入する割合（直接流入率）をβ
_i として、燃料噴射量Ｆ_i がα_i ：β_i の比率に大別さ
れるものとしている。ここで、両比率α_i ，β_i はα_i
＋β_i ＝１の関係を有している。さらに、吸気管付着燃
料量Ｍ _i の燃焼室５への持ち去り割合（吸気管付着燃料
持ち去り率）をγ_i としている。

【００３９】この吸気管燃料挙動モデルでは、吸気管付
着燃料量Ｍ_i 及び燃焼室流入燃料量Ｆ_o が次の（１），
（２）式にて求められる。なお、次式において、Ｍ_i ’
は前行程時の吸気管付着燃料量Ｍ_i を示している。

【００４０】 Ｍ_i ＝Ｍ_i ' ＋Ｆ_i ・α_i −Ｍ_i ’・γ_i …（１） Ｆ_o ＝Ｆ_i ・β_i ＋Ｍ_i ’・γ_i …（２） 〔２〕燃焼室燃料挙動モデル 図６の燃焼室５内においては、燃焼室５内の気相燃料量
（燃焼室気相燃料量）をＦ_c 、燃焼室５内に付着してい
る燃料量（燃焼室付着燃料量）をＭ_c としている。又、
吸気管９からの燃焼室流入燃料量Ｆ_o において、シリン
ダ２に付着する割合（シリンダ付着率）をα_d 、シリン
ダ２以外の燃焼室５壁面（ピストン３の上面等）に付着
する割合（燃焼室付着率）をα_c 、気相化する割合（気
相燃料率）をβ_c とし、α_d ＋α_c ＋β_c ＝１としてい
る。即ち、吸気管９からの燃焼室流入燃料量Ｆ_o は、燃
焼室５への流入に伴い、α_d ：α_c ：β_c の比率で大別
される。さらに、燃焼室付着燃料量Ｍ_c の蒸発割合（燃
料蒸発率）をγ_c 、排気行程で排気管１０に持ち去られ
る割合（排気持ち去り率）をγ_e 、クランキング時に燃
焼室５内の気相燃料が燃焼されずに燃焼室５内に残留す
る割合（気相燃料残留率）をβ_k としている。

【００４１】一方で、本実施例では、燃焼室燃料挙動モ
デルとして、機関始動時から初爆までの燃料挙動を表す
クランキングモデルと、初爆後の燃料挙動を表すファイ
アリングモデルとを設定している。即ち、初爆前のクラ
ンキングモデルでは、燃焼室気相燃料量Ｆ_c 及び燃焼室
付着燃料量Ｍ_c が次の（３），（４）式にて算出され
る。なお、以下の各式において、Ｍ_c ’は前行程時の燃
焼室付着燃料量を示し、Ｆ_c ’は前行程時の燃焼室気相
燃料量を示している。

【００４２】 Ｍ_c ＝Ｍ_c ’＋Ｆ_o ・α_c −Ｍ_c ’・γ_c −Ｍ_c ’・γ_e …（３） Ｆ_c ＝Ｆ_o ・β_c ＋Ｍ_c ’・γ_c ＋Ｆ_c ’・β_k …（４） 又、初爆後のファイアリングモデルでは、燃焼室気相燃
料量Ｆ_c 及び燃焼室付着燃料量Ｍ_c が次の（５），
（６）式にて算出される。次式のMAX ｛Ａ，Ｂ｝はＡ，
Ｂの大きい方の値をとり、MIN ｛Ａ，Ｂ｝はＡ，Ｂの小
さい方の値をとることを示している。

【００４３】 Ｍ_c ＝Ｍ_c ’＋Ｆ_o ・MAX ｛α_c −ｋ₂ ・Ｎ，０｝ −Ｍ_c ’・MIN ｛γ_c ＋ｋ₃ ・Ｎ，１｝−Ｍ_c ' ・γ_e …（５） Ｆ_c ＝Ｆ_o ・MIN ｛β_c ＋（ｋ₁ ＋ｋ₂ ）・Ｎ，１｝ ＋Ｍ_c ’・MIN ｛γ_c ＋ｋ₃ ・Ｎ，１｝ …（６） ファイアリングモデルを示した（５），（６）式におい
て、係数ｋ₁ ，ｋ₂ ，ｋ₃ は、初爆後のシリンダ付着率
α_d ，燃焼室付着率α_c ，燃料蒸発率γ_c の増減割合を
示し、初爆後サイクルカウンタＮの増加に伴いＭ_c ＝
０，Ｆ_c ＝Ｆ_o となる特性を有している。この初爆後サ
イクルカウンタＮは、初爆後の１サイクルにつき「１」
ずつカウントアップされるカウンタである。即ち、初爆
に伴いファイアリング状態になると、機関本体１の燃焼
室温度が急速に上昇するため、燃焼室５内の燃料の気相
燃料割合が高まり、最終的には、燃焼室５に流入する燃
料の全てが燃焼室５での気相燃料になる（Ｆ_O ＝Ｆ_c と
なる）。

【００４４】なお、上記（１）〜（６）式にて用いる種
々のモデルパラメータは、機関運転条件或いは燃料状態
を変数要素とした関数や実験データのマッピングにより
決定されるようになっている。以下に、本実施例におけ
る各モデルパラメータの算出方法について詳しく説明す
る。なお、図７〜１７の各マップはＲＯＭ３９に記憶さ
れている。

【００４５】吸気管付着率α_i を求めるには、先ず図７
の３次元マップを用いてその時の回転速度Ｎ_e 及び単位
回転毎の吸入空気量Ｑ／Ｎ_e に応じた吸気管付着率基本
値α _iBASE を求める。又、図８〜１２の２次元マップを
用いて、燃料圧力Ｐ_F に応じた補正係数Ｋ_PF，燃料温度
Ｔ_F に応じた補正係数Ｋ_TF，燃料性状Ｍ_F に応じた補正
係数Ｋ_MF，吸気管壁面温度Ｔ_M に応じた補正係数Ｋ_TM，
水温Ｔ_W に応じた補正係数Ｋ_TWを各々求める。各補正係
数は、検出データの値が低い（小さい）程、高い（大き
い）数値になっている。そして、吸気管付着率基本値α
_iBASE と各補正係数とを乗算して吸気管付着率α_i を決
定する（α_i ＝α_iBASE ・Ｋ_PF・Ｋ_TF・Ｋ_MF・Ｋ_TM・Ｋ
_TW）。一方、直接流入率β_i は吸気管付着率α_i が決定
されれば容易に求められる（β_i ＝１−α_i ）。即ち、
機関始動時の低回転域の場合や低温状態での場合、吸気
管付着率α_i 及び直接流入率β_i において前者の比率が
大きくなり、吸気管９壁面の付着量が多くなる。又、高
回転，高温状態になると、吸気管付着率α_i が「０」に
近づき、燃料噴射弁１５による噴射燃料の略全てが燃焼
室５に流入することになる。

【００４６】吸気管付着燃料持ち去り率γ_i を求めるに
は、図１３の３次元マップを用いてその時の回転速度Ｎ
_e 及び単位回転毎の吸入空気量Ｑ／Ｎ_e に応じた燃料持
ち去り率基本値γ_iBASE を求める。そして、この燃料持
ち去り率基本値γ_iBASE と補正係数（１−Ｋ_TM），補正
係数（１−Ｋ_TW）とを乗算して吸気管付着燃料持ち去り
率γ_i を決定する（γ_i ＝γ_iBASE ・（１−Ｋ_TM）・
（１−Ｋ_TW））。ここで、補正係数Ｋ_TM，補正係数Ｋ_TW
は前述の図１１，１２の２次元マップによるものであ
る。即ち、機関始動時の低回転域の場合や低温状態での
場合、吸気管付着燃料持ち去り率γ_i が小さく壁面の付
着燃料は長時間滞留し、高回転，高温状態になる程、付
着燃料の持ち去り量が多くなる。

【００４７】燃焼室付着率α_c は、図１４の３次元マッ
プを用いてその時の機関温度Ｔ_E 及び回転速度Ｎ_e に応
じて決定する。シリンダ付着率α_d は、図１５の２次元
マップを用いてその時の機関温度Ｔ_E に応じたシリンダ
付着率基本値α_dBASE を求め、そのシリンダ付着率基本
値α_dBASE と図１２の２次元マップにより求めた補正係
数Ｋ_TWとを乗算して決定する（α_d ＝α_dBASE ・
Ｋ_TW）。気相燃料率β_c は、シリンダ付着率α_d ，燃焼
室付着率α_c が求まれば容易に求められる（β_c ＝１−
α_d −α_c ）。即ち、機関始動時の低回転域の場合や低
温状態での場合、気相燃料率β_c に対するシリンダ付着
率α_d 及び燃焼室付着率α_c の比率が大きく、シリンダ
２壁面や燃焼室５壁面への付着燃料が多くなる。逆に高
回転，高温状態になると、シリンダ付着率α_d ，燃焼室
付着率α_c が「０」に近づき、燃焼室５への流入燃料の
略全てが気化されることになる。

【００４８】燃料蒸発率γ_c は、図１６の３次元マップ
を用いてその時の機関温度Ｔ_E 及び回転速度Ｎ_e に応じ
て決定する。排気持ち去り率γ_e は、燃料蒸発率γ_c に
（１／５）を乗算して決定する（γ_e ＝γ_c ・（１／
５））。気相燃料残留率β_k は、図１７の３次元マップ
を用いてその時の機関温度Ｔ_E 及び回転速度Ｎ_e に応じ
て決定する。燃料蒸発率γ_c は高回転，高温状態になる
程大きくなり、気相燃料残留率β_k は高回転，低温状態
になる程大きくなるようになっている。

【００４９】次に、本実施例の燃料噴射制御装置の作用
について、上記の各燃料挙動モデルを考慮した図３〜図
５のフローチャートに従って説明する。図３は、ＲＯＭ
３９のエリア内にプログラムとして配置された燃料噴射
制御ルーチンを示しており、同ルーチンはＣＰＵ３６に
よって３〜１０ｍｓ程度の周期で実行される。又、図
４，図５のルーチンは、各々図３のステップ１０４，１
１１の詳細を示したサブルーチンである。

【００５０】さて、図３のルーチンは制御回路３０への
電源投入に伴い起動し、ＣＰＵ３６は、先ずステップ１
０１でイニシャライズ処理を実行する。このイニシャラ
イズ処理では、プログラムを実行するのに必要な初期値
設定等の処理が実行される。続いて、ＣＰＵ３６はステ
ップ１０２で、各センサからのデータの読み込みを行
い、これらのデータを制御回路３０のＲＡＭ３８に記憶
する。

【００５１】ＣＰＵ３６は、ステップ１０３でキースイ
ッチ２５による始動検出信号から機関の始動を判別す
る。そして、ステップ１０３が否定判別された場合（機
関始動ではない場合）、ＣＰＵ３６は直接ステップ１０
６に進み、肯定判別された場合（機関始動である場
合）、ステップ１０４，１０５を経由してステップ１０
６に進む。即ち、機関始動時であれば、ＣＰＵ３６はス
テップ１０４で吸気管付着燃料量Ｍ_i 、燃焼室付着燃料
量Ｍ_c 及び燃焼室気相燃料量Ｆ_c の始動初期値の設定を
行う。なお、このステップ１０４の詳細（図４に示すル
ーチン）については後述する。又、ＣＰＵ３６はステッ
プ１０５で、燃焼室燃料挙動モデルとしてクランキング
モデルを選択する。

【００５２】その後、ＣＰＵ３６は、ステップ１０６で
初爆したか否かの判別を行う。具体的には、ＣＰＵ３６
は回転速度Ｎ_e が所定値以上の回転速度に達していれ
ば、初爆したと判別する。なお、この初爆判別は、回転
速度Ｎ_e の他に燃焼圧力、燃焼光、排気温度、出力トル
ク等のデータを用いて行うこともできる。そして、ステ
ップ１０６が否定判別された場合（初爆前の場合）、Ｃ
ＰＵ３６は直接ステップ１０９に進み、ステップ１０６
が肯定判別された場合（初爆後の場合）、ステップ１０
７，１０８を経由してステップ１０９に進む。即ち、初
爆が認められた場合には、ＣＰＵ３６は、ステップ１０
７で初爆後サイクルカウンタＮを「０」にクリアする。
又、ステップ１０８で、燃焼室燃料挙動モデルをそれま
でのクランキングモデルからファイアリングモデルに切
り換える。

【００５３】その後、ＣＰＵ３６はステップ１０９で、
基準位置センサ１８，クランク角センサ１９の発生信号
に基づき、燃料噴射時期であるか否かを判別する。この
とき、燃料噴射時期でなければステップ１０２に戻り、
燃料噴射時期であれば続くステップ１１０に進む。ＣＰ
Ｕ３６は、ステップ１１０で初爆後サイクルカウンタＮ
の値を「１」インクリメントする。この初爆後サイクル
カウンタＮは燃焼室燃料挙動モデル（ファイアリングモ
デル）でのパラメータの１つとして用いられる。

【００５４】引き続いて、ＣＰＵ３６はステップ１１１
で、噴霧モデル、吸気管燃料挙動モデル及び燃焼室燃料
挙動モデルを用いて燃焼室５内の気相空燃比を所望の値
とするための燃料噴射量を演算する。このステップ１１
１の詳細（図５に示すルーチン）については後述する。

【００５５】その後、ＣＰＵ３６は、ステップ１１２で
燃料カットを実行するか否かを判別する。なお、この燃
料カットの判別には後述する図５のルーチンにて設定さ
れる燃料カットフラグＣＴが用いられ、燃料カットフラ
グＣＴが「１」であればステップ１１２が肯定判別され
て燃料カットが実行される。即ち、ＣＰＵ３６はステッ
プ１１２からステップ１０２に直接戻る。又、燃料カッ
トフラグＣＴが「０」であればステップ１１２が否定判
別され、ＣＰＵ３６はステップ１１３に移行する。ＣＰ
Ｕ３６は、ステップ１１３で燃料噴射量に相当する燃料
噴射弁１５の開弁時間ＴＡＵをダウンカウンタ４１にプ
リセットする。これにより、燃料噴射弁１５の開弁が制
御される。

【００５６】次いで、図３のステップ１０４（始動初期
値の設定処理）について図４のルーチンに従って説明す
る。ＣＰＵ３６はステップ１０４−１で、機関停止中に
燃料噴射弁１５から漏れて吸気管９内に流入する燃料量
（燃料漏れ量）ＭＲを算出する。詳しくは、燃料センサ
２３による燃料圧力Ｐ_F から機関停止中の燃料圧力変化
割合△Ｐ_F を求め、同燃料圧力変化割合△Ｐ_F に係数Ｋ
_F を掛け合わせて燃料漏れ量ＭＲを算出する（ＭＲ＝△
Ｐ_F ・Ｋ_F ）。即ち、機関停止中に燃料噴射弁１５から
漏れが生じると、燃料パイプ２２内の圧力が著しく低下
するのを利用して、燃料漏れ量ＭＲを算出する。

【００５７】ＣＰＵ３６はステップ１０４−２で、機関
停止直前に計算した吸気管付着燃料量Ｍ_i 、燃焼室付着
燃料量Ｍ_c 及び燃焼室気相燃料量Ｆ_c に機関停止中の燃
料減衰関数Ｆ（ｔ）を掛け合わせて、始動初期における
吸気管付着燃料量Ｍ_i 、燃焼室付着燃料量Ｍ_c 及び燃焼
室気相燃料量Ｆ_c をセットする。なお、燃料減衰関数Ｆ
（ｔ）は、機関停止の時点（機関停止時間ｔ＝０の時）
で「１」となり、機関停止が長時間になるにつれて（機
関停止時間ｔ＝∞の時）、「０」に収束するようになっ
ている。

【００５８】さらに、ＣＰＵ３６はステップ１０４−３
で、吸気管付着燃料量Ｍ_i に燃料漏れ量ＭＲを加算して
本ルーチンを終了する。要するに、図４のルーチンで
は、機関停止中の燃料挙動がモデル化され、始動初期で
の精密なる燃料噴射制御が実現される。なお、吸気管９
内に燃料検出センサを設けて、直接始動時の吸気管燃料
量を検知し、始動初期の吸気管付着燃料量Ｍ_i をセット
するようにしてもよい。

【００５９】次に、噴霧モデル、吸気管燃料挙動モデル
及び燃焼室燃料挙動モデルを用いて、燃料噴射弁１５に
よる実際の燃料噴射量Ｆ_i を演算するステップ１１１に
ついて、図５のルーチンに従って説明する。

【００６０】ＣＰＵ３６はステップ１１１−１で、前回
の処理時に算出された吸気管付着燃料量Ｍ_i 、燃焼室付
着燃料量Ｍ_c 及び燃焼室気相燃料量Ｆ_c をそれぞれ前回
の吸気管付着燃料量Ｍ_i ’、前回の燃焼室付着燃料量Ｍ
_c ’及び前回の燃焼室気相燃料量Ｆ_c ’に置き換える。

【００６１】ＣＰＵ３６はステップ１１１−２で、単位
回転毎の吸入空気量Ｑ／Ｎ_e に係数Ｋ_a を掛け合わせて
燃焼室気相燃料量Ｆ_c を算出する（Ｆ_c ＝Ｑ／Ｎ_e ・Ｋ
_a ）。即ち、ステップ１１１−２では、最適なる燃焼室
気相空燃比を実現するために必要となる燃焼室５での気
相燃料量（燃焼室気相燃料量Ｆ_c ）が機関の運転条件に
応じて算出される。ＣＰＵ３６はステップ１１１−３
で、機関運転条件の検出データ（Ｐ_F ，Ｔ_F，Ｍ_F ，Ｔ
_M ，Ｔ_E ，Ｔ_W ，Ｎ_e ，Ｑ／Ｎ_e ）に基づいて各種モデ
ルパラメータ（α_i ，β_i ，γ_i ，α_d ，α_c ，β_c ，
γ_c ，γ_e ，β_k ）を決定する。なお、このモデルパラ
メータの決定については、関数又は実験データのマッピ
ング計算を用いた前述の方法に従うものとする。

【００６２】その後、ＣＰＵ３６はステップ１１１−４
で、燃焼室燃料挙動モデルがクランキングモデルになっ
ているか、ファイアリングモデルになっているかを判別
する。このモデルの設定は前述したステップ１０３〜１
０８によるものである。そして、クランキングモデルで
あれば（初爆前の場合）、ＣＰＵ３６はステップ１１１
−５に進み、後続のステップ１１１−５〜１１１−１
２，１１１−２１を実行する。

【００６３】詳しくは、ＣＰＵ３６は、ステップ１１１
−５で前述の（４）式を変形して燃焼室流入燃料量Ｆ_o
を算出する。このとき、燃焼室流入燃料量Ｆ_o は、前記
ステップ１１１−２にて算出した燃焼室気相燃料量Ｆ_c
から燃焼室５の付着燃料による気化分や前回の燃焼行程
での未燃焼残留分を差し引き、且つ燃焼室５に流入され
た燃料のうち気相状態となる割合を考慮した量となる。

【００６４】又、ＣＰＵ３６は、ステップ１１１−６で
前述の（２）式を変形して燃料噴射弁１５による燃料噴
射量Ｆ_i を算出する。このとき、燃料噴射量Ｆ_i は、前
記ステップ１１１−５にて算出した燃焼室流入燃料量Ｆ
_o から吸気管９の付着燃料による気化分を差し引き、且
つ噴射された燃料のうち燃焼室５に流入される割合を考
慮した量となる。

【００６５】さらに、ＣＰＵ３６はステップ１１１−７
で、上記ステップ１１１−６にて算出した燃料噴射量Ｆ
_i が「０」未満であるか否かを判別する。そして、Ｆ_i
≧０であれば、ＣＰＵ３６はステップ１１１−８に進み
燃料カットフラグＣＴを「０」にクリアする。この燃料
カットフラグＣＴは、上述したように図３のステップ１
１２の燃料カット実行の判別に用いられる。又、Ｆ_i ＜
０であれば、ＣＰＵ３６はステップ１１１−９に進み燃
料カットフラグＣＴを「１」にセットするとともに、燃
料噴射量Ｆ_i を「０」にする。即ち、Ｆ_i ＜０の場合に
は、燃料噴射弁１５による負の噴射が実行不可のため、
燃料噴射をカットし燃料噴射量Ｆ_i を「０」に訂正す
る。そして、燃料噴射量Ｆ_i を「０」に訂正したことに
より、ＣＰＵ３６は、ステップ１１１−１０で（２）式
より再び燃焼室流入燃料量Ｆ_o を算出し、更にステップ
１１１−１１で（４）式より再び燃焼室気相燃料量Ｆ_c
を算出する。

【００６６】その後、ＣＰＵ３６はステップ１１１−１
２で、前述の（１），（３）式を用いて、現時点での吸
気管付着燃料量Ｍ_i ，燃焼室付着燃料量Ｍ_c を算出す
る。さらに、ＣＰＵ３６はステップ１１１−２１で、前
記ステップ１１１−６にて算出した燃料噴射量Ｆ_i （但
し、Ｆ_i ＜０の場合にはＦ_i ＝０）に係数Ｋ_b を掛け合
わせ、この値に燃料噴射弁１５の無効噴射時間Ｔ_v を加
算して燃料噴射弁１５の開弁時間ＴＡＵを算出する（Ｔ
ＡＵ＝Ｆ_i ・Ｋ_b ＋Ｔ_v ）。そして、開弁時間ＴＡＵの
算出後、図５の一連のルーチンを終了する。

【００６７】一方で、前記ステップ１１１−４にてファ
イアリングモデルが判別された場合、ＣＰＵ３６は、前
述のステップ１１１−５〜１１１−１２に代えてステッ
プ１１１−１３〜１１１−２０を実行する。即ち、ファ
イアリングモデルでは、クランキングモデルとは異な
り、ステップ１１１−１３，１１１−１９で（４）式の
代わりに（６）式を用いて燃焼室流入燃料量Ｆ_o ，燃焼
室気相燃料量Ｆ_c を算出し、ステップ１１１−２０で
（３）式の代わりに（５）式を用いて吸気管付着燃料量
Ｍ_i ，燃焼室付着燃料量Ｍ_c を算出する。

【００６８】以上詳述したように、本実施例の燃料噴射
制御装置においては、図６に示す噴霧モデルと吸気管燃
料挙動モデルと燃焼室燃料挙動モデルとを用い、燃料の
物性を含む機関運転条件に応じた機関内部における燃料
状態量を演算するようにした（図５のステップ１１１−
３の処理）。又、燃焼室燃料挙動モデルとして、機関始
動時から初爆までの燃料挙動を表すクランキングモデル
と、初爆後の燃料挙動モデルを表すファイアリングモデ
ルとを設定した。そして、機関始動時にはクランキング
モデルを用い、燃料状態量に応じて燃焼室５内の気相空
燃比を所望の値とする燃料噴射量Ｆ_i を演算するように
した（図５のステップ１１１−５，１１１−６の処
理）。又、初爆の検知後にはファイアリングモデルに切
り換えて、燃料噴射量Ｆ_i を演算するようにした（図５
のステップ１１１−１３，１１１−１４の処理）。さら
に、機関停止中に燃料噴射弁１５からの燃料漏れが検出
された場合には、該漏れ量を前記クランキングモデルの
初期値に反映させるようにした（図４のステップ１０４
−３の処理）。

【００６９】そして、本実施例の構成によれば、以下に
示す効果を得ることができる。即ち、燃焼室温度の低い
機関始動時や始動直後において、吸気管９内や燃焼室５
内に壁面ウエットとして多量の液状燃料が付着する場合
でも、燃焼室５での気相空燃比をその時の運転条件に応
じて精密に制御することができる。その結果、機関始動
性の向上やエミッションの低減を図ることができる。
又、始動後においては、壁面ウエットが徐々に減少され
る方向に燃料挙動がモデル化され、壁面ウエットの減少
に応じた気相空燃比の制御が可能となる。その結果、常
に最適なる運転状態が保持され、良好なるドライバビリ
ティを得ることができる。 （第２実施例）次に、この発明を筒内噴射式機関に具体
化した第２の実施例を説明する。図１８は、本第２実施
例における筒内噴射式機関の燃料挙動を示している。図
１８において、燃料噴射弁１５は燃焼室５に直接設けら
れているため、同燃料噴射弁１５による噴射燃料は吸気
管９に付着することなく、全噴射燃料が燃焼室５内に入
るようになっている。

【００７０】この場合、図１８の燃焼室気相空燃比を精
密に制御するためには、図６のモデルの吸気管付着率α
_i ＝０、直接流入率β_i ＝１、吸気管付着燃料持ち去り
率γ _i ＝０とする。即ち、α_i ＝０，β_i ＝１，γ_i ＝
０とした場合、前述の（１），（２）式より、吸気管付
着燃料量Ｍ_i ＝０，燃焼室流入燃料量Ｆ_o ＝燃料噴射量
Ｆ_i となる。そして、上記関係を用いて図６のモデル又
は（３）〜（６）式を具体化することで、図１８の燃料
挙動を表現することができる。

【００７１】第２実施例の筒内噴射式機関においても、
吸気管燃料挙動モデルを省略することにより本発明を容
易に具体化することができる。そして、この場合にも前
記第１実施例と同様に燃焼室気相空燃比を所望の理想値
に制御することによって精密な燃料噴射制御を実現する
ことができる。

【００７２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、次の様態にて具体化することができる。図
６の燃焼室５内の燃料挙動において、シリンダ２の壁面
に付着してピストン隙間より機関オイルパン（図示略）
に逃げる燃料をモデル化してもよい。又、吸気管燃料挙
動モデルとして吸気弁表面に付着する燃料挙動をモデル
化してもよい。

【００７３】

【発明の効果】この発明によれば、燃焼室内の気相空燃
比を精密に制御することによって、吸気管噴射式内燃機
関又は筒内噴射式内燃機関のいずれの場合においても、
機関始動性の向上やエミッションの低減を実現し、さら
に良好なるドライバビリティを得ることができるという
優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における燃料噴射制御装置の概略を示し
た構成図である。

【図２】制御回路の電気的構成を示したブロック図であ
る。

【図３】ＣＰＵが実行する燃料噴射制御ルーチンを示し
たフローチャートである。

【図４】図３のサブルーチンを示したフローチャートで
ある。

【図５】同じく、図３のサブルーチンを示したフローチ
ャートである。

【図６】噴霧モデル、吸気管燃料挙動モデル及び燃焼室
燃料挙動モデルを示した概略図である。

【図７】吸気管付着率基本値α_iBASE を求めるための３
次元マップである。

【図８】燃料圧力Ｐ_F に応じた補正係数Ｋ_PFを求めるた
めの２次元マップである。

【図９】燃料温度Ｔ_F に応じた補正係数Ｋ_TFを求めるた
めの２次元マップである。

【図１０】燃料性状Ｍ_F に応じた補正係数Ｋ_MFを求める
ための２次元マップである。

【図１１】吸気管壁面温度Ｔ_M に応じた補正係数Ｋ_TMを
求めるための２次元マップである。

【図１２】水温Ｔ_W に応じた補正係数Ｋ_TWを求めるため
の２次元マップである。

【図１３】燃料持ち去り率基本値γ_iBASE を求めるため
の３次元マップである。

【図１４】燃焼室付着率α_c を求めるための３次元マッ
プである。

【図１５】シリンダ付着率基本値α_dBASE を求めるため
の２次元マップである。

【図１６】燃料蒸発率γ_c を求めるための３次元マップ
である。

【図１７】気相燃料残留率β_k を求めるための３次元マ
ップである。

【図１８】本発明を筒内噴射式機関に具体化した第２実
施例を示した構成図である。

【図１９】４サイクル内燃機関の各行程における燃料の
挙動を示しており、（ａ）は吸気行程，（ｂ）は圧縮行
程，（ｃ）は爆発行程，（ｄ）は排気行程を示した断面
図である。

【図２０】第１の発明に対応したブロック図である。

【図２１】第２の発明に対応したブロック図である。

【符号の説明】

５…燃焼室、９…吸気管、１１…運転条件検出手段とし
ての機関温度センサ、１２…運転条件検出手段としての
冷却水温センサ、１３…運転条件検出手段としての吸気
管壁面温度センサ、１４…運転条件検出手段としてのエ
アフローメータ、１５…燃料噴射弁、１８…運転条件検
出手段としての基準位置センサ、１９…運転条件検出手
段としてのクランク角センサ、２３…運転条件検出手段
としての燃料センサ、３６…燃料状態量演算手段及び噴
射量演算手段としてのＣＰＵ、４０…噴射弁駆動手段を
構成する出力ポート、４１…噴射弁駆動手段を構成する
ダウンカウンタ、４２…噴射弁駆動手段を構成するフリ
ップフロップ、４３…噴射弁駆動手段を構成する駆動回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 啓壮 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気管に配設された燃料噴射弁を備え、
   該燃料噴射弁による噴射燃料を所定の吸気タイミングで
   燃焼室に吸入する吸気管噴射式内燃機関に用いられる燃
   料噴射制御装置であって、 燃料の物性を含む機関の運転条件を検出する運転条件検
   出手段と、 前記燃料噴射弁による噴射燃料の挙動を表す噴霧モデル
   と、前記吸気管内での燃料挙動を表す吸気管燃料挙動モ
   デルと、前記燃焼室内での燃料挙動を表す燃焼室燃料挙
   動モデルとを用い、前記運転条件検出手段による機関運
   転条件に応じた機関内部における燃料状態量を演算する
   燃料状態量演算手段と、 前記燃料状態量演算手段による燃料状態量に応じて、前
   記燃焼室内の気相空燃比を所望の値とする燃料噴射量を
   演算する噴射量演算手段と、 前記噴射量演算手段による燃料噴射量に基づいて前記燃
   料噴射弁を開閉駆動する噴射弁駆動手段とを備えたこと
   を特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 燃焼室に配設された燃料噴射弁を備え、
   該燃料噴射弁による噴射燃料を燃焼室に直接供給する筒
   内噴射式内燃機関に用いられる燃料噴射制御装置であっ
   て、 燃料の物性を含む機関の運転条件を検出する運転条件検
   出手段と、 前記燃料噴射弁による噴射燃料の挙動を表す噴霧モデル
   と、前記燃焼室内での燃料挙動を表す燃焼室燃料挙動モ
   デルとを用い、前記運転条件検出手段による機関運転条
   件に応じた機関内部における燃料状態量を演算する燃料
   状態量演算手段と、 前記燃料状態量演算手段による燃料状態量に応じて、前
   記燃焼室内の気相空燃比を所望の値とする燃料噴射量を
   演算する噴射量演算手段と、 前記噴射量演算手段による燃料噴射量に基づいて前記燃
   料噴射弁を開閉駆動する噴射弁駆動手段とを備えたこと
   を特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼室燃料挙動モデルとして、機関
   始動時から初爆までの燃料挙動を表すクランキングモデ
   ルと、初爆後の燃料挙動モデルを表すファイアリングモ
   デルとを設定し、機関始動時にはクランキングモデルを
   用い、初爆が検知された時にはファイアリングモデルに
   切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内
   燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 機関停止中に燃料噴射弁からの燃料漏れ
   が検出された場合には、該漏れ量を前記クランキングモ
   デルの初期値に反映させることを特徴とする請求項３に
   記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。