JPH1136936A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブタイミングの変更に基づくバルブオー
バラップ期間の変動に対し、迅速且つ正確に対応して好
適な燃料噴射供給を行い得る内燃機関の燃料噴射制御装
置を提供することにある。 【解決手段】 電子制御装置（ＥＣＵ）５０は、吸排気
バルブの開閉タイミング、すなわちバルブタイミングを
変更すべくＶＶＴ２３を制御する。また、ＥＣＵ５０
は、バルブタイミングに応じたバルブオーバラップ量の
変動から吸気ポート内温度を逐次的に推測し、更にその
推測値より吸気ポート内の付着燃料量を算出することに
より、最適な空燃比を得るよう燃料噴射量を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気バルブ及び排
気バルブの相対的な開閉タイミング、いわゆるバルブタ
イミングを運転状態に応じて制御することのできる内燃
機関に係わり、詳しくは、バルブタイミング制御に応じ
て燃料噴射量或いは燃料噴射時期を制御するための燃料
噴射制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの運転状態に基づいて、
吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングを変更す
るための手段として、例えばバルブタイミング制御装置
が知られている。この種の制御手段を備えたエンジンに
よれば、燃焼室への吸入空気の充填率等を微妙に変化さ
せることができ、例えば低負荷運転時或いは高負荷運転
時のそれぞれに適合したバルブタイミングを選択して好
適なエンジンの運転制御を行うことができる。

【０００３】上記のようなバルブタイミング制御手段を
備えたエンジンでは、吸気バルブの開閉タイミングを排
気バルブの開閉タイミングに対して相対的に進ませた場
合、吸気バルブと排気バルブの開く時期が部分的に重な
るいわゆるバルブオーバーラップが生じる。このバルブ
オーバーラップの際には、直前の排気行程における既燃
焼ガス（排気ガス）が燃焼室から吸気通路へ少なからず
吹き返されることになる。したがって、バルブオーバー
ラップの期間に重なってインジェクタより噴射される燃
料は、既燃焼ガスの吹き返しに伴って吸気通路へ吹き戻
されることになる。その場合、当該吹き戻された燃料が
吸気通路の内壁に付着することにより、吸気行程で燃焼
室に供給されるべき燃料量が減少してしまうという不具
合が生じていた。また、既燃焼ガスが吸気通路へ吹き返
される際には、インジェクタ先端部の雰囲気圧力も上昇
することから、瞬間的にはインジェクタ先端部における
燃料圧力が減少してしまうおそれがあった。その結果、
燃焼室内における空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン化してしま
うことにより、所望のＡ／Ｆが得られなくなり、ひいて
はエンジンの排気エミッションやドライバビリティに悪
影響を及ぼすおそれがあるという問題があった。このよ
うな問題に対して、例えば排気通路内に備えた酸素セン
サによりＡ／Ｆの変動を測定し、その測定値に応じて燃
料噴射量をフィードバック制御する処置が図られてい
る。酸素センサを用いた例は特開平５−１８７２８８号
公報に開示されている。しかしながら、上記のようなフ
ィードバック制御を行ったとしても、バルブオーバラッ
プ期間の変動に応じて十分に応答性の高い且つ緻密な燃
料噴射制御を行うことは困難であった。

【０００４】このような問題に対する対策が特開平４−
３５８７４０号公報、特開平５−１８７２８８号公報、
特開平７−２２４６９７号公報に開示されている。特開
平４−３５８７４０号公報の装置では、吸気バルブの閉
タイミングが遅れ側に設定されているときのバルブオー
バラップ状態及びスロットル開度の単位時間当たりの変
化量によって判定されるエンジンの過渡状態に基づいて
燃料噴射量の増量補正が行われる。

【０００５】特開平５−１８７２８８号公報の装置で
は、内燃機関の吸気管の壁面に付着する付着燃料量及び
持ち去り燃料量が吸気バルブ及び排気バルブの少なくと
も一方の作動タイミングに基づいて補正されるようにな
っている。

【０００６】特開平７−２２４６９７号公報の装置で
は、バルブオーバラップ時に燃料の吹き返しのおそれの
ない期間に燃料を非同期的に補足噴射する増量噴射制御
が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】吸気ポート側へ吹き返
された燃料の一部は吸気ポートの壁面に付着し、吸気ポ
ートの壁面に付着した燃料は蒸発して再び燃焼室内へ供
給される。従って、空燃比を適正に制御するには前記壁
面への燃料の付着を考慮しなければならない。

【０００８】しかし、特開平６−３５８７４０号公報及
び特開平７−２２４６９７号公報の装置では、吹き返し
による吸入ポートの壁面への燃料付着が考慮されていな
いため、所望の空燃比を得ることができない。

【０００９】特開平５−１８７２８８号公報の装置で
は、吸気管の壁面に付着する燃料量を考慮しているが、
この付着燃料量の予測には補正直接率（Ａｅ）、補正持
ち去り率（Ｂｅ）は直接率（Ａ）、持ち去り率（Ｂ）か
ら導かれ、直接率（Ａ）、持ち去り率（Ｂ）はエンジン
水温、吸気管内絶対圧から把握される。しかし、吸気管
の壁面における付着燃料量及び持ち去り燃料量はこの壁
面の温度の影響を大きく受ける。すなわち、付着燃料量
及び持ち去り燃料量の変化の主要因はバルブオーバラッ
プ期間に支配される既燃ガスの吹き返し量と相関のある
吸気管の温度と考えられる。したがって、エンジン水温
の把握では吸気管の温度を精度良く把握することができ
ず、空燃比の適正制御は不十分である。

【００１０】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、バルブタイミン
グの変更に基づくバルブオーバラップ期間の変動に対
し、迅速且つ正確に対応して好適な燃料噴射供給を行い
得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】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バ
ルブの相対的な開閉タイミングを変更し得る内燃機関の
運転状態に基づき吸気中へ噴射供給し得る機能を備えた
内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気ポート内の
温度を検出する温度検出手段と、この検出される吸気ポ
ート内温度に基づき吸気ポート内の付着燃料量の増減を
推定する付着燃料量増減推定手段と、この推定される付
着燃料量の増減に基づいて前記燃料噴射を補正する補正
手段とを備えることを要旨とする。

【００１２】上記構成によれば、吸気ポート内の付着燃
料に起因する空燃比の変動が好適に解消され、信頼性の
高い緻密な燃料噴射制御、ひいては空燃比制御を行うこ
とができるようになる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記温度検出手
段は、前記吸気バルブ及び排気バルブのバルブオーバラ
ップ期間に基づき前記吸気ポート内の温度を推定するも
のであることを要旨とする。

【００１４】上記構成によれば、吸気ポート内温度の推
定値より、当該吸気ポート内における付着燃料量の増減
を迅速且つ的確に算出することができる。請求項３に記
載の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射
制御装置において、前記補正手段は、一度に供給する燃
料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段であることを要
旨とする。

【００１５】上記構成によれば、付着燃料量の増減の予
測に基づき燃料噴射量を迅速且つ正確に制御することが
でき、空燃比の緻密な制御を行うことができるようにな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料噴射制御
装置を、具体化した一実施の形態を図１〜図９を参照し
て説明する。

【００１７】図１は、実施の形態に係る燃料噴射制御装
置を備えた車載用エンジンシステムを示す概略構成図で
ある。内燃機関としてのエンジン１には複数のシリンダ
２が設けられている。各シリンダ２にはピストン３が上
下動可能にそれぞれ設けられている。ピストン３はクラ
ンク軸１ａに連結されており、ピストン３を上下動させ
ることにより、クランク軸１ａが回転される。各シリン
ダ２内ではピストン３の頂部に面する側がそれぞれ燃焼
室４となっている。各燃焼室４には点火プラグ５がそれ
ぞれ設けられている。また、各燃焼室４には、吸気ポー
ト６ａ及び排気ポート７ａを通じて、吸気通路６及び排
気通路７がそれぞれ連通されている。吸気ポート６ａ及
び排気ポート７ａには、開閉用の吸気バルブ８及び排気
バルブ９がそれぞれ設けられている。これら吸気バルブ
８及び排気バルブ９を開閉するための吸気側カムシャフ
ト１０及び排気側カムシャフト１１がそれぞれ設けられ
ている。各カムシャフト１０，１１の一端には、吸気側
タイミングプーリ１２、排気側タイミングプーリ１３が
それぞれ設けられている。各タイミングプーリ１２，１
３は、タイミングベルト１４を介してクランク軸１ａに
駆動連結されている。

【００１８】したがって、エンジン１の運転時には、ク
ランク軸１ａからタイミングベルト１４及び各タイミン
グプーリ１２，１３を介して各カムシャフト１０，１１
に回転力が伝達され、各カムシャフト１０，１１の回転
により吸気バルブ８及び排気バルブ９が開閉される。各
バルブ８，９は、クランク軸１ａの回転及びピストン３
の上下動に同期して、即ち吸気行程、圧縮行程、爆発・
膨張行程及び排気行程よりなるエンジン１の一連の４行
程に同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。

【００１９】吸気通路６の入口側にはエアクリーナ１５
が設けられている。各シリンダ２の吸気ポート６ａの近
傍には、燃焼室４へ燃料を供給するためのインジェクタ
１６が設けられている。各インジェク１６は通電により
開弁される電磁弁（図示略）を有してなり、図示しない
燃料ポンプより圧送される燃料を噴射する。吸気通路６
にはエアクリーナ１５を通じて外気（空気）が取り込ま
れる。その空気の取り込みと同時に、各インジェクタ１
６から燃料が噴射されることにより、空気と燃料との混
合気が、吸入行程における吸気バルブ８の開きに同期し
て燃焼室４に吸入される。さらに、エンジン１では、燃
焼室４に吸入された混合気が点火プラグ５の作動により
爆発・燃焼されることにより、ピストン３に運動力が付
与され、クランク軸１ａに回転力が付与される。そし
て、燃焼後の既燃焼ガス（排気ガス）は、排気行程にお
ける排気バルブ９の開きに同期して、燃焼室４から排気
ポート７ａを通じて外部へと排出される。

【００２０】吸気通路６の途中には、図示しないアクセ
ルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ
１７が設けられている。スロットルバルブ１７が開閉さ
れることにより、吸気通路６に対する空気の取り込み量
即ち吸気量が調節される。スロットルバルブ１７の下流
側には、吸気脈動を平滑化させるためのサージタンク１
８が設けられている。

【００２１】エアクリーナ１５の近傍には、吸気温セン
サ４１が設けられている。この吸気温センサ４１では、
吸気通路６における吸気の温度（吸気温）ＴＨＡが検出
され、その大きさに応じた信号が出力される。スロット
ルバルブ１７の近傍には、スロットルセンサ４２が設け
られている。スロットルセンサ４２では、スロットルバ
ルブ１７の開度（スロットル開度）ＴＡが検出され、そ
の大きさに応じた信号が出力される。あわせて、スロッ
トルセンサ４２では、スロットルバルブ１７が全閉位置
に配置されたときにそのことを指示するためのアイドル
信号ＩＤＬが出力される。さらに、サージタンク１８に
は、吸気圧センサ４３が設けられている。吸気圧センサ
４３では、サージタンク１８内における吸気の圧力（吸
気圧）ＰＭが検出され、その大きさに応じた信号が出力
される。

【００２２】排気通路７の途中には、排気ガスを浄化す
るための三元触媒１９を内蔵してなる触媒コンバータ２
０が設けられている。また、排気通路７の途中には、酸
素センサ４４が設けられている。酸素センサ４４では、
排気中の酸素濃度Ｏxが検出され、その高さに応じた信
号が出力される。

【００２３】エンジン１には、水温センサ４５が設けら
れている。水温センサ４５では、エンジン１の内部を流
れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷが検出され、その
大きさに応じた信号が出力される。

【００２４】各点火プラグ５には、ディストリビュータ
２１にて分配された点火用電圧が印加される。ディスト
リビュータ２１ではイグナイタ２２から出力される高電
圧がクランク軸１ａの回転角度ＣＡ（即ちクランク角
度）に同期して各点火プラグ５に分配される。そして、
各点火プラグ５の点火タイミングは、イグナイタ２２か
らの高電圧出力タイミングにより決定される。

【００２５】ディストリビュータ２１には、排気カムシ
ャフト１１に連結されて、クランク軸１ａの回転に同期
して回転される図示しないロータが内蔵されている。ま
た、ディストリビュータ２１には、回転数センサ４６及
び気筒判別センサ４７が設けられている。回転数センサ
４６では、ロータの回転からクランク軸１ａの回転数
（エンジン回転数）ＮＥが検出され、その大きさに応じ
た信号が出力される。気筒判別センサ４７では、同じく
ロータの回転に応じてクランク軸１ａの基準回転位置
（クランク角基準位置）ＧＰが所定の割合で検出され、
それに応じた信号が出力される。本実施形態では、エン
ジン１の一連の４行程に対してクランク軸１ａが２回転
するものとして、回転数センサ４６では１パルス当たり
３０°ＣＡの割合でクランク角度が検出され、エンジン
回転数ＮＥを指示する信号として出力される。また、気
筒判別センサ４７では１パルス当たり３６０°ＣＡの割
合でクランク角度が検出され、クランク角基準位置ＧＰ
を指示する信号として出力される。したがって、エンジ
ン回転数ＮＥ及びクランク角基準位置ＧＰの両信号を併
用することにより、各シリンダ２におけるピストン３の
上下動位置が検出可能である。

【００２６】吸気側タイミングプーリ１２には、油圧に
より駆動されるバルブタイミング可変機構（以下、「Ｖ
ＶＴ」という）２３が設けられている。このＶＶＴ２３
は吸気バルブ８の開閉タイミングを可変にするために駆
動される。

【００２７】図２に示すように、ＶＶＴ２３はハウジン
グ２４を備え、そのハウジング２４の内部にカムシャフ
ト１０の先端が組み込まれている。また、ハウジング２
４の内部において、ハウジング２４とカムシャフト１０
との間には、両者２４，１０を連結するリングギア２５
が介在されている。リングギア２５は環状をなし、ハウ
ジング２４の内部においてカムシャフト１０の軸方向
（図２における左右方向）へ往復動可能に収容されてい
る。そして、ハウジング２４がタイミングプーリ１２と
一体に回転駆動されることにより、リングギア２５を介
してカムシャフト１０がタイミングプーリ１２と一体的
に回転駆動される。また、リングギア２５をその軸方向
へ移動させて配置を変えることにより、タイミングプー
リ１２とカムシャフト１０との回転方向における相対位
置が変更される。

【００２８】本実施形態では、リングギア２５を軸方向
へ移動させるために、ハウジング２４の内部においてリ
ングギア２５の両端には２つの油圧室２６，２７が設け
られている。各油圧室２６，２７には、カムシャフト１
０等に形成された２系統の油圧供給路２８，２９が連通
されている。各油圧室２６，２７には、エンジン１の潤
滑油を利用した油圧が供給される。すなわち、図１に示
すように、オイルパン３０、油圧ポンプ３１及びオイル
フィルタ３２等によりエンジン１の潤滑系が構成されて
いる。エンジン１の運転に連動して油圧ポンプ３１が駆
動されることにより、オイルパン３０より潤滑油が吸い
上げられて油圧ポンプ３１より吐出される。吐出された
潤滑油はオイルフィルタ３２を通過した後、所定の圧力
をもってＶＶＴ２３へ供給可能となっている。上記リン
グギア２５の両端の各油圧室２６，２７へ油圧を選択的
に供給するために、ＶＶＴ２３とオイルパン３０及びオ
イルフィルタ３２との間における各油圧供給路２８，２
９には、リニアソレノイドバルブ（ＬＳＶ）３３が設け
られている。ＬＳＶ３３は電磁式の四方弁であり、その
開度がデューティ制御されることにより、ＶＶＴ２３に
おける各油圧室２６，２７に対する油圧の供給が選択的
に制御される。

【００２９】ＬＳＶ３３が制御されてリングギア２５の
一端に油圧が供給されることにより、リングギア２５が
一方向へ移動されながら回動して、カムシャフト１０に
捩じりが付与される。この結果、カムシャフト１０とタ
イミングプーリ１２との回転方向における相対位置が変
えられ、吸気バルブ８の開閉タイミングが進角される。
すなわち、図３（ｂ）に示すように、吸気バルブ８の開
きと排気バルブ９とのバルブオーバラップが大きくなる
方向へ変えられる。

【００３０】一方、ＬＳＶ３３が制御されてリングギア
２５の他端に油圧が供給されることにより、リングギア
２５が反対方向へ移動されながら回動して、カムシャフ
ト１０に反対方向の捩じりが付与される。この結果、吸
気バルブ８の開閉タイミングが遅角される。すなわち、
図３（ａ）に示すように、吸気バルブ８の開き・閉じが
遅らされ、吸気行程におけるバルブオーバラップがなく
なる方向へ変えられる。

【００３１】上記のようにＶＶＴ２３が駆動されること
により、吸気バルブ８の開閉タイミングが変更され、吸
気バルブ８と排気バルブとのオーバラップが変更され
る。バルブオーバラップが図３（ａ）に示す最大遅角時
の状態と、図３（ｂ）に示す最大進角時の大きさとの間
で連続的に変更可能である。

【００３２】図１に示すように、吸気側カムシャフト１
０に対応して、カム回転角センサ４８では、カムシャフ
ト１０の実際の回転位相を示す回転角（カム回転角）θ
ＣＡＭが所定の割合で検出され、カム回転角θＣＡＭを
指示する信号として出力される。同図１に示すように、
各インジェクタ１６、イグナイタ２２及びＬＳＶは電子
制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）５０に電気的に接
続されている。

【００３３】同図１に示すように、ＥＣＵ５０には吸気
温センサ４１、スロットルセンサ４２、吸気圧センサ４
３、酸素センサ４４、水温センサ４５、回転数センサ４
６、気筒判別センサ４７及びカム回転角センサ４８がそ
れぞれ接続されている。ＥＣＵ５０はこれら各センサ４
１〜４８からの出力信号に基づき、各インジェクタ１
６、イグナイタ２２及びＬＳＶ３３を好適に駆動制御す
る。また、吸気温センサ４１、スロットルセンサ４２、
吸気圧センサ４３、酸素センサ４４、回転数センサ４６
及び気筒判別センサ４７等により、ピストン３の上下動
位置を含むエンジン１に係る各種運転パラメータが運転
状態として検出されることになる。

【００３４】次に、ＥＣＵ５０に係る電気的構成につい
て図４のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ５０は中
央処理装置（ＣＰＵ）５１、所定の制御プログラム等を
予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５２、ＣＰ
Ｕ５１の演算結果等を一時記憶するためのランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）５３、予め記憶されたデータを保
存するためのバックアップＲＡＭ５４等を備えている。
ＥＣＵ５０は各部材５１〜５４と、アナログ／デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器を含む外部入力回路５５と、外部出力
回路５６等とをバス５７により接続してなる理論演算回
路として構成されている。

【００３５】外部入力回路５５には、各センサ４１〜４
８等がそれぞれ接続されている。外部出力回路５６に
は、各インジェクタ１６、イグナイタ２２及びＬＳＶ３
３がそれぞれ接続されている。ＣＰＵ５１は外部入力回
路５５を介して入力される各センサ４１〜４８等の検出
信号を入力値として読み込む。また、ＣＰＵ５１は各セ
ンサ４１〜４８から読み込んだ入力値に基づき、バルブ
タイミング制御及び燃料噴射制御等を実行するために、
各インジェクタ１６、イグナイタ２２及びＬＳＶ３３等
を制御する。

【００３６】次に、前述したＥＣＵ５０により実行され
る各種制御のうち、バルブタイミング制御を実行するプ
ログラムについて、フローチャートを参照して説明す
る。図５は、エンジン１の運転時に、吸気バルブの開閉
タイミングを変更させる制御を実行するための「バルブ
タイミング制御ルーチン」を示すものであって、同ルー
チンは、所定クランク角毎の割り込みでＥＣＵ５０によ
り実行される。

【００３７】処理がこのルーチンに移行すると、ステッ
プ１００において、各センサ４２，４３，４６，４８等
の検出値に基づきスロットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭ、エ
ンジン回転数ＮＥ及びカム回転角θＣＡＭ等に係る入力
値を読み込む。

【００３８】次に、ステップ１０１において、エンジン
回転数ＮＥの入力値が所定の基準値Ｎ１よりも小さいか
否かを判断する。この基準値Ｎ１はエンジン１のアイド
リング時等における低い回転数に相当する。ここで、エ
ンジン回転数ＮＥの値が基準値Ｎ１よりも小さい場合に
は、ステップ１０２に移行する。そして、ステップ１０
２においては、図６（ａ）に示すようにバルブオーバラ
ップがなくなるように、即ち吸気バルブ８の開閉タイミ
ングが最遅角側のタイミングとなるようにＬＳＶ３３を
デューティ制御し、その後の処理を一旦終了する。

【００３９】一方ステップ１０１において、エンジン回
転数ＮＥが基準値Ｎ１よりも小さくない場合には、ステ
ップ１０３に移行する。そして、ステップ１０３におい
て、スロットル開度ＴＡ及びエンジン回転数ＮＥ等の入
力値に基づき、現在の運転状態に応じた目標のバルブタ
イミング進角値θＶＴＡiを算出する。このバルブタイ
ミング進角値θＶＴＡiは、スロットル開度ＴＡ及びエ
ンジン回転数ＮＥ等の大きさに応じて予め定められた図
示しないマップを参照して求められる。

【００４０】ステップ１０４においては、ＬＳＶ３３を
制御するための目標制御量ＤＶを、タイミング進角値θ
ＶＴＡの算出値に基づいて算出する。この目標制御量Ｄ
Ｖは、バルブタイミング進角値θＶＴＡiと実カム回転
角θＣＡＭに応じて予め定められた図示しない制御量マ
ップを参照して求められる。そして、続くステップ１０
５において、目標制御量ＤＶの算出値に基づきＬＳＶ３
３をデューティ制御する。この制御により、ＶＶＴ２３
の駆動が制御され、もってバルブオーバラップがエンジ
ン１の運転状態に応じて最適な状態に調節されるように
なる。

【００４１】その後、ステップ１０６において、実際の
カム回転角θＣＡＭの値が目標のバルブタイミング進角
値θＶＴＡiの値と一致していない場合には、ＬＳＶ３
３の制御を継続するものとして、ステップ１０５へジャ
ンプし、ステップ１０５，１０６の処理を繰り返す。カ
ム回転角θＣＡＭの値がバルブタイミング進角値θＶＴ
Ａiと一致している場合には、ＬＳＶ３３の制御を終了
するものとして、その後の処理を一旦終了する。

【００４２】以上が通常時におけるバルブタイミング制
御の処理内容である。次に、上記のようなバルブタイミ
ング制御に対応して行われる燃料噴射制御について説明
する。

【００４３】図６は、本実施形態における燃料噴射量、
すなわちインジェクタ１６による一回毎の燃料噴射時間
を決定するための「燃料噴射時間決定ルーチン」を示す
フローチャートであり、このルーチン処理は、各シリン
ダ２における吸気行程に対応して所定のクランク角毎の
割り込みでＥＣＵ５０により実行される。

【００４４】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
５０は先ずステップ２０１において、各センサ４１〜４
３，４５，４６等の検出値に基づき吸気温ＴＨＡ、スロ
ットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ及びエン
ジン回転数ＮＥ等に係る各入力値を読み込む。

【００４５】次に、ステップ２０２においてＥＣＵ５０
は、上記ステップ２０１で算出した吸気温ＴＨＡ、スロ
ットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ及びエン
ジン回転数ＮＥ等に基づき図示しない基本燃料噴射時間
マップから基本燃料噴射時間ＴＡＵｂを算出する。

【００４６】ステップ２０３においてＥＣＵ５０は、前
述した「バルブタイミング制御ルーチン」により決定さ
れた今回のバルブタイミング進角値θＶＴＡiを読み込
み、その値に基づいてバルブオーバラップ期間（量）Ｖ
Ｏｉを算出する。

【００４７】続くステップ２０４においてＥＣＵ５０
は、今回算出したバルブオーバラップ量ＶＯiから前回
のルーチンにおいて算出したバルブオーバラップ量ＶＯ
i-1を減算して変化量ΔＶＯiを算出する。

【００４８】次に、ステップ２０５においてＥＣＵ５０
は、エンジン１の運転状態が定常状態にあるか否かを判
断する。すなわち、今回算出されたエンジン回転数ＮＥ
iと前回算出されたエンジン回転数ＮＥi-1との差ΔＮＥ
が予め設定された所定の数値α以下にあり、且つ今回算
出された吸気圧ＰＭiと前回算出された吸気圧ＰＭi-1と
の差ΔＰＭがこれも予め設定された所定の数値γ以下に
あるかどうかを判断する。もし、｜ΔＮＥ｜＜α、且つ
｜ΔＰＭ｜＜γの条件を満たさなければ、エンジン１の
運転状態は定常状態にはないと判断され、処理をステッ
プ２０６に移行する。

【００４９】次に、ステップ２０６においてＥＣＵ５０
は、今回算出されたバルブオーバラップ量ＶＯi及び前
回からの変化量ΔＶＯiに基づいて吸気ポート６ａ内に
おける仮温度変化量ΔＰＴi’を図示しないマップより
算出する。

【００５０】続くステップ２０７においてＥＣＵ５０
は、エンジン回転数ＮＥの変化量に係る補正係数Ｋne及
び吸気圧ＰＭに係る補正係数Ｋpmをそれぞれ図示しない
マップから算出し、両係数Ｋne，Ｋpmを仮温度変化量Δ
ＰＴi’に乗じることによって温度変化量ΔＰＴiとす
る。その後ＥＣＵ５０は、処理をステップ２１０に移行
する。

【００５１】一方ステップ２０５において、もし、｜Ｎ
Ｅ｜＜α、且つ｜ΔＰＭ｜＜γの条件を満たしていれ
ば、エンジン１の運転状態は定常状態にあると判断さ
れ、処理はステップ２０８に移行する。ステップ２０８
においてＥＣＵ５０は、今回算出されたバルブタイミン
グオーバラップ量ＶＯi、エンジン回転数ＮＥ及び吸気
圧ＰＭに基づき図示しないマップから、各パラメータＶ
Ｏi、ＮＥ、ＰＭに係るエンジン１の運転状態が定常状
態にあれば最終的に到達すると推定される吸気ポート６
ａ内の温度、すなわち定常時最終到達温度ＰＴxを算出
する。

【００５２】続くステップ２０９においてＥＣＵ５０
は、今回までの定常状態の継続時間ｔ、前回のルーチン
で算出された吸気ポート６ａ内の予測温度ＰＴi-1（ス
テップ２１０において後述）及びステップ２０８におい
て算出された定常時最終到達温度ＰＴxに基づいて、図
示しないマップから温度変化量ΔＰＴｉを算出し、処理
をステップ２１０に移行する。

【００５３】ステップ２１０においてＥＣＵ５０は、今
回の吸気ポート６ａ内予測温度ＰＴiを次式（１）より
算出する。 ＰＴi＝Ｔint＋ΣΔＰＴn（１） ただし、 Ｔint ：大気温度（エンジン始動時に吸気温センサ
によって検出さ れる吸気管内温度の初期値に相当す
る実測値） ΣΔＰＴn ：初回のルーチン（ｎ＝１）で算出された温
度変化量 ΔＰＴ1から今回のルーチン（ｎ＝ｉ）で算出された 温度変化量ΔＰＴiまでの積算値 なお、大気温度Ｔintは、エンジン始動時において、吸
気温センサ４１により検出される吸気温ＴＨＡの初回実
測値である。

【００５４】次に、ステップ２１１においてＥＣＵ５０
は、基本燃料噴射時間ＴＡＵｂを補正すべく吸気ポート
６ａ内の付着燃料量に応じて別途算出する仮補正項ＷＥ
Ｔ’を更に補正するための補正係数Ｋwetを、今回の吸
気ポート６ａ内予測温度ＰＴi及び前回から今回までの
変化量ΔＰＴiに基づいて図示しないマップから算出す
る。

【００５５】そして、続くステップ２１２において、次
式（２）に基づき真の補正項ＷＥＴを算出する。 ＷＥＴ＝ＷＥＴ’×Ｋwet（２） 続くステップ２１３においてＥＣＵ５０は、ステップ２
０２において算出した基本燃料噴射時間ＴＡＵｂにステ
ップ２１１において算出した真の補正項ＷＥＴを乗算す
ることによって目標燃料噴射時間ＴＡＵｆを次式（３）
により決定し、その処理を一旦終了する。 ＴＡＵｆ＝ＴＡＵｂ×ＷＥＴ（３） ＥＣＵ５０は、以上説明した「バルブタイミング制御ル
ーチン」及び「燃料噴射時間決定ルーチン」に基づき目
標燃料噴射時間ＴＡＵｆを決定する。すなわち、これら
両ルーチンから明らかなように、ＥＣＵ５０は、先ずエ
ンジン１の運転状態に応じて最適バルブタイミングを算
出し、更にそのバルブタイミングよって決まるバルブオ
ーバラップ量ＶＯ及びその変化量ΔＶＯに基づいて排気
の吹き返しに起因する吸気ポート６ａ内の温度変化量Δ
ＰＴi等を予測する。さらに、その予測された温度変化
量ΔＰＴi等に基づいて付着燃料量の増減に応じた燃料
噴射量の補正を予め設定したマップを基に行い、前記バ
ルブタイミングの算出から逐次的に最適な目標燃料噴射
時間ＴＡＵｆを決定する。

【００５６】図７及び図８は、エンジン１において、バ
ルブタイミングを遅角側に移行させた際のバルブオーバ
ラップ量の経時変化（図７）、及びバルブオーバラップ
の変化に基づく吸気ポート６ａ内の温度変化（図８）を
示す。図９においては、吸気ポート６ａ内温度変化に応
じて燃料噴射量（時間）ＴＡＵを補正制御した際の空燃
比（Ａ／Ｆ）の経時変化を示す。図９において、実線は
本実施形態に係る燃料噴射時間決定ルーチンによる逐次
補正制御を行った結果を示し、２点鎖線は、酸素センサ
４４等を用いてＡ／Ｆをモニタしながらフィードバック
制御を行った従来の結果を示す。図７〜図９の横軸が示
す時間スケールは全て同一である。

【００５７】図７に示すように、ＶＶＴ２３がバルブタ
イミングを進角させる場合、バルブオーバラップ量（期
間）ＶＯは経時的に増大し、時刻ｔ1で最進角に対応す
る最大オーバラップ量ＶＯmaxに達する。その後、ＶＶ
Ｔ２３によってバルブタイミングの遅角側への制御が実
施されるまでは、バルブオーバラップ量ＶＯは一定値
（ＶＯmax）を保つ。

【００５８】また、図８に示すように、上記のオーバラ
ップ量ＶＯの増大に伴う排気の吸気ポートへの吹き返し
量増加に起因して、吸気ポート６ａ内温度ＰＴが上昇す
る。酸素センサを用いて排気ガス中の酸素濃度を測定し
てＡ／Ｆの変動をモニタすることにより、同Ａ／Ｆの変
動に追従して燃料噴射量のフィードバック制御を行う従
来制御では、Ａ／Ｆを目標値に戻そうとした反動で、図
９の２点鎖線曲線において時刻ｔ2付近で見られるよう
なスパイクが生じるという不具合があった。

【００５９】この点本実施形態の燃料噴射制御装置にあ
っては、バルブタイミングの変更量から逐次的に吸気ポ
ート６ａ内温度ＰＴの予測値を算出し、当該予測値を燃
料噴射時間の補正値に反映させている。このため、図９
において実線で示すように、Ａ／Ｆの不測の変動を好適
に防止することができるようになる。また、吸気ポート
６ａ内の温度変動は、ポート６ａ内の付着燃料の動態
（気化・液化等）を直接反映する因子であるため、本実
施形態によれば、緻密且つ信頼性の高い燃料噴射制御を
行うことができるようになる。この結果、排気エミッシ
ョンも低下し、ドライバビリティも向上する。

【００６０】ちなみに、ＶＶＴ２３がバルブタイミング
量を進角側から遅角側に移行させる際には、吸気ポート
６ａ内温度ＰＴは経時的に下降することになる。この場
合も本実施形態の燃料噴射制御装置にあっては、吸気ポ
ート６ａ内温度ＰＴを逐次的に予測して燃料噴射量、ひ
いてはＡ／Ｆを好適に制御することができる。

【００６１】以上説明した態様で燃料噴射制御を行う本
実施形態によれば、以下に列記する効果が奏せられるよ
うになる。 ・バルブオーバラップ量の変化に対して逐次的に吸気ポ
ート６ａ内温度の予測値を算出するので、迅速な燃料噴
射制御ができるようになる。

【００６２】・吸気ポート６ａ内温度の推測値を用いる
ことより、同吸気ポート６ａ内における付着燃料量の変
化が正確に推測でき、ひいては緻密且つ信頼性の高い燃
料噴射制御を行うことができるようになる。

【００６３】なお、本実施形態では、バルブオーバラッ
プ量に基づき吸気ポート６ａ内温度等を逐次的に推定
し、その推定値を同じ回のルーチン内で算出される燃料
噴射量に反映させるようにした。これに対し、前回まで
に算出した吸気ポート６ａ内温度とその変化量等に基づ
き今回の吸気ポート６ａ内温度を先読みにより推定して
もよい。

【００６４】また、本実施形態では、図６の「燃料噴射
時間決定ルーチン」で示したように、毎回のルーチンに
おいて、ステップ２１０で吸気ポート６ａ内温度を推定
する際には、エンジン始動時における吸気ポート６ａ内
温度の実測値を初期値Ｔintとして、今回までのルーチ
ンで算出した温度変化量の積算値ΣΔＰＴnをその初期
値Ｔintに加える計算を行うようにした。これに対し、
吸気ポート６ａ内温度の初期値は、所定周期毎に実測し
て更新するように構成してもよい。

【００６５】また、本実施形態では、吸気ポート６ａ内
の付着燃料量（推定値）の変動に基づき燃料噴射量を増
減する制御を行うようにした。これに対し、燃料噴射時
期を変化させることにより、吸気ポート６ａ内に取り残
される燃料量の調節を行ってもよい。例えば、吸気ポー
ト６ａ内の温度が上昇して吸気ポート内の付着燃料が気
化し易い状態にあるときには、燃料噴射時期を吸気行程
より前に移行する、いわゆる非同期噴射を行えばよい。

【００６６】また、本実施形態では、吸気ポート６ａ内
に流入する吸気量を測定する手段として吸気圧センサ４
３を用いて吸気の圧力ＰＭを検出するようにした。これ
に対し、エアロフローメータ（流量計）を吸気通路６内
に設けて吸気の流量を測定するようにしてもよい。

【００６７】また、本実施形態におけるＶＶＴ２３に代
えて、内燃機関のバルブタイミングを変更し得る如何な
る機構を用いてもよい。要は、運転時にバルブタイミン
グを変更し得るいかなる内燃機関においても、そのバル
ブタイミングの変更から生じるバルブオーバラップ量の
増減に起因してＡ／Ｆが変動する場合、その不具合を解
消すべく、本実施の形態を適用することができる。

【００６８】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、吸気
ポート内の付着燃料に起因する空燃比の変動が好適に解
消され、信頼性の高い緻密な燃料噴射制御、ひいては空
燃比制御を行うことができるようになる。

【００６９】請求項２に記載した発明によれば、吸気ポ
ート内温度の推定値より、当該吸気ポート内における付
着燃料量の増減を迅速且つ的確に算出することができ
る。請求項３に記載した発明によれば、付着燃料量の増
減の予測に基づき燃料噴射量を迅速且つ正確に制御する
ことができ、空燃比の緻密な制御を行うことができるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の燃料噴射制御装置を適用したエン
ジンの点火系、燃料系、及び吸排気系を示す概略構成
図。

【図２】バルブタイミング可変機構の構成を示す断面
図。

【図３】吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラッ
プを示す説明図。

【図４】ＥＣＵ等の電気的構成を示すブロック図。

【図５】同実施形態のバルブタイミング制御手順を示す
フローチャート。

【図６】同実施形態の燃料噴射時間決定手順を示すフロ
ーチャート。

【図７】バルブタイミングが進角側に移行するときのバ
ルブオーバラップ量のタイムチャート。

【図８】バルブタイミングが進角側に移行するときの吸
気ポート内温度のタイムチャート。

【図９】本実施形態による燃料噴射制御と、従来のフィ
ードバック制御とに係るＡ／Ｆ変動の比較を示すタイム
チャート。

【符号の説明】

１…エンジン、６ａ…吸気ポート、１６…インジェク
タ、２３…ＶＶＴ、４２…スロットルセンサ、４３…吸
気圧センサ、４６…回転数センサ、４８…カム回転角セ
ンサ、５０…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気バルブ及び排気バルブの相対的な開閉
   タイミングを変更し得る内燃機関の運転状態に基づき吸
   気中への燃料噴射を制御し得る機能を備えた内燃機関の
   燃料噴射制御装置において、 吸気ポート内の温度を検出する温度検出手段と、 この検出される吸気ポート内温度に基づき吸気ポート内
   の付着燃料量の増減を推定する付着燃料量増減推定手段
   と、 この推定される付着燃料量の増減に基づいて前記燃料噴
   射を補正する補正手段とを備える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】前記温度検出手段は、前記吸気バルブ及び
   排気バルブのバルブオーバラップ期間に基づき前記吸気
   ポート内の温度を推定するものであることを特徴とする
   請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】前記補正手段は、一度に供給する燃料噴射
   量を補正する燃料噴射量補正手段であることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。