(57)【要約】【課題】バルブタイミングが急激に変化する場合でも、正確に吸気量を算出してすることができ、空燃比を目標値に正確に維持できるように燃料を噴射すること。【解決手段】可変動弁機構によって吸・排気弁を駆動することで吸気量を制御し、吸気量に基づいて燃料を噴射する内燃機関において、吸気量を算出するための内燃機関の運転状態量、吸排気弁の動作タイミングを表す可変動弁機構の状態量、を入力とし、内燃機関への定常時の定常吸気量、可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数、目標空燃比、を出力とする記憶・補間手段３０１と、可変動弁機構の変化に対する内燃機関への過渡時の過渡吸気量の過去値を保存するキューメモリ３０２と、定常吸気量の現在値Ｍｓｔａｔ、過渡吸気量の過去値、吸気量応答の時定数τ、目標空燃比λ、に基づいて燃料噴射量Ｔｐを算出する計算器３０３と、を備える。【選択図】図３
2008163889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変動弁機構によって吸気弁と排気弁の一方または両方を駆動することで吸気量を制御し、前記吸気量に基づいて燃料を噴射する内燃機関において、
前記吸気量を算出するための内燃機関の運転状態量、吸排気弁の動作タイミングを表す可変動弁機構の状態量、を入力とし、内燃機関への定常時の定常吸気量、前記可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数、目標空燃比、を出力とする記憶・補間手段と、
前記可変動弁機構の変化に対する内燃機関への過渡時の過渡吸気量の過去値を保存するキューメモリと、
前記定常吸気量の現在値、前記過渡吸気量の過去値、前記吸気量応答の時定数、前記目標空燃比、に基づいて燃料噴射量を算出する計算器と、を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記計算器は、前記定常吸気量の現在値と前記過渡吸気量の過去値の加重平均を演算することによって過渡時の吸気量の現在値を算出し、
前記過渡時の吸気量現在値を前記目標空燃比で割ることによって前記燃料噴射量を算出する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
可変動弁機構によって吸気弁と排気弁の一方または両方を駆動することで吸気量を制御し、前記吸気量に基づいて燃料を噴射する内燃機関において、
前記吸気量を算出するための内燃機関の運転状態量と吸排気弁の動作タイミングを表す可変動弁機構の状態量に基づいて内燃機関への定常時の定常吸気量を算出する手段と、
前記可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数をもとに前記定常吸気量に対する過渡吸気量の応答性を定式化して前記算出された定常吸気量から過渡吸気量を算出する手段と、
前記内燃機関の運転状態量と前記可変動弁機構の状態量から目標空燃比を算出する手段と、
前記算出された過渡吸気量を前記目標空燃比で割ることで燃料噴射量を算出する手段と、を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項４】
可変動弁機構によって吸気弁と排気弁の一方または両方を駆動することで吸気量を制御し、スロットル上流で計測された吸気量に基づいて燃料を噴射する内燃機関において、
吸気管圧力を含む内燃機関の運転状態量と吸排気弁の動作タイミングを表す可変動弁機構の状態量を入力とし、内燃機関への定常時の定常吸気量、前記可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数、目標空燃比、を出力とする記憶・補間手段と、
前記可変動弁機構の変化に対する内燃機関への過渡時の過渡吸気量の過去値を保存するキューメモリと、
前記定常吸気量の現在値、前記過渡吸気量の過去値、前記吸気量応答の時定数、前記目標空燃比、前記スロットル上流で計測された吸気量、に基づいて前記記憶・補間手段に入力する前記吸気管圧力と燃料噴射量を算出する計算器と、を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記計算器は、前記定常吸気量の現在値と前記過渡吸気量の過去値の加重平均を演算することによって過渡時の吸気量の現在値を算出し、
前記過渡時の吸気量現在値を前記目標空燃比で割ることによって前記燃料噴射量を算出し、
前記スロットル上流で計測された吸気量と前記過渡時の吸気量現在値の差について、吸気管温度を乗算し且つ吸気管体積で乗算した値を積分することで前記吸気管圧力を算出する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項６】
可変動弁機構によって吸気弁と排気弁の一方または両方を駆動することで吸気量を制御し、前記吸気量に基づいて燃料を噴射する内燃機関において、
前記吸気量を算出するための内燃機関の運転状態量と吸排気弁の動作タイミングを表す可変動弁機構の状態量に基づいて内燃機関への定常時の定常吸気量を算出する手段と、
前記可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数をもとに前記定常吸気量に対する過渡吸気量の応答性を定式化して前記算出された定常吸気量から過渡吸気量を算出する手段と、
前記算出された過渡吸気量、スロットル上流で計測された吸気量、吸気管温度、に基づいて吸気管圧力を算出し、前記吸気管圧力を前記内燃機関の運転状態量の１つとするように出力する吸気管圧力算出・出力手段と、
前記内燃機関の運転状態量と前記可変動弁機構の状態量から目標空燃比を算出する手段と、
前記算出された過渡吸気量を前記目標空燃比で割ることで燃料噴射量を算出する手段と、を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【請求項７】
請求項１、３、４、または６において、
前記内燃機関が定常運転しているときに、前記内燃機関の運転状態量と前記可変動弁機構の状態量から一意に決まる定常時燃料噴射量を求め、
前記内燃機関の運転状態量又は前記可変動弁機構の状態量が変化するときに、前記過渡吸気量から過渡時燃料噴射量を求め、
前記定常時燃料噴射量と前記過渡時燃料噴射量との遅れ関係が、前記吸気量の応答の時定数に対応する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気を可変動弁機構によって制御する内燃機関において、可変動弁機構の状態が急激に変化した場合に、空燃比を目標値に保つための燃料噴射量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射制御装置において、特に可変バルブタイミング装置を備えるもので、吸入空気量を予測して燃料噴射量を制御するようなことは、従来から提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この特許文献１によると、バルブタイミングに係わらず常に正確な吸入空気量を求めることにより、過渡運転時においても空燃比を正確に制御できる燃料噴射制御装置を提供することを目的としており、内燃機関の回転数とスロットル開度とからバルブタイミングに適合したバルブ状態適合吸入空気量を求める構成とされたマップを、異なるバルブタイミングに対応させて複数設けており、内燃機関の状態に対応した現在のバルブタイミングの進角値である実進角値を演算するとともに、この実進角値と複数のマップから求められるバルブ状態適合吸入空気量に基づいて予測吸入空気量を算出する構成である。
【特許文献１】特開平０５−２３１２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、内燃機関の回転数と負荷から吸入空気量を算出するマップをバルブタイミング毎に用意し、バルブタイミングに対応した吸入空気量を算出している。
【０００５】
一方で、可変バルブタイミング装置を一種とする可変動弁機構の性能は年々向上しており、動作に要する応答時間も年々短くなっている。そのため、可変動弁機構が動いたときの吸気量に及ぼす過渡的な影響が無視し得なくなってきている。
【０００６】
上記特許文献１に開示された方法では、バルブタイミングが一定の場合、あるいは、ほとんど一定とみなしていいほどゆっくり変化する場合には正確に吸気量が算出できるが、バルブタイミングが急激に変化する場合には、残留ガスの影響のため、正確に吸気量を算出することができ難いという課題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、バルブタイミングが急激に変化する場合でも、正確に吸気量を算出してすることができ、空燃比を目標値に正確に維持できるように燃料を噴射できる燃料噴射量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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
可変動弁機構によって吸気弁と排気弁の一方または両方を駆動することで吸気量を制御し、前記吸気量に基づいて燃料を噴射する内燃機関において、
前記吸気量を算出するための内燃機関の運転状態量、吸排気弁の動作タイミングを表す可変動弁機構の状態量、を入力とし、内燃機関への定常時の定常吸気量、前記可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数、目標空燃比、を出力とする記憶・補間手段と、
前記可変動弁機構の変化に対する内燃機関への過渡時の過渡吸気量の過去値を保存するキューメモリと、
前記定常吸気量の現在値、前記過渡吸気量の過去値、前記吸気量応答の時定数、前記目標空燃比、に基づいて燃料噴射量を算出する計算器と、を備える構成とする。
【０００９】
また、可変動弁機構によって吸気弁と排気弁の一方または両方を駆動することで吸気量を制御し、スロットル上流で計測された吸気量に基づいて燃料を噴射する内燃機関において、
吸気管圧力を含む内燃機関の運転状態量と吸排気弁の動作タイミングを表す可変動弁機構の状態量を入力とし、内燃機関への定常時の定常吸気量、前記可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数、目標空燃比、を出力とする記憶・補間手段と、
前記可変動弁機構の変化に対する内燃機関への過渡時の過渡吸気量の過去値を保存するキューメモリと、
前記定常吸気量の現在値、前記過渡吸気量の過去値、前記吸気量応答の時定数、前記目標空燃比、前記スロットル上流で計測された吸気量、に基づいて前記記憶・補間手段に入力する前記吸気管圧力と燃料噴射量を算出する計算器と、を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、可変動弁機構が変化したときの吸気量の過渡的な変化も正確に計算できるので、空燃比の制御が正確にできる。その結果、排気ガス中の有害物質の割合を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る第１と第２の内燃機関の燃料噴射量制御装置について、図１〜図１２と、第１３図及び第１４図を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１２】
「第１の実施形態」
図１は本発明の第１と第２の実施形態に係る燃料噴射量制御装置が適用される内燃機関の構成を示す図である。ピストン１の上下運動と吸排気弁２，３の開閉動作により空気が気筒４内に導かれる。気筒４に導かれる吸気量はスロットル５の開度によって調節される。気筒４に導かれる吸気量はエアフローセンサ６によって計測される場合もあるし、圧力センサ７が計測する吸気管圧力と内燃機関回転数から算出されることもあるし、スロットル開度と内燃機関回転数から算出されることもある。
【００１３】
内燃機関への吸気量を目標空燃比で割った量の燃料が燃料噴射装置８から噴射される。燃料噴射装置８は吸気弁２の上流に取り付けられて、吸気ポートに燃料が噴射されることもあるし、燃料噴射装置８は気筒４内に取り付けられて、気筒４内に燃料が噴射されることもある。ピストン１が上死点付近のとき、気筒に取り込まれた空気と燃料の混合気に点火プラグ９から火花が発生し、混合気は燃焼する。
【００１４】
発生した熱によって膨張する混合気はピストン１を押し、その力はクランク軸系１０を回転させるトルクに変換される。クランク軸系１０の回転はチェーン１１によってカム軸系１２，１３に伝えられ、カム軸に取り付けられたカム１４，１５は吸排気弁２，３をクランク軸の回転に同期して押し下げる。
【００１５】
このカム１４，１５の開閉のタイミングを適切に調節すると気筒内に多くの空気が導かれ、同じ気筒容積でも大きなトルクが発生できることが知られている。一般に、内燃機関回転数が低いときは吸気弁２を早く閉じることで多くの空気が気筒に導かれ、内燃機関回転数が高いときは吸気弁２を遅く閉じることで多くの空気が導かれる。内燃機関回転数が低いときは吸気弁２を早く閉じて、内燃機関回転数が高いときは吸気弁２を遅く閉じるように吸気弁を押し下げるカム軸とクランク軸の位相差を制御するのが可変バルブタイミング機構と呼ばれ、可変動弁機構の一種である。そのほかに、可変動弁機構には、吸排気弁２，３の開くリフト量を制御するものや、吸排気弁２，３の開いている期間を制御するものがある。このような可変動弁機構により、全開時の内燃機関への吸気量が増大され、ポンプロスが低減し、望ましい特性の内燃機関が実現できる。
【００１６】
一般的に、気筒に入る吸気量を計測する方法には、有力なものとして、（１）エアフローセンサで計測する方法や、（２）吸気管圧と内燃機関回転数から算出する方法の２つがある。（２）の場合、吸気管圧と内燃機関回転数の積に吸気効率と呼ばれる係数を掛けて吸気量を算出するが、吸気効率は可変動弁機構の動作状態によって変化する。そこで、可変動弁機構の複数の動作状態に対して、吸気管圧と内燃機関回転数から吸気量を算出するマップを複数用意し、その間を可変動弁機構の動作状態で補間するのが、上記の背景技術の欄で紹介した特許文献１（特開平５−２３１２１１号公報）に記載された方法である。
【００１７】
ところで、可変動弁機構が急激に変化するとき、前サイクルの残留ガスが吸気量に影響を及ぼす。この影響は、残留ガスが可変動弁機構の動作状態に対応した定常的な値に収束するまで継続する。
【００１８】
可変動弁機構の運転状態の一つであるバルブタイミングと残留ガスの割合と吸気量の変化の様子の一例を図２の（１）と（２）と（３）に示す。図２は内燃機関の可変動弁機構が急激に変化した場合の吸気量の変化の仕方を説明する図である。図２をみると、残留ガスの割合と吸気量の変化は、バルブタイミングに対する２次遅れで表せることがわかる。このような考え方に基づいて、本発明で提案する、可変動弁機構が急激に変化した場合に正確に吸気量を推定し、精密に空燃比を制御する燃料噴射量制御装置について、図３を用いて説明する。
【００１９】
図３は本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の構成を示す図である。本実施形態に係る燃料噴射量制御装置は、内燃機関の運転状態（圧力Ｐｍ、温度Ｔｍ、回転数Ｎｅｎｇ）と可変動弁機構の状態（排気弁の動作タイミングθｅｖ、吸気弁の動作タイミングθｉｖ）を入力として、定常時の内燃機関への吸気量（定常吸気量）Ｍ＿ｓｔａｔ、応答モデルの時定数（可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数）τ、目標空燃比λ、を出力する記憶・補間手段３０１と、過渡吸気量の過去の値を一定時間保存するキューメモリ３０２と、記憶・補間手段３０１が出力する定常吸気量の現在値Ｍ＿ｓｔａｔ、応答モデルの時定数τ、目標空燃比λ、キューメモリ３０２に記録されている過渡吸気量の過去値、に基づいて燃料噴射量Ｔｐを計算する計算器３０３と、から構成される。
【００２０】
そして、計算器３０３の動作をより具体的に説明すると、応答モデルの時定数τに基づいて、記憶・補間手段３０１が出力する定常吸気量の現在値Ｍ＿ｓｔａｔと、キューメモリ３０２に記録されている過渡吸気量の過去の値との加重平均を算出し、この加重平均値を過渡吸気量の現在の値とし、過渡吸気量の現在値Ｍ＿ｄｙｎａをキューメモリ３０２に書き込むとともに、過渡吸気量の現在値を目標空燃比λで割り、燃料噴射量Ｔｐを算出するものである。
【００２１】
ここで、図２の（３）を参照しながら、本発明の概要をまず説明する。図２の（３）は、図２の（１）に示すバルブタイミングが遅く閉じるとき（エンジン高速時）から速く閉じるとき（エンジン低速時）に吸気量が過渡的に変化することを表した図であり、図２の（３）で点線のグラフは定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔを示している。図３に示す計算器３０３の入力として、図２の（３）に示す定常吸気量の現在値Ｍ＿ｓｔａｔ（ｔ）と吸気量の応答モデルの時定数τが記憶・補間手段３０１から入力され、さらに、過渡吸気量の過去値を保存している２つのキューメモリ３０２からの、図２の（３）に示す過去の過渡吸気量Ｍ（ｔ−１）とＭ（ｔ−２）が入力される（過去の２点の過渡吸気量から過渡吸気量の変化の傾向が分かることとなる）。計算器は、これらの入力に基づいて、荷重算出の演算を行って、図２の（３）に示す過渡吸気量の現在値Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ）を求める。そして、この過渡吸気量の現在値Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ）を目標空燃比λで割ることによって燃料噴射量Ｔｐを出力するものである。換言すると、図２の（３）に示す×印の３点の値と時定数τとを基本的な要素として丸印の過渡吸気量を求めようとするものである。
【００２２】
なお、吸気量の制御は、吸気弁を駆動することで当然に可能であるが、排気弁を駆動することによっても可能である。すなわち、排気弁を駆動制御することで内部残留ガスの量を制御でき、この残留ガス量で吸気が絞られることとなる。また、記憶・補間手段の出力である定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔが補間処理されることに加えて、時定数τと目標空燃比λも補間処理されることなる。
【００２３】
次に、記憶・補間手段３０１のメモリに記憶されている定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔ、応答モデルの時定数τ、目標空燃比λについて、まず始めに説明した後に、図３に示す本実施形態の燃料噴射量制御装置の動作を説明する。
【００２４】
定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔは、内燃機関の回転数（Ｎｅｎｇ）、吸気管圧力（Ｐｍ）、吸気管温度（Ｔｍ）、等の内燃機関の運転状態と、吸排気弁の開タイミング、閉タイミング（θｅｖ，θｉｖ）等の可変動弁機構の状態によって決まる。例えば、スロットルを全開にして、排気弁の動作は一定にして、吸気弁の開閉タイミングを標準、標準±２０゜に設定したときの、エンジン回転数と定常吸気量の関係は、図４のようになる。
【００２５】
定常吸気量は、内燃機関の回転数に関しては単純な関数で近似することは困難なので、１０００ｒｐｍ刻みのマップとして保存し、温度で補正した吸気管圧力、吸排気弁の開閉タイミングに関しては、端点とその間の適当な一点についてマップをもち（記憶・補間手段のメモリに記憶し）、それらの間は補間（記憶・補間手段の補間部で補間処理）する。
【００２６】
このように考えると、記憶・補間手段３０１のメモリに記憶される定常吸気量のマップは、図５のようなものになる。図５の左上の６×３のマップには、吸気弁タイミングと排気弁タイミングが固定されたときの、回転数（Ｎ）を温度で補正した吸気管圧力（Ｐ）により決まる定常吸気量が記憶されている。これが吸気弁タイミング（−２０°、標準、＋２０°）３×排気弁タイミング（−２０°、標準、＋２０°）３＝９枚用意されている。
【００２７】
吸気弁タイミングが変化するときの、記憶・補間手段３０１のメモリに記憶される定常吸気量のマップから求めた定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔと過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａの関係は図６のようになり、２次遅れで近似できることがわかる。従って、時定数は２つのパラメータτ１，τ２であらわされる。この時定数は、主に回転数（Ｎ）、排気弁閉タイミング（ＥＶＣ）に依存する。τ１は例えば、図７のようにな傾向を示し、図８のようなマップで与えられる。τ２も同様なマップで与えられる。この時定数を使って、定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔから過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａは、数１から計算されることが知られている。ここで、Δは計算処理のサンプリング間隔を表す。
【数１】
2008163889.tif 000003
【００２８】
目標空燃比λは、一般に、（１）低速時・アイドリング時において、もともと残留ガスが多いので、空燃比を薄くすると残留ガスによってさらに薄くなってしまう。そのため、空燃比は１２程度に設定される。（２）中・高速時において、負荷が軽く内燃機関の燃焼も安定するので、空燃比は燃費重視の１４〜１７に設定される。（３）スロットルバルブ全開時において、内燃機関に大きな出力が要求されるので、空燃比は１２程度に設定される。したがって、目標空燃比のマップは図９のように設定される。
【００２９】
次に、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射量制御装置の動作を図１０に示す流れ図で説明する。まず、内燃機関の運転状態、可変動弁機構の状態から、記憶・補間手段３０１は定常吸気量を出力する（ステップ１）。記憶・補間手段３０１のメモリには図５のようなマップの形で与えられており、マップで示された数値の間を線形補間、２次補間、スプライン補間等の方法で補間して、内燃機関の運転状態、可変動弁機構の状態に対応した定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔを出力する。
【００３０】
次に、記憶・補間手段３０１は応答時定数τ（可変動弁機構の変化に対する吸気量の応答の時定数）を出力する（ステップ２）。応答モデルを２次遅れと考えれば、応答時定数としてτ１，τ２の２つのパラメータが出力される。定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔと過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａとの間には、数１であらわされる関係があり、これをＭ＿ｄｙｎａ（ｔ）に関して解けば、
【数２】
2008163889.tif 000004
【００３１】
となるので、記憶・補間手段が出力した定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔ（ｔ）と、キューメモリ３０２に記憶してある過去の過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ−１）とＭ＿ｄｙｎａ（ｔ−２）の加重平均を、次式の数３で計算する（ステップ３）。
【数３】
2008163889.tif 000005
【００３２】
ここで、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２は加重平均のときの係数であり（図３に図示する係数を参照）、数３で計算される加重を用いて、次式の数４で算出することにより、過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ）は算出される（ステップ４）。
【数４】
2008163889.tif 000006
【００３３】
図１１に示してあるように、キューメモリ３０２に記憶してある過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ−１），Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ−２）のうち、古いほうのＭ＿ｄｙｎａ（ｔ−２）を捨てて、Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ−１）を一つ古いほうにシフトして、空いた記憶エリアに最新の過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ）を記憶する（ステップ５）。このように、最も古いものを捨てて、既に記憶してあるデータを一つ古いほうにシフトして、空いた記憶エリアに新しいデータを書き込むメモリを、一般にキューメモリと呼ぶ。エンジンがキーオンされたときは、キューメモリには適当な値、例えば０を記憶しておけばよい。時間が進むにつれて正しい値に収束する。
【００３４】
次に、内燃機関の運転状態、可変動弁機構の状態から目標空燃比λを記憶・補間手段３０１は出力する（ステップ６）。記憶・補間手段３０１のメモリの容量は有限なので、特定の状態に対応した目標空燃比しか記憶・補間手段のメモリには記憶されていないので、その間は、記憶・補間手段の補間部によって、線形補間、２次補間、スプライン補間等の何らかの補間をして対応する目標空燃比を出力する。
【００３５】
記憶・補間手段３０１が目標空燃比λを出力したら、計算器３０３は加重平均によって求められた現在の過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａ（ｔ）をλで割って、燃料噴射量Ｔｐを算出する（ステップ７）。
【００３６】
このように、第１の実施形態に係る燃料噴射量制御装置によって、可変動弁機構が急激に変化した場合でも、過渡的な吸気量を精密に推定することができて、空燃比を目標値に正確に維持できるように燃料を噴射することができる。
【００３７】
また、本発明の第１の実施形態は、記憶・補間手段の中身を各処理手順を実行する要素に含めて、処理手順に着目した見方をすれば（観点を変えて技術把握すれば）、図１２に示すような構成になる。
【００３８】
図１２に示す構成は、内燃機関の回転数Ｎｅｎｇ、吸気管圧力Ｐｍ、吸気管温度Ｔｍ等の内燃機関の運転状態と、排気弁の動作タイミングθｅｖ、吸気弁の動作タイミングθｉｖ等の可変動弁機構の状態に基づき、定常吸気量を出力する定常吸気量マップ（ＲＯＭなどの記憶手段）３０１と、定常吸気量Ｍ＿ｓｔａｔに対する過渡吸気量の応答性を定式化して、定常吸気量から過渡吸気量を算出する応答モデル３０２と、内燃機関の運転状態と可変動弁機構の状態に基づき目標空燃比を出力する目標空燃比マップと、過渡吸気量を目標空燃比で割ることで燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段３０３からなる。
【００３９】
図１２に示す構成は、図３と図１０に示す技術の見方を変えたものであり、当然のことながら、このような燃料噴射量制御装置により、可変動弁機構が急激に変化した場合でも、過渡的な吸気量を精密に推定することができて、空燃比を目標値に正確に維持できるように燃料を噴射することができる。
【００４０】
「第２の実施形態」
本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置について、図１３と図１３を参照しながら以下説明する。第１の実施形態では、内燃機関回転数と吸気管圧力に基づいて吸気量を算出してたが、第２の実施形態では吸気管圧力を検出する代わりに、熱線流量計等で計測されたスロットル上流の吸気量Ｍｔｈを使用する。
【００４１】
図１３に示す第２の実施形態の構成は、図３に示す第１の実施形態の構成に、過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａとスロットル上流吸気量Ｍｔｈと吸気管温度Ｔｍから吸気管圧力Ｐｍを算出する吸気管充填モデル１３０１を追加したものである。
【００４２】
吸気管充填モデル１３０１では、
【数５】
2008163889.tif 000007
【００４３】
に従い、スロットル上流吸気量Ｍｔｈから過渡吸気量Ｍ＿ｄｙｎａを減算し、これに気体定数Ｒと吸気管温度Ｔｍをかけ、吸気管体積Ｖｍで割った値を積分することで吸気管圧力Ｐｍは算出できる。
【００４４】
第２の実施形態は、スロットル上流の吸気量を直接計測しているため、内燃機関の運転状態が定常な場合はスロットル上流の吸気量と気筒に流入する吸気量が一致する。したがって、定常時の精度は実施例１に比べて優れている。
【００４５】
また、第２の実施形態は、記憶・補間手段の中身を各処理手順を実行する要素に含めて、処理手順に着目した見方（技術把握）をすれば、図１４に示すような構成になる。これは、図１２に構成を示す第１の実施形態の構成例に、吸気管モデル１３０１を追加して、吸気管圧力Ｐｍをセンサで計測する代わりに、スロットル上流の吸気量Ｍｔｈを熱線流速計等のセンサで計測して、数式５に基づいて吸気管圧力Ｐｍを推定するものである。
【００４６】
次に、本発明の第１と第２の実施形態に係る燃料噴射量制御装置が適用されたことの検証方法について以下説明する。まず、内燃機関の運転状態が一定で可変動弁機構の状態が一定のとき、燃料噴射量を調べてみれば、本発明が適用されていれば、燃料噴射量は内燃機関の運転状態と可変動弁機構の状態から一意に定まるはずである。このときの、内燃機関の運転状態ＥＮＧと可変動弁機構の状態ＶＡＬの関数として定まる燃料噴射量をＴｐ_ｓｔａｔとする。Ｔｐ_ｓｔａｔは、例えばＥＮＧとＶＡＬのマップの形で表される。
【００４７】
次に、内燃機関の運転状態ＥＮＧないしは可変動弁機構の状態ＶＡＬが変化する場合に、燃料噴射量Ｔｐ_ｄｙｎａを調べる。このとき、内燃機関の運転状態ＥＮＧないしは可変動弁機構の状態ＶＡＬの変化から、例えば定常的なマップを用いてＴｐ_ｓｔａｔを計算できる。こうして求められた、ＥＮＧとＶＡＬに対する定常的な燃料噴射量Ｔｐ_ｓｔａｔと過渡的な燃料噴射量Ｔｐ_ｄｙｎａの間の関係を同定する。このとき、Ｔｐ_ｄｙｎａがＴｐ_ｓｔａｔの遅れモデルであらわされ、その遅れの時定数がＥＮＧとＶＡＬの関数として与えられるならば、その燃料噴射量の制御装置は本発明で開示した技術思想に基づくと考えられ、検証可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射量制御装置が適用される内燃機関の構成を示す図である。
【図２】内燃機関の可変動弁機構が急激に変化した場合の吸気量の変化の仕方を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の構成を示す図である。
【図４】吸気弁開閉タイミングを変更した場合における内燃機関の回転数と定常空気量との関係を示す図である。
【図５】本実施形態に関する記憶・補間手段に記憶される定常吸気量のマップを示す図である。
【図６】本実施形態における、バルブタイミングと定常吸気量及び過渡吸気量との関係を示す図である。
【図７】本実施形態における、応答モデルの時定数を排気弁タイミングとエンジン回転数との関係で表す図である。
【図８】本実施形態における、応答モデルの時定数をマップ形式で表す図である。
【図９】本実施形態における、目標空燃比を吸気管圧力とエンジン回転数との関係で表す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射量制御装置の処理手順を示す流れ図である。
【図１１】本実施形態における、キューメモリの動作を説明する図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射量制御装置の他の構成例である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射量制御装置の他の構成例である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ピストン
２  吸気弁
３  排気弁
４  気筒
５  スロットル
６  熱線流速計
７  圧力センサ
８  燃料噴射装置
９  点火プラグ
１０  クランク軸系
１１  チェーン
１２，１３  カム軸系
１４，１５  カム
３０１  記憶・補間手段（メモリに定常吸気量マップ）
３０２  キューメモリ（過渡吸気量の過去値保存）
３０３  燃料噴射量計算器
１３０１  吸気管圧力算出手段
Ｍ＿ｓｔａｔ  定常吸気量
Ｍ＿ｄｙｎａ  過渡吸気量
τ  吸気量の応答の時定数
λ  目標空燃比
Ｔｐ  燃料噴射量
Ｐｍ，Ｔｍ，Ｎｅｎｇ  内燃機関の運転状態量
θｅｖ，θｉｖ  可変動弁機構の状態量
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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