(57)【要約】【課題】ＶＶＴの位相角変化による内部ＥＧＲガス量の変化を利用して付着燃料の気化促進を図り、燃費の向上を図ることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】  吸気バルブ５と排気バルブ６の開弁期間のオーバラップＯＲを可変制御可能な吸気ＶＶＴ１６可変バルブを有すると共に吸気ポート３ｐに燃料を噴射する燃料噴射制御装置において、燃焼室２に直接輸送される直送燃料量ＴＢ（ｎ）・αを算出する直送輸送量算出手段Ａ１と、液膜輸送量ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）を算出する液膜輸送量算出手段Ａ２と、燃料輸送総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）を求める燃料輸送総量算出手段Ａ３と、燃料輸送総量が適正量実燃料噴射量ＴＩＮＪ（ｎ）となるように吸気ポート内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射制御手段Ａ４とを有し、直送輸送量算出手段は直送燃料量の割合（直送係数α）を可変設定することを特徴とする。【選択図】図１
2006063924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブと排気バルブの開弁期間のオーバラップを可変制御可能な可変バルブを有すると共に吸気ポート内に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
吸気ポート内に噴射される燃料量中で燃焼室に直接輸送される直送燃料量を算出する直送輸送量算出手段と、
上記吸気系内に付着した液膜から燃焼室に輸送される液膜輸送量を算出する液膜輸送量算出手段と、
上記直送輸送量と液膜燃料量とに基づき燃焼室への燃料輸送総量を求める燃料輸送総量算出手段と、
上記燃料輸送総量が上記機関の運転状態に応じた適正量となるように上記吸気ポート内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射制御手段とを有し、
上記直送輸送量算出手段は上記可変バルブの制御状態に応じて上記直送燃料量の割合を可変設定する
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】
吸気バルブと排気バルブの開弁期間のオーバラップを可変制御可能な可変バルブを有すると共に吸気ポート内に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
吸気ポート内に噴射される燃料量中で燃焼室に直接輸送される直送燃料量を算出する直送輸送量算出手段と、
上記吸気系内に付着した液膜から燃焼室に輸送される液膜輸送量を算出する液膜輸送量算出手段と、
上記直送輸送量と液膜燃料量とに基づき燃焼室への燃料輸送総量を求める燃料輸送総量算出手段と、
上記燃料輸送総量が上記機関の運転状態に応じた適正量となるように上記吸気ポート内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射制御手段とを有し、
上記液膜輸送量算出手段は上記可変バルブの制御状態に応じて上記液膜輸送量の割合を変化させていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置
【請求項３】
上記請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記液膜輸送量算出手段は上記可変バルブの制御状態に応じて上記液膜輸送量の割合を変化させていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
上記請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記直送割合は水温が低いほど上記オーバラップの減少に伴い大きく減少するよう設定され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、吸気管に燃料を噴射する方式で、可変バルブタイミング機構を装備する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。
【背景技術】
【０００２】
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、噴射した燃料は図１３に示すように、直接燃焼室に飛び込む成分としては噴霧粒子の蒸発分、浮遊粒子のまま飛び込む成分、粒子のままで飛散、浮遊後飛び込む成分がある。一方、直接燃焼室に飛び込むことなく壁面衝突する成分は液膜の蒸発分、液膜のまま移動する成分がある。しかも、これらの他に壁面衝突成分で液膜のまま残留するものがあり、これらは次回の吸気行程で燃焼室に飛び込む成分となる。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】
そこで、吸気行程と次の吸気行程間の吸気ポート内燃料蒸発率や内壁面付着率を求め、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点を考慮した技術が特開平４−３６０３２号公報（技術文献１）に開示される。  
更に、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。
【０００５】
そこで、特開平７−１５８４８０号公報（技術文献２）に開示されるように、燃料噴射量ＴＴＲＮＳ（ｎ）を次の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）式を用いて演算することが提案されている。
【０００６】
ＴＴＲＮＳ（ｎ）＝ＴＢ（ｎ）・α＋ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）・・・（ａ）
ＴＸ（ｎ）＝（１−Ｘ）・ＴＸ（ｎ−４）＋Ｘ（１−α）β・ＴＢ（ｎ）・・・（ｂ）
ＴＹ（ｎ）＝（１−Ｙ）・ＴＹ（ｎ−４）＋Ｙ（１−α）（１−β）・ＴＢ（ｎ）・・（ｃ）
ここでは、（ａ）式により、各制御周期で決定される燃料噴射量相当の燃料輸送総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）を、基本噴射量ＴＢ（ｎ）に燃焼室への燃料の直接飛び込み量割合αを乗算した値と、４行程である１サイクル前のバルブ部や吸気管壁部の液膜から今回燃焼室に供給される液膜輸送量である「ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＸ（ｎ−４）」との加算値として求めている。
【０００７】
更に、（ｂ）式では、バルブ部液膜からの燃料輸送係数Ｘを用いて（１−Ｘ）にバルブ液膜蒸発量ＴＸ（ｎ−４）を乗算した値（１サイクル（４行程前）前のバルブ部液膜からの蒸発量）を求め、次いで、バルブ部液膜からの燃料輸送係数Ｘと総液膜中のバルブ部液膜の割合βと噴射燃料中の液膜形成（壁面付着）割合（１−α）とを基本噴射量ＴＢ（ｎ）に乗算した値を求め、両者を加算して今回のバルブ部液膜付着量ＴＸ（ｎ）を求めている。
【０００８】
（ｃ）式では、吸気管壁部液膜からの燃料輸送係数Ｙを用いて（１−Ｙ）に吸気管壁部液膜蒸発量ＴＹ（ｎ−４）を乗算した値（１サイクル（４行程前）前の吸気管壁部液膜からの蒸発量）を求め、次いで、吸気管壁部液膜からの燃料輸送係数Ｙと総液膜中の吸気管壁部液膜の割合（１−β）と噴射燃料中の吸気管壁部液膜形成割合（１−α）とを基本噴射量ＴＢ（ｎ）に乗算した値を求め、両者を加算して今回の吸気管壁部液膜付着量ＴＹ（ｎ）を求めている。  
ここでは、バルブ部と吸気管内壁での液膜の蒸発、輸送に温度の相違によるずれがあることを考慮し、燃料噴射量相当の燃料輸送総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）を正確に演算できる。
【０００９】
しかし、壁面衝突してバルブ部や吸気管壁部に付着した燃料の液膜壁面付着量は壁面の温度に大きく依存する。エンジン始動後、壁面各部の温度は上昇し暖機完了後は安定する。しかし始動直後は、壁面各部の温度の上昇過程にあるため、バルブ部や吸気管壁部における各壁面付着燃料の形成状況が異なり、冷却水温度が同一でも要求過渡補正量は始動時間により異なる。  
そのため、始動直後は、図１２に示すように、直接飛び込み成分の直送係数αを冷却水温度に応じて変化させている。
【００１０】
【特許文献１】特開平４−３６０３２号公報
【特許文献２】特開平７−１５８４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、冷態時には燃料噴射弁から噴射された燃料はバルブ部や吸気ポート壁面各部に付着して、筒内への直接飛込み成分が減少する。  
特に、エンジンの動弁系が可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を採用している場合、エンジンの吸気バルブと排気バルブの位相角変化に伴い、オーバラップ量が変化し、そのオーバラップ期間に高温排ガスが吸気ポート側に逆流しやすくなり、この内部ＥＧＲガス量の増変化により、バルブ部や吸気管壁部に付着した燃料の蒸発を促進する作用が働く。このため、特に、エンジンの冷態始動時には燃料の気化が悪いにもかかわらず、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を採用していると、ＶＶＴ位相角変化によってもＡ／Ｆが増変化することと成る。
【００１２】
従来の付着補正制御では冷却水温度に応じて、図１２に示すように、直接飛び込み成分の直送係数αを経過時間に沿って一次変化させているがＶＶＴの位相角変化による直接飛び込み量の変化には対応できていない。  
本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、ＶＶＴの位相角変化による内部ＥＧＲガス量の変化を利用して付着燃料の気化促進を図りながら、より高精度な燃料噴射制御を行うことのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の請求項１に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、吸気バルブと排気バルブの開弁期間のオーバラップを可変制御可能な可変バルブを有すると共に吸気ポート内に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気ポート内に噴射される燃料量中で燃焼室に直接輸送される直送燃料量を算出する直送輸送量算出手段と、上記吸気系内に付着した液膜から燃焼室に輸送される液膜輸送量を算出する液膜輸送量算出手段と、上記直送輸送量と液膜燃料量とに基づき燃焼室への燃料輸送総量を求める燃料輸送総量算出手段と、上記燃料輸送総量が上記機関の運転状態に応じた適正量となるように上記吸気ポート内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射制御手段とを有し、上記直送輸送量算出手段は上記可変バルブの制御状態に応じて上記直送燃料量の割合を可変設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、吸気バルブと排気バルブの開弁期間のオーバラップを可変制御可能な可変バルブを有すると共に吸気ポート内に燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気ポート内に噴射される燃料量中で燃焼室に直接輸送される直送燃料量を算出する直送輸送量算出手段と、上記吸気系内に付着した液膜から燃焼室に輸送される液膜輸送量を算出する液膜輸送量算出手段と、上記直送輸送量と液膜燃料量とに基づき燃焼室への燃料輸送総量を求める燃料輸送総量算出手段と、上記燃料輸送総量が上記機関の運転状態に応じた適正量となるように上記吸気ポート内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射制御手段とを有し、上記液膜輸送量算出手段は上記可変バルブの制御状態に応じて上記液膜輸送量の割合を変化させていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、上記請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記液膜輸送量算出手段は上記可変バルブの制御状態に応じて上記液膜輸送量の割合を変化させていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、上記請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記直送割合は水温が低いほど上記オーバラップの減少に伴い大きく減少するよう設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、バルブオーパラップが変化すると内部ＥＧＲ率が変化し、燃料の気化特性も変化するが、可変バルブの制御状態に応じて上記直送燃料量の割合を可変設定するので、燃料の気化特性の変化に合わせて直送燃料量を適正に算出できるので、可変バルブの制御状態に関わらず適正な燃料噴射制御を実現できる。
【００１８】
更に、請求項２の発明によれば、バルブオーバラップが変化すると内部ＥＧＲ率が変化し、燃料の気化特性も変化するが、可変バルブの制御状態に応じて液膜から燃焼室に輸送される液膜輸送量の割合を変化させているので、燃料の気化特性の変化に合わせて液膜輸送量を適正に算出できるので、可変バルブの制御状態に関わらず適正な燃料噴射制御を実現できる。
【００１９】
更に、請求項３の発明によれば、燃料の気化特性の変化に合わせて直送燃料量を適正に算出できるので、可変バルブの制御状態に関わらず適正な燃料噴射制御を実現でき、しかも、可変バルブの制御状態に応じて液膜から燃焼室に輸送される液膜輸送量の割合を変化させているので、燃料の気化特性の変化に合わせて液膜輸送量を適正に算出できるので、可変バルブの制御状態に関わらず適正な燃料噴射制御を実現できる。
【００２０】
更に、請求項４の発明によれば、水温とオーバラップとに応じた適正な制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１、２にはこの発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置を適用したＤＯＨＣ式４気筒エンジン（以後単にエンジン１と記す）である。本装置において、エンジン１はその燃焼室２に通じる吸気通路３および排気通路４を有しており、吸気通路３と燃焼室２とは吸気弁５によって連通制御されるとともに、排気通路４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制御されるようになっている。  
吸気通路３には、上流側から順にエアクリーナ７、スロットル弁８および電磁式燃料噴射弁（インジェクタ９）が設けられており、排気通路４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）１１および図示しないマフラ（消音器）が設けられている。
【００２２】
このエンジン１は吸気管噴射型エンジンとして構成されており、その動弁機構としてはＤＯＨＣ式が採用されている。シリンダヘッド上の吸気カム軸１２及び排気カム軸１３の前端にはタイミングプーリ１４、１５が接続され、これらのタイミングプーリはタイミングベルト２０を介してクランク軸１７に連結されている。クランク軸１７の回転に伴ってタイミングプーリと共にカム軸が回転駆動され、これらのカム軸１２、１３により吸気弁５及び排気弁６が開閉駆動される。
【００２３】
各カム軸１２、１３とタイミングプーリ１４との間には、吸気バルブタイミング可変手段としてのベーン式の吸気バルブタイミング可変機構（吸気ＶＶＴ）１６が設けられている。吸気ＶＶＴ１６の構成は、例えば特開２０００−２７６０９号公報等で公知のため詳細は説明しないが、タイミングプーリ１４、１５に設けたハウジング内にベーンロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸気カム軸１２を連結して構成されている。吸気ＶＶＴ１６にはオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）１０が接続され、エンジン１のオイルポンプ１０１から供給される作動油を利用して、ＯＣＶ１０の切換に応じてベーンロータに油圧を作用させ、その結果、タイミングプーリ１４に対するカム軸１２の位相、即ち、図８に示すように吸排気弁５、６の開閉タイミング、及びオーバラップＯＲを調整するようになっている。
【００２４】
更に、このエンジン１のシリンダヘッドの排気ポート４ｐには排気通路４が接続され、点火プラグ４０により点火されて燃焼後の排ガスは、排気弁６の開弁時にピストン１８の上昇に伴って排気ポート４ｐから排気通路４に案内され、触媒１１及び図示しない消音器を経て外部に排出される。
【００２５】
さらに、インジェクタ９は吸気マニホルド部分に気筒数だけ設けられている。今、ここでのエンジン１は直列４気筒エンジン１であるので、インジェクタ９は４個設けられ、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１を成している。また、スロットル弁８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）３０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８の開度を変えることができるようにもなっている。
【００２６】
このような構成により、スロットル弁８の開度に応じ、吸入された空気が吸気マニホルド部分でインジェクタ９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２内で適宜のタイミングで点火され、燃焼されて、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４へ排出され、触媒コンバータ１１で有害成分を浄化され、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。
【００２７】
さらに、このエンジン１の吸気通路３側には、そのエアクリーナ７の配設部分に、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）１９、吸入空気温度を検出する吸気温センサ２１等が設けられており、スロットル弁８の配設部分にスロットルセンサ２２等が設けられている。
【００２８】
また、排気通路４には、触媒コンバータ１１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（以下、単にＯ２センサという）２３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２４や、クランク角度を検出するクランク角センサ２５（このクランク角センサ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）等が設けられている。
【００２９】
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）２６へ入力されるようになっている。図３に示すように、このＥＣＵ２６はその主要部としてＣＰＵ２８を備え、ＣＰＵ２８へは吸気温センサ２１、スロットルセンサ２２、Ｏ２センサ２３、水温センサ２４からの検出信号が入力インタフェイス２６１およびＡ／Ｄコンバータ２６２を介して入力されるとともに、エアフローセンサ１９、クランク角センサ２５、イグニッションスイッチ２９等からの検出信号が入力インタフェイスを介して入力されるようになっている。
【００３０】
さらに、ＣＰＵ２８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および不図示の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。
【００３１】
なお、ＲＡＭ３２内データはイグニッションスイッチ２９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、ＣＰＵ２８での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３３を介して、インジェクタ９のソレノイド（インジェクタソレノイド）３４へ出力されるようになっている。
【００３２】
ここで燃料噴射制御（空燃比制御）に着目すると、ＣＰＵ２８からは、後述の手法で演算された燃料噴射用制御信号が噴射ドライバ３３を介してインジェクタソレノイド３４へ出力されて、４つのインジェクタ９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のために、ＥＣＵ２６は、図２に示すように、基本噴射量設定手段Ａ０、直送輸送量算出手段Ａ１、液膜輸送量算出手段Ａ２、燃料輸送総量算出手段Ａ３、燃料噴射制御手段Ａ４との機能を備える。なお、直送輸送量算出手段Ａ１、液膜輸送量算出手段Ａ２、燃料輸送総量算出手段Ａ３は噴射量補正手段Ａ’として見做すことができる。
【００３３】
ここで、基本噴射量設定手段Ａ０は、エンジン１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）・・・・（１）
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。
【００３４】
噴射量補正手段Ａ’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２４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。
すなわち、直送輸送量算出手段Ａ１は、吸気ポート３ｐ内に噴射される燃料量中で燃焼室２に直接輸送される直送燃料量を算出するもので、ここでは、基本噴射量ＴＢ（ｎ）中において燃焼室２へ直接飛び込み直接輸送される直接飛び込み成分割合αを設定するもので、直送割合設定部Ａ１１と、直送量算出部Ａ１２としての機能を備える。
【００３５】
直送割合設定部Ａ１１は、可変バルブの制御状態に応じて直送燃料量の割合を可変設定する直接飛び込み成分割合αを、定常直送係数α０と内部ＥＧＲによる直送係数ｋαと、エンジン回転数Ｎｅによるエンジン回転直送係数nαの乗算値として設定される。
【００３６】
ここでは、まず、図６（ａ）に示す特性ｆａを記憶したマップｍａｐ１の値により補正されるようになっており、マップｍａｐ１により水温ｗｔ相当の定常直送係数α０が演算される。更に、図６（ｂ）に示す特性ｆｂを記憶したマップｍａｐ２の値により補正されるようになっている。ここでは図６（ｂ）に示すように、吸気弁５がその基準位相角βｂから進角（大）或いは遅角（小）側へずれることに応じて吸、排バルブ５、６により生じるオーバラップ量ＯＲが大小変化し、その影響で燃焼室２や排気ポート４ｐ側より吸気ポート３ｐ側に排気が戻り流動することにより、即ち、内部ＥＧＲの影響の大小により、吸気弁５や内壁面に付着する燃料膜からの燃料の蒸発促進がなされる比率を係数化している。
【００３７】
図６（ｂ）のマップｍａｐ２では、現在の水温ｗｔをパラメータとし、吸気吸気ＶＶＴ１６の位相角（ＣＡ）が進角するに応じて、即ち、オーバラップ量ＯＲが増加することに応じて内部ＥＧＲによる直送係数ｋαが徐々に大きくなるように設定される。特に、低水温である始動時ほど位相角（ＣＡ）の進角に対して直送係数ｋαがより大きくなるように設定されている。これにより、エンジン１始動時にオーバラップ量ＯＲを大きくすることで内部ＥＧＲの影響で吸気弁５や内壁面に付着する燃料膜からの燃料の蒸発促進がなされるという運転状態に適合した燃料噴射量の演算を行うことを可能としている。
【００３８】
さらに、直接飛び込み成分割合である直送係数αは、図６（ｃ）の特性ｆ３を記憶したマップｍａｐ３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Ｎｅに対応して直送率を高く設定するようなエンジン回転直送係数nαでの補正を行なうようになっている。回転数直送係数nα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。
【００３９】
以上より、直接飛び込み成分割合である直送係数αは、次式（２）で表される。  
α＝α０×ｋα×nα・・・・（２）
更に、直送量算出手段Ａ１２が設けられており、吸気ポート３ｐ内に付着することなく直接輸送される直送燃料量Ｔα（ｎ）は、基本噴射量ＴＢのうち割合αを占めるため、直送燃料量算出手段は次式（３）で直送燃料量を算出するように構成されている。  
Ｔα（ｎ）＝ＴＢ・α・・・・（３）
一方、吸気ポート３ｐ内の付着燃料液膜から蒸発して燃焼室２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Ａ２が設けられている。
【００４０】
液膜輸送量算出手段Ａ２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および第２の一次遅れ処理手段をそなえている。すなわち、第１の一次遅れ処理手段は、吸気弁５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。
【００４１】
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）・・・・（４）
このような第１の平滑化係数Ｘを用いて、後述の式（１１）により、第１の部分輸送量が算出されるようになっている。
【００４２】
また、第２の一次遅れ処理手段は、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。  
Ｙ＝ｆ５（ＷＴ）・・・・（５）
このような第２の平滑化係数Ｙを用いて、後述の式（１２）により、第２の部分輸送量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、比較的大きい吸気弁５の蒸発速度に対応させるようになっている。
【００４３】
そして、上述のような直接飛び込み成分割合である直送係数αに対し、吸気ポート３ｐの管壁に付着した燃料からの第２の部分輸送量「ＴＹ（ｎ）」と、吸気弁５に付着した燃料からの第１の部分輸送量「ＴＸ（ｎ）」との割合としての配分係数βを設定する配分係数設定部Ａ２１が液膜輸送量算出手段Ａ２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。
【００４４】
β＝ｆ３（ＷＴ）・・・・（６）
更に、燃料輸送総量算出手段Ａ３は、基本噴射量ＴＢ（ｎ）の噴射により実現が予測される燃料輸送総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）を、液膜輸送量「ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）」と直接輸送量「ＴＢ（ｎ）・α」とにより次式（７）で算出するように設けられている。
ＴＴＲＮＳ（ｎ）＝ＴＢ（ｎ）・α＋ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）・・（７）
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（１１）、（１２）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。
【００４５】
更に、燃料噴射量制御手段Ａ４が設けられており、これにより、燃料輸送総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）がエンジン１の運転状態に応じた適正量となるように吸気ポート３ｐ内に噴射される実噴射量ＴＩＮＪ（ｎ）を制御する。  
燃料噴射量制御手段Ａ４は、基本噴射量ＴＢ（ｎ）と燃料輸送総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）との偏差ΔＴ（ｎ）を、直接飛び込み成分割合である直送係数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）と燃料輸送総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）との偏差ΔＴ（ｎ）が、次式（８）により算出されるようになっている。
【００４６】
ΔＴ（ｎ）＝ＴＢ（ｎ）−ＴＴＲＮＳ（ｎ）・・・（８）
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（９）により算出されるようになっている。  
（１／α）・ΔＴ（ｎ）・・・（９）
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。
【００４７】
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（１０）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）・・・（１０）
さらに、実噴射量ＴＩＮＪ（ｎ）の噴射を行なった場合における吸気弁５側と内壁面側の各液膜輸送量ＴＸ（ｎ）、ＴＹ（ｎ）が、次式（１１）、（１２）により算出されている。
【００４８】
ＴＸ（ｎ）＝（１−Ｘ）・ＴＸ（ｎ−４）＋Ｘ・（１−α）・β・ＴＩＮＪ（ｎ）・・・（１１）
ＴＹ（ｎ）＝（１−Ｙ）・ＴＹ（ｎ−４）＋Ｙ・（１−α）・（１−β）・ＴＩＮＪ（ｎ）・・・（１２）
これらの式（１１）、（１２）における演算は、前回の輸送量ＴＸ（ｎ−４）、ＴＹ（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ＴＸ（ｎ）、ＴＹ（ｎ）は次回の演算サイクルにおける燃料輸送総量算出手段Ａ３の演算に用いられる。
【００４９】
なお、燃料噴射量制御手段Ａ４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３３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。  
具体的には、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、図５の各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ｓ１で、各係数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。
【００５０】
ここでは、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）・・・・（６）
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。
【００５１】
Ｘ＝ｆ４（ＷＴ）・・・・（４）
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。
【００５２】
Ｙ＝ｆ５（ＷＴ）・・・・（５）
次いで、ステップｓ２に達すると、吸気ＶＶＴ１６の位相角（ＣＡ）と、水温ｗｔとを採り込む。その上で、図６（ｂ）のマップｍａｐ２により、現在の水温ｗｔ相当の特性ｆｂを選択し、選択した特性ｆｂに基づき、現在の吸気ＶＶＴ１６の位相角（ＣＡ）（実質的にオーバラップ量ＯＲ）相当の直送係数ｋαを求める。更に、ステップｓ３に進み、水温ｗｔとエンジン回転数Ｎｅを採り込み、図６（ａ）（ｃ）の特性ｆａ、ｆｃに示したマップｍａｐ１、ｍａｐ３により冷却水温ｗｔ相当の定常直送係数α０と、エンジン回転数Ｎｅ相当のエンジン回転直送係数nαを夫々求める。
【００５３】
次いでステップｓ４では直接飛び込み成分割合である直送係数αを式（２）で表される（＝α０×ｋα×nα）として求める。  
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。
【００５４】
一方、クランク角に同期して動作する図５の燃料噴射制御ルーチンが所定のサイクルで実行される。まず、ステップａ１においてエンジン１への吸気量Ｑ（ｎ）が、エアフローセンサ１９の検出信号により算出される。ついで、ステップａ２において、基本噴射量設定手段Ａ０による演算が行なわれ、エンジン１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。
【００５５】
ＴＢ（ｎ）＝ＫＩＮＪ・Ｑ（ｎ）・・・・（１）
そして、ステップａ３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総量ＴＴＲＮＳ（ｎ）が次式（７）により算出される。  
ＴＴＲＮＳ（ｎ）＝ＴＢ（ｎ）・α＋ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）・・・（７）
つぎに、ステップａ４において、まず、補正供給すべき燃料供給量ΔＴ（ｎ）が次式（８）により算出される。
【００５６】
ΔＴ（ｎ）＝ＴＢ（ｎ）−ＴＴＲＮＳ（ｎ）・・・（８）
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。
【００５７】
ＴＩＮＪ（ｎ）＝ＴＢ（ｎ）＋（１／α）・ΔＴ（ｎ）・・・（１０）
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ａ５が実行され、上述の式（１１）でＴＸ（ｎ）が、式（１２）でＴＹ（ｎ）が算出される。ここで算出されたＴＸ（ｎ）、ＴＹ（ｎ）が、次回の噴射に対する演算時において、式（７）のＴＸ（ｎ−４）、ＴＹ（ｎ−４）として用いられる。
【００５８】
このような演算処理が行なわれて、ＣＰＵ２８から、燃料噴射用制御信号がドライバ３３を介してインジェクタソレノイド３４へ出力され、４つのインジェクタ９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、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
【００５９】
吸気ＶＶＴ１６の作動時に、バルブオーパラップＯＲが変化すると内部ＥＧＲ率が変化し、燃料の気化特性も変化するが、吸気ＶＶＴ１６の制御状態に応じて直接飛び込み成分割合である直送係数α（＝α０×ｋα×nα）の内の内部ＥＧＲによる直送係数ｋαを図６（ｂ）の特性で変化させるので、即ち、直送燃料量「ＴＢ（ｎ）・α」の割合を可変設定するので、燃料の気化特性の変化に合わせて直送燃料量「ＴＢ（ｎ）・α」を適正に算出できるので、吸気ＶＶＴ１６の制御状態に関わらず適正な燃料噴射制御を実現できる。
なお、図１１には吸気ＶＶＴ付きエンジンの燃料制御における作動特性の一例を本装置のない場合と比較して示した。
【００６０】
ここで、本来、太い実線で示したように、従来のエンジンの燃料制御では、冷態始動時（Ｓｔａｒｔ）には、ＶＶＴ位相角がオーバラップ増加方向（大）に変化するのに応じて、内部ＥＧＲ量が大きく増加、空燃比が大きくリッチ化、エンジン回転数が増加し、ＶＶＴ位相角がオーバラップ減方向（小）に変化するのに応じて、内部ＥＧＲ量が減じ、空燃比が大きくリーン化、エンジン回転数が減ずることが明らかであった。これに対し、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置では、気化量をＶＶＴ位相角（オーバラップ量ＯＲ）に応じた係数である内部ＥＧＲによる直送係数ｋα（直送係数αの要部）を決める事により、図１１の細い実線で示すように、Ａ／Ｆの最適化（図１１でフラット化している）を図ることができ、排ガス性能を向上でき、付着燃料の気化促進による燃費の向上を図れる。
【００６１】
言い換えると、本実施形態によれば、吸気ＶＶＴ１６の作動時に、バルブオーパラップＯＲが変化すると内部ＥＧＲ率が変化し、燃料の気化特性も変化するが、吸気ＶＶＴ１６の制御状態に応じて直接飛び込み成分割合である直送係数α（＝α０×ｋα×nα）の内の内部ＥＧＲによる直送係数ｋαを図６（ｂ）の特性で変化させるので、即ち、吸気ポート３ｐの内壁面や吸気弁５に付着する各液膜から燃焼室２に輸送される液膜輸送量「ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）」の算出量を変化させるので、燃料の気化特性の変化に合わせて液膜輸送量を適正に算出でき、吸気ＶＶＴ１６の制御状態に関わらず適正な燃料噴射制御を実現できる。
【００６２】
更に、本実施形態によれば、燃料の気化特性の変化に合わせて直送燃料量「ＴＢ（ｎ）・α」を適正に算出でき、しかも、吸気ＶＶＴ１６の制御状態に応じて液膜から燃焼室に輸送される液膜輸送量の割合を変化させているので、燃料の気化特性の変化に合わせて液膜輸送量「ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）」を適正に算出できるので、可変バルブの制御状態に関わらず適正な燃料噴射制御を実現できる。  
更に、この発明によれば、冷却水温ｗｔと吸気ＶＶＴ１６によるオーバラップＯＲとに応じた適正な制御を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
上述のところにおいて、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は吸気弁５可変バルブタイミング機構装着の車両に適用されていたが、排気弁６可変バルブタイミング機構装着の車両や、吸気、排気弁６可変バルブタイミング機構装着の車両にも同様に適用でき、有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置を有するエンジンの全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態としての内燃機関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】本発明の一実施形態としての内燃機関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４】本発明の一実施形態としての内燃機関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】本発明の一実施形態としての内燃機関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】本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置で用いる直送係数設定マップの特性線図であり、（ａ）は定常直送係数α０、（ｂ）は内部ＥＧＲによる直送係数ｋα、（ｃ）はエンジン回転直送係数nαの特性線図である。
【図７】本発明の一実施形態としての内燃機関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】本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置で用いる吸排気弁の開閉タイミング及びオーバラップを説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態としての内燃機関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】本発明の一実施形態としての内燃機関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】本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置が適用されたエンジンの作動特性線図図である。
【図１２】従来の燃料噴射制御装置で用いる直送係数の特性線図である。
【図１３】エンジンの吸気ポートでの燃料蒸発特性を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
２    燃焼室
５    吸気バルブ
６    排気バルブ
１６    吸気ＶＶＴ
３ｐ    吸気ポート
α    直送燃料量の割合（直送係数）
ｋα    内部ＥＧＲによる直送係数
Ａ１    直送輸送量算出手段
Ａ２    液膜輸送量算出手段
Ａ３    燃料輸送総量算出手段
Ａ４    燃料噴射制御手段
ＯＲ    オーバラップ
ＴＢ（ｎ）・α    直送燃料量
Ｔｂ    直送輸送量
ＴＴＲＮＳ（ｎ）    燃料輸送総量
ＴＸ（ｎ−４）＋ＴＹ（ｎ−４）    液膜輸送量
ＴＩＮＪ（ｎ）    適正量実燃料噴射量
【図１】
2006063924.tif 000003
【図２】
2006063924.tif 000004
【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】
2006063924.tif 000009
【図８】
2006063924.tif 000010
【図９】
2006063924.tif 000011
【図１０】
2006063924.tif 000012
【図１１】
2006063924.tif 000013
【図１２】
2006063924.tif 000014
【図１３】
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