(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関への吸気量に対し所要の空燃比を達成すべき燃料の基本噴射量を設定する基本噴射量設定手段と、
内燃機関温度に対応して基本噴射量を補正する噴射量補正手段とをそなえ、
同噴射量補正手段が、
上記基本噴射量中において燃焼室へ直接輸送される直送割合を設定する直送割合設定手段と、
吸気ポート内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室へ輸送される液膜輸送量を異なる蒸発特性に対応した部分輸送量の和として演算サイクル毎に算出する部分輸送量算出手段をそなえた液膜輸送量算出手段と、
上記基本噴射量と上記直送割合とを用いて直接輸送量を算出する直送量算出手段と、
上記基本噴射量の噴射により実現が予測される予測輸送量を上記液膜輸送量と上記直接輸送量とにより算出する予測輸送量算出手段と、
上記基本噴射量と上記予測輸送量との偏差を上記直送割合を含めて補償し上記基本噴射量の輸送を実現すべき補正量を算出するとともに同補正量を含めた実噴射量を算出する実噴射量算出手段と
をそなえて構成されたことを特徴とする、内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
上記直送割合設定手段が、上記直送割合を上記内燃機関温度に対応した値として設定する
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。
【請求項３】
上記液膜輸送量算出手段が、各部分輸送量の配分割合を上記内燃機関温度に対応した値として設定する配分比設定手段をそなえている
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。
【請求項４】
上記配分比設定手段は、上記液膜輸送量を、吸気弁に付着した燃料からの蒸発により発生する第１の部分輸送量を算出する第１の部分輸送量算出手段と、吸気ポート壁に付着した燃料からの蒸発により発生する第２の部分輸送量を算出する第２の部分輸送量算出手段とを用いて算出する
ことを特徴とする、請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
内燃機関への吸気量に対し所要の空燃比を達成すべき燃料の基本噴射量を設定する基本噴射量設定手段と、
内燃機関温度に対応して基本噴射量を補正する噴射量補正手段とをそなえ、
同噴射量補正手段が、
上記基本噴射量中において燃焼室へ直接輸送される直送割合を上記内燃機関温度に対応した値として設定する直送割合設定手段と、
吸気ポート内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室へ輸送される液膜輸送量を異なる蒸発特性に対応した部分輸送量の和として算出する部分輸送量算出手段をそなえるとともに、各部分輸送量の配分割合を上記内燃機関温度に対応した値として演算サイクル毎に設定する配分比設定手段をそなえた液膜輸送量算出手段と、
上記基本噴射量と上記直送割合とを用いて直接輸送量を算出する直送量算出手段と、
上記基本噴射量の噴射により実現が予測される予測輸送量を上記液膜輸送量と上記直接輸送量とにより算出する予測輸送量算出手段と、
上記基本噴射量と上記予測輸送量との偏差を上記直送割合を含めて補償し上記基本噴射量の輸送を実現すべき補正量を算出するとともに同補正量を含めた実噴射量を算出する実噴射量算出手段と
をそなえて構成されたことを特徴とする、内燃機関の燃焼噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、吸気管に燃料を噴射する方式の内燃機関に用いて好適な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高精度の燃料供給量制御を行ないやすく、適切な空燃比の保持や内燃機関（エンジン）の高出力化に対応し易い、吸気管燃料噴射方式の燃料噴射制御装置が多く用いられている。
このような燃料噴射制御装置をそなえた内燃機関では、上記のような利点がある反面、吸気管内に付着する燃料の存在に起因した過渡的な空燃比変動の問題がある。
【０００３】
すなわち、燃料噴射を気筒内へ直接行なわず、吸気管内に燃料を噴射するため、噴射した燃料の一部は吸気管内壁面に付着し、蒸発分が筒内に輸送される。このため、吸気量に対応した燃料量の噴射を行なっても、加速や減速時等の過渡時においては、気筒内に輸送される燃料に不足もしくは過剰が発生し、失火や空燃比変動、排ガス性能の悪化等を招来する可能性がある。
【０００４】
このため、加減速時に付着燃料量を計算し、燃料噴射量を補正して制御を行なう技術が提供されている。
たとえば、特開平４−３６０３２号公報に記載の技術では、燃料噴射量Ｇｆを次の式で算出して制御を行なっている。
Ｇｆ＝｛（Ｑｐ／  Ａ／Ｆ）−ββ・Ｍｆ（ｎ）｝／（１−ＸＸ）・・・（１）
Ｍｆ（ｎ）＝（１−ββ）・Ｍｆ（ｎ）＋ＸＸ・Ｇｆ・・・（２）
ここで、Ｑｐは吸入空気量、Ａ／Ｆ  は目標空燃比、Ｍｆ（ｎ）はｎ気筒エンジンにおける１サイクル前の吸気ポート内残留燃料量、ββは１気筒における吸気行程と次の吸気行程間の吸気ポート内燃料蒸発率、ＸＸは噴射燃料の吸気ポート内壁面付着率である。
【０００５】
そして、この算出手段は、付着燃料の蒸発量が一次遅れ応答であり、この蒸発量と付着せずに直接輸送される燃料量との総和が輸送量になるという思想によって構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の算出手段による制御では、次のような課題がある。
すなわち、付着燃料は、吸気管内壁に付着するものだけではなく、吸気弁に付着するものも存在する。吸気弁は運転時に２００°Ｃ程度まで上昇し、８０°Ｃ程度の吸気管内壁より高温であり、吸気弁に付着した燃料は蒸発しやすく、蒸発速度が大きい。
【０００７】
また、吸気管内壁と吸気弁とでは、エンジンの運転状態に対する温度上昇特性が異なっている。
したがって、燃料の蒸発率を、上記の式におけるββのような、ひとつの特性値で示すことはできない。これは、燃料輸送系が、一般的に認識されている単純な一次遅れ特性によるものではないことを示しており、特に過渡状態でその影響が大きく、過渡状態においても良好な制御を行なうためには、上記の蒸発特性を認識した補正を行なう必要がある。
【０００８】
また、噴射された燃料の内、気筒内に直接輸送されるものの中には、吸気管内壁や吸気弁に付着した後、即座に蒸発して輸送されるものが含まれるため、冷態時において蒸発速度が低下すると、直接輸送される割合が減少し、従来の制御手段では的確な燃料噴射量制御を行なえないため、この点についても補正を行なう必要がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、燃料の蒸発特性を的確に把握して、良好な燃料噴射量制御を行なえるようにした、エンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明のエンジンの燃料噴射制御装置は、エンジンへの吸気量に対し所要の空燃比を達成すべき燃料の基本噴射量を設定する基本噴射量設定手段と、  エンジン温度に対応して基本噴射量を補正する噴射量補正手段とをそなえ、同噴射量補正手段が、上記基本噴射量中において燃焼室へ直接輸送される直送割合を設定する直送割合設定手段と、吸気ポート内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室へ輸送される液膜輸送量を異なる蒸発特性に対応した部分輸送量の和として演算サイクル毎に算出する部分輸送量算出手段をそなえた液膜輸送量算出手段と、上記基本噴射量と上記直送割合とを用いて直接輸送量を算出する直送量算出手段と、上記基本噴射量の噴射により実現が予測される予測輸送量を上記液膜輸送量と上記直接輸送量とにより算出する予測輸送量算出手段と、上記基本噴射量と上記予測輸送量との偏差を上記直送割合を含めて補償し上記基本噴射量の輸送を実現すべき補正量を算出するとともに同補正量を含めた実噴射量を算出する実噴射量算出手段とをそなえて構成されたことを特徴としている。
また、請求項２記載の本発明のエンジンの燃料噴射制御装置は、上記直送割合設定手段が、上記直送割合を上記内燃機関温度に対応した値として設定することを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明のエンジンの燃料噴射制御装置は、上記液膜輸送量算出手段が、各部分輸送量の配分割合を上記内燃機関温度に対応した値として設定する配分比設定手段をそなえていることを特徴としている。
また、請求項４記載の本発明のエンジンの燃料噴射制御装置は、上記配分比設定手段が、上記液膜輸送量を、吸気弁に付着した燃料からの蒸発により発生する第１の部分輸送量を算出する第１の部分輸送量算出手段と、吸気ポート壁に付着した燃料からの蒸発により発生する第２の部分輸送量を算出する第２の部分輸送量算出手段とを用いて算出することを特徴としている。
また、請求項５記載の本発明のエンジンの燃料噴射制御装置は、内燃機関への吸気量に対し所要の空燃比を達成すべき燃料の基本噴射量を設定する基本噴射量設定手段と、内燃機関温度に対応して基本噴射量を補正する噴射量補正手段とをそなえ、同噴射量補正手段が、上記基本噴射量中において燃焼室へ直接輸送される直送割合を上記内燃機関温度に対応した値として設定する直送割合設定手段と、吸気ポート内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室へ輸送される液膜輸送量を異なる蒸発特性に対応した部分輸送量の和として算出する部分輸送量算出手段をそなえるとともに、各部分輸送量の配分割合を上記内燃機関温度に対応した値として演算サイクル毎に設定する配分比設定手段をそなえた液膜輸送量算出手段と、上記基本噴射量と上記直送割合とを用いて直接輸送量を算出する直送量算出手段と、上記基本噴射量の噴射により実現が予測される予測輸送量を上記液膜輸送量と上記直接輸送量とにより算出する予測輸送量算出手段と、上記基本噴射量と上記予測輸送量との偏差を上記直送割合を含めて補償し上記基本噴射量の輸送を実現すべき補正量を算出するとともに同補正量を含めた実噴射量を算出する実噴射量算出手段とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】
上述の本発明のエンジンの燃料噴射制御装置（請求項１）では、エンジンへの吸気量に対し所要の空燃比を達成すべき燃料の基本噴射量が基本噴射量設定手段により設定され、この基本噴射量は噴射量補正手段によりエンジンの運転温度に対応して補正される。噴射量補正手段においては、基本噴射量中において燃焼室へ直接輸送される直送割合が直送割合設定手段により設定され、吸気ポート内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室へ輸送される液膜輸送量が、異なる蒸発特性に対応した部分輸送量の和として液膜輸送量算出手段の部分輸送量算出手段により演算サイクル毎に算出される。そして、基本噴射量と直送割合とを用いて直接輸送量が直送量算出手段により算出され、基本噴射量の噴射により実現が予測される予測輸送量が液膜輸送量と直接輸送量とにより予測輸送量算出手段において算出される。さらに、基本噴射量と予測輸送量との偏差を直送割合を含めて補償し基本噴射量の輸送を実現すべき補正量と補正量を含めた実噴射量とが実噴射量算出手段により算出される。
なお、上記直送割合が上記内燃機関温度に対応した値として、上記直送割合設定手段によって設定されてもよく（請求項２）、各部分輸送量の配分割合が上記内燃機関温度に対応した値として、上記液膜輸送量算出手段の配分比設定手段によって設定されてもよい（請求項３）。
また、上記配分比設定手段は、上記液膜輸送量を、吸気弁に付着した燃料からの蒸発により発生する第１の部分輸送量を算出する第１の部分輸送量算出手段と、吸気ポート壁に付着した燃料からの蒸発により発生する第２の部分輸送量を算出する第２の部分輸送量算出手段とを用いて算出してもよい（請求項４）。
また、本発明のエンジンの燃料噴射制御装置（請求項５）では、エンジンへの吸気量に対し所要の空燃比を達成すべき燃料の基本噴射量が基本噴射量設定手段によって設定され、この基本噴射量は噴射量補正手段により内燃機関温度に対応して補正される。噴射量補正手段においては、基本噴射量中において燃焼室へ直接輸送される直送割合が内燃機関温度に対応した値として直送割合設定手段において設定される。また、液膜輸送量算出手段が部分輸送量算出手段と配分比設定手段とを備え、吸気ポート内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室へ輸送される液膜輸送量が異なる蒸発特性に対応した部分輸送量の和として部分輸送量算出手段において算出され、各部分輸送量の配分割合が上記内燃機関温度に対応した値として演算サイクル毎に配分比設定手段において設定される。そして、基本噴射量と直送割合とを用いて直接輸送量が直送量算出手段により算出され、基本噴射量の噴射により実現が予測される予測輸送量が液膜輸送量と直接輸送量とにより予測輸送量算出手段において算出される。さらに、基本噴射量と予測輸送量との偏差を直送割合を含めて補償し基本噴射量の輸送を実現すべき補正量及び補正量を含めた実噴射量が実噴射量算出手段により算出される。
【００１２】
【実施例】
以下、図面により、本発明の実施例について説明すると、図１〜１７は本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置を示すもので、図１はその制御系を示すブロック図、図２はその制御系のハードブロック図、図３は本装置を有するエンジンシステムの全体構成図、図４，５はその制御要領を説明するフローチャート、図６〜１０はその特性を説明するためのグラフ、図１１〜１６はその燃料輸送量算出の概念を説明するための図、図１７はその制御結果特性を示すグラフである。
【００１３】
さて、本装置を有するエンジンシステムは、図３のようになるが、この図３において、エンジン（内燃機関）ＥＧはその燃焼室１に通じる吸気通路２および排気通路３を有しており、吸気通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって連通制御されるとともに、排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制御されるようになっている。
【００１４】
また、吸気通路２には、上流側から順にエアクリーナ６，スロットル弁７および電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）８が設けられており、排気通路３には、その上流側から順に排ガス浄化用の触媒コンバータ（三元触媒）９および図示しないマフラ  （消音器）が設けられている。なお、吸気通路２には、サージタンク２ａが設けられている。
【００１５】
さらに、インジェクタ８は吸気マニホルド部分に気筒数だけ設けられている。今、本実施例のエンジンＥＧが直列４気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４個設けられていることになる。即ちいわゆるマルチポイント燃料噴射（ＭＰＩ）方式の多気筒エンジンであるということができる。
また、スロットル弁７はワイヤケーブルを介してアクセルペダルに連結されており、これによりアクセルペダルの踏込み量に応じて開度が変わるようになっているが、更にアイドルスピードコントロール用モータ（ＩＳＣモータ）によっても開閉駆動されるようになっており、これによりアイドリング時にアクセルペダルを踏まなくても、スロットル弁７の開度を変えることができるようにもなっている。
【００１６】
このような構成により、スロットル弁７の開度に応じエアクリーナ６を通じて吸入された空気が吸気マニホルド部分でインジェクタ８からの燃料と適宜の空燃比となるように混合され、燃焼室１内で点火プラグ３５を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せしめられて、エンジントルクを発生させたのち、混合気は、排ガスとして排気通路３へ排出され、触媒コンバータ９で排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化されてから、マフラで消音されて大気側へ放出されるようになっている。
【００１７】
さらに、このエンジンＥＧを制御するために、種々のセンサが設けられている。まず吸気通路２側には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量（体積流量）をカルマン渦情報から検出するエアフローセンサ（吸気センサ）１１，吸入空気温度を検出する吸気温センサ１２および大気圧を検出する大気圧センサ１３が設けられており、そのスロットル弁配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテンショメータ式のスロットルセンサ１４，アイドリング状態を検出するアイドルスイッチ１５等が設けられている。
【００１８】
また、排気通路３側には、触媒コンバータ９の上流側部分に、排ガス中の酸素濃度（Ｏ２  濃度）を検出する酸素濃度センサ１７（以下、単にＯ２  センサ１７という）が設けられている。
さらに、その他のセンサとして、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１９や、図２に示すごとく、クランク角度を検出するクランク角センサ２１（このクランク角センサ２１はエンジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている）および第１気筒（基準気筒）の上死点を検出するＴＤＣセンサ（気筒判別センサ）２２がそれぞれディストリビュータに設けられている。
【００１９】
そして、これらのセンサからの検出信号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３へ入力されるようになっている。
なお、ＥＣＵ２３へは、バッテリの電圧を検出するバッテリセンサ２５からの電圧信号や始動時を検出するクランキングスイッチ２０あるいはイグニッションスイッチ（キースイッチ）からの信号も入力されるようになっている。
【００２０】
ところで、ＥＣＵ２３のハードウエア構成は、図２のようになるが、このＥＣＵ２３はその主要部としてＣＰＵ２７をそなえており、このＣＰＵ２７へは、吸気温センサ１２，大気圧センサ１３，スロットルセンサ１４，Ｏ２  センサ１７，水温センサ１９およびバッテリセンサ２５からの検出信号が入力インタフェイス２８およびＡ／Ｄコンバータ３０を介して入力されるとともに、エアフローセンサ１１，クランク角センサ２１，ＴＤＣセンサ２２，アイドルスイッチ１５，クランキングスイッチ２０，イグニッションスイッチ等からの検出信号が入力インタフェイス２９を介して入力されるようになっている。
【００２１】
さらに、ＣＰＵ２７は、バスラインを介して、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ３１，更新して順次書き替えられるＲＡＭ３２およびバッテリが接続されている間はその記憶内容が保持されることによってバックアップされたバッテリバックアップＲＡＭ（図示せず）との間でデータの授受を行なうようになっている。
【００２２】
なお、ＲＡＭ３２内データはイグニッションスイッチをオフすると消えてリセットされるようになっている。
また、ＣＰＵ２７で演算結果に基づく燃料噴射制御信号は、４つの噴射ドライバ３４を介して、インジェクタ８のソレノイド（インジェクタソレノイド）８ａ（正確には、インジェクタソレノイド８ａ用のトランジスタ）へ出力されるようになっている。
【００２３】
今、燃料噴射制御（空燃比制御）に着目すると、ＣＰＵ２７からは、後述の手法で演算された燃料噴射用制御信号がドライバ３４を介してインジェクタソレノイド８ａへ出力されて、４つのインジェクタ８を順次駆動させてゆくようになっているが、かかる燃料噴射制御（インジェクタ駆動時間制御）のために、ＥＣＵ２３は、図１に示すように、基本噴射量設定手段１０１、噴射量補正手段１０２の機能を有している。
【００２４】
ここで、基本噴射量設定手段１０１は、エンジンへの吸気量Ｑ（ｎ）に対し所要の空燃比Ａ／Ｆを達成すべき燃料の基本噴射量ＴＢ（ｎ）を、次式により設定するように構成されている。
ＴＢ（ｎ）＝ＫＩＮＪ  ・Ｑ（ｎ）  ・・・・（３）
ここで、ＫＩＮＪ  は吸気量を燃料量に変換する燃料量変換係数であり、定数として与えられている。
【００２５】
そして、噴射量補正手段１０２は、エンジン温度としての冷却水温ＷＴを検出する水温センサ１９の出力を用いて、エンジンの運転温度に対応した基本噴射量ＴＢ（ｎ）の補正を行なうべく、以下のような各手段をそなえている。
すなわち、直送割合設定手段１０４は、基本噴射量中において燃焼室へ直接輸送される直送割合αを設定するもので、従来例において定数で与えられている噴射燃料の吸気ポート内付着率ＸＸに対し、本実施例では、吸気ポート内へ付着せず気筒内に直接輸送される割合である直送割合α（＝１−ＸＸ）を、図６の特性ｆ１を記憶したマップにより設定することで、冷却水温ＷＴに対応して与えられるようになっている。
【００２６】
また、直送係数αは、図８の特性ｆ２を記憶したマップの値により補正されるようになっており、エンジン回転が中速程度以上になるとエンジン回転数に対応して直送率を高く設定するような補正を行なうようになっている。
ここで、直送係数αは、次式（４）で表される。
α＝ｆ１（ＷＴ）×ｆ２（Ｎｅ）  ・・・・（４）
特性ｆ２による補正は、エンジン回転が速くなると噴射タイミングが吸気行程とオーバーラップするようになり、気筒内への直接とびこみが増加する現象に対応して設定されている。
【００２７】
また、直送量算出手段１０５が設けられており、吸気ポート内に付着することなく直接輸送される直送量Ｔα（ｎ）は、基本噴射量ＴＢ  のうち割合αを占めるため、直送量算出手段１０５は次式（５）で直送量を算出するように構成されている。
Ｔα（ｎ）＝ＴＢ  ・α            ・・・・（５）
一方、吸気ポート内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室へ輸送される液膜輸送量を算出する液膜輸送量算出手段１０６が設けられている。
【００２８】
液膜輸送量算出手段１０６は、液膜輸送量を、異なる蒸発特性に対応した部分輸送量の和として算出すべく、付着燃料液膜からの蒸発に関する第１の一次遅れ処理手段１１０および第２の一次遅れ処理手段１１１をそなえている。
すなわち、第１の一次遅れ処理手段１１０は、弁に付着した燃料の蒸発により発生する第１の部分輸送量１０８を算出するものとして構成されており、第１の平滑化係数Ｘを用いて平滑化処理を行なうように構成されている。
【００２９】
第１の平滑化係数Ｘは、弁の温度に対応させるべく、図９の特性値がマップの状態で記憶され、冷却水温ＷＴに対応して設定されるようになっている。
Ｘ＝ｆ４（ＷＴ）    ・・・・（６）
このような第１の平滑化係数Ｘを用いて、後述の式（１３）により、第１の部分輸送量１０８が算出されるようになっている。
【００３０】
また、第２の一次遅れ処理手段１１１は、管壁に付着した燃料の蒸発により発生する第２の部分輸送量１０９を算出するものとして構成されており、第２の平滑化係数Ｙを用いて平滑化処理を行なうように構成されている。
第２の平滑化係数Ｙは、管壁の温度に対応させるべく、図１０の特性値がマップの状態で記憶され、冷却水温ＷＴに対応して設定されるようになっている。
【００３１】
Ｙ＝ｆ５（ＷＴ）    ・・・・（７）
このような第２の平滑化係数Ｙを用いて、後述の式（１４）により、第２の部分輸送量１０９が算出されるようになっている。
そして、第１の平滑化係数Ｘと第２の平滑化係数Ｙとは、図９，１０で比較解釈されるように、管壁付着燃料の蒸発に対応した第２の平滑化係数Ｙが小さく設定され、比較的に小さい管壁の蒸発速度に対応させるとともに、第１の平滑化係数Ｘが大きく設定されて、比較的に大きい弁の蒸発速度に対応させるようになっている。
【００３２】
そして、上述のような直送割合αに対し、吸気ポートの管壁に付着した燃料からの第２の部分輸送量「ＴＴＲＮＳＹ  （ｎ）」１０９と、弁に付着した燃料からの第１の部分輸送量「ＴＴＲＮＳＸ  （ｎ）」１０８との割合としての配分係数βを設定する配分係数設定手段１０７が液膜輸送量算出手段１０６に設けられている。
配分係数βは、噴霧の付着面積の比率を基準とする、その近傍の値で設定されているが、付着面積の比率が冷却水温ＷＴに対応して変化するため、図７における特性値をマップの状態で記憶することにより、冷却水温ＷＴに対応した値が設定されるようになっている。
【００３３】
β＝ｆ３（ＷＴ）    ・・・・（８）
ところで、基本噴射量ＴＢ  （ｎ）の噴射により実現が予測される予測輸送量ＴＴＲＮＳ（ｎ）を、液膜輸送量と直接輸送量とにより次式（９）で算出する予測輸送量算出手段１１２が設けられている。
ＴＴＲＮＳ（ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）・α＋ＴＴＲＮＳＸ  （ｎ−４）＋ＴＴＲＮＳＹ  （ｎ−４）
・・・・（９）
ここで、上式の第１項が直接輸送量に対応し、第２，３項が液膜輸送量に対応しており、液膜輸送量は後述する式（１３），（１４）により算出された前回の演算サイクルにおける値が用いられる。
【００３４】
そして、実噴射量算出手段１０３が設けられており、基本噴射量ＴＢ  （ｎ）と予測輸送量ＴＴＲＮＳ（ｎ）との偏差ΔＴ（ｎ）を、直送割合αを含めて補償し、基本噴射量ＴＢ  （ｎ）の輸送を実現すべき補正量を算出するとともに、この補正量を含めた実噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）を算出するように構成されている。
すなわち、基本噴射量ＴＢ  （ｎ）と予測輸送量ＴＴＲＮＳ（ｎ）との偏差ΔＴ（ｎ）が、次式（１０）により算出されるようになっている。
【００３５】
ΔＴ（ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）−ＴＴＲＡＮＳ  （ｎ）・・・・（１０）
そして、偏差ΔＴ（ｎ）を、直送割合αを含めて補償し、基本噴射量ＴＢ  （ｎ）の輸送を実現すべき補正量が次式（１１）により算出されるようになっている。
（１／α）・ΔＴ（ｎ）  ・・・・（１１）
すなわち、偏差ΔＴ（ｎ）の量を補正量とした場合には、その量の内、直送割合αに対応する量のみが気筒内に供給されることとなり、補正量が不足することを考慮して、直送割合αを乗じた場合に偏差ΔＴ（ｎ）の量となるように構成されている。
【００３６】
そして、基本噴射量ＴＢ  （ｎ）の輸送を実現すべき補正量を含めた実噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）が、次式（１２）により算出されるように構成されている。
ＴＩＮＪ  （ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）＋（１／α）・ΔＴ（ｎ）  ・・・・（１２）
さらに、実噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）の噴射を行なった場合における液膜輸送量ＴＴＲＮＳＸ（ｎ）  ，ＴＴＲＮＳＹ（ｎ）  が、次式（１３），（１４）により算出されるように構成されている。
0003552255.tif 000002
これらの式（１３），（１４）における演算は、前回の輸送量ＴＴＲＮＳＸ（ｎ−４）  ，ＴＴＲＮＳＹ（ｎ−４）  と、今回の噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）とについて、平滑化係数Ｘ，Ｙにより平滑化処理を行なうもので、この演算結果である液膜輸送量ＴＴＲＮＳＸ（ｎ）  ，ＴＴＲＮＳＹ（ｎ）  は次回の演算サイクルにおける予測輸送量算出手段１１２の演算に用いられる。
【００３７】
なお、実燃料噴射量算出手段１０３において算出された実噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）は、燃料噴射指令として出力され、噴射ドライバ３４を介して所望の燃料噴射が行なわれるように構成されている。
ここで、上述の各手段における演算の意義について説明する。
まず、気筒内への燃料輸送量は、吸気ポート内に付着することなく直接輸送される直送量と、吸気ポート内に付着した燃料からの蒸発分とを加えたものであり、蒸発分は一次遅れ応答による輸送遅れを伴って供給されることが、従来の技術として提供されている（特開平４−３６０３２号公報参照）。
【００３８】
ところが、この特性に対応した制御動作を行なうと、特に過渡時において空燃比が不安定になる現象が生じることが観測される。
そこで、上記の蒸発分が２つの一次遅れ要素を持っているのではないかという考えにより、その仮説について簡易モデルを制御用ＥＣＵで演算させる試験および解析を行ない、以下のような近似結果を得た。
【００３９】
すなわち、吸気ポート内に付着することなく直接輸送される直送量Ｔα（ｎ）が基本噴射量ＴＢ  のうち割合αを占めるとき、
Ｔα（ｎ）＝α・ＴＢ
直送されず吸気ポート内に付着する燃料量は、（１−α）・ＴＢ  であり、この燃料量が、２つの一次遅れ要素ＴＸ  とＴＹ  との和になる。
【００４０】
ＴＸ  とＴＹ  との配分比をβ：（１−β）とし、それぞれの一次遅れ定数をＸ，Ｙとすると、
ＴＸ  （  ｎ）  ＝（１−  Ｘ）  ・ＴＸ（ｎ−４）＋Ｘ・（１−  ａ）  ・β・ＴＢ  ・・・・（１３）
ＴＹ  （  ｎ）  ＝（１−  Ｙ）  ・ＴＹ（ｎ−４）  ＋Ｙ・（１−  ａ）  ・（１−  β）  ・ＴＢ            ・・・・（１４）
となる。
【００４１】
これらの和により輸送量を求めるが、ここで、ＴＸ  ，ＴＹ  は各気筒において前のサイクルで筒内へ輸送されなかった燃料量が反映される値であるため、Ｔαに対して１サイクル遅れた値を用いる。また、ＥＣＵは各気筒の所定クランク角ごとに演算を行なうため、ある１気筒における前のサイクルは４気筒のエンジンの場合は（ｎ−４）になる。
【００４２】
したがって輸送量ＴＴＲＮＳ（ｎ）は、
ＴＴＲＮＳ（ｎ）＝Ｔα（ｎ）＋ＴＸ  （ｎ−４）＋ＴＹ  （ｎ−４）・・・・（１５）
で求めることができ、この演算の結果、図１１の右側に示すような特性が得られる。
【００４３】
こうして求められた、基本噴射量ＴＢ  による噴射時の輸送量ＴＴＲＮＳ（ｎ）は、目標とする輸送量（基本噴射量ＴＢ  ）に対し、過不足量ΔＴを持っている。
ΔＴ（ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）−ＴＴＲＮＳ（ｎ）      ・・・・（１６）
そこで、基本噴射量ＴＢ  に加算して、ΔＴ相当分の補正燃料量を含めた噴射を行なうが、この補正燃料の一部も吸気ポート内に付着することを考慮すると、直送率αを用いて、実燃料噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）は、
ＴＩＮＪ  （ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）＋（１／α）・ΔＴ（ｎ）・・・（１７）
で求められ、輸送遅れが補償される。
【００４４】
ここで、式（１６）、（１７）による実燃料噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）の算出概念は図１２に示すように表される。
ところで、上述の輸送量を導くための係数は次のように決定される。
まず、αは直送成分であり、０次成分の割合であって、図１３の成分αに相当し、燃料噴射量をステップ変化させた実機試験により求められる。
【００４５】
Ｘ，Ｙは、速い一次遅れ時定数と遅い一次遅れ時定数と考え、吸気弁温度に依存する速い時定数をＸとし、吸気管壁温度に依存する遅い時定数をＹとすることができる。
ここで、図１３の輸送量増加の後半部は遅い時定数Ｙに支配されるとみなすことができるため、図の特性よりβ，Ｙを求めることができる。
【００４６】
また、図１３に示すようにαも図中から求められ、求められたβ，Ｙ，αを輸送量の算出式に代入することにより、Ｘが導かれる。
ところで、図１４，１５に試験結果から求めた各係数について、吸気管内圧力・水温・回転速度による影響を比較した結果を示す。なお、図１４は所定のエンジン回転時における特性、図１５は温態時における特性である。
【００４７】
この実験結果によれば、水温の影響が認められる一方で、吸気管内圧力や回転速度にはあまり影響されないことがわかる。さらに、それぞれの係数に対する水温の影響を見ると、水温に最も近い吸気管壁温度の影響で一次遅れ係数Ｙは明確に変化し、αやＸも幾分影響される傾向がみられる。
一方、水温の影響が最も小さいものは、２つの一次遅れ要素の配分比βであるが、これはβが噴射燃料のうち吸気弁に付着する量の割合であり、噴霧分布に依存する係数とみなせる。
【００４８】
以上のことから、水温ごとに４つの係数α，β，Ｘ，Ｙそれぞれの平均をとり、特性マップに設定する。
図１６は、上述の簡易モデル試験において、エンジン冷態時に所定のエンジン回転数，所定のエンジン負荷（スロットル開度一定）状態にして、目標空燃比をステップ変化させた場合の燃料輸送遅れの補償結果の一例を示している。
【００４９】
同図に示すように、目標値の変化に対して輸送率は速やかに１．０となって収束し、筒内に目標通りの燃料を供給できることが確認できる。
また、噴射量は１行程ごとに演算しているが、図のように４行程ごとに値を更新しているように観測される。これは各気筒ごとに輸送量演算・補正を行なっているためであり、結果として本制御理論では１つの気筒に着目して計測・検証すれば十分であることを示している。
【００５０】
また、図１７は、エンジン冷態時の所定エンジン回転数での実際の加減速運転における試験結果を示しており、空燃比の変動についてみてみると、補正をしない場合は加速初期に大きくリーンを生じ、その後も大変不安定である。従来の過渡補正では、加速初期のリーン失火を抑えるマッチングがされており、加速後のリッチシフトは許容せざるを得ない設定となっている。また、ゲインを変更し中間的な仕様とした場合、やはり、加速初期にリーンを生じてしまいその後も不安定になっている。このように、最適な制御定数が容易に求められない現状において、今回の実施例に対応した図中の特性は、加速・減速ともに空燃比を大幅に安定化させることができる。
【００５１】
このような意義に基づき本実施例のエンジンの燃料噴射制御装置は構成されているが、本装置における燃料噴射制御（空燃比制御）については、図４，５のフローチャートに沿い演算作動が行なわれる。
まず、図４に示すようなメインルーチンが所定の演算周期で繰り返されており、このメインルーチンにおけるステップＡ１で、各係数α，β，Ｘ，Ｙがそれぞれ図６から図１０のマップに示す特性から決定されて読み込まれる。
【００５２】
すなわち、吸気ポート内へ付着せず気筒内に直接輸送される割合である直送係数α（＝１−ＸＸ）が、図６の特性ｆ１を記憶したマップにより設定される。設定の際に、冷却水温ＷＴが水温センサ１９からの出力信号により参照され、この冷却水温ＷＴに対応した特性値が決定される。
また、直送係数αは、図８の特性ｆ２を記憶したマップの値により補正されるようになっており、クランク角センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎｅに対応した補正値ｆ２（ＷＴ）がマップから読み出され、次の演算により直送係数αが算出される。
【００５３】
α＝ｆ１（ＷＴ）×ｆ２（ＷＴ）  ・・・・（４）
次に、配分係数βが、図７における特性値のマップにより、冷却水温ＷＴに対応した値が設定される。
β＝ｆ３（ＷＴ）    ・・・・（８）
また、平滑化係数Ｘが、図９に示す特性値のマップにより、冷却水温ＷＴに対応して設定される。
【００５４】
Ｘ＝ｆ４（ＷＴ）    ・・・・（６）
さらに、平滑化係数Ｙが、図１０に示す特性値のマップにより、冷却水温ＷＴに対応して設定される。
Ｙ＝ｆ５（ＷＴ）    ・・・・（７）
このようにして、各係数が設定され、他ルーチンからの所定の呼出し動作により、その時点の設定値が出力される。
【００５５】
一方、クランク角に同期して動作する図５のクランク角同期ルーチンが所定のサイクルで実行される。
まず、ステップＢ１においてエンジンへの吸気量Ｑ（ｎ）が、エアフローセンサ１１の検出信号により算出される。
ついで、ステップＢ２において、基本噴射量設定手段１０１による演算が行なわれ、エンジンへの吸気量Ｑ（ｎ）に対し所要の空燃比Ａ／Ｆを達成すべき燃料の基本噴射量ＴＢ（ｎ）が、次式により算出される。
【００５６】
ＴＢ（ｎ）＝ＫＩＮＪ  ・Ｑ（ｎ）  ・・・・（３）
ここで、ＫＩＮＪ  は吸気量を燃料量に変換する燃料量変換係数であり、定数として与えられている。
そして、ステップＢ３において、基本噴射量ＴＢ  （ｎ）を噴射した場合における気筒内への燃料輸送量ＴＴＲＮＳ（ｎ）が次式（１０）により算出される。
【００５７】
ＴＴＲＮＳ（ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）・α＋ＴＴＲＮＳＸ  （ｎ−４）＋ＴＴＲＮＳＹ  （ｎ−４）・・・・（９）
ここで、ＴＴＲＮＳＸ  （ｎ−４），ＴＴＲＮＳＹ  （ｎ−４）は、後述のステップＢ５において算出される液膜輸送量を示しており、それぞれ、弁に付着した燃料から蒸発して輸送される弁蒸発分と、吸気管壁に付着した燃料から蒸発して輸送される吸気管壁蒸発分とを前回の噴射における噴射量を用いて平滑化処理して算出されるもので、１サイクル前に算出された値を採用する。
【００５８】
つぎに、ステップＢ４において、まず、補正供給すべき燃料供給量ΔＴ（ｎ）が次式（１１）により算出される。
ΔＴ（ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）−ＴＴＲＮＳ（ｎ）・・・・（１０）
そして、この補正燃料供給量ΔＴ（ｎ）を含めた実燃料噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）が直送係数αを用いて次式により算出される。
【００５９】
ＴＩＮＪ  （ｎ）＝ＴＢ  （ｎ）＋（１／α）・ΔＴ（ｎ）  ・・・・（１２）
これにより、このサイクルにおける実燃料噴射量ＴＩＮＪ  （ｎ）が決定される。
さらに、ステップＢ５が実行され、次式によりＴＴＲＮＳＸ  ，ＴＴＲＮＳＹ  が算出される。
0003552255.tif 000003
ここで算出されたＴＴＲＮＳＸ（ｎ）  ，ＴＴＲＮＳＹ（ｎ）  が、次回の噴射に対する演算時において、式（９）のＴＴＲＮＳＸ  （ｎ−４），ＴＴＲＮＳＹ  （ｎ−４）として用いられる。
【００６０】
このような演算処理が行なわれて、ＣＰＵ２７から、燃料噴射用制御信号がドライバ３４を介してインジェクタソレノイド８ａへ出力され、４つのインジェクタ８が順次駆動されて、所望の空燃比制御が行なわれる。
従って、本実施例によれば、次のような効果が得られる。
（１）弁と吸気管内壁とのように、エンジンの運転温度に対応して変化する温度分布と、この温度分布の変化による吸気ポート内からの蒸発輸送特性が、燃料噴射量算出において所定の配分比で的確に反映されるようになり、運転状態に対応した正確な燃料噴射量が算出されるようになる。
（２）吸気ポート内に付着した後、即座に蒸発して輸送される燃料は、冷態（低水温）時においては減少し、燃料噴射量中の直接輸送量が低下する。このときの制御について、直送割合がエンジン温に依存して設定されるため、直接輸送量の低下に対応した燃料噴射量算出が行なわれ、運転状態に対応した正確な燃料噴射量が算出されるようになる。
（３）（１），（２）項の効果により、冷態（低水温）時における加減速等の過渡時においても、的確な燃料噴射量の算出が行なわれるため、常時正確な空燃比制御が行なわれ、安定したエンジンの運転状態が達成される。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜５記載の本発明のエンジンの燃料噴射制御装置によれば、簡素な構成で、次のような利点ないし効果が得られる。
（１）吸気ポート内に付着した後、即座に蒸発して輸送される燃料は、冷態時においては減少し、燃料噴射量中の直接輸送量が低下するが、このときの制御について、直送割合がエンジン温に依存して設定されるため、直接輸送量の低下に対応した燃料噴射量算出が行なわれ、運転状態に対応した正確な燃料噴射量が算出されるようになる。
（２）弁と吸気管内壁とのように、エンジンの運転温度に対応して変化する温度分布と、この温度分布の変化による吸気ポート内からの蒸発輸送特性が、燃料噴射量算出において所定の配分比で的確に反映されるようになり、運転状態に対応した正確な燃料噴射量が算出されるようになる。
（３）上記の効果により、冷態（低水温）時における加減速等の過渡時においても、的確な燃料噴射量の算出が行なわれるため、常時正確な空燃比制御が行なわれ、安定したエンジンの運転状態が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置の制御系を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置の制御系のハードブロック図である。
【図３】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置を有するエンジンシステムの全体構成図である。
【図４】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御要領を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御要領を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御特性を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御特性を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御特性を説明するためのグラフである。
【図９】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御特性を説明するためのグラフである。
【図１０】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御特性を説明するためのグラフである。
【図１１】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる燃料輸送量算出の概念を説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる燃料輸送量算出の概念を説明するための図である。
【図１３】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる燃料輸送量算出の概念を説明するための図である。
【図１４】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる燃料輸送量算出の概念を説明するための図である。
【図１５】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる燃料輸送量算出の概念を説明するための図である。
【図１６】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる燃料輸送量算出の概念を説明するための図である。
【図１７】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料噴射制御装置にかかる制御結果特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  燃焼室
２  吸気通路
２ａ  サージタンク
３  排気通路
４  吸気弁
５  排気弁
６  エアクリーナ
７  スロットル弁
８  インジェクタ
８ａ  インジェクタソレノイド
９  触媒コンバータ
１１  エアフローセンサ（吸気センサ）
１２  吸気温センサ
１３  大気圧センサ（運転パラメータ検出手段）
１４  スロットルセンサ
１５  アイドルスイッチ
１７  Ｏ２  センサ
１９  水温センサ
２０  クランキングスイッチ
２１  クランク角センサ（エンジン回転数センサ）
２２  気筒判別センサ
２３  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２５  バッテリセンサ
２７  ＣＰＵ
２８，２９  入力インタフェイス
３０  Ａ／Ｄコンバータ
３１  ＲＯＭ
３２  ＲＡＭ
３４  噴射ドライバ
３５  点火プラグ
１０１  基本噴射量設定手段
１０２  噴射量補正手段
１０３  実燃料噴射量算出手段
１０４  直送割合設定手段
１０５  直送量算出手段
１０６  液膜輸送量算出手段
１０７  配分比設定手段
１０８  第１の部分輸送量
１０９  第２の部分輸送量
１１０  第１の一次遅れ処理手段
１１１  第２の一次遅れ処理手段
１１２  予測輸送量算出手段
【図１】
0003552255.tif 000004
【図２】
0003552255.tif 000005
【図３】
0003552255.tif 000006
【図４】
0003552255.tif 000007
【図５】
0003552255.tif 000008
【図６】
0003552255.tif 000009
【図７】
0003552255.tif 000010
【図８】
0003552255.tif 000011
【図９】
0003552255.tif 000012
【図１０】
0003552255.tif 000013
【図１１】
0003552255.tif 000014
【図１２】
0003552255.tif 000015
【図１３】
0003552255.tif 000016
【図１４】
0003552255.tif 000017
【図１５】
0003552255.tif 000018
【図１６】
0003552255.tif 000019
【図１７】
0003552255.tif 000020