(57)【要約】【課題】吸気ポート内部の温度がアルコール燃料の沸点付近のときに吸気ポートへの燃料噴射量を補正することで、アルコール燃料を使用する車両の筒内に供給される燃料量を最適に制御することができる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ１００は、燃料噴射手段、付着燃料量算出手段、蒸発燃料量算出手段、蒸発燃料量補正手段、燃料噴射量補正手段を備えることにより、吸気ポート８へ噴射されたアルコール燃料の付着燃料量から蒸発燃料量を算出することができる。そして、算出した蒸発燃料量をエンジン冷却水温に基づいて補正することで、吸気ポート８壁面の温度がアルコールの沸点付近の際に、アルコール燃料の蒸発特性を利用した蒸発燃料量の算出を精度よく実行することができる。更に、求めた蒸発燃料量の補正値に基づいて燃料噴射量を補正することで、１００％アルコール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射量を最適に制御することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一成分のアルコール燃料を吸気ポートに噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち前記吸気ポートに付着する付着燃料量を算出する付着燃料量算出手段と、
前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する蒸発燃料量算出手段と、
前記内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、
前記冷却水温検出手段の検出結果に基づいて、前記蒸発燃料量算出手段の算出結果を補正する蒸発燃料量補正手段と、
前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料量補正手段の補正結果とに基づいて、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち、吸気弁に付着する付着燃料量を算出する吸気弁付着燃料量算出手段と、
前記吸気弁に付着した燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する吸気弁蒸発燃料量算出手段と、
前記車両の吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段と、
前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果に基づいて、前記吸気弁蒸発燃料量算出手段の算出結果を補正する吸気弁蒸発燃料量補正手段とを備え、
前記燃料噴射量補正手段は、前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気弁付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料量補正手段の補正結果と、前記吸気弁蒸発燃料量補正手段の補正結果とに基づいて、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち前記吸気ポートに付着する付着燃料率を算出する付着燃料率算出手段と、
前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料率を算出する蒸発燃料率算出手段とを備え、
前記付着燃料量算出手段は、前記燃料噴射手段が前回噴射した燃料噴射量と、前記付着燃料率算出手段の算出結果と、前記付着燃料量算出手段が前回算出した算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果から求めた残留燃料率とに基づいて、前記付着燃料量を算出することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料率を算出する蒸発燃料率算出手段を備え、
前記蒸発燃料量算出手段は、前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果とに基づき、前記蒸発燃料量を算出することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射量補正手段は、前記冷却水温検出手段の検出結果が前記燃料の蒸発開始温度から沸点までの間にある場合に、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記燃料噴射量補正手段は、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料の蒸発開始温度から沸点までの間にある場合に、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項５記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記冷却水温検出手段は、前記吸気ポート近傍に備えられることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射制御装置に関する。特に、燃料として単一成分のアルコールを単独で使用する車両の燃料噴射量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気汚染や原油事情の変動等に伴い、ガソリン燃料に加えて代替燃料としてのアルコールを同時に使用可能なシステムが実用化されている。このシステムを搭載した車両（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）では、ガソリン燃料のみならず、ガソリンとアルコールとの混合燃料、またはアルコール１００％で走行することができる。
【０００３】
このようなＦＦＶの内燃機関は、従来のガソリン内燃機関と同様にポート噴射型が採用されており、吸気通路に配置されたインジェクタによって、吸気ポート内部にアルコール含有燃料が噴射される。このようにして噴射された燃料は、吸気弁の開弁に伴って筒内負圧が吸気ポートに導かれることにより、空気と共に燃焼室に吸入される。吸気ポートに噴射された燃料の一部は、吸気ポートの壁面などに付着し、その付着燃料の一部は蒸発する。定常状態では、その燃料付着量、および蒸発燃料量が一定となり、燃焼室に吸入される燃料の量は、噴射された燃料の量と等しくなる。
【０００４】
しかし、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量や燃料噴射量が変化することにより、その燃料付着量、蒸発燃料量も増減する。そして、この増減が生ずる間は、燃焼室に吸入される燃料の量と、噴射される燃料の量との間にずれが生じる。よって、過渡運転時に要求される燃料量を燃焼室内に吸入させるためには、吸気ポートの壁面などへの付着燃料量、および蒸発燃料量の変化に基づいて燃料噴射量を補正することが必要となる。
【０００５】
このような燃料噴射量と筒内に吸入される燃料量とのずれを抑制するために、燃料の蒸気圧に基づいて、ＦＦＶエンジンのポート壁面への付着燃料量を補正する技術が特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、燃料挙動モデルを用いて、ガソリンエンジンにおける噴射燃料の吸気ポートへの付着率および付着燃料の残留率を補正する技術が、特許文献２〜４に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２２００１０号公報
【特許文献２】特開２００７−１８７０７１号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２５８８号公報
【特許文献４】特開２００７−２６３０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、ガソリンとアルコールとを混合した燃料の蒸留挙動は、種々の成分が混在するために連続的な蒸留挙動を示すのに対し、単一成分のアルコールは、その沸点において一気に蒸発する不連続的な蒸留挙動を示す（図２参照）。そのため、特許文献１の技術では、燃料がアルコール１００％のときに、アルコール燃料の沸点付近における吸気ポート壁面への付着燃料量を燃料の蒸気圧から推定することが困難である、といった問題がある。また、特許文献２〜４はガソリンエンジンを前提とした燃料噴射量の補正についての技術であり、アルコール燃料（特に１００％アルコール）を使用する内燃機関に適用するためには、アルコールの蒸留挙動を反映させた大幅な改良が必要である。このように、従来の技術では、アルコール１００％燃料を使用する際の燃料噴射制御に関して、精度よく吸気ポート壁面への付着燃料量、および蒸発燃料量を求めることが困難である、といった課題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされてものであり、吸気ポート内部の温度がアルコール燃料の沸点付近のときに吸気ポートへの燃料噴射量を補正することで、アルコール燃料を使用する車両の筒内に供給される燃料量を最適に制御することができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するために、本発明の燃料噴射制御装置は、単一成分のアルコール燃料を吸気ポートに噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち前記吸気ポートに付着する付着燃料量を算出する付着燃料量算出手段と、前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する蒸発燃料量算出手段と、前記内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記冷却水温検出手段の検出結果に基づいて、前記蒸発燃料量算出手段の算出結果を補正する蒸発燃料量補正手段と、前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料量補正手段の補正結果とに基づいて、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすることにより、アルコール１００％燃料の吸気ポートへの付着燃料量、および蒸発燃料量をアルコールの蒸発特性を利用して精度よく算出し、算出結果に基づいて燃料噴射量を補正することができることから、アルコール１００％燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射量を最適に制御することができる。本発明の付着燃料量算出手段、および蒸発燃料量算出手段は、吸気ポート壁面への付着燃料量、および付着した燃料の蒸発燃料量を内燃機関の運転状態より算出する。ここで、吸気ポートのポート壁面温度は、通常、エンジン冷却水温とほぼ同じであることから、エンジン冷却水温を検出することで吸気ポート壁面温度を求めることができる。よって、算出した蒸発燃料量をエンジン冷却水温の検出結果に基づいて補正することによって、吸気ポート温度がアルコールの沸点付近の際に、アルコール燃料の蒸発特性を利用した蒸発燃料量の算出を精度よく実行することができる。更に、求めた蒸発燃料量の補正値に基づいて燃料噴射量を補正することで、１００％アルコール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射量を最適に制御することができる。
【００１２】
上記のように、過渡運転時の燃料噴射量を最適に制御することで、車両の燃費や排気エミッションを改善することができる。更に、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１３】
特に、本発明の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち、吸気弁に付着する付着燃料量を算出する吸気弁付着燃料量算出手段と、前記吸気弁に付着した燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する吸気弁蒸発燃料量算出手段と、前記車両の吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段と、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果に基づいて、前記吸気弁蒸発燃料量算出手段の算出結果を補正する吸気弁蒸発燃料量補正手段とを備え、前記燃料噴射量補正手段が、前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気弁付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料量補正手段の補正結果と、前記吸気弁蒸発燃料量補正手段の補正結果とに基づいて、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正することを特徴とすることができる。
【００１４】
このような構成とすることで、吸気ポート壁面への付着燃料の蒸発挙動のみならず、吸気弁壁面への付着燃料の蒸発挙動も考慮して、より正確に吸気ポート内の付着燃料の蒸発燃料量、および蒸発タイミングを算出することができる。よって、アルコール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射制御をより高精度に実行することができることから、車両の燃費や排気エミッションをより改善することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち前記吸気ポートに付着する付着燃料率を算出する付着燃料率算出手段と、前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料率を算出する蒸発燃料率算出手段とを備え、前記付着燃料量算出手段が、前記燃料噴射手段が前回噴射した燃料噴射量と、前記付着燃料率算出手段の算出結果と、前記付着燃料量算出手段が前回算出した算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果から求めた残留燃料率とに基づいて、前記付着燃料量を算出することを特徴とすることができる。
【００１６】
吸気ポート壁面への付着燃料率、および蒸発燃料率は内燃機関の運転状態と対応する。よって、吸気ポートへ噴射された燃料噴射量に、内燃機関の運転状態より算出した付着燃料率を掛けあわせたものと、前回のサイクルで付着した燃料で蒸発しなかった残留付着燃料量とを求めることで、吸気ポート壁面への付着燃料量を算出することができる。このように、燃料挙動モデルを用いてより高精度に吸気ポートへの燃料噴射量を制御することができる。
【００１７】
そして、本発明の燃料噴射制御装置は、前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料率を算出する蒸発燃料率算出手段を備え、前記蒸発燃料量算出手段が、前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果とに基づき、前記蒸発燃料量を算出することを特徴とすることができる。
【００１８】
吸気ポート壁面に付着した燃料の蒸発燃料率は、内燃機関の運転状態と対応する。よって、付着燃料量に、内燃機関の運転状態より算出した蒸発燃料率を乗することで、吸気ポートからの蒸発燃料量を算出することができる。このように、燃料挙動モデルを用いてより高精度に吸気ポートへの燃料噴射量を制御することができる。
【００１９】
更に、本発明の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射量補正手段が、前記冷却水温検出手段の検出結果が前記燃料の蒸発開始温度から沸点までの間にある場合に、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正することを特徴とすることができる。
【００２０】
吸気ポート壁面に付着したアルコール燃料は、吸気ポート壁面の温度がアルコール燃料の沸点未満の場合、吸気ポート壁面に付着した燃料は蒸発せずに燃焼室内へ液だれする。また、吸気ポート壁面の温度がアルコール燃料の沸点を超えた場合、吸気ポートへ噴射された燃料はすべて蒸発し、吸気ポート壁面への付着燃料は皆無となる。この場合、吸気ポートで蒸発するアルコール燃料が無いことから、車両の運転に要求される燃料量を吸気ポートへ噴射すればよい。一方、吸気ポート壁面の温度がアルコール燃料の蒸発開始温度（沸点−α℃）の場合、吸気ポート壁面に付着した燃料は徐々に蒸発を開始し、吸気ポート壁面の温度がアルコール燃料の沸点に到達した場合、吸気ポート壁面に付着したすべての燃料は一気に蒸発する。よって、アルコール燃料の蒸発開始温度から、その蒸発が完了する沸点までの間に吸気ポートへの燃料噴射量を補正することで、アルコール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射制御をより高精度に実行することができることから、車両の燃費や排気エミッションをより改善することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射量補正手段が、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料の蒸発開始温度から沸点までの間にある場合に、前記燃料噴射手段の燃料噴射量を補正することを特徴とすることができる。
【００２２】
内燃機関が始動すると、暖機により内燃機関の温度が上昇するに伴って、吸気ポート内の温度も上昇する。ここで、通常は吸気ポート壁面よりも吸気弁壁面の方がより早く温度が上昇するため、吸気ポートに付着したアルコール燃料よりも吸気弁に付着した燃料がより早く蒸発する。よって、吸気弁壁面の温度を検出し、その検出結果に基づいて燃料噴射量を補正することで、より正確に吸気ポート内の付着燃料の蒸発燃料量、および蒸発タイミングを算出することができる。
【００２３】
また、本発明の燃料噴射制御装置は、前記冷却水温検出手段が、前記吸気ポート近傍に備えられることを特徴とすることができる。
【００２４】
吸気ポートのポート壁面温度は、エンジン冷却水温を検出することで求めることができるが、エンジン冷却水温の検出場所を吸気ポート近傍にすることによって、より正確に吸気ポート壁面温度を検出することができる。よって、アルコール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射制御をより高精度に実行することができることから、車両の燃費や排気エミッションをより改善することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の燃料噴射制御装置によれば、吸気ポートおよび吸気弁の壁面温度がアルコール燃料の沸点付近のときの蒸発燃料量に基づいて、吸気ポートへの燃料噴射量を補正することができることから、単一成分のアルコール燃料を単独で使用する車両の筒内に供給される燃料量を最適に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の燃料噴射制御装置を組み込んだエンジン１の概略構成を示した説明図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。
【００２８】
エンジン１は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室１ａを構成するピストン２を備えている。各燃焼室１ａのピストン２はそれぞれコネクティングロッド４を介して出力軸であるクランクシャフト３の軸に連結されており、各ピストン２の往復運動がコネクティングロッド４によってクランクシャフト３の回転へと変換される。
【００２９】
クランクシャフト３の軸の近傍には、クランク角センサ５が配置されている。クランク角センサ５はクランクシャフト３軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。それにより、ＥＣＵ１００は、クランク角に関する情報を取得することができる。更にクランクシャフト３の一端には、クランクスプロケット６が接続されている。クランクスプロケット６はクランクシャフト３と同じ周期で回転する。クランクスプロケット６としては、複数の歯が外周に配置された周知のスプロケットを用いることができる。クランクスプロケット６にはエンジン１の始動時に起動するスタータモータ７のピニオンギアが噛み合わされており、スタータモータ７の起動に伴うリングギアの回転によりエンジン１のクランキングが行われる。
【００３０】
各気筒の燃焼室１ａには、それぞれ燃焼室１ａと連通する吸気ポート８と、吸気ポート８に連結し、吸入空気を吸入ポート８から燃焼室１ａへと導く吸気通路９とが接続されている。更に、燃焼室１ａの各気筒には、それぞれ燃焼室１ａと連通する排気ポート１０と、燃焼室１ａで発生した排気ガスをエンジン外へと導く排気通路１１が接続されている。また、各気筒に接続された排気経路１１は、下流側で合流して一本の合流排気通路４００となる。
【００３１】
各気筒の燃焼室１ａの吸気通路、排気通路に対応して複数の吸気弁、排気弁が設けられている。図１には吸気通路、排気通路と吸気弁、排気弁をそれぞれ１つずつ示している。燃焼室１ａの各吸気ポート８には、それぞれ吸気弁１２が配置されており、吸気弁１２を開閉駆動させるための吸気カムシャフト１３が配置されている。更に、燃焼室１ａの各排気ポート１０には、それぞれ排気弁１４が配置されており、排気弁１４を開閉駆動させるための排気カムシャフト１５が配置されている。
【００３２】
吸気弁１２および排気弁１４はクランクシャフト３の回転が連結機構（例えばタイミングベルト、タイミングチェーンなど）により伝達された吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１５の回転により開閉され、吸気ポート８および排気ポート１０と燃焼室１ａとを連通・遮断する。なお、吸気弁１２、および排気弁１４の位相は、クランク角を基準にして表される。
【００３３】
吸気カムシャフト１３は可変動弁機構（以下、ＶＶＴ機構という）である電動ＶＶＴ機構１６を有している。この電動ＶＶＴ機構１６はＥＣＵ１００の指示により電動モータ１７で吸気カムシャフト１３を回転させる。それにより吸気カムシャフト１３のクランクシャフト３に対する回転位相が変更されることから、吸気弁１２のバルブタイミングが変更される。この場合、吸気カムシャフト１３の回転位相は、吸気カム角センサ１８にて検出され、ＥＣＵ１００へと出力される。それにより、ＥＣＵ１００は、吸気カムシャフトの位相を取得することができるとともに、吸気弁１２の位相を取得することができる。また、吸気カムシャフト１３の位相は、クランク角を基準にして表される。
【００３４】
また、排気カムシャフト１５は油圧ＶＶＴ機構１９を有している。この油圧ＶＶＴ機構１９はＥＣＵ１００の指示によりオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）２０で排気カムシャフト１５を回転させる。それにより排気カムシャフト１５のクランクシャフト３に対する回転位相が変更されることから、排気弁１４のバルブタイミングが変更される。この場合、排気カムシャフト１５の回転位相は、排気カム角センサ２１にて検出され、ＥＣＵ１００へと出力される。それにより、ＥＣＵ１００は、排気カムシャフトの位相を取得することができるとともに、排気弁１４の位相を取得することができる。また、排気カムシャフト１５の位相は、クランク角を基準にして表される。
【００３５】
エンジン１の吸気通路９には、吸入通路９を通過する吸入空気量を検出するエアフロメータ２２が設置されている。また、吸気通路９には、スロットルバルブ２３およびスロットルポジションセンサ２４が設置されている。このエアフロメータ２２およびスロットルポジションセンサ２４はそれぞれの検出結果をＥＣＵ１００に出力する。それにより、ＥＣＵ１００は、吸気ポート８および燃焼室１ａへ吸入される吸入空気量を認識することができる。
【００３６】
エンジン１の各吸気ポートには、それぞれインジェクタ３００が設けられている。インジェクタ３００には、燃料ポンプ（図示しない）より燃料配管を通じて高圧の燃料が供給されており、ＥＣＵ１００の指示により吸気ポート８へ燃料を噴射供給する。ＥＣＵ１００は、エアフロメータ２２およびスロットルポジションセンサ２４からの吸入空気量、および吸気カム角センサ１８からのカム軸回転位相の情報に基づき、燃料噴射量と噴射タイミングを決定しインジェクタ３００に信号を送る。インジェクタ３００はＥＣＵ１００の信号に従って、吸気ポート８へ指示された燃料噴射量・噴射タイミングにて燃料を高圧噴射する。高圧噴射された燃料は霧化し吸入空気と混合され、エンジン１の燃焼に適した混合ガスとなり、吸気弁１２が開いた際に燃焼室１ａへと供給される。そして、インジェクタ３００のリーク燃料は、リリーフ配管を通って燃料タンク（図示しない）へと戻される。
【００３７】
アルコール燃料としては、メタノール（ＣＨ３ＯＨ，沸点６４．７℃，密度０．７９ｇ・ｃｍ−３）、またはエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ，沸点７８．３℃，密度０．７９ｇ・ｃｍ−３）を適用することができる。本実施例のエンジン１は、単一成分のエタノールを燃料として使用する。ガソリン１００％（エタノール０％）のときの理論空燃比は１４．７であるのに対し、燃料がエタノール１００％のときの理論空燃比は９．０である。ここで、エタノールとガソリンの蒸留挙動を図２に示す。複数成分が混合しているガソリンは温度に対して連続的な蒸留特性を示すのに対し、単一成分のエタノールは、その沸点（７８．３℃）において一気に蒸発するので、不連続的な蒸留特性を示す。よって、エタノール１００％燃料を使用する場合、吸気ポート８壁面の温度がエタノールの沸点未満の時に付着した燃料は、吸気ポート８壁面の温度がエタノールの沸点付近から徐々に蒸発を開始し、エタノールの沸点に到達すると一気に蒸発する。そして、吸気ポート８壁面の温度がエタノールの沸点を超えると、吸気ポート８へ噴射された燃料はすべて蒸発するため、吸気ポート８壁面への付着燃料は皆無となる。この特性を利用することにより、吸気ポート８壁面の温度がエタノールの沸点付近（７８．３−α℃）から沸点までの間の吸気ポート８壁面への付着燃料量、および蒸発燃料量を精度よく認識することで、要求される燃料噴射量から蒸発燃料量を引いた分を次回の燃料噴射量として設定することができる。
【００３８】
各気筒の燃焼室１ａはそれぞれ点火プラグ２６を備えており、点火プラグ２６の点火タイミングはイグナイタ２７によって調整される。吸気ポート８から流入された混合ガスはピストン２の上昇運動により燃焼室１ａ内で圧縮される。ＥＣＵ１００は、クランク角センサ５からのピストン２の位置、および吸気カム角センサ１８からのカム軸回転位相の情報に基づき、点火タイミングを決定しイグナイタ２７に信号を送る。イグナイタ２７はＥＣＵ１００の信号に従って、指示された点火タイミングでバッテリ２００からの電力を点火プラグ２６に通電する。点火プラグ２６はバッテリ２００からの電力により点火し、圧縮混合ガスを着火させて、燃焼室１ａ内を膨張させピストン２を下降させる。これがコネクティングロッド４を介してクランクシャフト３の軸回転に変更されることにより、エンジン１は動力を得る。燃焼後の排気ガスは、排気バルブ１４が開いた際に排気ポート１０、排気通路９を通って合流排気通路４００で合流し、浄化触媒４０１を通過してエンジン１の外部へと排出される。
【００３９】
各気筒の排気通路９は下流で合流して合流排気通路４００を形成し、合流排気通路４００の先には浄化触媒４０１が設けられている。浄化触媒４０１は、エンジン１の排ガスを浄化するために用いられるもので、例えば三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元型触媒などが適用され、エンジン１の排気量、使用地域等の違いによってこれら浄化触媒４０１を複数個組み合わせて設置される場合もある。浄化触媒４０１には触媒温度センサ４０２が設けられている。ＥＣＵ１００は、触媒温度センサ４０２からの信号を受信することにより、浄化触媒４０１の温度を認知し、浄化触媒４０１が活性温度域にあるか否かを判断することができる。
【００４０】
燃焼室１ａの周辺にはウォータジャケットが設けられており、ウォータジャケット内部は燃焼室１ａを冷却するためのエンジン冷却水が循環している（図示しない）。更に、ウォータジャケットにはエンジン冷却水温（Ｔｗ）を測定するための水温センサ２８が設けられている。ここで、吸気ポート８のポート壁面温度は、通常、エンジン冷却水温Ｔｗとほぼ同じであることから、ＥＣＵ１００は、水温センサ２８から受信したＴｗを吸気ポート８の壁面温度として適用することができる。なお、水温センサ２８は、エンジン１の冷却水温を検出するエンジン冷却水温検出手段に相当する。
【００４１】
バッテリ２００は、正極に二酸化鉛（ＰｂＯ２）、負極に海綿状鉛（Ｐｂ）、電解液として希硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を用いた二次電池であり、それらの化学反応によって充放電サイクルを実施する。バッテリ２００は、オルタネータ（図示しない）の発電量が各電装品の電力使用量を超える場合に、超えた分の電力を充電してバッテリ内部に蓄電する。そして、バッテリ２００は、エンジン１の始動の際にスタータモータ７を稼動させるために、または車両の走行中にＥＣＵ１００等の電装品を適切に稼動させるために、バッテリ２００の内部に蓄電した電力を放電する。バッテリ２００としては、例えば１２［Ｖ］システムを適用することができるが、４２［Ｖ］システム等の高電圧仕様を適用することもできる。
【００４２】
ＥＣＵ１００は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えるコンピュータである。ＥＣＵ１００は、クランク角センサ５、カム角センサ１８，２１、エアフロメータ２２、スロットルポジションセンサ２３、水温センサ２８の検出結果を読み込み、ＶＶＴ機構１６，１９の動作、インジェクタ３００の動作、点火プラグ２６の点火時期など、エンジン１の運転動作を統合的に制御する。また、ＥＣＵ１００は、インジェクタ３００から噴射された燃料のうち、吸気ポート８の壁面へ付着する付着燃料量を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、吸気ポート８の壁面に付着した燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する。更に、ＥＣＵ１００は、算出した蒸発燃料量を水温センサ２８の信号に基づいて補正する。そして、ＥＣＵ１００は、求めた蒸発燃料量の補正値に基づいて、インジェクタ３００の燃料噴射量を補正する。なお、ＥＣＵ１００は、付着燃料量算出手段、蒸発燃料量算出手段、蒸発燃料量補正手段、および燃料噴射量補正手段に相当する。
【００４３】
［燃料噴射量補正の必要性］
図３は、エンジン１の燃料噴射時の概略構成を示した説明図である。なお、図３にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。エンジン１が始動されると、吸気通路９に配置されたインジェクタ３００によって、吸気ポート８内部にエタノール燃料が噴射される。このようにして噴射されたエタノール燃料は、吸気弁１２の開弁に伴って筒内負圧が吸気ポート８に導かれることにより、空気と共に燃焼室１ａに吸入されるが、吸気ポート８に噴射された燃料の一部は、吸気ポート８の壁面などに付着する。また、吸気ポート８の壁面は、暖気が進むに伴ってその壁面温度が上昇する。
【００４４】
この場合において、吸気ポート８の壁面に付着したエタノール燃料の挙動は、（１）吸気ポート８壁面の温度がエタノールの蒸発開始温度未満の場合、吸気ポート８の壁面に付着した燃料は蒸発せずに燃焼室１ａに液だれする。（２）吸気ポート８壁面の温度がエタノールの沸点付近（蒸発開始温度）の場合、吸気ポート８壁面に付着した燃料は徐々に蒸発を開始する。（３）吸気ポート８壁面の温度がエタノールの沸点に到達した場合、吸気ポート８壁面に付着したすべての燃料は一気に蒸発する。そして、（４）吸気ポート８壁面の温度がエタノールの沸点を超えた場合、吸気ポート８へ噴射された燃料はすべて蒸発し、吸気ポート８壁面への付着燃料は皆無となる。そのため、上記（１）および（４）の場合は、吸気ポート８で蒸発するエタノール燃料が無いことから、ＥＣＵ１００は、車両の運転に要求される燃料量を吸気ポート８へ噴射する指示をインジェクタ３００に行えばよい。一方、上記（２）および（３）の場合、ＥＣＵ１００は、車両の運転に要求される燃料量を吸気ポート８へ噴射する指示を行うと、インジェクタ３００からの噴射燃料に加えて吸気ポート８の蒸発燃料が加算されることから、燃焼室１ａに吸入される燃料量は過剰となる。
【００４５】
よって、過渡運転時に要求される燃料量を燃焼室１ａ内に吸入させるためには、吸気ポート８の壁面などに付着した燃料の蒸発燃料量を求め、要求される燃料噴射量から蒸発燃料量を引いた燃料噴射量を吸気ポート８へ噴射すること、すなわち燃料噴射量を補正することが必要となる。
【００４６】
ここで、吸気ポート８の壁面などに付着する付着燃料量、および付着燃料が蒸発する蒸発燃料量は、燃料挙動モデルより算出することができる。吸気ポート８の壁面への燃料の付着率をＲ、付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する燃料の蒸発率をＰ、吸気ポート８への燃料の噴射量をｆｉとすると、第ｋサイクルにおける燃料噴射量がｆｉｋである場合、第ｋ＋１サイクルにおける付着燃料量ｆｗｋ＋１および第ｋ＋２サイクルにおける蒸発燃料量ｆｖｋ＋２は以下の（１）（２）式のように表すことができる。
［第ｋ＋１サイクルにおける付着燃料量］
ｆｗｋ＋１＝（１−Ｐ）・ｆｗｋ＋Ｒ・ｆｉｋ  ・・・（１）
［第ｋ＋２サイクルにおける蒸発燃料量］
ｆｖｋ＋２＝Ｐ・ｆｗｋ＋１  ・・・（２）
上記（１）（２）式の関係を用いることより、第ｋサイクルの燃料噴射量ｆｉｋから第ｋ＋１サイクルの付着燃料量ｆｗｋ＋１を算出することができ、更に、第ｋ＋１サイクルの付着燃料量ｆｗｋ＋１から第ｋ＋２サイクルの蒸発燃料量ｆｖｋ＋２を算出することができる。すなわち、エンジン１の吸気ポート８に噴射されたエタノール燃料の付着率Ｒおよび蒸発率Ｐを求めることができれば、蒸発燃料量を算出することができることから、算出された蒸発燃料量に基づいて次回の燃料噴射量を補正することができる。
【００４７】
ここで、燃料の付着率Ｒおよび蒸発率Ｐは、エンジン１の運転状態に応じて変化する。すなわち、インジェクタ３００が噴射したエタノール燃料が吸気ポート８の壁面に付着する付着燃料量や、壁面に付着したエタノール燃料が蒸発する蒸発燃料量は、エンジン１の負荷、回転数、吸気弁１２の開閉タイミング、吸気ポート８の壁面温度などに応じて適宜変化する。そこで、付着率Ｒおよび蒸発率Ｐのそれぞれを、機関負荷Ｋｌ，機関回転数Ｎｅ，バルブタイミングＶＴ，およびエンジン冷却水温（吸気ポート８の壁面温度）Ｔｗとの関係で特定するための規則を予め作成しておき、ＥＣＵ１００に、その規則に従って付着率Ｒおよび蒸発率Ｐを設定させることで、エンジン１の運転状態に応じてより正確な付着率Ｒおよび蒸発率Ｐを設定することができる。
【００４８】
この場合、吸気ポート８に噴射された燃料は、その温度が高いほど気化しやすい状態となるため、付着率Ｒは小さい値となる。また、吸気ポート８に噴射された燃料は、エンジン１の吸気管圧力が高いほど燃焼室１ａ内に吸入されやすい状態となるため、付着率Ｒは小さい値となる。このように、燃料の付着率Ｒは、燃料温度、吸気管圧力に応じて有意に変化することから、付着率Ｒを算出した後に、燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正することで、より正確な付着率Ｒを算出することができる。
【００４９】
つづいて、ＥＣＵ１００の制御の流れに沿って、エンジン１の動作を説明する。図４はＥＣＵ１００の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例のエンジン１は、燃料噴射手段、付着燃料量算出手段、蒸発燃料量算出手段、蒸発燃料量補正手段、燃料噴射量補正手段を備えることにより、吸気ポートへ噴射されたアルコール燃料の付着燃料量から蒸発燃料量を算出することができる。そして、算出した蒸発燃料量をエンジン冷却水温に基づいて補正することで、吸気ポート温度がアルコールの沸点付近の際に、アルコール燃料の蒸発特性を利用した蒸発燃料量の算出を精度よく実行することができる。更に、求めた蒸発燃料量の補正値に基づいて燃料噴射量を補正することで、１００％アルコール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射量を最適に制御することができる。
【００５０】
ＥＣＵ１００の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。まず、ＥＣＵ１００はステップＳ１で、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅと、負荷率Ｋｌと、バルブタイミングＶＴと、エンジン冷却水温Ｔｗとを検出し、これらの検出結果に基づいて、ＥＣＵ１００内に予め記録されたマップを参照して吸気ポート８への燃料の付着率Ｒ、および蒸発率Ｐを算出する。この場合、算出した付着率Ｒを燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正してもよい。ＥＣＵ１００はステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。
【００５１】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ２で、車両のエンジン回転数Ｎｅ、負荷率Ｋｌにより定めたマップから、車両の運転に必要となる要求燃料噴射量Ｑ０を算出する。ＥＣＵ１００はステップＳ２の処理を終えると、つづいてステップＳ３へ進む。
【００５２】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ３で、検出したエンジン冷却水温Ｔｗが、Ｔｗ０−αからＴｗ０の範囲内にあるか否かを判断する。ここで、Ｔｗ０は、エタノール燃料の沸点（７８．３２℃）に設定し、Ｔｗ０−αは、エタノール燃料が蒸発を開始する温度（７８．３２−α℃）に設定することができる。エンジン冷却水温Ｔｗが、Ｔｗ０−αからＴｗ０の範囲内にある場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は吸気ポート８壁面の付着燃料が蒸発していると判断し、ステップＳ５へ進む。エンジン冷却水温Ｔｗが、Ｔｗ０−αからＴｗ０の範囲内にない場合（ステップＳ３／ＮＯ）は、ＥＣＵ１００は吸気ポート８壁面の付着燃料が蒸発していないと判断し、次のステップＳ４へ進む。
【００５３】
ステップＳ３の判断結果がＮＯの場合、ＥＣＵ１００はステップＳ４へ進む。ステップＳ４で、ＥＣＵ１００は次回の吸気ポート８への燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪをゼロに、すなわち、燃料噴射量を補正しないことを決定する。ＥＣＵ１００はステップＳ４の処理を終えると、つづいてステップＳ６へ進む。
【００５４】
ステップＳ３の判断がＹＥＳの場合、ＥＣＵ１００はステップＳ５へ進む。ステップＳ５で、ＥＣＵ１００は上記した燃料挙動モデルの（１）（２）式に基づき、前回インジェクタ３００が噴射した燃料噴射量（ｆｉｋ）に、ステップＳ１で算出した付着率Ｒを掛けあわせたものと、前回の吸気ポートへの付着燃料量（ｆｗｋ）にステップＳ１で算出した蒸発率Ｐから求めた残留付着燃料率（１−Ｐ）を掛けあわせたものとを加えることで、吸気ポート８への付着燃料量（ｆｗｋ＋１）を算出する。更に、ＥＣＵ１００は、算出した吸気ポート８への付着燃料量（ｆｗｋ＋１）に、ステップＳ１で算出した蒸発率Ｐを掛けあわせることで、蒸発燃料量（ｆｖｋ＋２）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、算出した蒸発燃料量（ｆｖｋ＋２）を次回の吸気ポート８への燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪとして適用する。ＥＣＵ１００はステップＳ５の処理を終えると、次のステップＳ６へ進む。
【００５５】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ６で、ステップＳ２で算出した要求燃料噴射量Ｑ０と、ステップＳ５で算出した燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪとの差分Ｑ０−ＱＡＤＪを求めることによって、次回の吸気ポート８への燃料噴射量Ｑを算出する。図５は、ＥＣＵ１００が実行する燃料噴射制御の一例を示した説明図である。始動を開始したエンジン１が暖機されるに伴って、吸気ポート８の温度も徐々に上昇する。この場合、吸気ポート８の壁面に付着したエタノール燃料は、吸気ポート８壁面の温度がエタノール燃料の蒸発開始温度未満（７８．３２−α℃未満）の場合、または吸気ポート８壁面の温度がエタノール燃料の沸点（７８．３２℃）を超えた場合は、吸気ポート８内で蒸発するエタノール燃料は存在しない。よって、吸気ポート８へ噴射する燃料量は、車両の運転に要求される要求燃料噴射量Ｑ０となる（図５（ａ））。一方、吸気ポート８壁面の温度がエタノール燃料の沸点付近（７８．３２−α℃）の場合、吸気ポート８壁面に付着したエタノール燃料は徐々に蒸発を開始し、吸気ポート８壁面の温度がエタノール燃料の沸点に到達した際に、吸気ポート８壁面に付着したすべての燃料は一気に蒸発する。よって、エタノール燃料の蒸発開始温度からその蒸発が完了する沸点までの間は、インジェクタ３００からの噴射燃料に加えて、吸気ポート８壁面から蒸発する燃料も燃焼室１ａに吸入される（図５（ｂ））。そのため、吸気ポート８壁面からの蒸発燃料量を燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪとして、要求燃料噴射量Ｑ０から補正量ＱＡＤＪを引いた値を次回の吸気ポート８への燃料噴射量Ｑとして設定することで、燃焼室１ａに吸入されるエタノール燃料量を車両の運転に要求される燃料量に制御することができる（図５（ｃ））。ＥＣＵ１００はステップＳ６の処理を終えると、次のステップＳ７へ進む。
【００５６】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ７でイグニッションＯＦＦの要求があるか否かについて判断する。イグニッションＯＦＦの要求がない場合（ステップＳ７／ＮＯ）は、ＥＣＵ１００はステップＳ１に戻り、上記の処理を繰り返す。イグニッションＯＦＦの要求がある場合（ステップＳ７／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は制御の処理を終了する。
【００５７】
以上のように、本実施例１のエンジン１は、吸気ポート８内に付着したエタノール燃料の蒸発燃料量を内燃機関の運転状態に基づいて算出し、算出した蒸発燃料量をエンジン冷却水温に基づいて補正することで、吸気ポート８壁面温度がエタノールの沸点付近の際に、エタノール燃料の蒸発特性を利用した蒸発燃料量の算出を精度よく実行することができる。更に、算出した蒸発燃料量に基づいて次回の燃料噴射量を補正することで、アルコール１００％燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射量を最適に制御することができる。このように、過渡運転時の燃料噴射量を最適に制御することで、車両の燃費や排気エミッションを改善することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００５８】
また、本実施例１のエンジン１は、内燃機関の運転状態より算出した付着率Ｒを、燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正することもできる。燃料の付着率Ｒは、燃料温度、吸気管圧力に応じて有意に変化することから、付着率Ｒを算出した後に、燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正することで、より正確な付着率Ｒを算出することができる。
【００５９】
そして、本実施例１のエンジン１は、吸気ポート８に付着した付着燃料量（ｆｗｋ＋１）を、燃料挙動モデルの（１）式に基づき、前回インジェクタ３００が噴射した燃料噴射量（ｆｉｋ）に、内燃機関の運転状態より算出した付着率Ｒを掛けあわせたものと、前回の吸気ポートへの付着燃料量（ｆｗｋ）に内燃機関の運転状態より算出した蒸発率Ｐから求めた残留付着燃料率（１−Ｐ）を掛けあわせたものとを加えることで算出することができる。
【００６０】
更に、本実施例１のエンジン１は、吸気ポート８に付着したエタノール燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量（ｆｖｋ＋２）を、燃料挙動モデルの（２）式に基づき、算出した吸気ポート８への付着燃料量（ｆｗｋ＋１）に、内燃機関の運転状態より算出した蒸発率Ｐを掛けあわせることで算出することができる。
【００６１】
また、本実施例１のエンジン１は、エンジン冷却水温Ｔｗの検出結果がエタノール燃料の蒸発開始温度７８．３２−α℃から沸点７８．３２℃までの間にある場合に、燃料噴射量をエンジン冷却水温Ｔｗによって補正することができる。吸気ポート８内に付着したエタノール燃料が蒸発するのは、吸気ポート８壁面温度がエタノール燃料の蒸発開始温度（７８．３２−α℃）から沸点（７８．３２℃）の間である。よって、この間の蒸発燃料量を次回の燃料噴射量の補正量とすることで、エタノール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射制御をより高精度に実行することができることから、車両の燃費や排気エミッションをより改善することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００６２】
そして、本実施例１のエンジン１は、吸気ポート８近傍のエンジン冷却水温Ｔｗを検出することができる。本実施例では、エンジン冷却水温Ｔｗを検出することで吸気ポート８の壁面温度を検出しているが、Ｔｗの検出場所を吸気ポート８近傍にすることによって、より正確に吸気ポート８の壁面温度を検出することができる。よって、エタノール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射制御をより高精度に実行することができることから、車両の燃費や排気エミッションをより改善することができる上に、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【実施例２】
【００６３】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例のエンジン５０は、実施例１のエンジン１とほぼ同様の構成となっているが、エンジン５０は、噴射された燃料のうち吸気弁に付着する燃料量を算出する吸気弁付着燃料量算出手段と、吸気弁に付着した燃料のうち次回の燃料噴射までに蒸発する蒸発燃料量を算出する吸気弁蒸発燃料量算出手段と、吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段と、吸気弁壁面温度検出手段の検出結果に基づいて吸気弁からの蒸発燃料量を補正する吸気弁蒸発燃料量補正手段とを備える点でエンジン１と相違している。
【００６４】
図６は、本発明の燃料噴射制御装置を組み込んだエンジン５０の概略構成を示した説明図である。なお、図６にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。本実施例のエンジン５０は、実施例１と同様に車両内部にＥＣＵ１００を備えている。このＥＣＵ１００が、吸気弁付着燃料量算出手段と、吸気弁蒸発燃料量算出手段と、吸気弁蒸発燃料量補正手段とに相当する。また、エンジン５０は吸気弁１２の近傍に吸気弁壁温センサ５００を備えている。吸気弁壁温センサ５００としては、赤外線等を用いて吸気弁１２の壁面温度Ｔｖを検出する非接触型のセンサを用いることができる。この吸気弁壁温センサ５００が、吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段に相当する。エンジン１が始動すると、暖機によりエンジン温度が上昇するに伴って、吸気ポート８内の温度も上昇する。ここで、通常は吸気ポート８壁面よりも吸気弁１２の方がより早く温度が上昇するため、吸気ポート８に付着したエタノール燃料よりも吸気弁１２に付着した燃料がより早く蒸発する。よって、吸気弁壁温センサ５００によって吸気弁１２の温度を検出し、その検出結果に基づいて燃料噴射量を補正することで、より正確に吸気ポート８内の付着燃料の蒸発燃料量、および蒸発タイミングを算出することができる。
【００６５】
つづいて、ＥＣＵ１００の制御の流れに沿って、エンジン５０の動作を説明する。図７は、ＥＣＵ１００の処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施例１と同様の処理については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。実施例１と同様に、ＥＣＵ１００の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。
【００６６】
まず、ＥＣＵ１００はステップＳ８で、エンジン５０のエンジン回転数Ｎｅと、負荷率Ｋｌと、バルブタイミングＶＴと、エンジン冷却水温Ｔｗと、吸気弁壁温Ｔｖとを検出し、これらの検出結果に基づいて、ＥＣＵ１００内に予め記録されたマップを参照して吸気ポート８への燃料の付着率Ｒ、蒸発率Ｐ、および吸気弁１２への付着率Ｒｖ、蒸発率Ｐｖを算出する。この場合、算出した付着率ＲおよびＲｖを燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正してもよい。ＥＣＵ１００はステップＳ８の処理を終えると、次のステップＳ９へ進む。
【００６７】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ９で、車両のエンジン回転数Ｎｅ、負荷率Ｋｌにより定めたマップから、車両の運転に必要となる要求燃料噴射量Ｑ０を算出する。ＥＣＵ１００はステップＳ９の処理を終えると、つづいてステップＳ１０へ進む。
【００６８】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０で、検出したエンジン冷却水温Ｔｗが、Ｔｗ０−αからＴｗ０の範囲内にあるか否かを判断する。ここで、Ｔｗ０は、エタノール燃料の沸点（７８．３２℃）に設定し、Ｔｗ０−αは、エタノール燃料が蒸発を開始する温度（７８．３２−α℃）に設定することができる。エンジン冷却水温Ｔｗが、Ｔｗ０−αからＴｗ０の範囲内にある場合（ステップＳ１０／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は吸気ポート８壁面の付着燃料が蒸発していると判断し、ステップＳ１２へ進む。エンジン冷却水温Ｔｗが、Ｔｗ０−αからＴｗ０の範囲内にない場合（ステップＳ１０／ＮＯ）は、ＥＣＵ１００は吸気ポート８壁面の付着燃料が蒸発していないと判断し、次のステップＳ１１へ進む。
【００６９】
ステップＳ１０の判断結果がＮＯの場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１で、ＥＣＵ１００は次回の吸気ポート８への燃料噴射量の補正量のうち、吸気ポート８壁面からの蒸発燃料量に基づく補正量ＱＡＤＪｗをゼロに決定する。ＥＣＵ１００はステップＳ１１の処理を終えると、つづいてステップＳ１３へ進む。
【００７０】
ステップＳ１０の判断がＹＥＳの場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２で、ＥＣＵ１００は上記した燃料挙動モデルの（１）（２）式に基づき、前回インジェクタ３００が噴射した燃料噴射量（ｆｉｋ）に、ステップＳ１で算出した付着率Ｒを掛けあわせたものと、前回の吸気ポートへの付着燃料量（ｆｗｋ）にステップＳ１で算出した蒸発率Ｐから求めた残留付着燃料率（１−Ｐ）を掛けあわせたものとを加えることで、吸気ポート８への付着燃料量（ｆｗｋ＋１）を算出する。更に、ＥＣＵ１００は、算出した吸気ポート８への付着燃料量（ｆｗｋ＋１）に、ステップＳ１で算出した蒸発率Ｐを掛けあわせることで、蒸発燃料量（ｆｖｋ＋２）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、算出した蒸発燃料量（ｆｖｋ＋２）を次回の吸気ポート８への燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪｗとして適用する。ＥＣＵ１００はステップＳ１２の処理を終えると、次のステップＳ１３へ進む。
【００７１】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３で、検出した吸気弁壁温Ｔｖが、Ｔｖ０−αからＴｖ０の範囲内にあるか否かを判断する。ここで、Ｔｖ０は、エタノール燃料の沸点（７８．３２℃）に設定し、Ｔｖ０−αは、エタノール燃料が蒸発を開始する温度（７８．３２−α℃）に設定することができる。吸気弁壁温Ｔｖが、Ｔｖ０−αからＴｖ０の範囲内にある場合（ステップＳ１３／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は吸気弁１２壁面の付着燃料が蒸発していると判断し、ステップＳ１５へ進む。吸気弁壁温Ｔｖが、Ｔｖ０−αからＴｖ０の範囲内にない場合（ステップＳ１３／ＮＯ）は、ＥＣＵ１００は吸気弁１２壁面の付着燃料が蒸発していないと判断し、次のステップＳ１４へ進む。
【００７２】
ステップＳ１３の判断結果がＮＯの場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１１で、ＥＣＵ１００は次回の吸気ポート８への燃料噴射量の補正量のうち、吸気弁１２壁面からの蒸発燃料量に基づく補正量ＱＡＤＪｖをゼロに決定する。ＥＣＵ１００はステップＳ１１の処理を終えると、つづいてステップＳ１６へ進む。
【００７３】
ステップＳ１３の判断がＹＥＳの場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５で、ＥＣＵ１００は上記した燃料挙動モデルの（１）（２）式に基づき、前回インジェクタ３００が噴射した燃料噴射量（ｆｉｋ）に、ステップＳ１で算出した付着率Ｒｖを掛けあわせたものと、前回の吸気弁への付着燃料量（ｆｗｖｋ）にステップＳ８で算出した蒸発率Ｐｖから求めた残留付着燃料率（１−Ｐｖ）を掛けあわせたものとを加えることで、吸気弁１２への付着燃料量（ｆｗｖｋ＋１）を算出する。更に、ＥＣＵ１００は、算出した吸気弁１２への付着燃料量（ｆｗｖｋ＋１）に、ステップＳ８で算出した蒸発率Ｐｖを掛けあわせることで、蒸発燃料量（ｆｖｖｋ＋２）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、算出した蒸発燃料量（ｆｖｖｋ＋２）を次回の吸気ポート８への燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪｖとして適用する。ＥＣＵ１００はステップＳ１５の処理を終えると、次のステップＳ１６へ進む。
【００７４】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１６で、ステップＳ９で算出した要求燃料噴射量Ｑ０と、ステップＳ１２およびステップＳ１５で算出した燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪｗとＱＡＤＪｖとの差分Ｑ０−ＱＡＤＪｗ−ＱＡＤＪｖを求めることによって、次回の吸気ポート８への燃料噴射量Ｑを算出する。図８は、ＥＣＵ１００が実行する燃料噴射制御の一例を示した説明図である。始動を開始したエンジン５０が暖機されるに伴って、吸気ポート８および吸気弁１２の温度も徐々に上昇する。この場合、吸気ポート８および吸気弁１２の壁面に付着したエタノール燃料は、吸気ポート８壁面および吸気弁１２壁面の温度がエタノール燃料の蒸発開始温度未満（７８．３２−α℃未満）の場合、または吸気ポート８壁面および吸気弁１２壁面の温度がエタノール燃料の沸点（７８．３２℃）を超えた場合は、吸気ポート８内で蒸発するエタノール燃料は存在しない。よって、吸気ポート８へ噴射する燃料量は、車両の運転に要求される要求燃料噴射量Ｑ０となる（図８（ａ））。一方、吸気ポート８壁面の温度がエタノール燃料の沸点付近（７８．３２−α℃）の場合、吸気ポート８壁面に付着したエタノール燃料は徐々に蒸発を開始し、吸気ポート８壁面の温度がエタノール燃料の沸点に到達した際に、吸気ポート８壁面に付着したすべての燃料は一気に蒸発する。よって、エタノール燃料の蒸発開始温度からその蒸発が完了する沸点までの間は、インジェクタ３００からの噴射燃料に加えて、吸気ポート８壁面から蒸発する燃料も燃焼室１ａに吸入される（図８（ｂ））。同様に、吸気弁１２壁面の温度がエタノール燃料の蒸発開始温度からその蒸発が完了する沸点までの間は、インジェクタ３００からの噴射燃料に加えて、吸気弁１２壁面から蒸発する燃料も燃焼室１ａに吸入される。この場合、通常は吸気ポート８壁面よりも吸気弁１２の方がより早く温度が上昇するため、吸気ポート８に付着したエタノール燃料よりも吸気弁１２に付着した燃料がより早いタイミングで蒸発する（図８（ｃ））。そのため、吸気ポート８壁面からの蒸発燃料量と、吸気弁１２壁面からの蒸発燃料量とをそれぞれ算出し、燃料噴射量の補正量ＱＡＤＪｗ、およびＱＡＤＪｖとして、要求燃料噴射量Ｑ０から引いた値を次回の吸気ポート８への燃料噴射量Ｑとして設定することで、燃焼室１ａに吸入されるエタノール燃料量を、車両の運転に要求される燃料量に制御することができる（図８（ｄ））。ＥＣＵ１００はステップＳ１６の処理を終えると、次のステップＳ１７へ進む。
【００７５】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１７でイグニッションＯＦＦの要求があるか否かについて判断する。イグニッションＯＦＦの要求がない場合（ステップＳ１７／ＮＯ）は、ＥＣＵ１００はステップＳ８に戻り、上記の処理を繰り返す。イグニッションＯＦＦの要求がある場合（ステップＳ１７／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は制御の処理を終了する。
【００７６】
以上のように、本実施例２のエンジン５０は、吸気ポート８壁面と吸気弁１２壁面とに付着したエタノール燃料の蒸発燃料量を、内燃機関の運転状態に基づいてそれぞれ算出し、算出した蒸発燃料量をエンジン冷却水温、および吸気弁壁面温度に基づいて補正することで、吸気ポート８壁面温度および吸気弁１２壁面温度がエタノールの沸点付近の際に、エタノール燃料の蒸発特性を利用した蒸発燃料量の算出を精度よく実行することができる。更に、算出した蒸発燃料量に基づいて次回の燃料噴射量を補正することで、アルコール１００％燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射量を最適に制御することができる。このように、過渡運転時の燃料噴射量を最適に制御することで、車両の燃費や排気エミッションを改善することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００７７】
なお、実施例２のエンジン５０は、吸気弁壁温センサ５００を使用せずに、吸気弁１２の壁面温度を内燃機関の運転状態から推定することもできる。吸気弁１２壁温Ｔｖの温度変化量ΔＴｖは、燃焼ガス受熱量Ｑｂ、接触面受熱量Ｑｓ、燃料気化熱量Ｑｆ、吸気弁１２の開弁に伴って生ずる吸入ガス受熱量Ｑｇｉｎ、および吹き返し受熱量Ｑｇｂａｃｋにて表すことができる。このため、内燃機関の運転状態に基づいてこれらのパラメータを別個独立に推定し、それら推定値を統合することにより吸気弁１２が受ける総受熱量を精度よく算出することができる。このようにして算出された総受熱量に基づいて、吸気弁１２壁温Ｔｖを精度よく推定することもできる。
【００７８】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１の燃料噴射制御装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図２】エタノールとガソリンの蒸留挙動を示している。
【図３】実施例１のエンジンの１気筒の概略構成を示した説明図である。
【図４】実施例１のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【図５】ＥＣＵが実施する燃料噴射量の補正の一例を示している。
【図６】実施例２の燃料噴射制御装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図７】実施例２のＥＣＵが行う制御のフローを示している。
【図８】ＥＣＵが実施する燃料噴射量の補正の一例を示している。
【符号の説明】
【００８０】
１  エンジン
１ａ  燃焼室
２  ピストン
３  クランクシャフト
５  クランク角センサ
８  吸気ポート
１０  排気ポート
１２  吸気弁
１３  吸気カムシャフト
１４  排気弁
１５  排気カムシャフト
１６  電動可変動弁機構（電動ＶＶＴ機構）
１７  電動モータ
１８  吸気カム角センサ
１９  油圧可変動弁機構（油圧ＶＶＴ機構）
２０  オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）
２１  排気カム角センサ
２８  水温センサ（エンジン冷却水温検出手段）
１００  ＥＣＵ（付着燃料量算出手段、蒸発燃料量算出手段、蒸発燃料量補正手段、燃料噴射量補正手段）
３００  インジェクタ（燃料噴射手段）
５００  吸気弁壁温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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