(57)【要約】  本発明は、気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、ＥＧＲ機構と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、ＥＧＲ機構作動時に正確な吸入空気量を求めることを目的とする。この目的を達成するために、本発明は、内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、内燃機関の吸気ポート内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、内燃機関の排気通路から吸気通路へＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、内燃機関の吸入空気量を取得する取得手段と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、ＥＧＲ弁の開弁時は、筒内噴射比率の変化に対して吸入空気量が増量傾向にあるか又は減少傾向にあるかを筒内噴射比率の値に基づいて判別し、その判別結果に応じて吸入空気量の取得値を補正するようにした。
2010114127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気ポート内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
内燃機関の排気通路から前記スロットル弁より下流の吸気通路へＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路と、
ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
内燃機関の吸入空気量を取得する取得手段と、
前記ＥＧＲ弁が開弁しているときに、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁から噴射される総燃料量に対して前記第１燃料噴射弁から噴射される燃料量の比率である筒内噴射比率に基づいて、筒内噴射比率の変化に対して吸入空気量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に従って、前記取得手段により取得された吸入空気量を補正する補正手段と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項２】
内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気ポート内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
内燃機関の排気通路から前記スロットル弁より下流の吸気通路へＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路と、
ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
内燃機関の吸入空気量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された吸入空気量に従って、前記内燃機関の運転状態に係わる制御パラメータの目標値を設定する設定手段と、
前記ＥＧＲ弁が開弁しているときに、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁から噴射される総燃料量に対して前記第１燃料噴射弁から噴射される燃料量の比率である筒内噴射比率に基づいて、筒内噴射比率の変化に対して吸入空気量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に従って、前記設定手段により設定された制御パラメータの目標値を補正する補正手段と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記判別手段は、前記スロットル弁の開度が所定スロットル開度以下、且つ前記ＥＧＲ弁の開度が所定ＥＧＲ弁開度以上であるときに筒内噴射比率が特定比率より低ければ、筒内噴射比率の増加に対して吸入空気量が減少傾向にあると判別する内燃機関の制御システム。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記判別手段は、前記スロットル弁の開度が所定スロットル開度以下、且つ前記ＥＧＲ弁の開度が所定ＥＧＲ弁開度以上であるときに筒内噴射比率が特定比率以上であれば、筒内噴射比率の増加に対して吸入空気量が増加傾向にあると判別する内燃機関の制御システム。
【請求項５】
請求項１又は２において、筒内噴射比率の変化に対する吸入空気量の増減傾向が特定の筒内噴射比率を境に反転する運転領域を記憶する記憶手段を更に備え、
前記判別手段は、前記内燃機関の運転状態が前記記憶手段に記憶された運転領域に属しているときは、筒内噴射比率が特定の筒内噴射比率より低いか否かを判別することによって、吸入空気量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかを判別することを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項６】
請求項１において、前記補正手段により補正された吸入空気量に応じて、前記内燃機関の運転状態に係わる制御パラメータの目標値を変更する変更手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項７】
請求項６において、前記制御パラメータは、前記スロットル弁の開度と、前記ＥＧＲ弁の開度と、前記総燃料量と、前記筒内噴射比率と、点火時期と、吸気バルブの開弁特性と、の少なくとも１つであることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項８】
内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気ポート内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
内燃機関の排気通路から前記スロットル弁より下流の吸気通路へＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路と、
ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
内燃機関の吸入空気量を取得する第１取得手段と、
前記第１取得手段により取得された吸入空気量に基づいてＥＧＲガス量を取得する第２取得手段と、
前記ＥＧＲ弁が開弁しているときに、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁から噴射される総燃料量に対して前記第１燃料噴射弁から噴射される燃料量の比率である筒内噴射比率に基づいて、筒内噴射比率の変化に対してＥＧＲガス量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に従って、前記第２取得手段により取得されたＥＧＲガス量を補正する補正手段と、
を備える内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、気筒内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁と吸気ポート内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁とを備えた内燃機関において、機関回転数が低いときは第２燃料噴射弁に対する第１燃料噴射弁の噴射比率を高めることにより、吸気の充填効率を高める技術について記載されている。【０００３】
特許文献２には、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関において、単位時間当たりに燃料噴射弁から噴射される燃料量を減少させることにより、気筒内の吸気を冷却する技術について記載されている。【０００４】
特許文献３には、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、ＥＧＲ機構と、を備えた内燃機関において、燃料噴射弁の噴射率を検出し、検出された噴射率に基づいて目標ＥＧＲ率を補正する技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７０５８３号公報
【特許文献２】特開２００７−４０２０５号公報
【特許文献３】特開平１１−１４８４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、第１燃料噴射弁と第２燃料噴射弁との噴射比率が変化する過渡時においては、エアフローメータなどにより取得された吸入空気量が実際の吸入空気量と相違する可能性がある。【０００７】
上記した場合に、吸入空気量の取得値に応じて燃料噴射量などの制御パラメータが決定されると、燃焼安定性の低下や排気エミッションの増加を招く可能性がある。よって、噴射比率の変化に応じて吸入空気量の取得値を補正し、或いは吸入空気量の取得値に応じて決定される制御パラメータの目標値を補正する必要がある。【０００８】
しかしながら、排気通路から吸気通路へ排気の一部（ＥＧＲガス）を還流させるＥＧＲ機構を備えた内燃機関においては、噴射比率の変化に対して吸入空気量が一様に増減しないことがわかった。【０００９】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、ＥＧＲ機構と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、正確な吸入空気量を求めることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、内燃機関の吸気ポート内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、内燃機関の排気通路から吸気通路へＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、内燃機関の吸入空気量と相関する値を取得する取得手段と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、ＥＧＲ弁の開弁時は、筒内噴射比率の変化に対して吸入空気量が増量傾向にあるか又は減少傾向にあるかを筒内噴射比率の値に基づいて判別し、その判別結果に応じて前記取得手段により取得された値を補正するようにした。【００１１】
ここでいう筒内噴射比率は、第１燃料噴射弁と第２燃料噴射弁とから噴射される総燃料量に対して、第１燃料噴射弁から噴射される燃料量の割合を示すものとする。また、吸入空気量と相関する値は、エアフローメータなどのセンサにより測定された値、エアフローメータなどのセンサにより測定された値に応じて決まる制御パラメータ（たとえば、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、第１燃料噴射弁の燃料噴射量、第２燃料噴射弁の燃料噴射量、筒内噴射比率、点火時期、吸気バルブの開弁特性など）である。【００１２】
本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、ＥＧＲ作動領域（ＥＧＲ弁が開弁する運転領域）において、筒内噴射比率の変化に対する吸入空気量の変化の傾向が筒内噴射比率の値によって異なる運転領域が存在することがわかった。【００１３】
すなわち、ＥＧＲ作動領域には、筒内噴射比率の変化に対する吸入空気量の増減傾向が特定の筒内噴射比率（以下、「特定比率」と称する）を境にして相違する運転領域が存在する。そのような運転領域では、筒内噴射率が特定比率より低ければ筒内噴射比率の増加に対して吸入空気量が減少し、筒内噴射比率が特定比率以上であれば筒内噴射比率の増加に対して吸入空気量が増加する。【００１４】
そこで、本発明の内燃機関の制御システムは、
内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気ポート内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
内燃機関の排気通路から前記スロットル弁より下流の吸気通路へＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路と、
ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
内燃機関の吸入空気量を取得する取得手段と、
前記ＥＧＲ弁が開弁しているときに、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁から噴射される総燃料量に対して前記第１燃料噴射弁から噴射される燃料量の比率である筒内噴射比率に基づいて、筒内噴射比率の変化に対して吸入空気量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に従って、前記取得手段により取得された吸入空気量を補正する補正手段と、
を備えるようにした。【００１５】
かかる発明によると、筒内噴射比率の変化に対して吸入空気量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかが判別される。たとえば、筒内噴射比率が前記した特定比率より低い場合は、筒内噴射比率の増加に対して吸入空気量が減少傾向にあると判別される。一方、筒内噴射比率が前記した特定比率以上である場合は、筒内噴射比率の増加に対して吸入空気量が増加傾向にあると判別される。このような判別結果に基づいて吸入空気量の取得値が補正されると、ＥＧＲ作動領域において筒内噴射比率が変化した場合であっても正確な吸入空気量を求めることが可能となる。【００１６】
本発明に係わる取得手段は、エアフローメータや吸気圧センサなどのように吸入空気量と相関する物理量を検出するセンサであってもよい。また、本発明に係わる取得手段は、前記したセンサの検出値から１気筒当たりの吸入空気量を演算するＥＣＵであってもよい。【００１７】
本発明に係わる補正手段は、エアフローメータや吸気圧センサなどの検出値を補正してもよく、又はＥＣＵによって演算された吸入空気量を補正してもよい。【００１８】
本発明によれば、正確な吸入空気量に応じて内燃機関の運転状態に係わる制御パラメータの目標値を変更することも可能になる。その場合の制御パラメータは、たとえば、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、総燃料量（第１燃料噴射弁の燃料噴射量と第２燃料噴射弁の燃料噴射量との総和）、筒内噴射比率、点火時期、吸気バルブの開弁特性などである。【００１９】
制御パラメータがスロットル弁の開度又はＥＧＲ弁の開度である場合には、実際の吸入空気量が目標吸入空気量と一致（又はＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量と一致）するようにスロットル弁の開度又はＥＧＲ弁の開度の目標値が変更されてもよい。【００２０】
制御パラメータが総燃料量である場合には、混合気の空燃比が目標空燃比となるように総燃料量の目標値が変更されてもよい。【００２１】
制御パラメータが筒内噴射比率である場合には、実際の吸入空気量が目標吸入空気量と一致（又は実際のＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量と一致）するように筒内噴射比率の目標値が変更されてもよい。【００２２】
制御パラメータが点火時期である場合には、失火やノッキングの発生を防止、或いは内燃機関の発生トルクが目標トルクと一致するように点火時期の目標値が変更されてもよい。【００２３】
制御パラメータが吸気バルブの開弁特性である場合は、実際の吸入空気量が目標吸入空気量と一致（実際のＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量と一致）するように吸気バルブの開弁特性の目標値が変更されてもよい。【００２４】
以上述べたように制御パラメータの目標値が変更されると、筒内噴射比率の変化に起因した燃焼安定性の低下、トルクの増減、排気エミッションの増加などを抑制することができる。【００２５】
なお、本発明の内燃機関の制御システムは、取得手段により取得された吸入空気量を補正する代わりに、制御パラメータの目標値を補正するようにしてもよい。その場合、制御パラメータの目標値は、実際の吸入空気量に適した値となる。その結果、筒内噴射比率の変化に起因した燃焼安定性の低下、トルクの増減、排気エミッションの増加などを抑制することができる。【００２６】
本発明において、筒内噴射比率の変化に対する吸入空気量の増減傾向が筒内噴射比率の値に応じて相違する運転領域は、たとえば、スロットル弁の開度（以下、「スロットル開度」と称する）が所定スロットル開度以下、且つＥＧＲ弁の開度（以下、「ＥＧＲ弁開度」と称する）が所定ＥＧＲ弁開度以上となる運転領域である。【００２７】
スロットル弁による絞り損失がＥＧＲ弁による絞り損失に対して相対的に小さくなる第１の運転領域（例えば、低負荷・低回転運転領域）では、筒内噴射比率が高くなるほど、吸入空気量が減少（ＥＧＲガス量が増加）する。【００２８】
スロットル弁による絞り損失が殆どない第２の運転領域（例えば、高負荷・高回転運転領域）では、筒内噴射比率が高くなるほど、吸入空気量が増加する。なお、ＥＧＲガス量は、筒内噴射比率に関わらず略一定量となる。【００２９】
スロットル弁による絞り損失とＥＧＲ弁による絞り損失とが近似する第３の運転領域（例えば、中負荷・中回転運転領域）では、筒内噴射比率が特定比率より低くい場合は、筒内噴射比率が高くなるほど、吸入空気量が減少（ＥＧＲガス量が増加）する。一方、筒内噴射比率が特定比率以上となる場合は、筒内噴射比率が高くなるほど、吸入空気量が増加（ＥＧＲガス量は略一定量を維持）する。【００３０】
よって、スロットル開度が所定スロットル開度以下となり、且つＥＧＲ弁開度が所定ＥＧＲ弁開度以上となる運転領域は、上記した第３の運転領域に相当する。そこで、所定スロットル開度及び所定ＥＧＲ弁開度は、上記した第３の運転領域においてスロットル弁及びＥＧＲ弁が取り得る開度を満たすように定められればよい。【００３１】
なお、スロットル開度とＥＧＲ弁開度は、機関負荷及び機関回転数に基づいて決定される。そのため、スロットル開度とＥＧＲ弁開度との関係が上記した第３の運転領域に属しているか否かを判別する代わりに、機関負荷と機関回転数が上記した第３の運転領域に属しているか否かを判別するようにしてもよい。【００３２】
その際、本発明に係わる内燃機関の制御システムは、内燃機関の運転状態が上記した第３の運転領域に属するときのスロットル開度とＥＧＲ弁開度との関係、又は機関負荷と機関回転数との関係を予め記憶しておく記憶手段を備えるようにしてもよい。【００３３】
ところで、前記した特定比率は、内燃機関の仕様によって異なる。そのため、前記した特定比率は、個々の内燃機関毎に予め実験的に求めておくことが望ましい。  【００３４】
次に、本発明の内燃機関の制御システムは、
内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気ポート内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
内燃機関の排気通路から前記スロットル弁より下流の吸気通路へＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路と、
ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
内燃機関の吸入空気量を取得する第１取得手段と、
前記第１取得手段により取得された吸入空気量に基づいてＥＧＲガス量を取得する第２取得手段と、
前記ＥＧＲ弁が開弁しているときに、前記第１燃料噴射弁及び前記第２燃料噴射弁から噴射される総燃料量に対して前記第１燃料噴射弁から噴射される燃料量の比率である筒内噴射比率に基づいて、筒内噴射比率の変化に対してＥＧＲガス量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に従って、前記第２取得手段により取得されたＥＧＲガス量を補正する補正手段と、
を備えるようにしてもよい。【００３５】
かかる発明によれば、筒内噴射比率に基づいてＥＧＲガス量が増加傾向にあるか又は減少傾向にあるかが判別され、その判別結果に従ってＥＧＲガス量の取得値が補正される。その結果、ＥＧＲ作動領域において筒内噴射比率が変化しても、正確なＥＧＲガス量を求めることが可能となる。【００３６】
正確なＥＧＲガス量が求められると、ＥＧＲガス量が目標値に収束しているか否かを判別することも可能となる。その結果、ＥＧＲガス量が目標値に収束するように制御パラメータの目標値を変更することも可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、気筒内へ燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、吸気ポート内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、ＥＧＲ機構と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、正確な吸入空気量を求めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】ＥＧＲ非作動領域における筒内噴射比率と吸入空気量との関係を示す図である。
【図３】機関負荷と機関回転数とＥＧＲ作動領域との関係を示す図である。
【図４】図３中の領域ａにおいて、筒内噴射比率の変化に対する吸入空気量とＥＧＲガス量の増減傾向を示す図である。
【図５】図３中の領域ｃにおいて、筒内噴射比率の変化に対する吸入空気量とＥＧＲガス量の増減傾向を示す図である。
【図６】図３中の領域ｂにおいて、筒内噴射比率に対する吸入空気量とＥＧＲガス量の増減傾向を示す図である。
【図７】図３中の領域ａにおける筒内噴射比率と吸入空気量の補正量との関係を示す図である。
【図８】図３中の領域ｃにおける筒内噴射比率と吸入空気量の補正量との関係を示す図である。
【図９】図３中の領域ｂにおける筒内噴射比率と吸入空気量の補正量との関係を示す図である。
【図１０】実施例１における吸入空気量の補正制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】実施例２における吸入空気量の補正制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置などは、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４０】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図１０に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【００４１】
図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を備えた４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。なお、図１では、複数の気筒のうち１気筒のみが示されている。
【００４２】
内燃機関１の各気筒２には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介して図示しない出力軸（クランクシャフト）と連結されている。また、各気筒２には、筒内に燃料を噴射するための第１燃料噴射弁５と、筒内の混合気に着火するための点火プラグ６が取り付けられている。
【００４３】
気筒２の内部は、吸気ポート７及び排気ポート８と連通している。気筒２内における吸気ポート７の開口端は、吸気バルブ９により開閉される。気筒２内における排気ポート８の開口端は、排気バルブ１０により開閉される。吸気バルブ９と排気バルブ１０は、図示しない吸気カムと排気カムとにより各々開閉駆動される。
【００４４】
前記吸気ポート７は、吸気通路７０と連通している。吸気通路７０には、スロットル弁７１が配置されている。スロットル弁７１より上流の吸気通路７０には、エアフローメータ７２が配置されている。エアフローメータ７２は、吸気通路７０を流れる吸気の質量に応じた電気信号を出力するセンサであり、本発明の取得手段に相当する。吸気ポート７又は吸気通路７０には、吸気ポート７内へ燃料を噴射する第２燃料噴射弁１１が取り付けられている。
【００４５】
前記排気ポート８は、排気通路８０と連通している。排気通路８０は、図示しない触媒（例えば、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒など）や消音器を経由して大気中に開放されている。排気通路８０には、ＥＧＲ通路１２の基端が接続されている。ＥＧＲ通路１２の終端は、スロットル弁７１より下流の吸気通路７０に接続されている。ＥＧＲ通路１２は、排気通路８０を流れる排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気通路７０へ導くための通路である。ＥＧＲ通路１２の途中には、該ＥＧＲ通路１２の流路断面積を変更するＥＧＲ弁１３が配置されている。
【００４６】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどから構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ２０は、前述したエアフローメータ７２に加え、クランクポジションセンサ２１やアクセルポジションセンサ２２などの各種センサの検出信号を入力する。さらに、ＥＣＵ２０は、第１燃料噴射弁５、点火プラグ６、第２燃料噴射弁１１、ＥＧＲ弁１３、及びスロットル弁７１を電気的に制御する。
【００４７】
例えば、ＥＣＵ２０は、第１燃料噴射弁５と第２燃料噴射弁１１の各々から噴射すべき燃料量を決定し、決定された燃料量に従って第１燃料噴射弁５と第２燃料噴射弁１１を制御する。
【００４８】
より具体的には、ＥＣＵ２０は、エアフローメータ７２、クランクポジションセンサ２１、及びアクセルポジションセンサ２２などの検出信号に従って各気筒２へ供給すべき燃料量（総燃料量）を演算する。続いて、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１及びアクセルポジションセンサ２２の検出信号に従って、第１燃料噴射弁５と第２燃料噴射弁１１との噴射比率を演算し、その演算結果に応じて第１燃料噴射弁５及び第２燃料噴射弁１１を制御する。
【００４９】
ここで、第１燃料噴射弁５の噴射比率（筒内噴射比率）が高まると、図２に示すように、気筒２内へ吸入される新気（空気）の量が増加する。これは、気筒２内へ噴射された燃料の気化潜熱が増加することにより、筒内ガスの体積が減少するとともに筒内圧が低下するためであると考えられる。よって、吸気の慣性効果が小さい低回転・低負荷運転時などは、筒内噴射比率を高めることにより新気（空気）の充填効率を高めることができる。
【００５０】
ところで、筒内噴射比率が変化する過渡時は、気筒２内へ吸入される新気（空気）量の変化がエアフローメータ７２の検出値に反映されない場合がある。このため、エアフローメータ７２の検出値が実際の吸入空気量と相違する可能性がある。
【００５１】
これに対し、筒内噴射比率の変化に対する新気（空気）の変化量を予め実験的に求めておき、その変化量に従ってエアフローメータ７２の検出値を補正する方法が考えられる。
【００５２】
しかしながら、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、ＥＧＲガスの導入時（ＥＧＲ弁１３の開弁時）は、筒内噴射比率の変化に対して吸入空気量が一様に変化しないことがわかった。
【００５３】
ここで、図３乃至図６に基づいて、ＥＧＲ作動領域における吸入空気量の増減傾向について述べる。図３は、ＥＧＲ作動領域を示す図である。図３において、ＥＧＲ作動領域は、ａ、ｂ、ｃの３つの領域に区画されている。
【００５４】
図３中の領域ａは、機関負荷（アクセル開度）が高く、且つ機関回転数が低い運転領域である。領域ａにおいては、図４に示すように、筒内噴射比率が高くなるほど且つＥＧＲ弁１３の開度が大きくなるほど、吸入空気量が減少（ＥＧＲガス量が増加）する。これは、スロットル弁７１による絞り損失がＥＧＲ弁１３の絞り損失に対して大きくなるためと考えられる。
【００５５】
図３中の領域ｃは、機関負荷が高く、且つ機関回転数が高い運転領域である。領域ｃにおいては、図５に示すように、筒内噴射比率にかかわらずＥＧＲガス量が略一定量になる。吸入空気量は、筒内噴射比率が高くなるほど増加している。この傾向は、ＥＧＲ弁１３の開度にかかわらず略一定である。これは、スロットル弁７１による絞り損失がＥＧＲ弁１３による絞り損失に対して小さくなるとともに、吸気の慣性力が大きくなるためと考えられる。
【００５６】
図３中の領域ｂは、領域ａと領域ｃとの中間の領域であり、いわゆる中負荷・中回転運転領域である。領域ｂにおいては、図６に示すように、筒内噴射比率が特定比率ｒｃｉｎｊ０より低くなる範囲では、筒内噴射比率が高く且つＥＧＲ弁１３の開度が大きくなるほど吸入空気量が減少（ＥＧＲガス量が増加）している。一方、筒内噴射比率が特定比率ｒｃｉｎｊ０以上となる範囲では、筒内噴射比率が高くなるほど吸入空気量が増加（ＥＧＲガス量は筒内噴射比率にかかわらず略一定量）する。この傾向は、ＥＧＲ弁１３の開度にかかわらず略一定である。なお、図３中の領域ｂは、本発明に係わる「スロットル開度が所定スロットル開度以下となり、且つＥＧＲ弁開度が所定ＥＧＲ弁開度以上となる」運転領域に相当する。
【００５７】
そこで、ＥＣＵ２０は、先ず、内燃機関１の運転状態が上記した３つの領域ａ、ｂ、ｃの何れの運転領域に属するかを判別する。その際、上記した３つの領域ａ、ｂ、ｃの各々の範囲、並びに特定比率ｒｃｉｎｊ０の大きさは、内燃機関の仕様によって異なる。そのため、領域ａ、ｂ、ｃの各々の範囲、並びに特定比率ｒｃｉｎｊ０の大きさは、予め実験的に求めておくものとする。
【００５８】
次に、ＥＣＵ２０は、判別された領域に基づいて、筒内噴射比率の変化に対する吸入空気量の増減傾向を特定する。ＥＣＵ２０は、吸入空気量の増減傾向に基づいて、エアフローメータ７２の検出値を補正する。
【００５９】
その際の補正量は、予め実験的に求めておくことが好ましい。例えば、領域ａにおける補正量は、図７に示すように、筒内噴射比率が高く且つＥＧＲ弁１３の開度が大きくなるほど小さくなるように定められればよい。領域ｃにおける補正量は、図８に示すように、筒内噴射比率が高くなるほど大きくなるように定められればよい。
【００６０】
領域ｂにおける補正量は、図９に示すように、筒内噴射比率が特定比率ｒｃｉｎｊ０より低いときは、筒内噴射比率が高く且つＥＧＲ弁１３の開度が大きくなるほど小さくなるように定められればよい。また、筒内噴射比率が特定比率ｒｃｉｎｊ０以上のときは、筒内噴射比率が高くなるほど補正量が大きくなるように定められればよい。
【００６１】
ＥＣＵ２０は、上記した図７乃至図９に示した補正量に従ってエアフローメータ７２の検出値を補正することにより、実際の吸入空気量を正確に求めることができる。その結果、ＥＣＵ２０は、実際の吸入空気量に基づいて各種の制御パラメータ（スロットル開度、ＥＧＲ弁開度、総燃料量、筒内噴射比率、点火時期、或いは吸気バルブの開弁特性など）の目標値を変更することも可能となる。その際、ＥＣＵ２０は、各種制御パラメータを実際の吸入空気量に適した値にする処理のみならず、実際の吸入空気量が目標吸入空気量と一致するように各種制御パラメータを変更する処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
次に、本実施例における吸入空気量の補正手順について図１０のフローチャートに沿って説明する。図１０は、吸入空気量の補正制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭなどに記憶されており、ＥＣＵ２０が所定の周期で実行する。
【００６３】
図１０の補正制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１の処理を実行する。Ｓ１０１では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ作動領域に属しているか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ２０は、機関負荷と機関回転数とから定まる運転状態が図３中の領域ａ，ｂ，ｃの何れかの領域に属しているか否かを判別する。
【００６４】
前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０へ進み、筒内噴射比率に応じてエアフローメータ７２の検出値を補正する。具体的には、ＥＣＵ２０は、筒内噴射比率が高くなるほど吸入空気量が多くなるように補正を行う。
【００６５】
前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が図３中の領域ａに属しているか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ２０は、機関負荷と機関回転数とから定まる運転状態が領域ａに属しているか否かを判別する。なお、領域ａにおいてスロットル弁７１及びＥＧＲ弁１３が取り得る各々の開度の範囲を予め求めておき、実際のスロットル開度及びＥＧＲ弁開度が前記した範囲に属しているか否かを判別してもよい。
【００６６】
前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度と筒内噴射比率とに応じて補正量を演算する。例えば、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度と筒内噴射比率と図７に示したようなマップとに基づいて補正量を演算する。
【００６７】
前記Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が図３中の領域ｃに属しているか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ２０は、機関負荷と機関回転数とから定まる運転状態が領域ｃに属しているか否かを判別する。なお、領域ｃにおいてスロットル弁７１及びＥＧＲ弁１３が取り得る各々の開度の範囲を予め求めておき、実際のスロットル開度及びＥＧＲ弁開度が前記した範囲に属しているか否かを判別してもよい。
【００６８】
前記Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ２０は、筒内噴射比率に応じて補正量を演算する。例えば、ＥＣＵ２０は、筒内噴射比率と図８に示したようなマップとに基づいて補正量を演算する。
【００６９】
前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、内燃機関１の運転状態が図３中の領域ｂに属していることになる。その場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６へ進み、筒内噴射比率が特定比率ｒｃｉｎｊ０より低いか否かを判別する。
【００７０】
前記Ｓ１０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度と筒内噴射比率とに応じて補正量を演算する。具体的には、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度と筒内噴射比率と図９に示したようなマップ（図９において筒内噴射比率が特定比率ｒｃｉｎｊ０より低くなる範囲）とに基づいて補正量を演算する。
【００７１】
前記Ｓ１０６において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８へ進む。Ｓ１０８では、ＥＣＵ２０は、筒内噴射比率に応じて補正量を演算する。具体的には、ＥＣＵ２０は、筒内噴射比率と図９に示したようなマップ（図９において筒内噴射比率が特定比率ｒｃｉｎｊ０以上となる範囲）とに基づいて補正量を演算する。
【００７２】
ＥＣＵ２０は、前記したＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，又はＳ１０８の処理を実行した後にＳ１０９へ進む。Ｓ１０９では、前記したＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，又はＳ１０８で算出された補正量に従ってエアフローメータ７２の検出値を補正する。
【００７３】
このようにＥＣＵ２０が図１０の補正制御ルーチンを実行することにより、筒内噴射比率が変更される過渡時において、実際の吸入空気量を正確に求めることが可能となる。その結果、実際の吸入空気量に応じて各種の制御パラメータの目標値を変更することができるため、燃焼安定性の低下、排気エミッションの増加、トルクの増減などを抑制することが可能となる。
【００７４】
なお、ＥＣＵ２０がＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理を実行することにより、本発明に係わる判別手段が実現される。また、ＥＣＵ２０がＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９の処理を実行することにより、本発明に係わる補正手段が実現される。
【００７５】
ところで、本実施例では、内燃機関１の運転状態が属する領域の判別処理、及び筒内噴射比率に対する吸入空気量の増減傾向の特定処理を行った上で補正値を求める例について述べたが、それらの処理を行わずに補正量を求めるようにしてもよい。
【００７６】
例えば、機関負荷と機関回転数と筒内噴射比率とＥＧＲ弁１３の開度と補正量との関係を予めマップ化しておくことにより、機関負荷と機関回転数と筒内噴射比率とＥＧＲ弁１３の開度とをパラメータとして補正量が求められるようにしてもよい。
【００７７】
また、本実施例では、筒内噴射比率が変更される過渡時において筒内噴射比率に応じてエアフローメータ７２の検出値を補正する例について述べたが、筒内噴射比率に応じて制御パラメータの目標値を補正してもよい。たとえば、ＥＣＵ２０は、図１０のＳ１０９においてエアフローメータ７２の検出値を補正する代わりに、制御パラメータの目標値を補正してもよい。その際、補正対象となる制御パラメータは、エアフローメータ７２の検出値に従って目標値が決定される制御パラメータである。
【００７８】
補正対象となる制御パラメータが総燃料量である場合は、前述した図７乃至図９に示した補正量と同様の傾向を有する補正量により総燃料量が補正されてもよい。その場合、総燃料量が実際の吸入空気量に見合った量となるため、空燃比を目標空燃比に収束させることが可能となる。
【００７９】
このように制御パラメータの目標値が補正されると、補正後の目標値は実際の吸入空気量に適した値となる。その結果、燃焼安定性の低下、排気エミッションの増加、トルクの増減などを抑制することが可能となる。
【００８０】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００８１】
前述した第１の実施例では、筒内噴射比率が変化する過渡時においてエアフローメータ７２の検出値を補正する例について述べたが、本実施例では筒内噴射比率とともにＥＧＲ弁１３の開度が変化する過渡時においてエアフローメータ７２の検出値を補正する例について述べる。
【００８２】
例えば、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ非作動領域からＥＧＲ作動領域へ移行する場合などは、ＥＧＲ弁１３の実際の開度が直ちに目標ＥＧＲ弁開度に収束しない。さらに、ＥＧＲ弁１３の実際の開度が目標ＥＧＲ弁開度に収束した直後は、ＥＧＲガスが排気通路８０から吸気通路７０へ到達するまでに輸送遅れが生じるため、ＥＧＲガス量が直ちに目標ＥＧＲガス量に収束しない。
【００８３】
そのような場合は、前述した第１の実施例で述べた方法により求められた吸入空気量と実際の吸入空気量との間に誤差が生じる。そこで、本実施例では、目標ＥＧＲガス量に対する実際のＥＧＲガス量の収束率（＝（実際のＥＧＲガス量）／（目標ＥＧＲガス量））、或いは目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の収束率（＝（実際のＥＧＲ率）／（目標ＥＧＲ率））を求め、その収束率により吸入空気量の補正量を修正するようにした。
【００８４】
ここで、ＥＧＲ弁１３の応答遅れは開度の変化量が大きくなるほど大きくなる。ＥＧＲガスの輸送遅れは機関回転数が低くなるほど大きくなる。よって、ＥＧＲ弁１３の開度変化量と機関回転数とに基づいて収束率を求めることができる。
【００８５】
ただし、前記した収束率は、ＥＧＲ弁１３の動作開始時（又は、ＥＣＵ２０からＥＧＲ弁１３へ制御信号が出力されたとき）からの経過時間が長くなるほど高くなる。このため、収束率は、開度変化量と機関回転数と経過時間とに基づいて求められることが好適である。
【００８６】
このようにして収束率が求められると、ＥＣＵ２０は、前述した第１の実施例で述べた方法により求められた補正量と収束率とを乗算し、その演算結果を最終の補正量として吸入空気量を補正する。
【００８７】
以下、本実施例における吸入空気量の補正手順について図１１に沿って説明する。図１１は、本実施例における補正制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図１１において、第１の実施例の補正制御ルーチン（図１０を参照）と同様の処理には同一の符号を付している。
【００８８】
図１１の補正制御ルーチンと図１０の補正制御ルーチンとの相違点は、Ｓ１０９の前に実行されるＳ２０１の処理である。すなわち、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，又はＳ１０８の処理を実行した後にＳ２０１の処理を実行する。Ｓ２０１では、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，又はＳ１０８で算出された補正量に収束率を乗算して最終の補正量を演算する。そして、Ｓ１０９では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２０１で算出された最終の補正量によりエアフローメータ７２の検出値を補正する。
【００８９】
このようにＥＣＵ２０が図１１の補正制御ルーチンを実行することにより、ＥＧＲ弁１３の応答遅れやＥＧＲガスの輸送遅れが生じている場合であっても、実際の吸入空気量を正確に求めることが可能となる。
【００９０】
なお、前述した第１及び第２の実施例では、エアフローメータ７２の検出値を補正する例について述べたが、エアフローメータ７２の検出値に基づいて算出されるＥＧＲガス量を補正することもできる。その場合、ＥＣＵ２０は、図４乃至図６に示したＥＧＲガス量の増減傾向に基づいてＥＧＲガス量を補正すればよい。さらに、ＥＣＵ２０は、補正後のＥＧＲガス量が目標値と相異している場合は、制御パラメータの目標値を補正することによりＥＧＲガス量を目標値に収束させることも可能となる。
【符号の説明】
【００９１】
１ 内燃機関
２ 気筒
５ 第１燃料噴射弁
６ 点火プラグ
７ 吸気ポート
８ 排気ポート
９ 吸気バルブ
１０ 排気バルブ
１１ 第２燃料噴射弁
１２ ＥＧＲ通路
１３ ＥＧＲ弁
２０ ＥＣＵ
７０ 吸気通路
７１ スロットル弁
７２ エアフローメータ
【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】
2010114127.tif 000009
【図８】
2010114127.tif 000010
【図９】
2010114127.tif 000011
【図１０】
2010114127.tif 000012
【図１１】
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【国際調査報告】
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2010114127.tif 000015
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