(57)【要約】【課題】燃料の拡散を考慮して、燃料噴射弁から噴射される燃料濃度を推定し、燃料噴射制御を行なう。【解決手段】制御装置は複数の記憶部を有する。記憶部それぞれには、燃料通路に設置された燃料性状センサから燃料噴射弁までの間の燃料通路の容積を等分する複数の領域が対応付けられ、対応する領域の燃料濃度に関するデータが記憶される。各記憶部のデータは、所定のタイミングごとに、それぞれ燃料流通方向１つ先の記憶部にシフトされ記録される。このとき燃料性状センサに最も近い領域に対応する記憶部には、燃料性状センサにより検出された燃料濃度データが記録される。燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度は、燃料噴射弁に最も近い出口領域と、その１つ手前の領域とに対応する記憶部に記録されていた各データと、燃料の拡散係数とに応じて推定され、この燃料濃度に応じて燃料噴射量が制御される。【選択図】図２
2011111916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路に設置された燃料性状センサから燃料噴射弁までの間の燃料通路の容積を、燃料流通方向に交差して等分する複数の領域それぞれに対応づけられた、複数の記憶部を有し、前記記憶部それぞれに、対応する領域の燃料濃度に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記燃料噴射弁に最も近い出口領域に対応する記憶部が記憶している燃料濃度に関するデータと、該出口領域１つ手前の領域に対応する記憶部が記憶している燃料濃度に関するデータと、燃料の拡散係数とに応じて、前記燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を推定する濃度推定手段と、
前記燃料性状センサの出力に応じて、燃料濃度を検出する検出手段と、
前記記憶部それぞれが記憶する燃料濃度に関する各データを、それぞれ燃料流通方向１つ先の領域に対応する記憶部にシフトさせて記録するシフト手段と、
前記検出手段により検出された燃料濃度に関するデータを、前記燃料性状センサに最も近い領域に対応する記憶部に記録する記録手段と、
前記濃度推定手段により推定された燃料濃度に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する噴射量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料通路内を流通する燃料流量を検出する燃料流量検出手段と、
前記燃料流量に応じて、前記拡散係数を設定する拡散係数設定手段と、
を更に備え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】
前記出口領域に対応する記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータと、該出口領域の１つ手前の領域に対応する記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータとの差に応じて、前記拡散係数を設定する拡散係数設定手段を、更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記シフト手段は、前記出口領域の１つ手前の領域に対応する記憶部に、該記憶部の更に１つ手前から所定の個数手前までの間の記憶部それぞれが記憶する燃料濃度に関するデータの平均値を記録することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料通路内を流通する燃料流量を検出する燃料流量検出手段と、
前記所定の個数を、前記燃料通路内の燃料流量に応じて設定する平均数決定手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃料通路の前記燃料噴射弁より下流側の下流燃料通路に、下流燃料噴射弁が更に設置され、
前記燃料噴射弁から前記下流燃料噴射弁までの間の下流燃料通路の容積を、燃料流通方向に交差して等分する複数の下流領域それぞれに対応づけられた、複数の下流記憶部を有し、前記下流記憶部のそれぞれに、対応する下流領域の燃料濃度に関するデータを記憶する下流記憶手段と、
前記下流燃料噴射弁に最も近い下流出口領域に対応する下流記憶部が記憶している燃料濃度に関するデータと、前記下流出口領域の１つ手前の下流領域に対応する下流記憶部が記録している燃料濃度に関するデータと、前記下流燃料通路における燃料の拡散係数とに応じて、前記下流燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を推定する下流濃度推定手段と、
前記下流記憶部が記憶する燃料濃度に関する各データを、それぞれ燃料流通方向１つ先の下流領域に対応する下流記憶部にシフトさせて記録する下流シフト手段と、
前記出口領域に対応する記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータを、前記下流領域のうち前記燃料噴射弁に最も近い下流領域に対応する下流記憶部に記憶する下流記録手段と、
前記下流濃度推定手段により推定された燃料濃度に応じて、前記下流燃料制御弁から噴射される燃料噴射量を制御する下流噴射量制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記下流燃料通路内を流通する下流燃料流量を検出する下流燃料流量検出手段と、
前記下流燃料流量に応じて、前記下流燃料通路における燃料の拡散係数を設定する下流拡散係数設定手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記下流出口領域に対応する下流記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータと、該下流出口領域の１つ手前の下流領域に対応する下流記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータとの差に応じて、前記下流燃料通路における燃料の拡散係数を設定する下流拡散係数設定手段を、更に備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記下流シフト手段は、前記下流出口領域の１つ手前の下流領域に対応する下流記憶部に、該下流記憶部の更に１つ手前から所定の個数手前までの間の下流記憶部それぞれが記憶する燃料濃度に関するデータの平均値を記録することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記下流燃料通路内を流通する下流燃料流量を検出する下流燃料流量検出手段と、
前記所定の個数を、前記下流燃料通路内の燃料流量に応じて設定する下流平均数決定手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。更に具体的には、推定された燃料濃度に応じて空燃比制御を行なう内燃機関の制御装置として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を推定し、それに応じて燃料噴射量を制御するシステムが開示されている。具体的にこのシステムは、燃料性状センサの検出位置からインジェクタの取り付け位置までの燃料通路の容積を等分した領域に対応して、各領域の燃料濃度を記憶するセルを有する。そして領域１つ分の容積の燃料が消費された時に、各セルの燃料濃度を下流側に１つシフトするとともに、燃料性状センサの検出位置に対応する領域のセルには燃料性状センサに基づき検出された燃料濃度を記憶させる。特許文献１のシステムでは、このように各領域に対応するセルのデータをシフトしていくことで燃料濃度の移動を追跡し、最も下流側のセルに記憶された燃料濃度の値を空燃比制御に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１５７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記システムによれば、燃料性状センサの領域にある燃料の濃度を検出してセルに記憶し、セルに記憶された燃料濃度を最下流側のセルに順次シフトしていくことにより、燃料噴射弁に到達するまでのタイムラグを考慮した燃料濃度を推定している。しかしながら、燃料通路内を流通する間に、ある領域の燃料はその周囲の領域の燃料と混合する。従って、燃料性状センサが設置された領域にあったときの燃料の燃料濃度と、燃料噴射弁に到達したときの燃料の燃料濃度とは同じものではない。即ち、セルに記憶され最下流側のセルまでシフトされてきた燃料濃度データ値と、実際インジェクタから噴射される際の燃料の濃度には乖離が発生していることが考えられる。従って、セルに記憶されシフトされた燃料濃度データに基づき燃料噴射量を設定する場合、空燃比にずれが生じることが考えられる。
【０００５】
従って、この発明は、上記課題を解決することを目的とし、燃料性状センサの検出位置での燃料濃度と、燃料噴射弁から噴射される燃料の燃料濃度との乖離を小さくし、より確実に空燃比制御を行なうことができるよう改良した内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
燃料通路に設置された燃料性状センサから燃料噴射弁までの間の燃料通路の容積を、燃料流通方向に交差して等分する複数の領域それぞれに対応づけられた、複数の記憶部を有し、前記記憶部それぞれに、対応する領域の燃料濃度に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記燃料噴射弁に最も近い出口領域に対応する記憶部が記憶している燃料濃度に関するデータと、該出口領域１つ手前の領域に対応する記憶部が記憶している燃料濃度に関するデータと、燃料の拡散係数とに応じて、前記燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を推定する濃度推定手段と、
前記燃料性状センサの出力に応じて、燃料濃度を検出する検出手段と、
前記記憶部それぞれが記憶する燃料濃度に関する各データを、それぞれ燃料流通方向１つ先の領域に対応する記憶部にシフトさせて記録するシフト手段と、
前記検出手段により検出された燃料濃度に関するデータを、前記燃料性状センサに最も近い領域に対応する記憶部に記録する記録手段と、
前記濃度推定手段により推定された燃料濃度に応じて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する噴射量制御手段と、
を備えるものである。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記燃料通路内を流通する燃料流量を検出する燃料流量検出手段と、
前記燃料流量に応じて、前記拡散係数を設定する拡散係数設定手段と、
を更に備えるものである。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記出口領域に対応する記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータと、該出口領域の１つ手前の領域に対応する記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータとの差に応じて、前記拡散係数を設定する拡散係数設定手段を、更に備えるものである。
【０００９】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記シフト手段は、前記出口領域の１つ手前の領域に対応する記憶部に、該記憶部の更に１つ手前から所定の個数手前までの間の記憶部それぞれが記憶する燃料濃度に関するデータの平均値を記録するものである。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、
前記燃料通路内を流通する燃料流量を検出する燃料流量検出手段と、
前記所定の個数を、前記燃料通路内の燃料流量に応じて設定する平均数決定手段と、
を更に備えるものである。
【００１１】
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、
前記燃料通路の前記燃料噴射弁より下流側の下流燃料通路に、下流燃料噴射弁が更に設置され、
前記燃料噴射弁から前記下流燃料噴射弁までの間の下流燃料通路の容積を、燃料流通方向に交差して等分する複数の下流領域それぞれに対応づけられた、複数の下流記憶部を有し、前記下流記憶部のそれぞれに、対応する下流領域の燃料濃度に関するデータを記憶する下流記憶手段と、
前記下流燃料噴射弁に最も近い下流出口領域に対応する下流記憶部が記憶している燃料濃度に関するデータと、前記下流出口領域の１つ手前の下流領域に対応する下流記憶部が記録している燃料濃度に関するデータと、前記下流燃料通路における燃料の拡散係数とに応じて、前記下流燃料噴射弁から噴射される直前の燃料濃度を推定する下流濃度推定手段と、
前記下流記憶部が記憶する燃料濃度に関する各データを、それぞれ燃料流通方向１つ先の下流領域に対応する下流記憶部にシフトさせて記録する下流シフト手段と、
前記出口領域に対応する記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータを、前記下流領域のうち前記燃料噴射弁に最も近い下流領域に対応する下流記憶部に記憶する下流記録手段と、
前記下流濃度推定手段により推定された燃料濃度に応じて、前記下流燃料制御弁から噴射される燃料噴射量を制御する下流噴射量制御手段と、
を更に備えるものである。
【００１２】
第７の発明は、第６の発明において、
前記下流燃料通路内を流通する下流燃料流量を検出する下流燃料流量検出手段と、
前記下流燃料流量に応じて、前記下流燃料通路における燃料の拡散係数を設定する下流拡散係数設定手段と、
を更に備えるものである。
【００１３】
第８の発明は、第６又は第７の発明において、前記下流出口領域に対応する下流記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータと、該下流出口領域の１つ手前の下流領域に対応する下流記憶部が記憶する燃料濃度に関するデータとの差に応じて、前記下流燃料通路における燃料の拡散係数を設定する下流拡散係数設定手段を、更に備えるものである。
【００１４】
第９の発明は、第６から第８のいずれかの発明において、前記下流シフト手段は、前記下流出口領域の１つ手前の下流領域に対応する下流記憶部に、該下流記憶部の更に１つ手前から所定の個数手前までの間の下流記憶部それぞれが記憶する燃料濃度に関するデータの平均値を記録するものである。
【００１５】
第１０の発明は、第９の発明において、
前記下流燃料通路内を流通する下流燃料流量を検出する下流燃料流量検出手段と、
前記所定の個数を、前記下流燃料通路内の燃料流量に応じて設定する下流平均数決定手段と
を更に備えるものである。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、燃料通路を等分する複数の領域に対応づけられた各記憶部の燃料濃度を、所定のタイミングでシフトする。これにより、燃料性状センサから燃料噴射弁までの燃料の移動に合わせて、その燃料の移動先の領域に対応する記憶部に、その燃料の燃料濃度を順次シフト移動して記憶させることができる。従って、燃料性状センサによる燃料濃度検出と、燃料噴射弁からの燃料噴射との間のタイムラグによる燃料濃度の乖離を抑えることができる。更に、第１の発明では燃料噴射弁から噴射される直前の燃料の濃度が、出口領域に対応する記憶部のデータと、該出口領域１つ手前の領域に対応する記憶部のデータと、燃料の拡散係数とに応じて推定される。従って、燃料性状センサから燃料噴射弁に達するまでの間の燃料の拡散を考慮した燃料濃度を推定することができる。従って、燃料移動中の拡散によって生じる、燃料性状センサで検出され記憶部に記憶された燃料濃度と、実際の噴射直前の燃料の濃度との間の乖離を小さく抑えることができ、より正確な空燃比制御を実現することができる。
【００１７】
ところで、燃料の拡散量は、燃料通路内の燃料流量によって異なるものであり、燃料流量が大きいときには小さく、燃料流量が小さくなると大きくなる。この点、第２の発明によれば、燃料通路内の燃料流量に応じて拡散係数を設定することができる。従って、より正確に燃料濃度を推定することができる。
【００１８】
また、燃料の濃度拡散は、燃料濃度が高濃度から低濃度に変化する場合と、低濃度から高濃度に変化する場合とでは拡散量が異なる場合がある。この点、第３の発明によれば、出口領域の記憶部のデータと、該出口領域の１つ手前の領域の記憶部のデータとの差に応じて、拡散係数を設定することができる。従って、より正確に燃料の拡散を考慮した燃料濃度の推定を実現することができる。
【００１９】
また、燃料の拡散は、中心より両方向に向かって起こるため、出口領域の下流側にある複数の領域からの燃料の拡散の影響を受ける場合がある。この点、第４の発明によれば、データのシフトの際、出口領域の１つ手前の領域に対応する記憶部に、該記憶部の更に１つ手前から所定の個数手前までの間の記憶部のデータ平均値を予め記憶させる。この出口領域１つ手前の領域の記憶部のデータは、次回燃料濃度の推定において用いられる値である。従って、このように予め複数個手前側の領域のデータ平均値を記憶させておくことで、燃料濃度の検出において、下流側の複数の領域からの濃度拡散をも考慮した燃料濃度の推定を実現することができる。
【００２０】
また、燃料の拡散量は、燃料移動中の燃料流量に依存する。この点、第５の発明によれば、第４の発明において平均値算出に用いる記憶部の個数を、燃料通路内の燃料流量に応じて設定することができる。従って、実際の燃料の拡散量を考慮して、より正確な燃料濃度の推定を実現することができる。
【００２１】
また、第６〜１０の発明によれば、燃料噴射弁が２以上存在する場合にも、その燃料噴射弁の設置位置に合わせて２箇所以上において燃料の拡散を考慮した燃料濃度の推定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１におけるシステムの構成について説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における制御について説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１において用いられる拡張係数と燃料流量との関係について説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２におけるシステムの構成について説明するための模式図である。
【図６】この発明の実施の形態２における制御について説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３における制御について説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態３において用いられるセルの平均数と燃料流量との関係について説明するための図である。
【図１０】この発明の実施の形態３において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における周辺機器を含むシステム全体の構成について説明するための図である。図１のシステムは、アルコール等を燃料とする内燃機関に適用される。図１のシステムは、内燃機関の各気筒に燃料を供給するためのインジェクタ２（燃料噴射弁）と、燃料を貯留する燃料タンク４とを備える。インジェクタ２と燃料タンク４とは燃料通路６により接続されている。燃料通路６にはフューエルポンプ８が設置され、これにより燃料タンク４内の燃料を所定の流量でインジェクタ２に配送することができる。フューエルポンプ８の下流には燃料流量に応じた出力を発する燃料流量センサ１０が設置されている。また、燃料通路６のフューエルポンプ８の下流には、燃料濃度に応じた出力を発する燃料性状センサ１２が設置されている。
【００２５】
このシステムは、制御装置１４を備えている。制御装置１４は燃料性状センサ１２に電気的に接続され、燃料性状センサ１２の出力を受けて燃料濃度を検出する。また、制御装置１４は、フューエルポンプ８及びインジェクタ２に電気的に接続されている。制御装置１４は、フューエルポンプ８及びインジェクタ２に制御信号を発し、これにより燃料流量及びインジェクタ２からの燃料噴射量を制御する。
【００２６】
このシステムは、燃料通路６の燃料性状センサ１２からインジェクタ２手前までの燃料通路の容積V1をn-1個に、かつ燃料流通方向に交差するように分割した容積の等しい領域を仮定する。制御装置１４は、これらの領域と、燃料性状センサ１２設置位置の領域（入口領域）と、インジェクタ２設置位置の領域（出口領域）とからなる、合計n+1個の領域それぞれに対応して、セル（記憶部）を有する。各セルは、対応する領域の燃料濃度（燃料濃度に関するデータ）とその燃料濃度が検出された検出時刻とを記憶する。なお、以下の実施の形態においては、各セルは、入口領域に対応するセルが0番目、出口領域に対応するセルがn番目となるように、燃料通路６の燃料流通方向の他前から順にナンバリングされているものとする。
【００２７】
図２は、この発明の実施の形態１において、燃料濃度と検出時刻のデータを対応する領域のセルに記憶させる手法について説明するための図である。図２（ａ）は、ある時点で各セルiに記憶された燃料濃度Es(i)を示し、図２（ｂ）は、その後、インジェクタ２から１つ領域の容積(V1/(n-1))分の燃料が消費された時点s+1に、各セルiに書き換えられるべき濃度Es+1(i)を示している。以下、発明の詳細な説明において、１つの領域の容積(V1/(n-1))を「単位容積」と称することとする。
【００２８】
具体的に、図２（ａ）のように、ある時点sにおいて、各セルに濃度Es(i)が記録された後、再び燃料が単位容積分移動すると、図２（ｂ）で示す時点s+１において、各セルに記録されていた燃料濃度及びその検出時刻が一つ下流側の領域に対応するセルにシフトされる。即ち、時点s+1におけるi番目のセルの濃度Es+1(i)は、時点sおいて１つ手前のi-1番目のセルに記録されていた燃料濃度Es(i-1)となる。同様に、時点s+1においてi番目のセルに記憶される検出時刻Ts+1(i)は、前の時点sにおいて1つ手前のi-1番目のセルに記録されていた時刻Ts(i-1)とされる。
【００２９】
また、燃料性状センサ１２の出力が定期的に読み取られ、繰り返し燃料濃度が検出される。ここで検出された濃度の平均値は、上述のデータシフトの際、燃料性状センサ１２が設置された領域の燃料の濃度として記憶される。即ち、上述のデータをシフトする時点s+1において、燃料濃度は燃料性状センサ１２の設置位置の領域に対応する0番のセルに、燃料濃度Es+1(0)として記録される。
【００３０】
この実施の形態１では、データシフトの際、即ち燃料が単位容積分移動した際、出口領域に対応するi番目のセルに記憶させる燃料濃度Es+1(i)は、燃料の拡散係数をK1とすると、次式（１）に従って演算される。
Es+1(i)＝Es(i)＋（Es(i)-Es(i-1)）×k1        ・・・・（１）
【００３１】
なお、各セルのデータは単位容積分の燃料が移動した場合に、シフトされるものであるが、どの時点でシフトされたかは問題とならないため、以下、必要な場合を除き、シフトする時点s、s+1については表記せず、単にセル番号iのみを表示し燃料濃度E(i)、濃度検出時刻T(i)と表すものとする。
【００３２】
ここで、上記式（１）において、n-1番目のセルに記憶されていた燃料濃度は、n-1番目の燃料が燃料性状センサ１２を通過する際に検出された値と推定される。つまり、この燃料が燃料性状センサ１２設置位置の領域からインジェクタ２直前の領域に移動するまでの間、セルのデータを順次シフトしていくことで、燃料の燃料通路６の移動を追跡した値となっている。
【００３３】
しかし、燃料は燃料通路６を通過する間、濃度拡散により周囲の燃料と混合するため、セルに記憶された燃料濃度とは乖離するものとなっていると考えられる。従って、実施の形態１では燃料の濃度拡散を考慮し、上記式（１）のように拡散係数k1をかけることで、濃度変化に遅れを持たせて、燃料濃度を算出している。
【００３４】
上記式（１）における拡散係数k1は、燃料流量との関係で設定される。図３はこの発明の実施の形態１において用いられる拡散係数k1と燃料流量との関係を説明するための図である。図３において横軸は燃料の平均流量[l/h]、縦軸は拡散係数k1を示している。図３に示されるように、燃料流量が大きくなるにつれて燃料の拡散が少なくなるため、拡散係数k1も小さな値に設定される。また、燃料流量が極少ないうちは燃料の濃度拡散が大きくなるため、拡散係数k1も大きな値に設定される。
【００３５】
なお、このような燃料流量と濃度拡散とは、燃料通路の径、長さ等によっても異なるものであるため、システムごとに予め実験等によって求め、制御装置１４に燃料流量と拡散係数k1とを関係付けるマップとして記憶しておく。
【００３６】
図４はこの発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図４のルーチンでは、積算燃料移動量Q1が演算される（Ｓ１０２）。積算燃料移動量Q1は、燃料流量センサ１０の出力に応じて検出される燃料流量q1[l/h]により求められる。
【００３７】
次に、燃料濃度xが検出される（Ｓ１０４）。燃料濃度xは、燃料性状センサ１２の出力に基づき検出される。次に、濃度積算値X1が演算される（Ｓ１０６）。濃度積算値X1は、このルーチンが実行されるごとにステップＳ１０４において検出される燃料濃度xを、現在記憶されている濃度積算値X1に加算することにより求められる。濃度積算値X1は、燃料が単位容積分移動するまでの間、このルーチンが実行されるごとに検出される燃料濃度xを積算するものであり、単位容積分の燃料が移動したとき、その移動した燃料の平均濃度を演算するために用いられる値である。
【００３８】
次に、積算回数カウンタc1に1が加算される（Ｓ１０８）。この積算回数カウンタc1は、初期値においてゼロに設定され、単位容積分の燃料が通過するまでの間に実行されたルーチンの回数を記憶するカウンタである。
【００３９】
次に、積算燃料移動量Q1が、単位容積分の燃料（V1/(n-1)）以上となったか否かが判別される（Ｓ１１０）。ここで積算燃料移動量Q1≧単位容積（V1/(n-1)）の成立が認められない場合、現在記録されている時点sおける出口領域の燃料濃度Es(n)に基づき燃料噴射量の制御が実行される（Ｓ１１２）。
【００４０】
一方、ステップＳ１１０において積算燃料移動量Q1≧単位容積（V1/(n-1)）の成立が認められると、次に、平均流量S1が演算される（Ｓ１１４）。平均流量S1は、次式（２）に従って算出される。
平均流量S1＝容積V1／｛t−T(n-1)｝        ・・・・（２）
式（２）においてTs(n-1)は、現在記録されている時点において、n-1番目のセル、即ち出口領域１つ手前の領域に対応するセルに記憶された燃料濃度が検出された時刻であり、tは現在の時刻を表している。即ち、容積V1を、出口領域１つ手前の領域の燃料濃度が検出されてから現在の時刻tまで経過時間で除算することにより、出口領域１つ手前の燃料が燃料性状センサ１２からインジェクタ２直前の領域に至るまでの間の平均流量S1を算出している。
【００４１】
次に、拡散係数k1が演算される（Ｓ１１６）。上記のように、拡散係数k1は、ステップＳ１１４において算出された平均流量S1に応じて決定される値であり、制御装置１４に記憶されたマップに従って演算される。
【００４２】
次に、出口領域に対応するn番目のセルに記憶されている燃料濃度E(n)と、その１つ手前のセルの燃料濃度E(n-1)と、ステップＳ１１６において求められた拡散係数k1に応じて、燃料濃度が上記式（１）により演算される、この値がn番目のセルの燃料濃度E(n)として記憶される（Ｓ１１８）。
【００４３】
次に、0番目からn-2番目までの各セルが記憶する燃料濃度のデータが、１つ先のセルにシフトされ、記録される（ステップＳ１２０）。即ち、0番からn-2番目までに記録されていた燃料濃度が、1番目からn-1番目までのセルの燃料濃度データとしてシフトして記録される。
【００４４】
次に、入口領域に対応する0番目のセルに、濃度の平均値が記憶される（Ｓ１２２）。即ち、燃料濃度E(0)＝X1／c1とされる。つまり、燃料濃度E(0)には、単位容積分の燃料が移動する間に検出された燃料濃度の積算値X1を、燃料濃度の検出回数のカウンタc1で除算した燃料濃度の平均値が記録される。
【００４５】
次に、0番目からn-1番目までの各セルに記憶された時刻データが、１つ先のセルにシフトされ、記録される（Ｓ１２４）。即ち、0番目からn-1番目までに記録されている検出時刻データが、1番目からn番目までのセルの時刻データとしてシフトされ記録される。次に、現在の時刻tが、0番目のセルに、時刻データT(0)として記録される（Ｓ１２６）。
【００４６】
次に積算燃料移動量Q1及び積算回数カウンタC1が初期化され共にゼロとされる（Ｓ１２８、Ｓ１３０）。次に、n番目のセルに記録された燃料濃度E(n)に応じて、燃料噴射量が設定される（Ｓ１１２）。この後、このルーチンが繰り返され、新たに燃料積算移動量が単位容積分となるまでの間、現在のセルの燃料濃度E(n)の値が維持され、この濃度に基づき設定された燃料噴射量により空燃比制御が実行され、単位容積分の燃料の移動が確認されると、再び、燃料濃度E(n)が再演算されると共に、データのシフト、及び入口領域のセルに、検出された燃料濃度の平均値が記憶される。
【００４７】
以上説明したように、この実施の形態１によれば、燃料通路６を等分して、燃料性状センサ１２により検出された燃料濃度を記憶しておき、その後、実際に燃料性状センサ１２からインジェクタ２までの容積分の燃料が移動した後、この記憶された値に基づく燃料制御が行なわれる。これにより、燃料性状センサ１２通過から実際にインジェクタ２に到達するまでの燃料移動のためのタイムラグによる燃料濃度のずれを解消することができる。またこのとき、インジェクタ２噴射直前の燃料濃度については、燃料の拡散を加味して、その濃度を推定している。従って、燃料性状センサ１２通過時に検出された燃料濃度と、インジェクタ２到達時の濃度との燃料の拡散による乖離を緩和することができ、より正確な空燃比制御を行なうことができる。
【００４８】
なお、この実施の形態１において拡散係数k1は、平均流量S1に応じて設定するものとした。しかし、この発明において拡散係数k1はこれに限るものではなく、例えば平均的な流量を想定した固定値として予め設定したものであってもよい。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００４９】
更に、例えばエタノール等の燃料の拡散は、高い濃度から低い濃度に変化する場合と、低い濃度から高い濃度に変化する場合とで異なる。従って、隣の領域との混合による出口領域の燃料濃度の変化が高い濃度から低い濃度への変化であるか、低い濃度から高い濃度への変化であるかに応じて、拡散係数k1を設定するものであってもよい。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００５０】
また、0番目のセルに燃料濃度として燃料性状センサ１２による検出値xの平均値を記録する場合について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、例えば、燃料が単位容積移動するまでの間の燃料性状センサ１２による燃料濃度検出を一度のみとし、この検出値をそのまま記録するものであってもよい。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００５１】
また、この実施の形態１では、各セルに検出時刻を記憶し、時刻データを濃度データと共にシフトする場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、検出時刻を記憶しないものであってもよい。この場合にも、燃料流量センサ１０の出力に基づき、平均流量S1を求めるなどして、上記同様の制御を実行することができる。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００５２】
なお、実施の形態１において、ステップＳ１１８が実行されることで、第１の発明における「濃度推定手段」が実現し、ステップＳ１０４が実行されることで、「検出手段」が実現し、ステップＳ１２０が実行されることで「シフト手段」が実現し、ステップＳ１２２が実行されることで「記録手段」が実現し、ステップＳ１１２が実行されることで「噴射量制御手段」が実現する。また、ステップＳ１１４が実行されることで、第２の発明における「燃料流量検出手段」が実現し、ステップＳ１１６が実行されることで「拡散係数設定手段」が実現する。
【００５３】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２のシステムの全体構成を説明するための模式図である。図５に示されるように、このシステムは第１インジェクタ２（燃料噴射弁）と第２インジェクタ２０（下流燃料噴射弁）の２つの燃料噴射弁を有し、２以上の箇所で濃度推定を行なうものである。ここで、燃料性状センサ１２と第１インジェクタ２までの燃料通路６と、第１インジェクタ２から第２インジェクタ２０までの下流燃料通路２２とは直列に接続している。下流燃料通路２２には、通路内の燃料流量に応じた出力を発する下流燃料流量センサ２４が設置されている。このようなシステムは、例えば直列６気筒型の内燃機関の左バンク及び右バンクのインジェクタを制御する場合に用いられる。
【００５４】
図６は、この発明の実施の形態２における制御内容を説明するための図である。図６に示すように、この制御では、燃料性状センサ１２から、第１インジェクタ２までの燃料通路６の容積V1をn-1個に分割し、同様に、第１インジェクタ２から第２インジェクタ２０までの燃料通路２２の容積V2をm-1個に分割したと仮定する。
【００５５】
制御装置１４は、この分割した領域と、燃料性状センサ１２の設置領域（入口領域）と、第１インジェクタ２の設置領域（出口領域）と、第２インジェクタ２０の設置領域（下流出口領域）とのそれぞれに対応して、セル（記憶部及び下流記憶部）を有する。具体的に制御装置１４は、入口領域を0番とし、第１インジェクタ２設置位置の領域（出口領域）をn番としてナンバリングされた合計n+1個のセル（記憶部）と、第１インジェクタ２のすぐ下流のセルをn+1番目とし、下流出口領域をm+n番目としとするm個の下流セル（下流記憶部）とするセルとを有している。これらのセルには、対応する領域の燃料濃度（燃料濃度に関するデータ）とその燃料濃度が検出された検出時刻とが記憶される。
【００５６】
第１インジェクタ２側の噴射直前の燃料濃度推定は、実施の形態１のシステムと同様に行なわれる。具体的に、単位容積分（V1／(n-1)）の燃料の移動が認められた場合に、各領域のセルに記憶されている燃料濃度データから、噴射直前の出口領域の燃料濃度E(n)を演算し（式（１））、出口領域１つ手前n-1番目までのセルに、更に、１つ手前のセルの燃料濃度をシフトして記録することでデータをシフトし、更に、燃料性状センサ１２が設置された領域に対応する0番目のセルに、燃料性状センサ１２により検出された濃度の平均値を記録する。
【００５７】
一方、第１インジェクタの下流側は、同様の手法で別途独立して制御されている。具体的に、下流燃料通路２２で、燃料が下流側の単位容積（V2／(m-1)）分と移動したことが確認されると、図６で示されるように、各セルに記録されていた燃料濃度が一つ下流側の領域に対応するセルにシフトされる。即ち、i番目のセルの濃度E(i)は、１つ手前のセルに記録されている燃料濃度E(i-1)となる。
【００５８】
このとき、第１インジェクタ２の設置位置に最も近い領域（即ち、下流領域の最上流側の領域）に対応するn+1番目のセルには、第１インジェクタ２の設置位置である出口領域に対応するn番目のセルに記憶されている燃料濃度E(n)の平均値が記録される。
【００５９】
更に、第２インジェクタ２０置領域（下流出口領域）に対応するn+m番目のセルの燃料濃度は、燃料の拡散係数をk2とすると、次式（３）に従って求められる。
E(n+m)＝E(m+n)＋（E(n+m)-E(n+m-1)）×k2        ・・・・（３）
【００６０】
ここで、拡散係数k2は、図３に示す平均流量と係数との関係に基づき、下流燃料通路２２内の平均流量S2との関係に応じて求められる拡散係数である。このように燃料の濃度拡散を加味して燃料濃度を推定することで、上流側と同様に、下流燃料通路２２内通過時の拡散をも考慮に入れることができる。
【００６１】
図７は、この発明の実施の形態２においてシステムが実行する制御のルーチンについて説明するための図である。図７のルーチンは、図４に示すルーチンと並行して繰り返し実行されるルーチンである。このシステムでは、図４に示すルーチンにより、第１インジェクタ２設置位置の燃料濃度E(n)が推定され、第１インジェクタ２から噴射される燃料噴射量の制御が行なわれる。
【００６２】
同時に、図７のルーチンが実行されることで第２インジェクタ２０設置位置の燃料濃度が推定され、第２インジェクタ２０からの燃料噴射量の制御が行なわれる。具体的に、図７のルーチンでは、まず、下流燃料通路２２内の燃料の積算燃料移動量Q2が演算される（Ｓ２０２）。積算燃料移動量Q2は、下流燃料流量センサ２４の出力に基づき検出される燃料流量q2[l/h]により求められる。
【００６３】
次に、現在、第１インジェクタ２が設置された出口領域に対応するn番目のセルに記憶されている燃料濃度E(n)が読み出される（Ｓ２０４）。次に、濃度積算値X2が演算される（Ｓ２０６）。濃度積算値X2は、このルーチンが実行されるごとにステップＳ２０４において読み出されるn番目のセルの燃料濃度E(n)を、現在記憶されている濃度積算値X2に加算することにより求められる。濃度積算値X2は、燃料が下流側の単位容積（V2／(m-1)）分移動するまでの間、このルーチンが実行されるごとに読み出される燃料濃度E(n)を積算するものであり、単位容積分の燃料が移動したとき、単位容積分の燃料の平均濃度を演算するために用いられる。
【００６４】
次に、積算回数のカウンタc2に1が加算される（Ｓ２０８）。積算回数カウンタc2は、初期値においてゼロに設定され、下流燃料通路２２側において単位容積分の燃料が通過するまでの間に、このルーチンが実行された回数を記憶するためのカウンタである。
【００６５】
次に、積算燃料移動量Q2が、下流側の単位容積（V2／(m-1)）分の燃料以上となったか否かが判別される（Ｓ２１０）。ここで積算燃料移動量Q2≧単位容積（V2／(m-1)）の成立が認められない場合、現在記憶されている出口領域の燃料濃度E(m+n)に基づき燃料噴射量の制御が実行される（Ｓ２１２）。
【００６６】
一方、ステップＳ２１０において積算燃料移動量Q2≧単位容積（V2／(m-1)）の成立が認められると、次に、下流燃料通路２２の平均流量S2が演算される（Ｓ２１４）。平均流量は、式（４）に従って算出される。
平均流量S2＝容積V2／｛t−T(m+n-1)｝        ・・・・（４）
この式（４）においてT(m+n-1)は、m+n-1番目のセル、つまり下流出口領域１つ手前の領域に対応するセルに対応する領域の燃料が、第１インジェクタ２を通過し下流燃料通路２２内に移動したと推定される時刻であり、後述されるステップＳ２２６の処理により記録される値である。また、tは現在の時刻である。つまり、ここでは容積V2を、燃料が下流燃料通路２２を通過するまでの経過時間で除算することにより、平均流量S2を推定している。
【００６７】
次に、拡散係数k2が演算される（Ｓ２１６）。上記のように、拡散係数k2は、ステップＳ２１４において算出された平均流量S2に応じて決定される値であり、制御装置１４に記憶されたマップに従って演算される。
【００６８】
次に、下流出口領域に対応するm+n番目のセルに記憶されている燃料濃度E(m+n)と、その１つ手前のセルの燃料濃度E(m+n-1)から、燃料濃度が上記式（３）に従って算出され、この値がm+n番目のセルの燃料濃度E(m+n)として記憶される（Ｓ２１８）。
【００６９】
次に、n+1番目からm+n-2番目までの各下流セルが記憶する燃料濃度のデータが、１つ先のセルにシフトされて記録される（ステップＳ２２０）。即ち、n+1番からn+m-2番目までに記録されていた燃料濃度のデータが、n+2番目からm+n-1番目までのセルの燃料濃度データとして記録される。
【００７０】
次に、下流燃料通路２２最上流側の領域に対応するn+1番目のセルに、濃度E(n+1)＝X2/c2が記憶される（Ｓ２２２）。ここでは燃料濃度E(n+1)に、下流燃料通路２２内において、単位容積（V2／(m-1)）分の燃料が移動する間に繰り返し読み出されたn番のセルの燃料濃度E(n)の平均値が記録される。
【００７１】
次に、n+1番目からm+n-1番目までの各セルが記憶する時刻データが、１つ下流側にシフトされて記録される（Ｓ２２４）。つまり、n+1番目からm+n-1番目のセルが記録する時刻データが、n+2番目からm+n番目までのセルの時刻データとしてシフトされ記録される。次に、現在の時刻tが、n+1番目のセルに検出時刻T(n+1)として記録される（Ｓ２２６）。
【００７２】
次に積算燃料移動量Q2及び積算回数カウンタc2が初期化されゼロとされ（Ｓ２２８、Ｓ２３０）。その後、n+m番目のセルに記録された燃料濃度E(m+n)に応じて、第２インジェクタ２０からの燃料噴射量が設定される（Ｓ２１２）。
【００７３】
以上説明したように、この実施の形態２によれば、２箇所以上で燃料濃度を推定する必要がある場合にも、２箇所にセンサを設置することなく燃料濃度の推定を行なうことができる。この推定において、濃度検出から、その燃料が第１インジェクタ２、第２インジェクタ２０のそれぞれに移動するまでの間のタイムラグ及び、その移動時の濃度拡散を考慮することができる。これにより正確に燃料濃度の推定を行なうことができ、より正確な空燃比制御を実現することができる。
【００７４】
なお、この実施の形態２においては、２つの箇所で濃度推定を必要とする場合について説明したが、この発明は、２箇所の濃度推定に限らず、複数の箇所で濃度推定が必要な場合に適用することができる。この場合にも、下流側については、それぞれ独立して分割された領域ごとにデータを記憶するセルを設定し、セルに記憶されたデータのシフトし、出口側で濃度拡散を考慮して演算することで燃料濃度を予測することができる。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００７５】
また、実施の形態２においても拡散係数k1、k2は、平均流量S1、S2に応じて設定するものとした。しかし、この発明において拡散係数k1、k2はこれに限るものではなく、例えば平均的な流量を想定した固定値であってもよい。また、出口領域、下流側出口領域の燃料濃度の変化が、高い濃度から低い濃度への変化であるか、低い領域の変化であるかに応じて、拡散係数k1、k2を設定するものであってもよい。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００７６】
また、0番目のセルに燃料濃度として燃料性状センサ１２による検出値xの平均値を記録し、n+1番目のセルにn番目のセルの燃料濃度の平均値を記録する場合について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、実施の形態１において説明したように燃料が単位容積移動するまでの、燃料性状センサ１２による燃料濃度検出やn番目のセルの燃料濃度の読み出しを一度のみとし、この検出値をそのまま記録するものであってもよい。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００７７】
また、この実施の形態１では、各セルに検出時刻を記憶し、時刻データを濃度データと共にシフトする場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、検出時刻を記憶しないものであってもよい。この場合にも、燃料流量センサ１０、２４の出力に基づき、平均流量S1、S2を求めるなどして、上記同様の制御を実行することができる。これについては、他の実施の形態においても同様である。
【００７８】
なお、実施の形態２において、ステップＳ２１８が実行されることで、第６の発明の「下流濃度推定手段」が実現し、ステップＳ２２０が実行されることで「下流シフト手段」が実現し、ステップＳ２２２が実行されることで「下流記憶手段」が実現し、ステップＳ２１２が実行されることで「下流噴射量制御手段」が実現する。また、ステップＳ２１４が実行されることで、第７の発明の「下流燃料流量検出手段」が実現し、ステップＳ２１６が実行されることで「下流拡散係数設定手段」が実現する。
【００７９】
実施の形態３．
実施の形態３のシステムは図１のシステムと同様の構成を有している。実施の形態３のシステムは、インジェクタ設置位置の１つ前のセルのデータに、a個前までのセルの平均値を記憶させる点においてのみ、実施の形態１のシステムの制御と異なる制御を行なう。
【００８０】
燃料の拡散は中心より両方向に広がる。これに対し、実施の形態１のシステムでは、主に、１つ下流側の領域への濃度拡散を考慮して出口領域の燃料濃度を算出しているが、更に下流側の領域から前方へ向けての濃度拡散を考慮するものではない。このため、実施の形態１で演算される燃料濃度の変化よりも早くに、燃料性状センサ１２での燃料の濃度変化の影響が出口領域にも現れていると考えられる。従って、実施の形態３のシステムでは、下流領域から前方へ向けての燃料の拡散を考慮した制御を行なう。
【００８１】
図８は、この発明の実施の形態３においてシステムが実行する制御の内容について説明するための図である。図８（ａ）は、前回、燃料積算移動量が単位容積分に達し、セルに燃料濃度のデータが記録された後の状態を表し、図８（ｂ）は、今回、再び燃料積算移動量が単位容積分に達し、燃料濃度等のデータのシフト、演算が実行された場合の図である。
【００８２】
図８に示されるように、１つ手前のn-1番目のセルには、次式（５）に従って、その下流側ａ個分のセルに記憶された燃料濃度の平均値が演算され、記録される。
【数１】
2011111916.tif 000003
【００８３】
図９は、ここで平均するセルの数（セル平均数a）について説明するための図であり、横軸は平均流量[l/h]、縦軸はセル平均数aを表している。前方への燃料の拡散量は平均流量に依存し、平均流量が早い程、前方への拡散は小さくなり、平均流量が遅くなれば前方への拡散量が大きくなる。従って、セル平均数aは、平均流量が早い場合ほど少なくし、平均流量が遅い場合ほど多くなるように設定される。セル平均数aは、燃料通路６の太さや燃料の種類等によって異なるものであるため、予めシステムごとに適切な値を実験等により求めて設定し、制御装置１４に平均流量とセル平均数aとの関係を定めるマップとして記憶しておく。
【００８４】
このマップに従ってセル平均数aが求められ、上記式（５）に従って、n-2番目のセルからa個分手前までのセルに記憶された燃料濃度のデータの平均値演算することで、n-1番目に記録する燃料濃度が算出される。
【００８５】
その後、次回、燃料移動量が単位容積（V／(n-1)）に達すると、現在記憶されているn番目のセルとn-1番目のセルの燃料濃度から、実施の形態１の場合と同様に、式（１）に従って出口領域の燃料濃度が演算され、n番目のセルに記憶される。これにより前回演算されたn-1番目の燃料濃度が、次のn番目のセルである出口領域の燃料濃度の演算に用いられることで手前の領域からの濃度拡散を考慮した燃料濃度の演算が実行される。
【００８６】
図１０は、この発明の実施の形態３において制御装置１４が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図９のルーチンは図４のルーチンのステップＳ１１６の後にステップＳ３０２を有する点、及びステップＳ１２０に代えて、ステップＳ３０４、Ｓ３０６を有する点を除き、図４のルーチンと同じものである。
【００８７】
具体的に、ステップＳ１１６において拡散係数k1が演算された後、ステップＳ３０２においてセル平均数aが演算される。ここでは、制御装置１４に記憶されたマップに従って、平均流量S1に応じた値が求められる。
【００８８】
その後、ステップＳ１１８において出口領域のセルの燃料濃度E(n)が演算された後、ステップＳ３０４において、n-1番目の燃料濃度E(n-1)が、上記式（５）に従って演算され、記録される。その後、データのシフトされ記録される（Ｓ３０６）。ここでは、1番目からn-2番目のセルに、0番目からn-3番目のセルが記憶するデータがシフトされて記録される。その後の処理は図４のルーチンと同様である。
【００８９】
以上説明したように、この実施の形態３のシステムによれば、後方の領域から前方へ向けての燃料の拡散が考慮される。従って、より確実に燃料濃度を推定することができ、正確な燃料噴射量制御による空燃比制御を実行することができる。
【００９０】
なお、実施の形態３では、実施の形態１のシステムのように、燃料濃度の推定箇所が１つの場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、実施の形態２のシステムのように、燃料濃度の推定箇所が２以上あるものあってもよい。例えば、実施の形態２の場合においては、下流側の燃料通路についても同様に、m+n-1番目のセルに、所定の数手前までのセルに記憶された値を入力することができる。
【００９１】
また、実施の形態３において、ステップＳ３０２が実行されることで、第５の発明における「平均数決定手段」が実現し、ステップＳ３０４及びＳ３０６が実行されることで、第４の発明における「シフト手段」が実現する。
【符号の説明】
【００９２】
２    インジェクタ
４    燃料タンク
６    燃料通路
８    フューエルポンプ
１０    燃料流量センサ
１２    燃料性状センサ
１４    制御装置
２０    第２インジェクタ
２２    下流燃料通路
２４    第２燃料流量センサ
a    セル平均数
c、c2    積算回数カウンタ
Es(i)、Es+1(i)、E(i)    燃料濃度
k1、k2    拡散係数
Q1、Q2    積算燃料移動量
q1、q2    燃料流量
S1、S2    平均流量
t    現時刻
T(i)    検出時刻
V1、V2    容積
X1、X2    濃度積算値
x    燃料濃度検出値
【図１】
2011111916.tif 000004
【図２】
2011111916.tif 000005
【図３】
2011111916.tif 000006
【図４】
2011111916.tif 000007
【図５】
2011111916.tif 000008
【図６】
2011111916.tif 000009
【図７】
2011111916.tif 000010
【図８】
2011111916.tif 000011
【図９】
2011111916.tif 000012
【図１０】
2011111916.tif 000013