(57)【要約】【課題】  本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、排出ガスの空燃比を失火を招かない範囲において正確に目標空燃比に制御する。【解決手段】  排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるのに要求される筒内流入燃料量を筒内残留燃料量に基づいて算出し、筒内流入燃料量に基づいてインジェクタによる燃料噴射量を算出する。その際、排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させたときに実現される筒内に吸入される新規ガスの空燃比を筒内流入燃料量から算出し、新規ガスの空燃比がリーン側或いはリッチ側の失火限界を超えていないか否か判定する。判定の結果、新規ガスの空燃比が失火限界を超えるときには、新規ガスの空燃比が失火限界内に収まるようにインジェクタによる燃料噴射量を補正する。【選択図】      図４
2006144656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気が開始される時点での筒内残留燃料量を算出する残留燃料量算出手段と、
筒内から排出される排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるのに要求される筒内流入燃料量を、前記筒内残留燃料量に基づいて算出する流入燃料量算出手段と、
インジェクタによる燃料噴射量を、前記筒内流入燃料量に基づいて算出する燃料噴射量算出手段と、
排出ガスの空燃比を前記目標空燃比に一致させたときに実現される筒内に吸入される新規ガスの空燃比を、前記筒内流入燃料量から算出する新規ガス空燃比算出手段と、
新規ガスの空燃比がリーン側或いはリッチ側の失火限界を超えていないか否か判定する判定手段と、
新規ガスの空燃比が失火限界を超えるときには、新規ガスの空燃比が失火限界内に収まるように前記インジェクタによる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内燃機関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、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、筒内から排出される排出ガスの空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の内燃機関は、一般に、排出ガスの浄化を目的とした触媒を排気通路に備えている。この種の触媒は、排出ガスの空燃比が理論空燃比付近に維持されることにより、優れた浄化能力を発揮する。このため、車載用の内燃機関においては、排出ガスの空燃比を目標空燃比とするための制御が広く実行されている。
【０００３】
最も一般的な構成としては、吸入空気量を計測するためのエアフローメータを吸気通路に備え、かつ、排出ガスの空燃比を計測する空燃比センサを排気通路に備えるものが知られている。また、このような構成を有する内燃機関において実行される制御としては、吸入空気量を理論空燃比で除することにより基本の燃料噴射量を算出し、その基本の燃料噴射量を空燃比センサの出力に基づいて修正する空燃比フィードバック制御が典型的なものとして知られている。
【０００４】
以上のような制御手法によれば、筒内に新たに吸入されるガスの空燃比を精度良く理論空燃比に制御することができる。そして、定常状態では、排出ガスの空燃比を精度良く理論空燃比とすることができる。ところが、筒内には、新規に吸入されるガスの他に、既燃ガスが存在していることがある。そして、内燃機関の運転状態が変化する過渡時においては、既燃ガスの空燃比と新規ガスの空燃比が一致しないのが通常である。
【０００５】
このような状況下では、新規ガスの空燃比を理論空燃比に制御しても、筒内に存在するガスの空燃比を全体として理論空燃比とすることはできない。したがって、この場合は、理論空燃比から外れた空燃比を有する排出ガスが筒内から排気通路へ排出されることとなる。このように、上述した典型的な制御の手法によっては、内燃機関の過渡運転時において、排気空燃比の精度を維持することが困難である。
【０００６】
特許文献１には、筒内ガスの空燃比を推定して、その推定の結果に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する手法が開示されている。より具体的には、ここには、筒内に吸入される新規ガスの空燃比と、筒内に残留する残留ガスの空燃比とに基づいて、筒内ガスの空燃比を推定し、その推定値に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する手法が開示されている。更に、ここには、筒内ガス空燃比の推定値を、排気通路に配置した空燃比センサの出力に基づいて補正する手法が開示されている。この手法によれば、筒内ガスの空燃比と目標空燃比との差を燃料噴射量に反映させることができるため、上述した典型的な手法に比して、筒内ガスの制御精度を高めることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示される手法は、筒内に吸入される新規ガスを目標空燃比とするための基本噴射量に、上記の偏差に応じて設定されるフィードバック補正係数を掛け合わせることにより燃料噴射量を算出するものである。つまり、この手法は、あくまで、筒内ガスの空燃比と目標空燃比との偏差に応じて、新規ガスの空燃比を一定の規則でリッチ化或いはリーン化するものである。
【０００９】
筒内における既燃ガスの割合と新規ガスの割合は、内燃機関の運転状態に応じて変化する。新規ガスの割合が大きい場合には、上記のリッチ化或いはリーン化により筒内ガスの空燃比は大きく変動する。一方、新規ガスの割合が小さい場合は、上記のリッチ化或いはリーン化に伴って、筒内ガスの空燃比には小さな変化しか生じない。つまり、内燃機関の過渡運転時には、新規ガスの空燃比と筒内ガスの空燃比、つまり、排出ガスの空燃比とは必ずしも一致しない。
【００１０】
良好なエミッション特性を実現するうえでは、排出ガスの空燃比を正確に目標空燃比に一致させることが求められる。ただし、新規ガスの空燃比と排出ガスの空燃比とは必ずしも一致しないことから、排出ガスの空燃比をストイキよりもリーン側或いはリッチ側に設定された目標空燃比に制御しようとした場合に、新規ガスの空燃比が過剰にリーン或いはリッチになってしまう可能性がある。新規ガスの空燃比が失火限界を超えると筒内は失火状態に陥ってしまうため、排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させたにもかかわらず、エミッション特性は逆に悪化してしまうおそれがある。
【００１１】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排出ガスの空燃比を失火を招かない範囲において正確に目標空燃比に制御することができる内燃機関の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】
【００１２】
本発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
吸気が開始される時点での筒内残留燃料量を算出する残留燃料量算出手段と、
筒内から排出される排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるのに要求される筒内流入燃料量を、前記筒内残留燃料量に基づいて算出する流入燃料量算出手段と、
インジェクタによる燃料噴射量を、前記筒内流入燃料量に基づいて算出する燃料噴射量算出手段と、
排出ガスの空燃比を前記目標空燃比に一致させたときに実現される筒内に吸入される新規ガスの空燃比を、前記筒内流入燃料量から算出する新規ガス空燃比算出手段と、
新規ガスの空燃比がリーン側或いはリッチ側の失火限界を超えていないか否か判定する判定手段と、
新規ガスの空燃比が失火限界を超えるときには、新規ガスの空燃比が失火限界内に収まるように前記インジェクタによる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している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸気が開始される時点で生じている筒内残留燃料量を算出することができる。筒内残留燃料量が判ると、過渡運転時においても、筒内から排出される排出ガスの空燃比を目標空燃比とするために必要な筒内流入燃料量を正確に算出することができる。本発明によれば、その筒内流入燃料量に基づいて燃料噴射量が算出されるため、過渡運転時においても、排出ガスの空燃比を精度良く目標空燃比とすることができる。また、本発明によれば、排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるときに筒内に吸入される新規ガスの空燃比を、筒内流入燃料量から正確に算出することができる。新規ガスの空燃比とリーン側及びリッチ側の失火限界とを比較することで、筒内での失火の可能性を判断することができる。本発明によれば、新規ガスの空燃比がリーン側或いはリッチ側の失火限界を超えている場合には、新規ガスの空燃比が失火限界内に収まるように燃料噴射量が補正されるので、筒内での失火によってエミッション特性が悪化することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態としての燃料噴射制御装置が適用された内燃機関システムの概略構成を示す図である。先ず、図１を参照して本発明が適用される内燃機関システムの構成について説明する。
【００１５】
本実施形態にかかる内燃機関は、内部にピストン８が配置されたシリンダブロック６と、シリンダブロック６に組み付けられたシリンダヘッド４を備えている。ピストン８の上面からシリンダヘッド４までの空間は燃焼室１０を形成しており、この燃焼室１０に連通するように吸気ポート１８と排気ポート２０がシリンダヘッド４に形成されている。吸気ポート１８と燃焼室１０との接続部には、吸気ポート１８と燃焼室１０との連通状態を制御する吸気バルブ１２が設けられ、排気ポート２０と燃焼室１０との接続部には、排気ポート２０と燃焼室１０との連通状態を制御する排気バルブ１４が設けられている。また、シリンダヘッド４には、燃焼室１０の頂部から燃焼室１０内に突出するように点火プラグ１６が取り付けられている。
【００１６】
シリンダヘッド４の吸気ポート１８には、空気を燃焼室１０内（筒内）に導入するための吸気通路３０が接続されている。吸気通路３０の上流端にはエアクリーナ３２が設けられ、空気はエアクリーナ３２を介して吸気通路３０内に取り込まれる。エアクリーナ３２の下流には、空気の吸入量を検出するためのエアフローメータ５６が配置されている。吸気通路３０の下流部は気筒毎（吸気ポート１８毎）に分岐しており、その分岐部にはサージタンク３４が設けられている。吸気通路３０のサージタンク３４の上流にはスロットルバルブ３６が配置されている。スロットルバルブ３６には、その開度を検出するためのスロットルセンサ５４が付設されている。また、吸気通路３０の吸気ポート１８の近傍には、燃料を噴射するためのインジェクタ３８が気筒毎に設けられている。
【００１７】
一方、シリンダヘッド４の排気ポート２０には、燃焼室１０内での燃焼により生成された燃焼ガスを排出ガスとして排出するための排気通路４０が接続されている。排気通路４０には、排出ガスを浄化するための触媒４２が設けられている。排気通路４０における触媒４２の上流には、排出ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ５８が配置されている。
【００１８】
また、本実施形態にかかる内燃機関は、その制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の出力側には前述のインジェクタ３８、スロットルバルブ３６、点火プラグ１６等の種々の機器が接続されている。ＥＣＵ５０の入力側には、前述のエアフローメータ５６、スロットルセンサ５４、空燃比センサ５８の他、クランク軸２４の回転角度を検出するクランク角センサ５２や冷却水温を検出する水温センサ６０等の種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各機器を駆動するようになっている。
【００１９】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態における燃料噴射制御の考え方について説明する。図２は本実施形態における燃料噴射制御の考え方を説明するための図であり、内燃機関内での燃料の挙動を模式的に示す図である。
【００２０】
図２において、符号「fi」はインジェクタ３８から噴射された燃料量（以下、燃料噴射量fiと称す）を表している。インジェクタ３８からの燃料噴射量fiは、その全てが燃焼室１０内に吸入されるのではなく、一部の燃料は吸気ポート１８の壁面や吸気バルブ１２に付着する。符号「fw」は吸気ポート１８の壁面等に付着して燃焼室１０内に吸入されない燃料量（以下、壁面付着量fwと称す）を表している。壁面等に付着した燃料はやがて気化し、燃焼室１０内に吸入される。したがって、吸気ポート１８から燃焼室１０内には、インジェクタ３８から噴射された燃料のうち壁面等に付着しなかった分と、壁面等に付着した燃料が気化した分とが吸入されることになる。
【００２１】
図２において、符号「fｃ」は燃焼室１０内に流入する燃料量（以下、筒内流入燃料量fcと称す）を表している。燃料は、吸気バルブ１２の開弁に伴い、吸気ポート１８から燃焼室１０内へ新規ガスに含まれて吸入される。符号「Ga」は燃焼室１０内に流入する新規ガスの量（以下、吸入空気量Gaと称す）を表している。吸入空気量Gaは、エアフローメータ５６（図１参照）によって検出することができる。
【００２２】
筒内流入燃料量fcは、内燃機関の運転状態に応じて燃焼室１０内に流入することが要求される燃料量である。筒内流入燃料量fcを算出する手法としては、吸入空気量Gaの実測値を目標空燃比AFRで除することにより算出する手法が一般的である。これは、排出ガスの空燃比AFReが次式(1)で算出される新規ガスの空燃比AFRcに一致していることを前提としたものである。
AFRc=Ga/fc・・・(1)
【００２３】
しかし、燃焼室１０内には、現サイクルの吸気行程において吸入された新規ガスだけではなく、前サイクルの排気行程において排出されなかった残留ガスが存在している。過渡運転時には、残留ガスの空燃比は新規ガスの空燃比AFRcに必ずしも一致しないため、上記のような一般的な手法によっては、必ずしも排出ガスの空燃比AFReを目標空燃比AFRに一致させることができない。そこで、本実施形態のシステムでは、筒内残留ガスの影響を考慮して、より厳密には、筒内に残留する燃料量を考慮して、排出ガスの空燃比AFReが目標空燃比AFRとなるように、燃料噴射量fiを算出することを原則としている。
【００２４】
図２において、符号「Gr」は吸気開始の時点で燃焼室１０内に残留しているガス量（以下、筒内残留ガス量Grと称す）を表している。符号「fr」は残留ガス中に含まれる燃料（既燃燃料）の量（以下、筒内残留燃料量frと称す）を表している。これら筒内残留ガス量Grと筒内残留燃料量frは、何れも、内燃機関の運転状態に対して相関を有している。このため、それらと内燃機関の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておくことで、筒内残留ガス量Gr及び筒内残留燃料量frの各値を車両上で推定することができる。
【００２５】
図２において、符号「Gex」は１サイクルの運転に伴って燃焼室１０内から排出される排出ガスのガス量（以下、排出ガス量Gexと称す）を表している。排出ガス量Gexは、前述の吸入空気量Gaと筒内残留ガス量Grを用いて表すことができる。現サイクル（kサイクルとする）の開始時には、前サイクルの排気行程で筒内に残留したGr(k-1)で表される量の筒内残留ガスが存在している。現サイクルの吸気行程中にGa(k)で表される空気量が吸入されたとすると、現サイクルの吸気行程終了時における筒内総ガス量はGa(k)+Gr(k-1)で表される量となる。内燃機関の排気行程では、筒内総ガス量Ga(k)+Gr(k-1)の一部が排出ガス量として排出され、その残部が次サイクルの開始時に筒内に残留している筒内残留ガス量Gr(k)となる。したがって、現サイクルの排出ガス量Gex(k)は、次式(2)のように表すことができる。
Gex(k)=Ga(k)+Gr(k-1)-Gr(k)・・・(2)
【００２６】
また、符号「fex」は排出ガスに含まれて排出される燃料（既燃燃料）の量（以下、排出燃料量fexと称す）を表している。排出燃料量fexは、前述の筒内流入燃料量fcと筒内残留燃料量frを用いて表すことができる。現サイクルの開始時における筒内残留燃料量がfr(k)であり、現サイクルの終了時における筒内残留燃料量、つまり、次サイクルの筒内残留燃料量がfr(k)であるとすれば、現サイクル中に筒内に流入する燃料量fc(k)と、現サイクル中における排出燃料量fex(k)との関係は、次式(3)のように表すことができる。
fex(k)=fc(k)+fr(k-1)-fr(k)・・・(3)
【００２７】
空燃比センサ５８で検出される排出ガスの空燃比AFReは、排出ガス量Gexと排出燃料量fexとを用いて、次式のように表すことができる。
AFRe=Gex/fex・・・(4)
したがって、上記の式(2)乃至(4)から、現サイクルにおける排出ガスの空燃比AFRe(k)を目標空燃比AFR(k)に一致させるための条件は、以下のように表すことができる。
AFR(k)=Gex(k)/fex(k)
={Ga(k)+Gr(k-1)-Gr(k)}/{fc(k)+fr(k-1)-fr(k)}・・・(5)
【００２８】
つまり、現サイクルにおける排出ガスの空燃比AFRe(k)を目標空燃比AFR(k)とするための条件は、現サイクル中に筒内に流入する燃料量fc(k)を次式(6)で表される値とすることなる。
fc(k)={Ga(k)+Gr(k-1)-Gr(k)}/AFR(k)-fr(k-1)+fr(k)・・・(6)
換言すると、現サイクルにおける筒内流入燃料量fc(k)を、上記式(6)にしたがって算出すれば、現サイクルにおける排出ガスの空燃比AFRe(k)を目標空燃比AFR(k)に一致させることが可能となる。
【００２９】
次に、筒内流入燃料量fcに基づいて、燃料噴射量fiを算出する手法の一例を説明する。図３は、燃料噴射量fiと筒内流入燃料量fcとの関係を表す燃料挙動モデルを説明するための図である。本実施形態のシステムは、このモデルを前提として、筒内流入燃料量fcに対応する燃料噴射量fiを算出する。
【００３０】
インジェクタ３８から噴射された燃料は、その一部が吸気ポート１８の壁面や吸気バルブ１２に付着し、その残部が燃焼室１０内に流入する。噴射された燃料が壁面等に付着する割合を「付着率R」とすると、新たに噴射された燃料のうち、壁面等に付着する燃料の量は「R×fi」で表されることとなる。一方、噴射燃料のうち、燃焼室１０内に吸入される燃料の量は「(1-R)×fi」で表されることとなる。
【００３１】
燃焼室１０内には、インジェクタ３８から直接的に供給される燃料「(1-R)×fi」に加えて、壁面付着燃料の気化により生じた気化燃料が流入する。壁面付着燃料が壁面等に付着したままの状態で残る割合を「残留率P」とすれば、前サイクルにおいて生じていた壁面付着量fwのうち、「P×fw」で表される量は、壁面付着燃料のまま残ることとなり、一方、「(1-P)×fw」で表される量の燃料が燃焼室１０内に吸入されることとなる。
【００３２】
したがって、第kサイクルの開始時（例えば、吸気行程の開始時）における壁面付着量がfw(k)であり、第kサイクルにおける燃料噴射量がfi(k)である場合、第k+1サイクルにおける壁面付着量fw(k+1)は、次式(7)のように表すことができる。また、第kサイクルにおいて燃焼室１０内に流入する燃料の量fc(k)は、次式(8)のように表すことができる。
fw(k+1)=P×fw(k)+R×fi(k)・・・(7)
fc(k)=(1-P)×fw(k)+(1-R)×fi(k)・・・(8)
【００３３】
上記の式(8)によれば、fc(k)の燃料を燃焼室１０内に流入させるために必要な燃料噴射量fi(k)は、以下のように表すことができる。
fi(k)={fc(k)-(1-P)×fw(k)}/(1-R)・・・(9)
【００３４】
燃料の付着率Rおよび残留率Pは、内燃機関の運転状態に対して相関を有している。このため、それらと内燃機関の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておけば、付着率Rおよび残留率Pは、何れも車両上で推定することが可能である。それらが推定されれば、上記式(9)にしたがって筒内流入燃料量fcを生じさせるための燃料噴射量fiを算出することができる。
【００３５】
本実施形態のシステムは、内燃機関の過渡運転時には、上記式(6)にしたがって、排出ガスの空燃比AFReを目標空燃比とするための筒内流入燃料量fcを算出し、その筒内流入要求燃料量fcを上記式(9)に代入することにより燃料噴射量fi(k)を算出する。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関の過渡運転時においても、排出ガスの空燃比AFReを精度良く目標空燃比AFRに制御することが可能である。
【００３６】
ところで、前述のように、内燃機関の運転状態が変化する過渡時においては、排出ガスの空燃比AFReと新規ガスの空燃比AFRcとは一致しないのが通常である。このため、例えば、目標空燃比AFRがストイキよりもリーン側に設定され、新規ガスの空燃比AFRcが排出ガスの空燃比AFReよりもリーンになっている場合、排出ガスの空燃比AFReを目標空燃比AFRに近づけようとすると、新規ガスの空燃比AFRcは過剰にリーンになってしまう可能性がある。新規ガスの空燃比AFRcには正常燃焼が可能な範囲があり、新規ガスの空燃比AFRcがその限界（失火限界）を超えて過剰にリーンになっても過剰にリッチになっても、筒内が失火状態に陥るおそれがある。
【００３７】
そこで、本実施形態のシステムでは、新規ガスの空燃比AFRcが失火限界を超えることによる筒内の失火を防止するため、燃料噴射量fiを算出するに当たり、図４に示すルーチンが実行されるようになっている。図４は、本実施形態においてＥＣＵ５０により実行される燃料噴射量制御の内容をフローチャートで示したものである。図４に示すルーチンは、内燃機関の気筒毎に実行される。また、個々の気筒に関するルーチンは、内燃機関が１サイクル動作する毎に、より具体的には、対象とする気筒において燃料噴射が開始される前の所定クランク角が実現される毎に起動されるものとする。
【００３８】
図４に示すルーチンでは、先ず、クランク角センサ５２の信号から、当該気筒における燃料噴射量の決定タイミングが到来したか否か判定される（ステップ１００）。決定タイミングが到来するまでは、以降のステップの処理はパスされる。
【００３９】
燃料噴射量の決定タイミングが到来したときには、予め記憶されたマップを参照して、現在の内燃機関の運転状態に応じた筒内残留ガス量Grと筒内残留燃料量frが算出される（ステップ１０２）。また、予め記憶されたマップを参照して、現在の内燃機関の運転状態に応じた残留率Pと付着率Rが算出される（ステップ１０４）。
【００４０】
次にステップ１０６の処理が実行される。本実施形態のシステムでは、原則として排出ガスの空燃比AFReが目標空燃比AFRと一致するように燃料噴射量fiを算出することとしているが、内燃機関に対しては、排出ガスの空燃比精度に優先して、新規ガスの空燃比精度を高めることが要求されることもある。例えば、内燃機関の始動時、フューエルカットからの復帰直後、ドラビリ優先モードでの運転中、及び燃費優先モードでの運転中等、燃焼室１０内での燃焼を安定化させるべき状況下、或いは、燃焼室１０内での燃焼状態を正確に制御すべき状況下では、新規ガスの空燃比精度が優先される。一方、エミッションの低減が望まれる暖機時、触媒４２の被毒解除のために実行されるリッチスパイク制御時等、エミッション特性を良好に保つべき状況下、或いは、触媒４２に対して所望の空燃比に制御された排出ガスを流入させるべき状況下では、排出ガスの空燃比精度が優先される。ステップ１０６では、現在の内燃機関の運転状態から、排出ガスの空燃比精度と新規ガスの空燃比精度との何れが優先されるか判定される。
【００４１】
ステップ１０６の判定の結果、新規ガスの空燃比精度が優先される場合には、目標空燃比AFRは新規ガスの空燃比AFRcの目標値とされる。ステップ１２２では、上記の式(1)を用いて、新規ガスの空燃比AFRcを目標空燃比AFRとするための筒内流入燃料量fcが算出される。そして、ステップ１１６では、上記の式(9)によるモデル計算によって、ステップ１２２で算出された筒内流入燃料量fcを実現するための燃料噴射量fiが算出される。
【００４２】
一方、ステップ１０６の判定の結果、排出ガスの空燃比精度が優先される場合には、目標空燃比AFRは排出ガスの空燃比AFReの目標値とされる。ステップ１０８では、上記の式(6)を用いて、排出ガスの空燃比AFReを目標空燃比AFRとするための筒内流入燃料量fcが算出される。この筒内流入燃料量fcを実現するための燃料噴射量fiは、上記の式(9)によるモデル計算によって算出することができる。しかし、前述のように、排出ガスの空燃比AFReが目標空燃比AFRになるように燃料噴射量fiを制御した場合、新規ガスの空燃比AFRcが失火限界を超えてしまう可能性がある。このため、次のステップ１１０では、上記の式(1)を用いて、ステップ１０８で算出された筒内流入燃料量fcに対応する新規ガスの空燃比AFRcが算出される。
【００４３】
ステップ１１２及びステップ１１４では、ステップ１１０で算出された新規ガスの空燃比AFRcと失火限界との比較が行われる。先ず、ステップ１１２では、新規ガスの空燃比AFRcがリッチ側の失火限界値Rlimitよりもリッチになっていないか否か判定される。新規ガスの空燃比AFRcがリッチ側失火限界値Rlimitよりもリーンの場合には、ステップ１１４において、新規ガスの空燃比AFRcがリーン側の失火限界値Llimitよりもリーンになっていないか否か判定される。新規ガスの空燃比AFRcがリッチ側失火限界値Rlimitとリーン側失火限界値Llimitとの間にある場合、つまり、正常燃焼が可能な範囲にある場合には、上記の式（９）によるモデル計算によって、ステップ１０８で算出された筒内流入燃料量fcを実現するための燃料噴射量fiが算出される（ステップ１１６）。
【００４４】
これに対し、新規ガスの空燃比AFRcがリッチ側失火限界値Rlimitを超えている場合には、ステップ１１８の処理が行われる。ステップ１１８では、新規ガスの空燃比AFRcをリッチ側失火限界値Rlimitにするのに必要な筒内流入燃料量が算出され、その値が筒内流入燃料量fcとして再設定される。ステップ１１６では、上記の式(9)によるモデル計算によって、ステップ１１４で再設定された筒内流入燃料量fcを実現するための燃料噴射量fiが算出される。
【００４５】
また、新規ガスの空燃比AFRcがリーン側失火限界値Llimitを超えている場合には、ステップ１２０の処理が行われる。ステップ１２０では、新規ガスの空燃比AFRcをリーン側失火限界値Llimitにするのに必要な筒内流入燃料量が算出され、その値が筒内流入燃料量fcとして再設定される。ステップ１１６では、上記の式(9)によるモデル計算によって、ステップ１２０で再設定された筒内流入燃料量fcを実現するための燃料噴射量fiが算出される。
【００４６】
以上のルーチンによれば、排出ガスの空燃比AFReが目標空燃比AFRになるように燃料噴射量fiを制御する場合、新規ガスの空燃比AFRcが失火限界値Llimit，Rlimitを超えるときには、燃料噴射量fiは新規ガスの空燃比AFRcが失火限界値Llimit，Rlimitを超えないように補正される。このため、本実施形態のシステムによれば、筒内での失火によってエミッション特性が悪化することを防止することができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、ＥＣＵ５０により図４の燃料噴射量制御ルーチンにおけるステップ１０２の処理が実行されることで本発明の「残留燃料量算出手段」が、ステップ１０８の処理が実行されることで本発明の「流入燃料量算出手段」が、ステップ１１６の処理が実行されることで本発明の「燃料噴射量算出手段」が実現されている。また、ＥＣＵ５０によりステップ１１０の処理が実行されることで本発明の「新規ガス空燃比算出手段」が、ステップ１１２及びステップ１１４の処理が実行されることで本発明の「判定手段」が、ステップ１１８及びステップ１２０の処理が実行されることで本発明の「燃料噴射量補正手段」が実現されている。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００４９】
上記実施の形態においては、筒内流入要求燃料量fcに基づいて燃料噴射量fiを算出する手法が、図３に示す燃料挙動モデル（PRモデル）を前提とする手法に限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、筒内流入燃料量fcを基礎として燃料噴射量fiを算出する手法は、如何なる方法であってもよく、他の燃料挙動モデルを前提としてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、燃料噴射の手法がポート噴射の手法に限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、筒内噴射式の内燃機関に対して適用することも可能である。
【００５１】
また、上記実施の形態においては、新規ガスの空燃比AFRcがリッチ側失火限界値Rlimitを超える場合、空燃比AFRcがリッチ側失火限界値Rlimitになるように燃料噴射量fiを補正しているが、リッチ側失火限界値Rlimitよりもリーンになるように補正してもよい。同様に、空燃比AFRcがリーン側失火限界値Llimitを超える場合には、空燃比AFRcがリーン側失火限界値Llimitよりもリッチになるように燃料噴射量fiを補正してもよい。
【００５２】
また、上記実施の形態においては、失火限界値Rlimit，Llimitを固定値としているが、内燃機関の運転状態（例えば、回転数、バルブタイミング、バルブリフト量、空気量、水温等）との関係を事前に把握してマップを作成しておき、内燃機関の運転状態に応じて各失火限界値Rlimit，Llimitを変化させるようにしてもよい。或いは、燃焼モデル等のモデルを用いて失火限界を判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態としての燃料噴射制御装置が適用された内燃機関システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における燃料噴射制御の考え方を説明するための図である。
【図３】燃料噴射量fiと筒内流入燃料量fcとの関係を表す燃料挙動モデルを説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態において実行される燃料噴射量制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１０  燃焼室
１２  吸気バルブ
１４  排気バルブ
１６  点火プラグ
１８  吸気ポート
２０  排気ポート
２４  クランク軸
３０  吸気通路
３６  スロットルバルブ
３８  インジェクタ
４０  排気通路
４２  三元触媒
５０  ＥＣＵ
５２  クランク角センサ
５６  エアフローメータ
５８  空燃比センサ
AFR  目標空燃比
AFRc  新規ガスの空燃比
AFRe  排出ガスの空燃比
Ga  吸入空気量
fi  燃料噴射量
fw  壁面付着燃料量
fc  筒内流入燃料量
Gr  筒内残留ガス量
fr  筒内残留燃料量
P  残留率
R  付着率
Gex  排出ガス量
fex  排出燃料量
【図１】
2006144656.tif 000003
【図２】
2006144656.tif 000004
【図３】
2006144656.tif 000005
【図４】
2006144656.tif 000006