(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気弁の開口面積を変更するための可変動弁機構を具備し、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁の開口面積に基づいて吸気弁閉弁直前に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流速である吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気弁の開口面積が小さくなるに従って吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
少なくとも吸気弁の作用角を変更するための可変動弁機構を具備し、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の作用角に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁の作用角に基づいて吸気弁閉弁直前に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流速である吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
吸気弁の閉弁時期が早まるのに伴って吸気弁の作用角が小さくなるに従って吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
吸気弁の開口面積に基づいて吸気弁開弁期間中に気筒から吸気ポート内に吹き返されるガスの量である吹き返しガス量を算出し、その吹き返しガス量と前記吸気弁閉弁直前吸入空気流速とに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率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制御装置。
【請求項６】
吸気弁の開口面積が大きくなるに従って吹き返しガス量が多くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
吹き返しガス量と内部ＥＧＲガス温度とに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
点火時期が遅角せしめられるに従って内部ＥＧＲガス温度が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、吸気弁の開口面積又は作用角を変更するための可変動弁機構を具備した内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸気弁の開口面積又は作用角を変更するための可変動弁機構を具備し、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積又は作用角に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するようにした内燃機関の制御装置が知られている。この種の内燃機関の制御装置の例としては、例えば特開平５−９９０３０号公報に記載されたものがある。特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置では、吸気弁の開口面積及び作用角を考慮したマップに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが特開平５−９９０３０号公報には、そのマップの根拠についての説明が記載されていない。一方で、そのようなマップを作成する場合、様々なパラメータを根拠にすることが考えられる。例えば、吸気弁閉弁直前に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流速である吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいと考えられる場合には、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速を根拠にしたマップに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するのが好ましいと言える。また例えば、吸気弁開弁期間中に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流量である吸気弁開弁期間中吸入空気流量が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいと考えられる場合には、その吸気弁開弁期間中吸入空気流量を根拠にしたマップに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するのが好ましいと言える。あるいは例えば、吸気弁開弁期間中に気筒から吸気ポート内に吹き返されるガスの量である吹き返しガス量が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいと考えられる場合には、その吹き返しガス量を根拠にしたマップに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するのが好ましいと言える。
【０００４】
しかしながら、上述したように特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置では、吸気弁の開口面積又は作用角に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出する際に吸気弁閉弁直前吸入空気流速等のパラメータが考慮されていないため、噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができない。それゆえ、特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置では、適切な燃料噴射制御を行うことができないおそれがあった。
【０００５】
前記問題点に鑑み、本発明は噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいパラメータを考慮することによって噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出し、適切な燃料噴射制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、少なくとも吸気弁の開口面積を変更するための可変動弁機構を具備し、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁の開口面積に基づいて吸気弁閉弁直前に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流速である吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【０００７】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁閉弁直前に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流速である吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいと考慮され、まず吸気弁の開口面積に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速が算出され、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、例えば吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいときに、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも適切な燃料噴射制御を行うことができる。尚、本発明では、少なくとも吸気弁の開口面積を変更するための可変動弁機構が設けられ、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速が算出され、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出されるが、本発明の変形例では、吸気弁の開口面積又は作用角を変更するための可変動弁機構を設け、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積又は作用角に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することも可能である。更に他の変形例では、吸気弁の開口面積及び作用角を変更するための可変動弁機構を設け、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積及び作用角に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することも可能である。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、吸気弁の開口面積が小さくなるに従って吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【０００９】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁の開口面積が小さくなるに従って吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなるように、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、吸気弁の開口面積が小さくなるに従って噴射燃料の直入率又は持ち去り率が低くなるように噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出されてしまう特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置の場合とは異なり、吸気弁閉弁直前吸入空気流速を考慮して噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、少なくとも吸気弁の作用角を変更するための可変動弁機構を具備し、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の作用角に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁の作用角に基づいて吸気弁閉弁直前に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流速である吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【００１１】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁閉弁直前に吸気ポートから気筒内に吸入される吸入空気の流速である吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいと考慮され、まず吸気弁の作用角に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速が算出され、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、例えば吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいときに、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも適切な燃料噴射制御を行うことができる。尚、本発明では、少なくとも吸気弁の作用角を変更するための可変動弁機構が設けられ、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の作用角に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速が算出され、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出されるが、本発明の変形例では、吸気弁の開口面積又は作用角を変更するための可変動弁機構を設け、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積又は作用角に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することも可能である。更に他の変形例では、吸気弁の開口面積及び作用角を変更するための可変動弁機構を設け、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積及び作用角に基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速を算出し、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することも可能である。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期が早まるのに伴って吸気弁の作用角が小さくなるに従って吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１３】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁の閉弁時期が早まるのに伴って吸気弁の作用角が小さくなるに従って吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなるように、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、吸気弁の作用角が小さくなるに従って噴射燃料の直入率又は持ち去り率が低くなるように噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出されてしまう特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置の場合とは異なり、吸気弁閉弁直前吸入空気流速を考慮して噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、少なくとも吸気弁の開口面積を変更するための可変動弁機構を具備し、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出するようにした内燃機関の制御装置において、吸気弁の開口面積に基づいて吸気弁開弁期間中に気筒から吸気ポート内に吹き返されるガスの量である吹き返しガス量を算出し、その吹き返しガス量と前記吸気弁閉弁直前吸入空気流速とに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率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制御装置が提供される。
【００２１】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁開弁期間中に気筒から吸気ポート内に吹き返されるガスの量である吹き返しガス量が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいと考慮され、まず吸気弁の開口面積に基づいて吹き返しガス量が算出され、その吹き返しガス量に基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、例えば吹き返しガス量が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいときに、吹き返しガス量が考慮されていない場合よりも噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができ、それにより、吹き返しガス量が考慮されていない場合よりも適切な燃料噴射制御を行うことができる。尚、本発明では、少なくとも吸気弁の開口面積を変更するための可変動弁機構が設けられ、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積に基づいて吹き返しガス量が算出され、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出されるが、本発明の変形例では、吸気弁の開口面積又は作用角を変更するための可変動弁機構を設け、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積又は作用角に基づいて吹き返しガス量を算出し、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することも可能である。更に他の変形例では、吸気弁の開口面積及び作用角を変更するための可変動弁機構を設け、その可変動弁機構によって変更せしめられる吸気弁の開口面積及び作用角に基づいて吹き返しガス量を算出し、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することも可能である。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、吸気弁の開口面積が大きくなるに従って吹き返しガス量が多くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２３】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置では、吸気弁の開口面積が大きくなるに従って吹き返しガス量が多くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなるように、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、吸気弁の開口面積が大きくなるに従って吹き返しガス量が多くなるか、あるいは少なくなるかが明らかでない特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置の場合よりも、吹き返しガス量を考慮することによって噴射燃料の直入率又は持ち去り率の値を正確に算出することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、吹き返しガス量と内部ＥＧＲガス温度とに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率を算出することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２５】
請求項７に記載の内燃機関の制御装置では、吹き返しガス量と内部ＥＧＲガス温度とに基づいて噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、内部ＥＧＲガス温度に基づくことなく噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される場合に比べ、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を正確に算出することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、点火時期が遅角せしめられるに従って内部ＥＧＲガス温度が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２７】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置では、点火時期が遅角せしめられるに従って内部ＥＧＲガス温度が高くなり、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が高くなるように、噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される。そのため、点火時期が遅角せしめられるに従って内部ＥＧＲガス温度が高くなるか、あるいは低くなるかが明らかでない特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置の場合よりも、内部ＥＧＲガス温度を考慮することによって噴射燃料の直入率又は持ち去り率の値を正確に算出することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
図１は本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図、図２は図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。図１及び図２において、１は内燃機関、２は吸気弁、３は排気弁、４は吸気弁を開閉させるためのカム、５は排気弁を開閉させるためのカム、６は吸気弁用カム４を担持しているカムシャフト、７は排気弁用カム５を担持しているカムシャフトである。図３は図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。図３に示すように、本実施形態のカム４のカムプロフィルは、カムシャフト中心軸線の方向に変化している。つまり、本実施形態のカム４は、図３の左端のノーズ高さが右端のノーズ高さよりも大きくなっている。すなわち、本実施形態の吸気弁２のバルブリフト量は、バルブリフタがカム４の左端と接しているときよりも、バルブリフタがカム４の右端と接しているときの方が小さくなる。
【００３０】
図１及び図２の説明に戻り、８は気筒内に形成された燃焼室、９はバルブリフト量を変更するために吸気弁２に対してカム４をカムシャフト中心軸線の方向に移動させるためのバルブリフト量変更装置である。つまり、バルブリフト量変更装置９を作動することにより、カム４の左端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたり、カム４の右端（図３）においてカム４とバルブリフタとを接触させたりすることができる。バルブリフト量変更装置９によって吸気弁２のバルブリフト量が変更されると、それに伴って、吸気弁２の開口面積が変更されることになる。本実施形態の吸気弁２では、バルブリフト量が増加されるに従って吸気弁２の開口面積が増加するようになっている。１０はバルブリフト量変更装置９を駆動するためのドライバ、１１は吸気弁２の開弁期間を変更することなく吸気弁の開閉タイミングをシフトさせるための開閉タイミングシフト装置である。つまり、開閉タイミングシフト装置１１を作動することにより、吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせたり、遅角側にシフトさせたりすることができる。１２は開閉タイミングシフト装置１１を作動するための油圧を制御するオイルコントロールバルブである。尚、本実施形態における可変動弁機構には、バルブリフト量変更装置９及び開閉タイミングシフト装置１１の両者が含まれることになる。
【００３１】
１３はクランクシャフト、１４はオイルパン、１５は燃料噴射弁、１６は吸気弁２のバルブリフト量及び開閉タイミングシフト量を検出するためのセンサ、１７は機関回転数を検出するためのセンサである。１８は気筒内に吸入空気を供給する吸気管内の圧力を検出するための吸気管圧センサ、１９はエアフローメータ、２０は内燃機関冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ、２１は気筒内に供給される吸入空気の吸気管内における温度を検出するための吸入空気温センサ、２２はＥＣＵ（電子制御装置）である。５０はシリンダ、５１は吸気ポート、５２は吸気管、５３はサージタンク、５４は排気ポート、５５は点火栓、５６はアクセルペダル開度とは無関係に開度が変更せしめられるスロットル弁である。
【００３２】
図４は図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。図４において、３０は吸気弁用カムシャフト６に連結された磁性体、３１は磁性体３０を左側に付勢するためのコイル、３２は磁性体３０を右側に付勢するための圧縮ばねである。コイル３１に対する通電量が増加されるに従って、カム４及びカムシャフト６が左側に移動する量が増加し、吸気弁２のバルブリフト量が減少せしめられることになる。
【００３３】
図５はバルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。図５に示すように、コイル３１に対する通電量が減少されるに従って、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。また本実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２の開弁期間も変更せしめられる。つまり、吸気弁２の作用角も変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２の作用角が増加せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。更に本実施形態では、バルブリフト量変更装置９が作動されるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングも変更せしめられる。詳細には、吸気弁２のバルブリフト量が増加せしめられるのに伴って、吸気弁２のバルブリフト量がピークとなるタイミングが遅角せしめられる（実線→破線→一点鎖線）。
【００３４】
図６は図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。図６において、４０は吸気弁２の開閉タイミングを進角側にシフトさせるための進角側油路、４１は吸気弁２の開閉タイミングを遅角側にシフトさせるための遅角側油路、４２はオイルポンプである。進角側油路４０内の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が進角せしめられる。一方、遅角側油路４１の油圧が増加されるに従い、吸気弁２の開閉タイミングが遅角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャフト１３に対するカムシャフト６の回転位相が遅角せしめられる。
【００３５】
図７は開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。図７に示すように、進角側油路４０内の油圧が増加されるに従って吸気弁２の開閉タイミングが進角側にシフトされる（実線→破線→一点鎖線）。このとき、吸気弁２の開弁期間は変更されない、つまり、吸気弁２が開弁している期間の長さは変更されない。
【００３６】
上述した本実施形態において、吸気ポート５１内に配置された燃料噴射弁１５から燃料が噴射されると、噴射された燃料のうちの一部は吸気ポート５１に付着することなく燃焼室８内に直接吸入され、噴射された燃料のうちの残りは吸気ポート５１に付着する。つまり、ある吸気行程において燃焼室８内に吸入される燃料には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料のうち吸気ポート５１に付着することなく燃焼室８内に直接吸入される直入分と、以前に燃料噴射弁１５から噴射されて吸気ポート５１に付着していた燃料が気化し、今回の吸気行程中に燃焼室８内に吸入される持ち去り分とが含まれる。従って、燃焼室８内に吸入される燃料量が所望の量になるように燃料噴射弁１５からの噴射量を制御するためには、燃料噴射弁１５から噴射された燃料量に対する直入分の割合（以下、「直入率」という）と、吸気ポート５１に付着している燃料量に対する持ち去り分の割合（以下、「持ち去り率」という）とを正確に把握することが必要になる。そこで本実施形態では、噴射燃料の直入率及び持ち去り率を正確に算出して適切な燃料噴射制御を行うために、以下に示すような制御が行われる。
【００３７】
図８及び図９は本実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図８及び図９に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、持ち去り率Ｐを得るためのベースとなる基本持ち去り率Ｐ０が算出される。次いでステップ１０１では、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、直入率Ｒを得るためのベースとなる基本直入率Ｒ０が算出される。図１０は吸気管内の圧力と基本持ち去り率Ｐ０及び基本直入率Ｒ０との関係を示した図である。図１０に示すように、基本持ち去り率Ｐ０及び基本直入率Ｒ０は吸気管内の圧力が高くなるに従って低くなる。図１１は冷却水温と基本持ち去り率Ｐ０及び基本直入率Ｒ０との関係を示した図である。図１１に示すように、基本持ち去り率Ｐ０及び基本直入率Ｒ０は冷却水温が高くなるに従って高くなる。
【００３８】
図８及び図９の説明に戻り、次いでステップ１０２では、吸気弁２の閉弁直前に吸気ポート５１から気筒内の燃焼室８に吸入される吸入空気の流速（以下、「吸気弁閉弁直前吸入空気流速」という）が、センサ１６の出力値に基づいて算出された吸気弁２のバルブリフト量、作用角、及び位相（開閉タイミングのシフト量）と、図１２に示す関係とに基づいて算出される。図１２は吸気弁閉弁直前吸入空気流速と吸気弁のバルブリフト量と吸気弁の閉弁時期との関係を示した図である。図１２に示すように、吸気弁閉弁直前吸入空気流速は、吸気弁２のバルブリフト量が小さくなるに従って高くなり、また、吸気弁２の閉弁時期が進角せしめられるに従って高くなる。つまり、吸気弁閉弁直前吸入空気流速は、吸気弁２の閉弁時期が進角せしめられるのに伴って吸気弁２の作用角が小さくなるに従って高くなり、また、吸気弁２の閉弁時期が進角せしめられるのに伴って吸気弁２の位相が進角せしめられるに従って高くなる。本実施形態では、吸気弁閉弁直前吸入空気流速は、図１２に示した関係に基づいて予め定められたマップから算出されるが、本実施形態の変形例では、図１２に示した関係を表す式から吸気弁閉弁直前吸入空気流速を逐次算出することも可能である。
【００３９】
図８及び図９の説明に戻り、次いでステップ１０３では、ステップ１０２において算出された吸気弁閉弁直前吸入空気流速と図１３に示す関係とに基づいて基本持ち去り率Ｐ０を補正するための持ち去り係数ｋＰが算出される。次いでステップ１０４では、ステップ１０２において算出された吸気弁閉弁直前吸入空気流速と図１３に示す関係とに基づいて基本直入率Ｒ０を補正するための直入係数ｋＲが算出される。図１３は持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吸気弁閉弁直前吸入空気流速との関係を示した図である。図１３に示すように、持ち去り係数ｋＰは吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなるに従って大きくなり、また、直入係数ｋＲは吸気弁閉弁直前吸入空気流速が高くなるに従って大きくなる。
【００４０】
図８及び図９の説明に戻り、次いでステップ１０５では、基本持ち去り率Ｐ０と持ち去り係数ｋＰとに基づいて持ち去り率Ｐが算出される（Ｐ←Ｐ０×ｋＰ）。つまり、基本持ち去り率Ｐ０が持ち去り係数ｋＰによって補正され、その補正された値が持ち去り率Ｐになる。次いでステップ１０６では、基本直入率Ｒ０と直入係数ｋＲとに基づいて直入率Ｒが算出される（Ｒ←Ｒ０×ｋＲ）。つまり、基本直入率Ｒ０が直入係数ｋＲによって補正され、その補正された値が直入率Ｒになる。
【００４１】
次いでステップ１０７では、機関始動時であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０８に進み、ＮＯのときにはステップ１０９に進む。ステップ１０８では、暖機を行うために増量された予め定められた値の燃料噴射量に相当する燃料噴射時間が基本噴射時間ｔｔａｕとして算出され、ステップ１１３に進む。一方、ステップ１０９では燃料カットが行われているか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１１０に進み、ＹＥＳのときにはステップ１１２に進む。ステップ１１０では、基本噴射時間ｔｔａｕが以下の式に基づいて算出される。
【００４２】
燃料噴射弁１５から噴射される燃料噴射量をＦｉ（ｉ）、吸気ポート５１に付着している吸気ポート付着量をＦｗ（ｉ）とすると、気筒内に吸入される筒内燃料量Ｆｃ（ｉ）は、
Ｆｗ（ｉ＋１）＝（１−Ｐ）×Ｆｗ（ｉ）＋（１−Ｒ）×Ｆｉ（ｉ）  （１）
Ｆｃ（ｉ）＝Ｐ×Ｆｗ（ｉ）＋Ｒ×Ｆｉ（ｉ）                      （２）
で表され、燃料噴射量Ｆｉ（ｉ）を
Ｆｉ（ｉ）＝（１／Ｒ）×（Ｆｃ（ｉ）−Ｐ×Ｆｗ（ｉ））
＝（１／Ｒ）×（Ｍｃ（ｉ）／（ＡＦＲ）ｒｅｆ−Ｐ×Ｆｗ（ｉ））
となる量とすれば、実際の空燃比を目標空燃比（ＡＦＲ）ｒｅｆに制御できる。ここで、Ｍｃ（ｉ）は気筒内に吸入される筒内空気量である。ステップ１１０で算出される基本噴射時間ｔｔａｕは、この燃料燃料量Ｆｉ（ｉ）を実現する時間（燃料噴射弁１５の開弁時間）とされる。
【００４３】
次いでステップ１１１では、ステップ１１０において算出された基本噴射時間ｔｔａｕがゼロ以下であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１２に進み、ＮＯのときにはステップ１１３に進む。ステップ１１２では、基本噴射時間ｔｔａｕの下限値がゼロとされる（ｔｔａｕ←０）。つまり、ステップ１０９において燃料カットが行われていると判断されたときもステップ１１２において基本噴射時間ｔｔａｕがゼロとされる。次いでステップ１１３では、最終噴射時間ｔａｕが基本噴射時間ｔｔａｕによって置換される（ｔａｕ←ｔｔａｕ）。次いでステップ１１４では、ステップ１１３において算出された最終噴射時間ｔａｕに基づいて算出される燃料噴射量と、上述した式（１）とに基づいて吸気ポート付着量が更新される。
【００４４】
本実施形態によれば、ステップ１０２において、吸気弁２のバルブリフト量から定まる吸気弁２の開口面積と図１２に示した関係とに基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速が算出され、ステップ１０３において、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速と図１３に示した関係とに基づいて噴射燃料の持ち去り係数ｋＰが算出され、ステップ１０５において、その持ち去り係数ｋＰに基づいて噴射燃料の持ち去り率Ｐが算出される。また、ステップ１０４において、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速と図１３に示した関係とに基づいて噴射燃料の直入係数ｋＲが算出され、ステップ１０６において、その直入係数ｋＲに基づいて噴射燃料の直入率Ｒが算出される。そのため、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒに与える影響が大きいときに、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒの適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも燃料噴射量を適切な値にすることができる。
【００４５】
更に本実施形態によれば、ステップ１０２において、吸気弁２の閉弁時期から定まる吸気弁２の作用角と図１２に示した関係とに基づいて吸気弁閉弁直前吸入空気流速が算出され、ステップ１０３において、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速と図１３に示した関係とに基づいて噴射燃料の持ち去り係数ｋＰが算出され、ステップ１０５において、その持ち去り係数ｋＰに基づいて噴射燃料の持ち去り率Ｐが算出される。また、ステップ１０４において、その吸気弁閉弁直前吸入空気流速と図１３に示した関係とに基づいて噴射燃料の直入係数ｋＲが算出され、ステップ１０６において、その直入係数ｋＲに基づいて噴射燃料の直入率Ｒが算出される。そのため、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒに与える影響が大きいときに、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒの適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも燃料噴射量を適切な値にすることができる。
【００４６】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第二の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態では、図８に示したステップ１０２、ステップ１０３、ステップ１０４が実行される代わりに、後述するステップ２００、ステップ２０１、ステップ２０２が実行される。図１４及び図１５は本実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図１４及び図１５に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、第一の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、持ち去り率Ｐを得るためのベースとなる基本持ち去り率Ｐ０が算出される。次いでステップ１０１では、第一の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、直入率Ｒを得るためのベースとなる基本直入率Ｒ０が算出される。
【００４７】
次いでステップ２００では、吸気弁２の開弁期間中に吸気ポート５１から気筒内の燃焼室８に吸入される吸入空気の流量の最大値（以下、「吸気弁開弁期間中吸入空気流量」という）が、センサ１６の出力値に基づいて算出された吸気弁２のバルブリフト量、作用角、及び位相（開閉タイミングのシフト量）と、図１６及び図１７に示す関係とに基づいて算出される。図１６は吸気弁開弁期間中吸入空気流量と吸気弁のバルブリフト量と吸気弁の位相との関係を示した図である。図１６に示すように、吸気弁開弁期間中吸入空気流量は、吸気弁２のバルブリフト量が大きくなるに従って多くなり、また、吸気弁２の位相が遅角せしめられるに従って多くなる。図１７は吸気弁開弁期間中吸入空気流量と吸気弁の作用角と吸気弁の位相との関係を示した図である。図１７に示すように、吸気弁開弁期間中吸入空気流量は、吸気弁２の作用角が大きくなるに従って多くなる。
【００４８】
図１８は図１６及び図１７に示した傾向を説明するための図である。詳細には、図１８（Ａ）は吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が大きい場合を示しており、図１８（Ｂ）は吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が小さい場合を示している。図１８において、上図は吸気弁のバルブリフト量とクランク角度との関係を示しており、下図は吸入空気の瞬時流量とクランク角度との関係を示しており、図中の実線は吸気弁の位相を進角させる前を示しており、破線は吸気弁の位相を進角させた後を示しており、一点鎖線は吸気弁の位相を更に進角させた後を示している。図１８（Ａ）に示すように、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が大きい場合、吸気弁２の位相を進角させても、吹き返しガス量が多少増加するものの、吸入空気流量の最大値及び平均値はそれほど変化しない。一方、図１８（Ｂ）に示すように、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が小さい場合、吸気弁２の位相を進角させると、吹き返しガス量が増加するのに伴って吸入空気の瞬時流量が減少し、その結果、吸入空気流量の最大値及び平均値は減少する。このような考え方に基づいて図１６及び図１７に示した関係が導かれる。
【００４９】
図１４及び図１５の説明に戻り、本実施形態では、ステップ２００において吸気弁開弁期間中吸入空気流量が図１６及び図１７に示した関係に基づいて予め定められたマップから算出されるが、本実施形態の変形例では、図１６及び図１７に示した関係を表す式から吸気弁開弁期間中吸入空気流量を逐次算出することも可能である。
【００５０】
次いでステップ２０１では、ステップ２００において算出された吸気弁開弁期間中吸入空気流量と図１９に示す関係とに基づいて基本持ち去り率Ｐ０を補正するための持ち去り係数ｋＰが算出される。次いでステップ２０２では、ステップ２００において算出された吸気弁開弁期間中吸入空気流量と図１９に示す関係とに基づいて基本直入率Ｒ０を補正するための直入係数ｋＲが算出される。図１９は持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吸気弁開弁期間中吸入空気流量との関係を示した図である。図１９に示すように、持ち去り係数ｋＰは吸気弁開弁期間中吸入空気流量が多くなるに従って大きくなり、また、直入係数ｋＲは吸気弁開弁期間中吸入空気流量が多くなるに従って大きくなる。
【００５１】
図１４及び図１５の説明に戻り、次いでステップ１０５では、ステップ１００において算出された基本持ち去り率Ｐ０とステップ２０１において算出された持ち去り係数ｋＰとに基づいて持ち去り率Ｐが算出される（Ｐ←Ｐ０×ｋＰ）。つまり、基本持ち去り率Ｐ０が持ち去り係数ｋＰによって補正され、その補正された値が持ち去り率Ｐになる。次いでステップ１０６では、ステップ１０１において算出された基本直入率Ｒ０とステップ２０２において算出された直入係数ｋＲとに基づいて直入率Ｒが算出される（Ｒ←Ｒ０×ｋＲ）。つまり、基本直入率Ｒ０が直入係数ｋＲによって補正され、その補正された値が直入率Ｒになる。
【００５２】
次いでステップ１０７では、第一の実施形態と同様に、機関始動時であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０８に進み、ＮＯのときにはステップ１０９に進む。ステップ１０８では、第一の実施形態と同様に、暖機を行うために増量された予め定められた値の燃料噴射量に相当する燃料噴射時間が基本噴射時間ｔｔａｕとして算出され、ステップ１１３に進む。一方、ステップ１０９では、第一の実施形態と同様に、燃料カットが行われているか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１１０に進み、ＹＥＳのときにはステップ１１２に進む。ステップ１１０では、第一の実施形態と同様にして基本噴射時間ｔｔａｕが算出される。
【００５３】
次いでステップ１１１では、第一の実施形態と同様に、ステップ１１０において算出された基本噴射時間ｔｔａｕがゼロ以下であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１２に進み、ＮＯのときにはステップ１１３に進む。ステップ１１２では、第一の実施形態と同様に、基本噴射時間ｔｔａｕの下限値がゼロとされる（ｔｔａｕ←０）。次いでステップ１１３では、第一の実施形態と同様に、最終噴射時間ｔａｕが基本噴射時間ｔｔａｕによって置換される（ｔａｕ←ｔｔａｕ）。次いでステップ１１４では、第一の実施形態と同様にして吸気ポート付着量が更新される。
【００５４】
上述したように、本実施形態では吸気弁２の開弁期間中に吸気ポート５１から気筒内の燃焼室８に吸入される吸入空気の流量の最大値を吸気弁開弁期間中吸入空気流量としているが、本実施形態の変形例では、代わりに、吸気弁２の開弁期間中に吸気ポート５１から気筒内の燃焼室８に吸入される吸入空気の流量の平均値を吸気弁開弁期間中吸入空気流量として図１４及び図１５に示した制御を行うことも可能である。この変形例においても、吸気弁開弁期間中吸入空気流量（平均値）と吸気弁のバルブリフト量と吸気弁の位相との関係は、図１６に示した関係とほぼ同様になり、また、吸気弁開弁期間中吸入空気流量（平均値）と吸気弁の作用角との関係は、図１７に示した関係とほぼ同様になる。
【００５５】
また上述したように、本実施形態では図１８に示した考え方に基づいて吸気弁開弁期間中吸入空気流量と吸気弁のバルブリフト量との関係が図１６に示したように定められ、吸気弁開弁期間中吸入空気流量と吸気弁の作用角との関係が図１７に示したように定められているが、本実施形態の他の変形例では、図２０に示す考え方に基づいて吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁のバルブリフト量との関係を図２１に示すように定め、吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁の作用角との関係を図２２に示すように定めることも可能である。
【００５６】
図２０は本変形例における吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁のバルブリフト量との関係及び吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁の作用角との関係を説明するための図である。詳細には、図２０の上図は吸気弁のバルブリフト量とクランク角度との関係を示しており、図２０の下図は吸入空気の瞬時流量とクランク角度との関係を示しており、図中の実線は吸気弁のバルブリフト量及び作用角が大きい場合を示しており、破線は吸気弁のバルブリフト量及び作用角が小さい場合を示している。図２０に示すように、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が大きい場合、吸気弁開弁期間中吸入空気流量の最大値が比較的小さくなり、それに伴って、吸気弁開弁期間中吸入空気流量の平均値も比較的小さくなる。一方、吸気弁２のバルブリフト量及び作用角が小さい場合、吸気弁開弁期間中吸入空気流量の最大値が比較的大きくなり、それに伴って、吸気弁開弁期間中吸入空気流量の平均値も比較的大きくなる。このような考え方に基づいて図２１及び図２２に示す関係が導かれる。
【００５７】
図２１は吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁のバルブリフト量との関係を示した図である。図２１に示すように、吸気弁開弁期間中吸入空気流量は吸気弁２のバルブリフト量が大きくなるに従って少なくなる。図２２は吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁の作用角との関係を示した図である。図２２に示すように、吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）は吸気弁２の作用角が大きくなるに従って少なくなる。
【００５８】
本実施形態又はその変形例によれば、ステップ２００において、吸気弁２のバルブリフト量から定まる吸気弁２の開口面積と図１６又は図２１に示した関係とに基づいて吸気弁開弁期間中吸入空気流量が算出され、ステップ２０１において、その吸気弁開弁期間中吸入空気流量と図１９に示した関係とに基づいて噴射燃料の持ち去り係数ｋＰが算出され、ステップ１０５において、その持ち去り係数ｋＰに基づいて噴射燃料の持ち去り率Ｐが算出される。また、ステップ２０２において、その吸気弁開弁期間中吸入空気流量と図１９に示した関係とに基づいて噴射燃料の直入係数ｋＲが算出され、ステップ１０６において、その直入係数ｋＲに基づいて噴射燃料の直入率Ｒが算出される。そのため、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒに与える影響が大きいときに、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が考慮されていない場合よりも噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒの適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が考慮されていない場合よりも燃料噴射量を適切な値にすることができる。
【００５９】
更に本実施形態又はその変形例によれば、ステップ２００において、吸気弁２の作用角と図１７又は図２２に示した関係とに基づいて吸気弁開弁期間中吸入空気流量が算出され、ステップ２０１において、その吸気弁開弁期間中吸入空気流量と図１９に示した関係とに基づいて噴射燃料の持ち去り係数ｋＰが算出され、ステップ１０５において、その持ち去り係数ｋＰに基づいて噴射燃料の持ち去り率Ｐが算出される。また、ステップ２０２において、その吸気弁開弁期間中吸入空気流量と図１９に示した関係とに基づいて噴射燃料の直入係数ｋＲが算出され、ステップ１０６において、その直入係数ｋＲに基づいて噴射燃料の直入率Ｒが算出される。そのため、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒに与える影響が大きいときに、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が考慮されていない場合よりも噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒの適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が考慮されていない場合よりも燃料噴射量を適切な値にすることができる。
【００６０】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態では、図８に示したステップ１０２、ステップ１０３、ステップ１０４が実行される代わりに、後述するステップ３００、ステップ３０１、ステップ３０２が実行される。図２３及び図２４は本実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図２３及び図２４に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、第一の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、持ち去り率Ｐを得るためのベースとなる基本持ち去り率Ｐ０が算出される。次いでステップ１０１では、第一の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、直入率Ｒを得るためのベースとなる基本直入率Ｒ０が算出される。
【００６１】
次いでステップ３００では、吸気弁２の開弁期間中に気筒内の燃焼室８から吸気ポート５１内に吹き返されるガスの量である吹き返しガス量ＧＭが、以下の式に基づいて算出される。
0003659166.tif 000002
【００６２】
ここで、Δｔは単位時間、Ｃは流量係数、ａは吸気弁２のバルブリフト量から定まる吸気弁２の開口面積、Ｔ0はシリンダ内の温度、Ｐ0はシリンダ内の圧力、Ｐ2は吸気ポート内の圧力、Ｋは比熱比である。気筒内の燃焼室８から吸気ポート５１内にガスが吹き返される直前には吸気弁２が全閉しておりかつ排気弁３が開弁しているため、シリンダ内の圧力Ｐ0は大気圧Ｐａと背圧Ｐｅとの和になると考えられる。大気圧Ｐａは大気圧センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出され、背圧Ｐｅは、センサ１７の出力値に基づいて算出される機関回転数と、アクセルペダルの踏み込み量等に基づいて算出される負荷と、図２５に示す関係とに基づいて算出される。図２５は背圧Ｐｅと機関回転数と負荷との関係を示した図である。図２５に示すように、背圧Ｐｅは、機関回転数が高くなるに従って高くなり、また、負荷が高くなるに従って高くなる。上述したように本実施形態では負荷に基づいて背圧Ｐｅが算出されるが、本実施形態の変形例では、代わりに、エアフローメータ１９の出力値から得られる吸入空気量に基づいて背圧Ｐｅを算出することも可能である。この場合、背圧Ｐｅと吸入空気量との関係は、図２５に示した背圧Ｐｅと負荷との関係とほぼ同様になる。
【００６３】
一方、シリンダ内の圧力Ｐ0は、気筒内の燃焼室８から吸気ポート５１内にガスが吹き返されている吸気弁２の開弁期間中における吸気弁２のバルブリフト量、吸気弁２の作用角、吸気弁２の位相、エアフローメータ１９の出力値等に基づいて算出可能であるが、代わりに、シリンダ内の圧力を計測するためのセンサ（図示せず）によって直接計測して得ることも可能である。上述した式（３）からわかるように、吹き返しガス量は、吸気弁２のバルブリフト量が大きくなるのに伴って吸気弁２の開口面積が大きくなるに従って多くなる。
【００６４】
図２３及び図２４の説明に戻り、本実施形態では、ステップ３００において吹き返しガス量が上述した式（３）に基づいて予め定められたマップから算出されるが、本実施形態の変形例では、上述した式（３）から吹き返しガス量を逐次算出することも可能である。
【００６５】
次いでステップ３０１では、ステップ３００において算出された吹き返しガス量と図２６に示す関係とに基づいて基本持ち去り率Ｐ０を補正するための持ち去り係数ｋＰが算出される。次いでステップ３０２では、ステップ３００において算出された吹き返しガス量と図２６に示す関係とに基づいて基本直入率Ｒ０を補正するための直入係数ｋＲが算出される。図２６は持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吹き返しガス量との関係を示した図である。図２６に示すように、持ち去り係数ｋＰは吹き返しガス量が多くなるに従って大きくなり、また、直入係数ｋＲは吹き返しガス量が多くなるに従って大きくなる。
【００６６】
図２３及び図２４の説明に戻り、次いでステップ１０５では、ステップ１００において算出された基本持ち去り率Ｐ０とステップ３０１において算出された持ち去り係数ｋＰとに基づいて持ち去り率Ｐが算出される（Ｐ←Ｐ０×ｋＰ）。つまり、基本持ち去り率Ｐ０が持ち去り係数ｋＰによって補正され、その補正された値が持ち去り率Ｐになる。次いでステップ１０６では、ステップ１０１において算出された基本直入率Ｒ０とステップ３０２において算出された直入係数ｋＲとに基づいて直入率Ｒが算出される（Ｒ←Ｒ０×ｋＲ）。つまり、基本直入率Ｒ０が直入係数ｋＲによって補正され、その補正された値が直入率Ｒになる。
【００６７】
次いでステップ１０７では、第一の実施形態と同様に、機関始動時であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０８に進み、ＮＯのときにはステップ１０９に進む。ステップ１０８では、第一の実施形態と同様に、暖機を行うために増量された予め定められた値の燃料噴射量に相当する燃料噴射時間が基本噴射時間ｔｔａｕとして算出され、ステップ１１３に進む。一方、ステップ１０９では、第一の実施形態と同様に、燃料カットが行われているか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１１０に進み、ＹＥＳのときにはステップ１１２に進む。ステップ１１０では、第一の実施形態と同様にして基本噴射時間ｔｔａｕが算出される。
【００６８】
次いでステップ１１１では、第一の実施形態と同様に、ステップ１１０において算出された基本噴射時間ｔｔａｕがゼロ以下であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１２に進み、ＮＯのときにはステップ１１３に進む。ステップ１１２では、第一の実施形態と同様に、基本噴射時間ｔｔａｕの下限値がゼロとされる（ｔｔａｕ←０）。次いでステップ１１３では、第一の実施形態と同様に、最終噴射時間ｔａｕが基本噴射時間ｔｔａｕによって置換される（ｔａｕ←ｔｔａｕ）。次いでステップ１１４では、第一の実施形態と同様にして吸気ポート付着量が更新される。
【００６９】
本実施形態によれば、ステップ３００において、吸気弁２のバルブリフト量から定まる吸気弁２の開口面積と式（３）とに基づいて吹き返しガス量が算出され、ステップ３０１において、その吹き返しガス量と図２６に示した関係とに基づいて噴射燃料の持ち去り係数ｋＰが算出され、ステップ１０５において、その持ち去り係数ｋＰに基づいて噴射燃料の持ち去り率Ｐが算出される。また、ステップ３０２において、その吹き返しガス量と図２６に示した関係とに基づいて噴射燃料の直入係数ｋＲが算出され、ステップ１０６において、その直入係数ｋＲに基づいて噴射燃料の直入率Ｒが算出される。そのため、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒに与える影響が大きいときに、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が考慮されていない場合よりも噴射燃料の持ち去り率Ｐ及び直入率Ｒの適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁開弁期間中吸入空気流量が考慮されていない場合よりも燃料噴射量を適切な値にすることができる。
【００７０】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態では、図８に示したステップ１０２、ステップ１０３、ステップ１０４が実行される代わりに、後述するステップ３１０、ステップ３１１、ステップ３１２が実行される。図２７及び図２８は本実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図２７及び図２８に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、第一の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、持ち去り率Ｐを得るためのベースとなる基本持ち去り率Ｐ０が算出される。次いでステップ１０１では、第一の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、直入率Ｒを得るためのベースとなる基本直入率Ｒ０が算出される。
【００７１】
次いでステップ３１０では、吸気弁２の開弁期間中に気筒内の燃焼室８から吸気ポート５１内に吹き返されるガスの速度である吹き返しガス速度ｕが、以下の式に基づいて算出される。
0003659166.tif 000003
【００７２】
ここで、Ｔ0はシリンダ内の温度、Ｐ0はシリンダ内の圧力、Ｐ2は吸気ポート内の圧力、Ｋは比熱比である。第三の実施形態と同様に、気筒内の燃焼室８から吸気ポート５１内にガスが吹き返される直前には吸気弁２が全閉しておりかつ排気弁３が開弁しているため、シリンダ内の圧力Ｐ0は大気圧Ｐａと背圧Ｐｅとの和になると考えられる。大気圧Ｐａは大気圧センサ（図示せず）の出力値に基づいて算出され、背圧Ｐｅは、センサ１７の出力値に基づいて算出される機関回転数と、アクセルペダルの踏み込み量等に基づいて算出される負荷と、図２５に示す関係とに基づいて算出される。本実施形態の変形例においても、エアフローメータ１９の出力値に基づいて算出される吸入空気量に基づいて背圧Ｐｅを算出することも可能である。
【００７３】
一方、シリンダ内の圧力Ｐ0は、第三の実施形態と同様に、気筒内の燃焼室８から吸気ポート５１内にガスが吹き返されている吸気弁２の開弁期間中における吸気弁２のバルブリフト量、吸気弁２の作用角、吸気弁２の位相、エアフローメータ１９の出力値等に基づいて算出可能であるが、代わりに、シリンダ内の圧力を計測するためのセンサ（図示せず）によって直接計測して得ることも可能である。
【００７４】
図２７及び図２８の説明に戻り、本実施形態では、ステップ３１０において吹き返しガス速度が上述した式（４）に基づいて予め定められたマップから算出されるが、本実施形態の変形例では、上述した式（４）から吹き返しガス速度を逐次算出することも可能である。
【００７５】
次いでステップ３１１では、ステップ３１０において算出された吹き返しガス速度と図２９に示す関係とに基づいて基本持ち去り率Ｐ０を補正するための持ち去り係数ｋＰが算出される。次いでステップ３１２では、ステップ３１０において算出された吹き返しガス速度と図２９に示す関係とに基づいて基本直入率Ｒ０を補正するための直入係数ｋＲが算出される。図２９は持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吹き返しガス速度との関係を示した図である。図２９に示すように、持ち去り係数ｋＰは吹き返しガス速度が高くなるに従って大きくなり、また、直入係数ｋＲは吹き返しガス速度が高くなるに従って大きくなる。
【００７６】
図２７及び図２８の説明に戻り、次いでステップ１０５では、ステップ１００において算出された基本持ち去り率Ｐ０とステップ３１１において算出された持ち去り係数ｋＰとに基づいて持ち去り率Ｐが算出される（Ｐ←Ｐ０×ｋＰ）。つまり、基本持ち去り率Ｐ０が持ち去り係数ｋＰによって補正され、その補正された値が持ち去り率Ｐになる。次いでステップ１０６では、ステップ１０１において算出された基本直入率Ｒ０とステップ３１２において算出された直入係数ｋＲとに基づいて直入率Ｒが算出される（Ｒ←Ｒ０×ｋＲ）。つまり、基本直入率Ｒ０が直入係数ｋＲによって補正され、その補正された値が直入率Ｒになる。
【００７７】
次いでステップ１０７では、第一の実施形態と同様に、機関始動時であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０８に進み、ＮＯのときにはステップ１０９に進む。ステップ１０８では、第一の実施形態と同様に、暖機を行うために増量された予め定められた値の燃料噴射量に相当する燃料噴射時間が基本噴射時間ｔｔａｕとして算出され、ステップ１１３に進む。一方、ステップ１０９では、第一の実施形態と同様に、燃料カットが行われているか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１１０に進み、ＹＥＳのときにはステップ１１２に進む。ステップ１１０では、第一の実施形態と同様にして基本噴射時間ｔｔａｕが算出される。
【００７８】
次いでステップ１１１では、第一の実施形態と同様に、ステップ１１０において算出された基本噴射時間ｔｔａｕがゼロ以下であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１２に進み、ＮＯのときにはステップ１１３に進む。ステップ１１２では、第一の実施形態と同様に、基本噴射時間ｔｔａｕの下限値がゼロとされる（ｔｔａｕ←０）。次いでステップ１１３では、第一の実施形態と同様に、最終噴射時間ｔａｕが基本噴射時間ｔｔａｕによって置換される（ｔａｕ←ｔｔａｕ）。次いでステップ１１４では、第一の実施形態と同様にして吸気ポート付着量が更新される。
【００７９】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第五の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、後述する点を除き、上述した第三の実施形態の構成とほぼ同様である。本実施形態では、図２３に示したステップ３０１、ステップ３０２が実行される代わりに、後述するステップ４００、ステップ４０１、ステップ４０２が実行される。図３０及び図３１は本実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。このルーチンは所定時間間隔で実行される。図３０及び図３１に示すように、このルーチンが開始されると、まずステップ１００において、第一及び第三の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、持ち去り率Ｐを得るためのベースとなる基本持ち去り率Ｐ０が算出される。次いでステップ１０１では、第一及び第三の実施形態と同様に、吸気管圧センサ１８の出力値に基づいて算出された吸気管内の圧力と、冷却水温センサ２０の出力値に基づいて算出された冷却水温と、図１０及び図１１に示す関係とに基づき、直入率Ｒを得るためのベースとなる基本直入率Ｒ０が算出される。
【００８０】
次いでステップ３００では、吸気弁２の開弁期間中に気筒内の燃焼室８から吸気ポート５１内に吹き返されるガスの量である吹き返しガス量ＧＭが、上述した式（３）に基づいて算出される。本実施形態では、ステップ３００において吹き返しガス量が式（３）に基づいて予め定められたマップから算出されるが、本実施形態の変形例では、式（３）から吹き返しガス量を逐次算出することも可能である。
【００８１】
次いでステップ４００では、点火栓５５によって混合気が点火される点火時期と、アクセルペダルの踏み込み量等に基づいて算出される負荷と、図３２に示す関係とに基づいて内部ＥＧＲガス温度が算出される。図３２は内部ＥＧＲガス温度と点火時期と負荷との関係を示した図である。図３２に示すように、内部ＥＧＲガス温度は、点火時期が進角せしめられるに従って高くなり、また、負荷が高くなるに従って高くなる。上述したように本実施形態では負荷に基づいて内部ＥＧＲガス温度が算出されるが、本実施形態の変形例では、代わりに、エアフローメータ１９の出力値に基づいて算出される吸入空気量に基づいて内部ＥＧＲガス温度を算出することも可能である。この場合、内部ＥＧＲガス温度と吸入空気量との関係は、図３２に示した内部ＥＧＲガス温度と負荷との関係とほぼ同様になる。
【００８２】
図３０及び図３１の説明に戻り、次いでステップ４０１では、ステップ３００において算出された吹き返しガス量及びステップ４００において算出された内部ＥＧＲガス温度の積と、図３３に示す関係とに基づいて基本持ち去り率Ｐ０を補正するための持ち去り係数ｋＰが算出される。次いでステップ４０２では、ステップ３００において算出された吹き返しガス量及びステップ４００において算出された内部ＥＧＲガス温度の積と、図３３に示す関係とに基づいて基本直入率Ｒ０を補正するための直入係数ｋＲが算出される。図３３は持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吹き返しガス量及び内部ＥＧＲガス温度の積との関係を示した図である。図３３に示すように、持ち去り係数ｋＰは吹き返しガス量及び内部ＥＧＲガス温度の積が大きくなるに従って大きくなり、また、直入係数ｋＲは吹き返しガス量及び内部ＥＧＲガス温度の積が大きくなるに従って大きくなる。
【００８３】
図３０及び図３１の説明に戻り、次いでステップ１０５では、ステップ１００において算出された基本持ち去り率Ｐ０とステップ４０１において算出された持ち去り係数ｋＰとに基づいて持ち去り率Ｐが算出される（Ｐ←Ｐ０×ｋＰ）。つまり、基本持ち去り率Ｐ０が持ち去り係数ｋＰによって補正され、その補正された値が持ち去り率Ｐになる。次いでステップ１０６では、ステップ１０１において算出された基本直入率Ｒ０とステップ４０２において算出された直入係数ｋＲとに基づいて直入率Ｒが算出される（Ｒ←Ｒ０×ｋＲ）。つまり、基本直入率Ｒ０が直入係数ｋＲによって補正され、その補正された値が直入率Ｒになる。
【００８４】
次いでステップ１０７では、第一及び第三の実施形態と同様に、機関始動時であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１０８に進み、ＮＯのときにはステップ１０９に進む。ステップ１０８では、第一及び第三の実施形態と同様に、暖機を行うために増量された予め定められた値の燃料噴射量に相当する燃料噴射時間が基本噴射時間ｔｔａｕとして算出され、ステップ１１３に進む。一方、ステップ１０９では、第一及び第三の実施形態と同様に、燃料カットが行われているか否かが判断される。ＮＯのときにはステップ１１０に進み、ＹＥＳのときにはステップ１１２に進む。ステップ１１０では、第一及び第三の実施形態と同様にして基本噴射時間ｔｔａｕが算出される。
【００８５】
次いでステップ１１１では、第一及び第三の実施形態と同様に、ステップ１１０において算出された基本噴射時間ｔｔａｕがゼロ以下であるか否かが判断される。ＹＥＳのときにはステップ１１２に進み、ＮＯのときにはステップ１１３に進む。ステップ１１２では、第一及び第三の実施形態と同様に、基本噴射時間ｔｔａｕの下限値がゼロとされる（ｔｔａｕ←０）。次いでステップ１１３では、第一及び第三の実施形態と同様に、最終噴射時間ｔａｕが基本噴射時間ｔｔａｕによって置換される（ｔａｕ←ｔｔａｕ）。次いでステップ１１４では、第一及び第三の実施形態と同様にして吸気ポート付着量が更新される。
【００８６】
本実施形態によれば、第三の実施形態と同様の効果を奏することができる。更に本実施形態によれば、ステップ３００において吹き返しガス量が算出されると共に、ステップ４００において点火時期と負荷と図３２に示した関係とに基づいて内部ＥＧＲガス温度が算出され、ステップ４０１において、その吹き返しガス量及び内部ＥＧＲガス温度の積と図３３に示した関係とに基づいて噴射燃料の持ち去り係数ｋＰが算出され、その持ち去り係数ｋＰに基づいて噴射燃料の持ち去り率Ｐが算出される。また、ステップ４０２において、その吹き返しガス量及び内部ＥＧＲガス温度の積と図３３に示した関係とに基づいて噴射燃料の直入係数ｋＲが算出され、その直入係数ｋＲに基づいて噴射燃料の直入率Ｒが算出される。そのため、内部ＥＧＲガス温度に基づくことなく噴射燃料の持ち去り率Ｐ又は直入率Ｒが算出される場合に比べ、噴射燃料の持ち去り率Ｐ又は直入率Ｒを正確に算出することができる。
【００８７】
上述した実施形態では、バルブリフト量変更装置９及び開閉タイミングシフト装置１１によって吸気弁の開口面積（バルブリフト量）、吸気弁の作用角、吸気弁の位相が変更されているが、他の実施形態では、例えば電磁駆動装置によって吸気弁の開口面積（バルブリフト量）、吸気弁の作用角、吸気弁の位相を変更することも可能である。尚、上述した実施形態及び／又はそれらの変形例を可能な範囲内で組み合わせることも可能である。その場合、それぞれの実施形態における直入係数ｋＲ、持ち去り係数ｋＰをすべて考慮して統合的に直入率、持ち去り率を算出することも可能である。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１及び３に記載の発明によれば、例えば吸気弁閉弁直前吸入空気流速が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいときに、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができ、それにより、吸気弁閉弁直前吸入空気流速が考慮されていない場合よりも適切な燃料噴射制御を行うことができる。
【００８９】
請求項２及び４に記載の発明によれば、吸気弁の開口面積又は作用角が小さくなるに従って噴射燃料の直入率又は持ち去り率が低くなるように噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出されてしまう特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置の場合とは異なり、吸気弁閉弁直前吸入空気流速を考慮して噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができる。
【００９２】
請求項５に記載の発明によれば、例えば吹き返しガス量が噴射燃料の直入率又は持ち去り率に与える影響が大きいときに、吹き返しガス量が考慮されていない場合よりも噴射燃料の直入率又は持ち去り率の適切な値を算出することができ、それにより、吹き返しガス量が考慮されていない場合よりも適切な燃料噴射制御を行うことができる。
【００９３】
請求項６に記載の発明によれば、吸気弁の開口面積が大きくなるに従って吹き返しガス量が多くなるか、あるいは少なくなるかが明らかでない特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置の場合よりも、吹き返しガス量を考慮することによって噴射燃料の直入率又は持ち去り率の値を正確に算出することができる。
【００９４】
請求項７に記載の発明によれば、内部ＥＧＲガス温度に基づくことなく噴射燃料の直入率又は持ち去り率が算出される場合に比べ、噴射燃料の直入率又は持ち去り率を正確に算出することができる。
【００９５】
請求項８に記載の発明によれば、点火時期が遅角せしめられるに従って内部ＥＧＲガス温度が高くなるか、あるいは低くなるかが明らかでない特開平５−９９０３０号公報に記載された内燃機関の制御装置の場合よりも、内部ＥＧＲガス温度を考慮することによって噴射燃料の直入率又は持ち去り率の値を正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した内燃機関の制御装置の吸気系等の詳細図である。
【図３】図１に示した吸気弁用カム及びカムシャフトの詳細図である。
【図４】図１に示したバルブリフト量変更装置等の詳細図である。
【図５】バルブリフト量変更装置が作動されるのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図である。
【図６】図１に示した開閉タイミングシフト装置等の詳細図である。
【図７】開閉タイミングシフト装置が作動されるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した図である。
【図８】第一の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図９】第一の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図１０】吸気管内の圧力と基本持ち去り率Ｐ０及び基本直入率Ｒ０との関係を示した図である。
【図１１】冷却水温と基本持ち去り率Ｐ０及び基本直入率Ｒ０との関係を示した図である。
【図１２】吸気弁閉弁直前吸入空気流速と吸気弁のバルブリフト量と吸気弁の閉弁時期との関係を示した図である。
【図１３】持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吸気弁閉弁直前吸入空気流速との関係を示した図である。
【図１４】第二の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図１５】第二の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図１６】吸気弁開弁期間中吸入空気流量と吸気弁のバルブリフト量と吸気弁の位相との関係を示した図である。
【図１７】吸気弁開弁期間中吸入空気流量と吸気弁の作用角と吸気弁の位相との関係を示した図である。
【図１８】図１６及び図１７に示した傾向を説明するための図である。
【図１９】持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吸気弁開弁期間中吸入空気流量との関係を示した図である。
【図２０】第二の実施形態の変形例における吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁のバルブリフト量との関係及び吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁の作用角との関係を説明するための図である。
【図２１】吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁のバルブリフト量との関係を示した図である。
【図２２】吸気弁開弁期間中吸入空気流量（最大値又は平均値）と吸気弁の作用角との関係を示した図である。
【図２３】第三の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図２４】第三の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図２５】背圧Ｐｅと機関回転数と負荷との関係を示した図である。
【図２６】持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吹き返しガス量との関係を示した図である。
【図２７】第四の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図２８】第四の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図２９】持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吹き返しガス速度との関係を示した図である。
【図３０】第五の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図３１】第五の実施形態の燃料噴射制御方法を示したフローチャートである。
【図３２】内部ＥＧＲガス温度と点火時期と負荷との関係を示した図である。
【図３３】持ち去り係数ｋＰ及び直入係数ｋＲと吹き返しガス量及び内部ＥＧＲガス温度の積との関係を示した図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気弁
３…排気弁
４，５…カム
６，７…カムシャフト
８…気筒内の燃焼室
９…バルブリフト量変更装置
１１…開閉タイミングシフト装置
１５…燃料噴射弁
１８…吸気管圧センサ
１９…エアフローメータ
５１…吸気ポート
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
0003659166.tif 000031
【図２９】
0003659166.tif 000032
【図３０】
0003659166.tif 000033
【図３１】
0003659166.tif 000034
【図３２】
0003659166.tif 000035
【図３３】
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