(57)【要約】【課題】この発明は、燃料噴射系統の劣化等が生じた場合でも、吸気ポート噴射弁及び筒内噴射弁によって正確な燃料噴射を行うことを目的とする。【解決手段】内燃機関１０は、吸気ポート噴射弁３０と筒内噴射弁３２とを備える。ＥＣＵ５０は、筒内圧Ｐcyl(θ)等に基いて、筒内に吸入された混合気の総量である筒内予混合気質量Ｍgcylと、吸気ポート噴射弁３０の噴射燃料だけが関与する吸気ポート噴射混合気量Ｍcyl,limとを算出する。そして、これらの算出値に基いて実際の筒内噴射量Ｍdと吸気ポート噴射量Ｍpとを算出する。これにより、吸気ポート噴射弁３０と筒内噴射弁３２のそれぞれについて、燃料噴射量の目標値と実際の噴射量のずれを個別に算出することができる。従って、燃料噴射系統に劣化等が生じた場合でも、噴射弁３０，３２による燃料噴射を常に正確に行うことができる。【選択図】図１
2011058410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁と、
内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内の温度状態に対応する温度パラメータを取得する温度取得手段と、
前記吸気ポート噴射弁および前記筒内噴射弁から噴射された燃料により、内燃機関の吸気バルブが閉弁した時点で前記筒内に吸入された混合気の総量を、少なくとも前記吸気バルブの閉弁時期、前記筒内圧および前記温度パラメータに基いて算出する第１の混合気量算出手段と、
前記吸気ポート噴射弁から噴射された燃料だけで前記筒内に形成された混合気の量である吸気ポート噴射混合気量を、少なくとも前記筒内噴射弁から燃料が噴射される直前の前記筒内圧に基いて算出する第２の混合気量算出手段と、
前記筒内噴射弁から実際に噴射された燃料の噴射量である筒内噴射量を、前記混合気の総量と前記吸気ポート噴射混合気量との差分に基いて算出する筒内噴射量算出手段と、
前記吸気ポート噴射弁から実際に噴射された燃料の噴射量である吸気ポート噴射量を、前記混合気の総量、当該混合気の空燃比および前記筒内噴射量に基いて算出する吸気ポート噴射量算出手段と、
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】
前記吸気バルブが開弁してから前記筒内噴射弁の燃料噴射が行われる直前までの期間中に前記筒内圧が一定値に収束したか否かを判定する収束判定手段と、
前記期間中に前記筒内圧が一定値に収束しないときに、収束後の筒内圧を推定する筒内圧推定手段と、を備え、
前記第２の混合気量算出手段は、前記筒内圧が収束したと判定されたときに当該収束値に基いて前記吸気ポート噴射混合気量を算出し、前記筒内圧が収束しないと判定されたときには前記筒内圧推定手段の推定結果に基いて前記吸気ポート噴射混合気量を算出する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記温度取得手段は、少なくとも前記筒内噴射弁の燃料噴射が行われてから前記吸気バルブが閉弁するまでの期間における前記筒内圧の変化に基いて、前記温度パラメータとなる筒内温度を推定する構成としてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸気ポート噴射弁による燃料噴射量の目標値と前記吸気ポート噴射量とに基いて、前記吸気ポート噴射量の誤差を学習する第１の学習手段と、
前記筒内噴射弁による燃料噴射量の目標値と前記筒内噴射量とに基いて、前記筒内噴射量の誤差を学習する第２の学習手段と、
を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項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】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、吸気ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００６−１１８４２６号公報）に開示されているように、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁と、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備えた内燃機関の制御装置が知られている。この従来技術では、内燃機関の運転状態に基いて吸気ポート噴射弁と筒内噴射弁の噴射量分担率を算出している。そして、空燃比センサの出力に基いて各噴射弁の燃料噴射量をフィードバック補正するときには、この噴射量分担率等に基いて個々の噴射弁に対する補正量を設定する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１８４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術では、吸気ポート噴射弁と筒内噴射弁の燃料噴射量を、噴射量分担率等に基いてそれぞれ補正する構成としている。しかしながら、燃料噴射系統の劣化等により、実際の噴射量分担率が目標からずれている場合には、噴射量分担率に応じてそれぞれの噴射量を補正しても、狙い通りの噴射量分担率（燃料噴射量）を実現することができないという問題がある。
【０００５】
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、本発明の目的は、燃料噴射系統の劣化等が生じた場合でも、吸気ポート噴射弁及び筒内噴射弁によって正確な燃料噴射を行うことが可能な内燃機関の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】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁と、
内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内の温度状態に対応する温度パラメータを取得する温度取得手段と、
前記吸気ポート噴射弁および前記筒内噴射弁から噴射された燃料により、内燃機関の吸気バルブが閉弁した時点で前記筒内に吸入された混合気の総量を、少なくとも前記吸気バルブの閉弁時期、前記筒内圧および前記温度パラメータに基いて算出する第１の混合気量算出手段と、
前記吸気ポート噴射弁から噴射された燃料だけで前記筒内に形成された混合気の量である吸気ポート噴射混合気量を、少なくとも前記筒内噴射弁から燃料が噴射される直前の前記筒内圧に基いて算出する第２の混合気量算出手段と、
前記筒内噴射弁から実際に噴射された燃料の噴射量である筒内噴射量を、前記混合気の総量と前記吸気ポート噴射混合気量との差分に基いて算出する筒内噴射量算出手段と、
前記吸気ポート噴射弁から実際に噴射された燃料の噴射量である吸気ポート噴射量を、前記混合気の総量、当該混合気の空燃比および前記筒内噴射量に基いて算出する吸気ポート噴射量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、前記吸気バルブが開弁してから前記筒内噴射弁の燃料噴射が行われる直前までの期間中に前記筒内圧が一定値に収束したか否かを判定する収束判定手段と、
前記期間中に前記筒内圧が一定値に収束しないときに、収束後の筒内圧を推定する筒内圧推定手段と、を備え、
前記第２の混合気量算出手段は、前記筒内圧が収束したと判定されたときに当該収束値に基いて前記吸気ポート噴射混合気量を算出し、前記筒内圧が収束しないと判定されたときには前記筒内圧推定手段の推定結果に基いて前記吸気ポート噴射混合気量を算出する構成としている。
【０００８】
第３の発明によると、前記温度取得手段は、少なくとも前記筒内噴射弁の燃料噴射が行われてから前記吸気バルブが閉弁するまでの期間における前記筒内圧の変化に基いて、前記温度パラメータとなる筒内温度を推定する構成としている。
【０００９】
第４の発明は、前記吸気ポート噴射弁による燃料噴射量の目標値と前記吸気ポート噴射量とに基いて、前記吸気ポート噴射量の誤差を学習する第１の学習手段と、
前記筒内噴射弁による燃料噴射量の目標値と前記筒内噴射量とに基いて、前記筒内噴射量の誤差を学習する第２の学習手段と、
を備える構成としている。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、第１の混合気量算出手段は、筒内に吸入された混合気の総量を算出することができ、第２の混合気量算出手段は、吸気ポート噴射弁から噴射された燃料だけが関与する吸気ポート噴射混合気量を算出することができる。これにより、筒内噴射量算出手段と吸気ポート噴射量算出手段は、実際の筒内噴射量と吸気ポート噴射量とをそれぞれ算出することができる。従って、吸気ポート噴射弁と筒内噴射弁のそれぞれについて、燃料噴射量の目標値と実際の噴射量のずれを個別に算出することができ、この算出結果に基いて個々の噴射弁の燃料噴射量を補正したり、個々の噴射弁に対して燃料噴射量の学習制御等を実行することができる。これにより、燃料噴射系統に劣化等が生じた場合でも、吸気ポート噴射弁と筒内噴射弁による燃料噴射を常に正確に行うことができ、信頼性や耐久性を向上させることができる。
【００１１】
第２の発明によれば、収束判定手段は、吸気バルブが開弁してから筒内噴射弁の燃料噴射が行われる直前までの期間中に筒内圧が一定値に収束したか否かを判定することができる。これにより、第２の混合気量算出手段は、吸気バルブの開弁時期と筒内噴射の時期とが離れているときに、筒内圧の収束値に基いて吸気ポート噴射混合気量を算出することができる。また、吸気バルブの開弁時期と筒内噴射の時期とが近接しているときには、筒内圧推定手段により推定した収束後の筒内圧に基いて吸気ポート噴射混合気量を算出することができる。従って、吸気バルブの開弁時期や筒内噴射の時期が変動する場合でも、両者の間隔に応じて適切な方法で筒内噴射直前の筒内圧を取得することができ、吸気ポート噴射混合気量を常に正確に算出することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、温度取得手段は、少なくとも筒内噴射が行われてから吸気バルブが閉弁するまでの筒内圧の変化に基いて筒内温度を推定することができる。これにより、第１，第２の混合気量算出手段は、実際の温度状態に近い筒内温度を用いて、混合気の総量及び吸気ポート噴射混合気量を正確に算出することができる。
【００１３】
第４の発明によれば、第１，第２の学習手段は、算出された実際の筒内噴射量と吸気ポート噴射量とに基いて、これらの誤差（ずれ）を学習することができる。従って、燃料噴射系統に劣化等が生じた場合でも、この劣化を学習により吸収することができ、燃料噴射を常に正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図４】筒内噴射噴射弁の噴射係数，無効噴射時間と燃圧との関係を示す特性データである。
【図５】吸気ポート噴射弁の噴射係数と吸気管負圧との関係、及び無効噴射時間とバッテリ電圧との関係を示す特性データである。
【図６】本発明の実施の形態２において、吸気行程中における筒内圧の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えば２つの燃料噴射弁が搭載されたデュアル噴射型の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０のシリンダ１２には、ピストン１４の往復動作により拡大，縮小する燃焼室１６が設けられている。ピストン１４は、内燃機関１０の出力軸であるクランク軸１８に連結されている。
【００１６】
また、内燃機関１０は、シリンダ１２に吸入空気を吸込む吸気通路２０と、シリンダ１２から排気ガスを排出する排気通路２２とを備えている。吸気通路２０には、吸入空気量を検出するエアフローメータ２４と、電子制御式のスロットルバルブ２６とが設けられている。スロットルバルブ２６は、アクセル開度等に基いてスロットルモータ２８により駆動され、吸入空気量を増減させる。また、シリンダ１２には、吸気通路２０のうちシリンダ近傍の部位である吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁３０と、燃焼室１６内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射弁３２とが設けられている。さらに、シリンダ１２は、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ３４と、吸気通路２０を燃焼室１６に対して開，閉する吸気バルブ３６と、排気通路２２を燃焼室１６に対して開，閉する排気バルブ３８とを備えている。
【００１７】
また、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ４０、筒内圧センサ４２、燃圧センサ４４、吸気圧センサ４６、水温センサ４８等を含むセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。クランク角センサ４０は、クランク軸１８の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いて機関回転数やクランク角を検出する。筒内圧センサ４２は、燃焼室１６内の圧力（筒内圧）を検出するもので、本実施の形態の筒内圧検出手段を構成している。ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ４２により任意のクランク角θでの筒内圧を検出し、その検出結果を筒内圧の時系列データＰcyl(θ)として記憶する機能を有している。
【００１８】
燃圧センサ４４は、噴射弁３０，３２から噴射される燃料の圧力（燃圧）を検出し、吸気圧センサ４６は吸入空気の圧力（吸気管圧）を検出し、水温センサ４８は内燃機関１０の冷却水温を検出するものである。本実施の形態では、水温センサ４８が温度取得手段を構成しており、冷却水温は、筒内の温度状態に対応する温度パラメータとして用いられる。さらに、センサ系統には、前述したエアフローメータ２４とセンサ４０〜４８の他に、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサ（例えば、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等）が含まれており、これらはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。一方、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ２８、噴射弁３０，３２、点火プラグ３４等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００１９】
そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動する。具体的には、センサ系統の出力に基いて、燃料の噴射量及び噴射時期、点火時期等が設定され、これらの設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。また、ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転状態に応じて噴射弁３０，３２による燃料の噴き分け率を設定する。噴射弁３０，３２による燃料噴射量の比率は、噴き分け率に応じたものとなる。
【００２０】
［実施の形態１の特徴］
燃料噴射系統に劣化等が生じると、噴射弁３０，３２の燃料噴射量は、ＥＣＵ５０により設定された噴射量の目標値からずれることがある。このため、ＥＣＵ５０は、吸気ポート噴射弁３０および筒内噴射弁３２から実際に噴射される燃料の噴射量をそれぞれ算出し、その算出結果に基いて噴射弁３０，３２の燃料噴射量のずれを学習する。以下、これらの処理について説明する。
【００２１】
（筒内予混合気質量の算出）
まず、ＥＣＵ５０は、吸気バルブ３６が閉弁した時点で筒内に吸入された混合気の総量（総質量）である筒内予混合気質量Ｍgcylを算出する。筒内予混合気質量Ｍgcylとは、噴射弁３０，３２から噴射された燃料により筒内に形成された混合気の総量であり、詳しく述べれば、吸気ポート噴射弁３０から噴射された燃料の質量と、筒内噴射弁３２から噴射された燃料の質量と、筒内に吸入された吸入空気の質量とを合計したものである。
【００２２】
筒内予混合気質量Ｍgcylは、吸気バルブ３６の閉弁時（以下、ＩＶＣ時と称す）に筒内圧センサ４２により検出した筒内圧Ｐcyl(θIVC)と、ＩＶＣ時の筒内容積Ｖ(θIVC)と、ＩＶＣ時に水温センサ４８により検出した水温Ｔwと、気体定数Ｒとを用いて、下記の（１）式により算出される。ここで、θIVCとは、吸気バルブ３６の閉弁時期に対応するクランク角である。特定のクランク角θIVCにおける筒内体積Ｖ(θIVC)は、クランク角θと筒内容積Ｖとの関係をＥＣＵ５０に予め記憶させておくことにより算出することができる。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
前記（１）式は気体の状態方程式を変形したものであり、この式中において、筒内の混合気中に存在する気化燃料の質量は、筒内圧Ｐcyl(θIVC)に反映されている。また、水温Ｔwは、筒内温度に対応する温度パラメータとして用いられている。
【００２５】
（筒内空燃比の算出）
次に、ＥＣＵ５０は、例えば特開２００６−９７５８８号公報に記載された公知な方法により、筒内空燃比abyfcylを算出する。この公報に記載されているように、筒内で燃焼が開始されてから当該燃焼が実質的に終了するまでの燃焼時間Ｔcと、筒内空燃比abyfcylとの間には一定の相関がある。この相関を示すデータは、マップデータ等としてＥＣＵ５０に予め記憶されている。また、燃焼時間Ｔcは、前回の点火時期θSAと燃焼終了時のクランク角θTとの差分として求められる（即ち、Ｔc＝θT−θSA）。さらに、クランク角θTは、前回の燃料噴射時間（燃料噴射量）から理論的に求められる理論熱発生量ＱTと、想定熱発生量ＱAとが概ね等しくなるクランク角として算出される。ここで、想定熱発生量ＱAとは、前回の点火から実質的な燃焼終了までの間に取得された筒内圧Ｐcyl(θ)の変化ｄＰ/ｄθに基いて算出される。
【００２６】
従って、ＥＣＵ５０は、まず、前回の燃料噴射時間に基いて理論熱発生量ＱTを算出すると共に、筒内圧Ｐcyl(θ)の変化ｄＰ/ｄθに基いて想定熱発生量ＱAを算出し、次に、これらの熱発生量ＱT，ＱAが等しくなるクランク角θTと、前回の点火時期θSAとに基いて燃焼時間Ｔcを算出することができる。そして、燃焼時間Ｔcの算出結果に基いて、前記マップデータを参照することにより、筒内空燃比abyfcylを算出することができる。
【００２７】
（筒内燃料質量の算出）
次に、ＥＣＵ５０は、前記筒内予混合気質量Ｍgcylと筒内空燃比abyfcylとに基いて、下記の（２）式により筒内燃料質量Ｍfcylを算出する。筒内燃料質量Ｍfcylとは、筒内に吸入された燃料の総量であり、詳しく述べれば、吸気ポート噴射弁３０から噴射された燃料の質量と、筒内噴射弁３２から噴射された燃料の質量とを合計したものである。
【００２８】
Ｍfcyl＝Ｍgcyl／abyfcyl      ・・・（２）
【００２９】
（吸気ポート噴射混合気質量の算出）
次に、ＥＣＵ５０は、吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limを算出する。吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limとは、吸気バルブ３６が閉弁した時点において、吸気ポート噴射弁３０の燃料噴射（吸気ポート噴射）だけで筒内に形成された混合気の量、即ち、筒内噴射弁３２の燃料噴射（筒内噴射）の影響を除いた混合気の量（質量）である。吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limは、筒内噴射が行われる直前の筒内圧Ｐcyl,limと、前述の筒内容積Ｖ(θIVC)、水温Ｔwおよび気体定数Ｒとを用いて、下記の（３）式により算出される。この算出方法は、前述した場合とほぼ同様に、気体の状態方程式を利用したものである。
【００３０】
【数２】
2011058410.tif 000004
【００３１】
前記（３）式で用いる筒内噴射直前の筒内圧Ｐcyl,limは、以下の手順により求められる。まず、吸気バルブ３６の開閉動作と燃料噴射とは、吸気ポート噴射（ＰＦＩ）→吸気バルブ開弁（ＩＶＯ）→筒内噴射（ＤＩ）→吸気バルブ閉弁（ＩＶＣ）の順に発生する。このため、筒内噴射が行われる以前の筒内圧は、吸気バルブ３６が開弁した時点で過渡的に低下し、その後ある程度の時間が経過することにより一定値に収束する。従って、ＩＶＯと筒内噴射の時期が離れている場合には、筒内噴射直前の筒内圧が一定値に収束しているので、この収束値を筒内圧センサ４２により筒内圧Ｐcyl,limとして検出することができる。これに対し、ＩＶＯと筒内噴射の時期が近接している場合には、筒内噴射の直前に筒内圧が安定していないので、他の方法により筒内圧Ｐcyl,limを推定する必要がある。そこで、ＥＣＵ５０は、まず、下記の（４）式により、吸気バルブ３６が開弁してから筒内噴射直前までの期間中に筒内圧が一定値に収束したか否かを判定する。
【００３２】
｜Ｐcyl(θinjd−Δθ)−Ｐcyl(θinjd−２Δθ)｜＜ε      ・・・（４）
【００３３】
前記（４）式中において、θinjdは筒内噴射の時期に対応するクランク角を表し、Δθは微小時間（微小クランク角）を表している。また、εは、圧力差が零に近いとみなすことが可能な微小値である。即ち、この判定式が成立した場合には、筒内噴射直前の筒内圧Ｐcyl（θinjd−Δθ）と、これよりも更に微小時間だけ前の筒内圧Ｐcyl（θinjd−２Δθ）とが殆ど等しいので、筒内噴射直前の筒内圧は一定値に収束していると判断することができる。この場合、前記（３）式で用いる筒内噴射直前の筒内圧Ｐcyl,limは、下記の（５）式により算出される。
【００３４】
Ｐcyl,lim＝Ｐcyl(θinjd−Δθ)      ・・・（５）
【００３５】
一方、前記（４）式が不成立の場合には、ＩＶＯと筒内噴射の時期が近接しているために、ＩＶＯから筒内噴射直前までの期間中に筒内圧が一定値に収束していないと判断される。この場合には、例えば一次遅れのモデル等を使用して、収束後の筒内圧を推定する。具体的には、下記の（６），（７）式により、ＩＶＯからＤＩまでの筒内圧Ｐcyl(θ)（θIVO＜θ＜θinjd）に基いて一次遅れの定数ｋ，τを算出し、その算出結果に基いて下記の（８）式により収束後の筒内圧Ｐcyl,limを求める。なお、これらの式中において、θIVOおよびＰcyl（θIVO）は、吸気バルブ３６の開弁時期に対応するクランク角および当該クランク角における筒内圧を表している。
【００３６】
【数３】
2011058410.tif 000005
【００３７】
【数４】
2011058410.tif 000006
【００３８】
Ｐcyl,lim＝Ｐcyl(θIVO)−ｋ      ・・・（８）
【００３９】
（筒内噴射量の算出）
次に、ＥＣＵ５０は、上記の処理により求めた筒内予混合気質量Ｍgcylと吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limとに基いて、下記の（９）式により筒内噴射量Ｍdを算出する。筒内噴射量Ｍdは、筒内噴射弁３２から実際に噴射された燃料の噴射量（質量）である。下記（９）式によれば、筒内予混合気質量Ｍgcylと吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limにそれぞれ含まれる吸入空気の質量は減算により相殺されるので、筒内噴射量Ｍdを求めることができる。
【００４０】
Ｍd＝Ｍgcyl−Ｍcyl,lim      ・・・（９）
【００４１】
（吸気ポート噴射量の算出）
次に、ＥＣＵ５０は、上記の処理により求めた筒内燃料質量Ｍfcylと筒内噴射量Ｍdとに基いて、下記の（１０）式により吸気ポート噴射量Ｍpを算出する。吸気ポート噴射量Ｍpは、吸気ポート噴射弁３０から実際に噴射された燃料の噴射量（質量）である。以上の処理により、実際の吸気ポート噴射量Ｍpと筒内噴射量Ｍdとを取得することができる。
【００４２】
Ｍp＝Ｍfcyl−Ｍd      ・・・（１０）
【００４３】
（燃料噴射量の学習制御）
次に、ＥＣＵ５０は、所定の噴射量Ｑp，Ｑdを実現するために噴射弁３０，３２に対してそれぞれ設定した燃料噴射時間τp，τdと、実際の噴射量Ｍp，Ｍdとを比較することにより、燃料噴射量のずれの学習制御を行う。まず、前提となる燃料噴射制御について述べると、燃料噴射制御では、吸入空気量等に基いて全体の燃料噴射量Ｑが定められ、また機関の運転状態等に基いて噴射弁３０，３２による燃料の噴き分け率ｋpが設定される。吸気ポート噴射量Ｑpと、筒内噴射量Ｑdとは、これらのパラメータＱ，ｋpに基いて下記の（１１），（１２）式により決定される。
【００４４】
Ｑp＝ｋp・Ｑ            ・・・（１１）
Ｑd＝(１−ｋp)・Ｑ      ・・・（１２）
【００４５】
そして、噴射弁３０，３２の燃料噴射時間τp，τdは、燃料噴射量Ｑp，Ｑdに基いて下記の（１３），（１４）式により設定される。これらの式において、ａp，ａdは、噴射弁３０，３２が単位量の燃料噴射を行うのに必要な時間に相当する噴射係数であり、ｂp，ｂdは、噴射弁３０，３２の開弁時間のうち燃料噴射に寄与しない無効噴射時間である。
【００４６】
τp＝ａp・Ｑp＋ｂp      ・・・（１３）
τd＝ａd・Ｑd＋ｂd      ・・・（１４）
【００４７】
ここで、筒内噴射弁３２は、高い燃圧によって高圧な筒内に燃料噴射を行うので、その燃料噴射量は燃圧変動の影響を受け易い。このため、筒内噴射弁３２の噴射係数ａdと無効噴射時間ｂdとは、図４中に実線で示すように、燃圧に応じて可変に設定される構成となっている。図４は、筒内噴射噴射弁の噴射係数，無効噴射時間と燃圧との関係を示す特性データである。一方、吸気ポート噴射弁３０は、比較的低い燃圧によって低圧な吸気ポートに燃料噴射を行うので、吸気管圧やバッテリ電圧の変動による影響を受け易い。このため、図５中に実線で示すように、吸気ポート噴射弁３０の噴射係数ａpは吸気管圧に応じて可変に設定され、無効噴射時間ｂpはバッテリ電圧に応じて可変に設定される構成となっている。図５は、吸気ポート噴射弁の噴射係数と吸気管負圧との関係、及び無効噴射時間とバッテリ電圧との関係を示す特性データである。
【００４８】
上述した図４，５に示す特性データは、ＥＣＵ５０に搭載された不揮発性のメモリ等に書換可能な状態で記憶されている。ＥＣＵ５０は、目標値となる噴射量Ｑp，Ｑdが決定されたときに、燃圧、吸気管圧及びバッテリ電圧に基いて前記特性データを参照することにより、各パラメータａp，ａd，ｂp，ｂdを決定する。そして、これらのパラメータと噴射量Ｑp，Ｑdとに基いて、前記（１３），（１４）式により燃料噴射時間τp，τdを設定することができる。
【００４９】
一方、燃料噴射系統の劣化等が進行すると、目標値である噴射量Ｑp，Ｑdと実際の噴射量Ｍp，Ｍdとの間にずれが生じる。このため、学習制御では、上述の処理により求めた実際の噴射量Ｍp，Ｍdが目標の噴射量Ｑp，Ｑdと等しくなるように、各パラメータａp，ａd，ｂp，ｂdの値（特性データの記憶値）を変更する。この結果、図４，５中に実線で示す特性データは、学習制御により点線で示す状態に補正されるので、経時劣化による燃料噴射量の誤差（ずれ）を学習により吸収することができる。
【００５０】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図２及び図３は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。これらの図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行される。まず、図２に示すルーチンでは、筒内圧センサ４２により筒内圧Ｐcyl(θ)を取得する（ステップ１００）。また、筒内噴射時期θinjdと吸気バルブ３６の閉弁タイミングθIVCとを取得する（ステップ１０２，１０４）。さらに、水温センサ４８によりＩＶＣ時の水温Ｔwを取得し、ＩＶＣ時の筒内容積Ｖ(θIVC)を算出する（ステップ１０６，１０８）。
【００５１】
次に、前記（１）式により筒内予混合気質量Ｍgcylを算出し、また前述の処理により筒内空燃比abyfcylを算出する（ステップ１１０，１１２）。そして、前記（２）式により筒内燃料質量Ｍfcylを算出する（ステップ１１４）。また、吸気バルブ３６の開弁タイミングθIVOを取得し、ＩＶＯ時の筒内圧Ｐcyl(θIVO)を取得する（ステップ１０６，１１８）。
【００５２】
次に、ステップ１２０では、前記（４）式の不等式が成立するか否か、即ち、吸気バルブ３６が開弁してから筒内噴射直前までの期間中に筒内圧が一定値に収束したか否かを判定する。この判定成立時には、前述したように、筒内噴射直前の筒内圧Ｐcyl,limを前記（５）式により算出し、後述のステップ１２８に移行する（ステップ１２２）。一方、ステップ１２０の判定が不成立のときには、前記（６），（７）式により一次遅れの定数ｋ，τを算出し、その算出結果に基いて前記（８）式により収束後の筒内圧Ｐcyl,limを算出する（ステップ１２４，１２６）。
【００５３】
次に、ステップ１２８では、ステップ１２２または１２６で算出した筒内圧Ｐcyl,lim等を用いて、前記（３）式により吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limを算出する。続いて、前記（９）式により筒内噴射量Ｍdを算出し、前記（１０）式により吸気ポート噴射量Ｍpを算出する（ステップ１３０，１３２）。以上の処理により、実際の筒内噴射量Ｍdと吸気ポート噴射量Ｍpとを求めることができる。
【００５４】
次に、ステップ１３４では、燃圧センサ４４により燃圧を取得する。そして、検出した燃圧において、実際の筒内噴射量Ｍdが目標の噴射量Ｑdと等しくなるように、前述した学習制御を実行し、また、ステップ１３８，１４０では、吸気管圧とバッテリ電圧とを取得する。そして、検出した吸気管圧とバッテリ電圧とにおいて、実際の吸気ポート噴射量Ｍpが目標の噴射量Ｑpと等しくなるように、ＰＦＩに関連した２つのマップ（図５に示す２つの特性データ）の学習を実施する（ステップ１４２）。
【００５５】
そして、学習制御が行われた図４及び図５の特性データに基いて、各噴射弁３０，３２の燃料噴射時間τp，τdを算出し、この算出結果に基いて各噴射弁に燃料噴射の指示を与える（ステップ１４４，１４６）。これにより、燃料噴射系統に劣化等が生じた場合でも、燃料噴射を正確に行うことができる。
【００５６】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、筒内に吸入された混合気の総量である筒内予混合気質量Ｍgcylと、吸気ポート噴射弁３０から噴射された燃料だけが関与する吸気ポート噴射混合気量Ｍcyl,limとを算出し、これらの算出値に基いて実際の筒内噴射量Ｍdと吸気ポート噴射量Ｍpとを算出することができる。従って、吸気ポート噴射弁３０と筒内噴射弁３２のそれぞれについて、燃料噴射量の目標値と実際の噴射量のずれを個別に算出することができ、この算出結果に基いて個々の噴射弁の燃料噴射量を補正したり、個々の噴射弁に対して燃料噴射量の学習制御等を実行することができる。これにより、燃料噴射系統に劣化等が生じた場合でも、噴射弁３０，３２による燃料噴射を常に正確に行うことができ、信頼性や耐久性を向上させることができる。しかも、燃料噴射量の算出処理は、筒内圧センサ４２を用いた簡単な構成により実現することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、前記（４）式により、吸気バルブが開弁してから筒内噴射直前までの期間中に筒内圧が一定値に収束したか否かを判定することができる。これにより、ＩＶＯとＤＩの時期が離れているときには、筒内圧の収束値に基いて吸気ポート噴射混合気量Ｍcyl,limを算出することができる。また、ＩＶＯとＤＩの時期が近接しているときには、推定した収束後の筒内圧に基いて吸気ポート噴射混合気量Ｍcyl,limを算出することができる。従って、ＩＶＯとＤＩの時期が変動する場合でも、両者の間隔に応じて適切な方法で筒内噴射直前の筒内圧を取得することができ、吸気ポート噴射混合気量Ｍcyl,limを常に正確に算出することができる。
【００５８】
なお、前記実施の形態１では、図２及び図３において、ステップ１１０が第１の混合気量算出手段の具体例を示し、ステップ１２０〜１２８が第２の混合気量算出手段の具体例を示している。また、ステップ１３０は筒内噴射量算出手段の具体例、ステップ１３２は吸気ポート噴射量算出手段の具体例をそれぞれ示している。また、ステップ１２０は収束判定手段の具体例、ステップ１２４，１２６は筒内圧推定手段の具体例をそれぞれ示している。さらに、ステップ１３６は第２の学習手段の具体例、ステップ１４２は第１の学習手段の具体例をそれぞれ示している。
【００５９】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様のシステム構成（図１）を採用しているものの、以下に述べる制御内容において、実施の形態１と構成が異なっている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６０】
［実施の形態２の特徴］
本実施の形態では、少なくとも筒内噴射が行われてから吸気バルブが閉弁するまでの期間における筒内圧の変化に基いて、ＩＶＣ時の筒内温度Ｔ(θIVC)を推定し、その推定値を筒内の温度状態に対応する温度パラメータとして用いる構成としている。以下、筒内温度Ｔ(θIVC)の算出方法について説明する。
【００６１】
（筒内温度の推定方法）
図６は、本発明の実施の形態２において、吸気行程中における筒内圧の変化を示す説明図である。筒内温度Ｔ(θIVC)の算出には、図６に示すように、筒内噴射（ＤＩ）時における筒内の圧力Ｐ(θinjd)、体積Ｖ(θinjd)、質量Ｍ(θinjd)、温度Ｔ(θinjd)と、吸気バルブ閉弁（ＩＶＣ）時における圧力Ｐ(θIVC)、体積Ｖ(θIVC)、質量Ｍ(θIVC)、温度Ｔ(θIVC)とを用いる。まず、ＤＩ時とＩＶＣ時のそれぞれについて、気体の状態方程式を適用すると、下記の（１５），（１６）式が成立する。なお、Ｒは気体定数である。
【００６２】
Ｐ(θinjd)・Ｖ(θinjd)＝Ｍ(θinjd)・Ｒ・Ｔ(θinjd)      ・・・（１５）
Ｐ(θIVC)・Ｖ(θIVC)＝Ｍ(θIVC)・Ｒ・Ｔ(θIVC)        ・・・（１６）
【００６３】
また、ＤＩ時とＩＶＣ時の状態を比較すると、熱力学の第１法則より、下記の（１７）式が成立する。なお、この式中のκは比熱比であり、Ｑは外部から得られた熱量である。
【００６４】
【数５】
2011058410.tif 000007
【００６５】
また、熱量Ｑについては、下記の（１８）式が成立する。ここで、αは熱伝達係数であり、Ｔcylは筒内温度である。
【００６６】
【数６】
2011058410.tif 000008
【００６７】
筒内温度Ｔcylについては、ＤＩ〜ＩＶＣ間で線形に変化すると仮定すると、下記の（１９）式が成立する。そして、（１９）式を前記（１８）式に代入すると、下記の（２０）式を得ることができる。
【００６８】
【数７】
2011058410.tif 000009
【００６９】
【数８】
2011058410.tif 000010
【００７０】
さらに、前記（２０）式をθinjd〜θIVC間で積分すると、下記の（２１）式を得ることができ、この（２１）式を前記（１７）式に代入することにより、下記の（２２）式を得ることができる。
【００７１】
【数９】
2011058410.tif 000011
【００７２】
【数１０】
2011058410.tif 000012
【００７３】
また、前記（２２）式中の質量Ｍ(θIVC)，Ｍ(θinjd)を、前記（１５），（１６）を用いて消去すると、（２２）式は、下記の（２３）式のように書き換えることができる。
【００７４】
【数１１】
2011058410.tif 000013
【００７５】
さらに、ＤＩ〜ＩＶＣ間では、温度の変化が小さいので、Ｔ(θinjd)≒Ｔ(θIVC)であると仮定し、前記（２３）式の温度Ｔ(θinjd)をＴ(θIVC)に置き換えて式を整理すると、下記の（２４）式を得ることができる。そして、この（２４）式を変形することにより、下記の（２５）式を得ることができる。
【００７６】
【数１２】
2011058410.tif 000014
【００７７】
【数１３】
2011058410.tif 000015
【００７８】
前記（２５）式の右辺に含まれるパラメータは、既知の値であるか、または既知の値から求めることが可能な値である。従って、本実施の形態によれば、少なくともＤＩ〜ＩＶＣ間における筒内圧(θ)の変化と、筒内容積Ｖ(θinjd)及びＶ(θIVC)と、水温Ｔwとに基いて、ＩＶＣ時の筒内温度Ｔ(θIVC)を正確に推定することができる。なお、上述した筒内温度Ｔ(θIVC)の算出処理は、本実施の形態における温度取得手段を構成している。
【００７９】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、筒内温度Ｔ(θIVC)を実施の形態１に適用する場合について説明する。この場合には、まず、図２中のステップ１０８において、ＩＶＣ時の筒内容積Ｖ(θIVC)を算出した後に、上述した算出処理により筒内温度Ｔ(θIVC)を推定する。そして、図２及び図３中のステップ１１０，１２８において、筒内予混合気質量Ｍgcyl，吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limを算出するときに、前記（１），（３）式中の水温Ｔwに代えて、筒内温度Ｔ(θIVC)を用いる。これを具体的に示すと、下記の（２６），（２７）式のようになる。
【００８０】
【数１４】
2011058410.tif 000016
【００８１】
【数１５】
2011058410.tif 000017
【００８２】
従って、本実施の形態によれば、実際の温度状態に近い筒内温度Ｔ(θIVC)を用いて、筒内予混合気質量Ｍgcyl及び吸気ポート噴射混合気質量Ｍcyl,limを正確に算出することができ、学習制御の精度を向上させることができる。
【００８３】
なお、前記実施の形態１では、算出した筒内噴射量Ｍdと吸気ポート噴射量Ｍpとに基いて燃料噴射量の学習制御を行う場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、必ずしも学習制御を行う必要はなく、例えば筒内噴射量Ｍdと吸気ポート噴射量Ｍpとに基いて、次回の燃料噴射における噴射量を補正する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０  内燃機関
１２  シリンダ
１４  ピストン
１６  燃焼室
１８  クランク軸
２０  吸気通路
２２  排気通路
２４  エアフローメータ
２６  スロットルバルブ
２８  スロットルモータ
３０  吸気ポート噴射弁
３２  筒内噴射弁
３４  点火プラグ
３６  吸気バルブ
３８  排気バルブ
４０  クランク角センサ
４２  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４４  燃圧センサ
４６  吸気圧センサ
４８  水温センサ（温度取得手段）
５０  ＥＣＵ
Ｍgcyl  筒内予混合気質量（混合気の総量）
Ｍcyl,lim  吸気ポート噴射混合気量
Ｍd  筒内噴射量
Ｍp  吸気ポート噴射量
【図１】
2011058410.tif 000018
【図２】
2011058410.tif 000019
【図３】
2011058410.tif 000020
【図４】
2011058410.tif 000021
【図５】
2011058410.tif 000022
【図６】
2011058410.tif 000023