(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポート噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に現実に吸入される筒内吸入燃料量を演算する燃料モデルにより、当該燃料モデルによって演算される当該筒内吸入燃料量と吸入空気量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記燃料モデルを修正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
筒内直接噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴に基づき、吸入空気量履歴を算出する吸入空気量履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量の履歴であるモデル吸入空気量履歴を算出するモデル吸入空気量履歴算出手段と、
前記吸入空気量履歴と前記モデル吸入空気量履歴とを比較する吸入空気量履歴比較手段とを備え、
前記吸入空気量履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
筒内直接噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、筒内圧センサによる筒内圧と筒内の空燃比との関係をモデル化した空燃比推定モデルより出力される空燃比と、燃料モデルより出力される空燃比との比較結果に基づき、燃料モデルを構築する内燃機関の制御装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３８６３号公報
【特許文献２】特開平６−２８８２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸気ポートの壁面等への燃料付着特性や燃料蒸発特性は、経年変化、環境変化等によってばらつく。しかしながら、それらのばらつきによる影響を上述した燃料モデルによって再現することはできない。経年変化等による影響が上記燃料モデル等の内燃機関のコンピュータ（ＥＣＵ）内に構築されたモデルに作用すると、モデルによる予測値に誤差が生じることとなり、その結果、空燃比の制御性の悪化が懸念される。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、モデルによる予測誤差を抑えて、空燃比の良好な制御性を得ることのできる内燃機関の空燃比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】
【０００６】
第１の発明は、ポート噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に現実に吸入される筒内吸入燃料量を演算する燃料モデルにより、当該燃料モデルによって演算される当該筒内吸入燃料量と吸入空気量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記燃料モデルを修正することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、筒内直接噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴に基づき、吸入空気量履歴を算出する吸入空気量履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量の履歴であるモデル吸入空気量履歴を算出するモデル吸入空気量履歴算出手段と、
前記吸入空気量履歴と前記モデル吸入空気量履歴とを比較する吸入空気量履歴比較手段とを備え、
前記吸入空気量履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、筒内直接噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、燃料モデルの出力がノック点火時期に基づく空燃比履歴と一致するように修正される。つまり、本発明によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された燃料モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する燃料モデルの出力のばらつきを補正することができ、空燃比の良好な制御性を得ることができる。
【００１０】
筒内直接噴射式の内燃機関の場合には、吸気ポート等への燃料付着や吸気ポート等からの燃料蒸発の挙動を考慮する必要がないので、ノック点火時期に基づく空燃比から各サイクルでの吸入空気量を算出することができる。
第２の発明によれば、吸気モデルの出力がノック点火時期に基づく吸入空気量履歴と一致するように修正される。つまり、本発明によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された吸気モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する吸気モデルの出力のばらつきを補正することができ、空燃比の良好な制御性を得ることができる。
【００１１】
筒内直接噴射式の内燃機関の場合には、吸気ポート等への燃料付着や吸気ポート等からの燃料蒸発の挙動を考慮する必要がないので、吸気モデルが算出する吸入空気量から各サイクルでの空燃比を算出することができる。
第３の発明によれば、吸気モデルの出力がノック点火時期に基づく空燃比履歴と一致するように修正される。つまり、本発明によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された吸気モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する吸気モデルの出力のばらつきを補正することができ、空燃比の良好な制御性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
先ず、図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すように、本実施形態のシステムは、ポート噴射式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、燃焼室１２が形成されている。燃焼室１２には、吸気通路１４および排気通路１６が連通している。吸気通路１４には、その内部を流れる空気量、すなわち、内燃機関１０に流入する吸入空気量Ｇａを検知するエアフロメータ１８が配置されている。エアフロメータ１８の下流には、スロットルバルブ２０が配置されている。
【００１３】
各気筒の吸気ポートには、その内部に燃料を噴射するための燃料噴射弁２２が配置されている。また、吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１２と吸気通路１４、或いは燃焼室１２と排気通路１６を導通状態または遮断状態とするための吸気弁２４および排気弁２６が設けられている。また、内燃機関１０のシリンダヘッド２８には、筒内に突出するように点火プラグ３０が取り付けられている。
【００１４】
内燃機関１０の排気通路１６には、排気ガスを浄化するための触媒３２が配置されている。また、触媒３２の上流には、その位置で排気空燃比を検出するための空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３４が配置されている。また、内燃機関１０のシリンダブロック３６には、ノックの発生を検出するためのノックセンサ３８が取り付けられている。尚、本発明において、ノックの発生を判定する手法は、ノックセンサ３８を用いるものでなくても、例えば、筒内圧センサの出力に基づくものであってもよい。
【００１５】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述したセンサに加え、内燃機関１０の運転状態や運転条件に関する情報を検出するための各種のセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。また、ＥＣＵ４０には、上述したアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力、およびＥＣＵ４０内に構築されたモデルの演算結果に基づき、所定の制御プログラムに従って各アクチュエータを駆動するようになっている。
【００１６】
［燃料モデルの概要］
図２は、図１に示すシステムが用いる燃料モデルを説明するための図である。より具体的には、この燃料モデルは、燃料噴射弁２２から噴射された後の燃料の挙動を表すモデルである。図２に示す残留率Ｐ、付着率Ｒ、壁面付着量ｆｗ、噴射量ｆｉ、および筒内吸入燃料量ｆｃは、何れも、その燃料モデルにおいて用いられるパラメータである。ここで、噴射量ｆｉは燃料噴射弁２２から噴射される燃料の量を意味する。また、壁面付着量ｆｗは、吸気ポートの内壁や吸気弁２４の上面などに付着している燃料の総量を意味する。そして、筒内吸入燃料量ｆｃは、内燃機関１０の筒内に現実に吸入される燃料の量を意味する。
【００１７】
燃料噴射量ｆｉは、燃料噴射弁２２から噴射された後、その一部が吸気ポートの内壁等に付着し、その残部が筒内に吸入される。この際、吸気ポート等の内壁に付着する噴射量ｆｉの割合を「付着率Ｒ」と定義すれば、筒内に吸入されることなくポートウェットの一部となる燃料の量は、「Ｒ×ｆｉ」で表されることとなり、一方、筒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。
【００１８】
内燃機関１０の筒内には、上記の演算式ｆｉ×（１−Ｒ）で表される量の燃料が燃料噴射弁２２から直接的に吸入される他、吸気ポートの内壁等に付着していた燃料の気化分が吸入される。ここで、吸気行程の実行後にポートウェット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、吸気行程の開始時に存在していた壁面付着量ｆｗは、その吸気行程の後には「Ｐ×ｆｗ」で表される量に減少していることになり、一方、その吸気行程の間には、「（１−Ｐ）×ｆｗ」で表される量の燃料がポートウェットの存在に起因して筒内に吸入されたことになる。
【００１９】
従って、第ｋサイクルにおける噴射行程の開始時における壁面付着量がｆｗｋであり、第ｋサイクルにおける燃料噴射量がｆｉｋである場合、第ｋサイクルの終了後に発生している壁面付着量（つまり、第ｋ＋１サイクルにおける壁面付着量）ｆｗｋ＋１、および、第ｋサイクルにおける筒内吸入燃料量ｆｃｋは、付着率Ｒおよび残留率Ｐを用いて次式のように表すことができる。
ｆｗｋ＋１＝Ｐ×ｆｗｋ＋Ｒ×ｆｉｋ・・・（１）
ｆｃｋ＝（１−Ｐ）×ｆｗｋ＋（１−Ｒ）×ｆｉｋ・・・（２）
【００２０】
以上説明した通り、内燃機関１０の筒内に現実に吸入される筒内吸入燃料量ｆｃｋは、上記（１）式および（２）式の関係を用いることにより、付着率Ｒおよび残留率Ｐをパラメータとして、個々のサイクル毎に演算により求めることができる（尚、壁面付着量ｆｗの初期値ｆｗ０はゼロである）。このため、上述した燃料モデルによれば、壁面付着量ｆｗの変化に影響されることなく、内燃機関１０の過渡運転時においても筒内吸入燃料量ｆｃを精度良く演算により求めることが可能である。
【００２１】
［実施の形態１の特徴部分］
吸気ポートの壁面等への燃料付着特性や燃料蒸発特性は、経年変化、環境変化等によってばらつく。しかしながら、それらのばらつきによる影響を、上記（１）および（２）式による演算だけでは再現することはできない。経年変化等による影響が燃料モデルに作用すると、燃料モデルによる予測値に誤差が生じることとなり、その結果、空燃比の制御性の悪化が懸念される。
【００２２】
図３は、ノック発生時の点火時期と空燃比との関係を表した図である。より具体的には、図３は、空燃比以外のバルブタイミング等の運転条件を固定した場合における関係を示している。ノックが発生したと認められる際の点火時期と空燃比との間には図３に示すような相関がある。ノックは、主に、壁面付着量ｆｗが変化することで筒内吸入燃料量ｆｃの演算にばらつきが生じ易い内燃機関１０の過渡運転時において発生し易い。
【００２３】
上記図３に示す関係によれば、ノックの発生を上記ノックセンサ３８により検出することとすれば、ノック発生時の点火時期から当該ノック発生時点のサイクルにおける空燃比情報を得ることが可能である。そこで、本実施形態のシステムでは、ノックの発生が認められた場合に、当該ノック発生時の空燃比と、上記燃料モデルにより算出される筒内吸入燃料量ｆｃを利用して算出される空燃比との比較結果に基づいて、燃料モデルを修正することとした。
【００２４】
［実施の形態１における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の運転条件および運転状態に関する情報が、各種センサの出力に基づいて取得される（ステップ１００）。
【００２５】
次に、ノックが発生したか否かがノックセンサ３８の出力に基づいて判別される（ステップ１０２）。その結果、ノックの発生が認められた場合には、次いで、規定時間Ｔｄ経過後の空燃比センサ値に基づいて、ノック発生時の空燃比がストイキ空燃比に対してリッチ側であるかリーン側であるかが判別される（ステップ１０４）。より具体的には、規定時間Ｔｄは、ノック発生時の既燃ガスが空燃比センサの下に到達するまでの時間を意味している。また、この規定時間Ｔｄは、空燃比センサの応答遅れをも考慮されているものとする。
【００２６】
次に、ノック点火時期と空燃比との関係に基づいて、ノックが発生した各サイクルにおける空燃比が算出され、それらの各サイクル間における空燃比履歴（運転条件履歴を含む）Ａｍが算出される（ステップ１０６）。ノック発生時の点火時期と空燃比との間には、上述した図３に示すような関係がある。そこで、本実施形態では、そのようなノック点火時期ｙと空燃比ｘとの関係を次式のように表すこととしている。
ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ ・・・（３）
ただし、上記（３）式において、ａ、ｂ、ｃは定数であり、それらの値は、それぞれ、バルブタイミング等の運転条件や燃料性状などに基づいて決定される。上記（３）式によれば、運転条件等に応じて上記の定数を任意に変更することにより、各運転条件に応じた、ノック点火時期と空燃比との関係を取得することができる。
【００２７】
本ステップ１０６では、具体的には、先ず、内燃機関１０の現在の運転条件に基づき、上記（３）式に従って、上記図３に示すようなノック点火時期と空燃比との関係が算出される。上記ステップ１０４の処理によってノック発生時の空燃比がストイキ空燃比に対してリッチ側であるかリーン側であるかが判別されているため、その判別結果に基づいて、ノック点火時期に対応する空燃比が取得される。このような処理によれば、ノック点火時期に基づいて、ノック発生時の空燃比を精度良く取得することができる。
【００２８】
図５は、ステップ１０６において作成される空燃比履歴の一例を示している。図５に示す例は、例えば１００サイクル等の所定のサイクル数中に、ノックが３回発生した例を示している。本ステップ１０６では、図５に示すように、上記の手法で算出されたノック発生時の各空燃比を線形補間することによって、空燃比履歴Ａｍが算出される。
【００２９】
図４に示すルーチンでは、次いで、燃料モデルの修正が必要であるか否かが判別される（ステップ１０８）。上述した燃料モデルにより算出される筒内吸入燃料量ｆｃとエアフロメータ１８により得られる吸入空気量Ｇａとに基づいて、空燃比を算出することができる。そこで、本ステップ１０８では、上記ステップ１０６において算出された空燃比履歴Ａｍと、燃料モデルを利用して算出されたモデル空燃比履歴Ａｍ’との比較結果に基づいて、燃料モデルの修正の必要性が判断される。より具体的には、自乗和などの値を用いて判定される空燃比履歴Ａｍとモデル空燃比履歴Ａｍ’との誤差の大きさに基づいた判断がなされる。尚、エアフローメータ１８による吸入空気量Ｇａに代えて、信頼性の高いモデル演算等により予測された吸入空気量Ｇａを用いてもよい。
【００３０】
上記ステップ１０８において、上記誤差が所定の判定値以上に大きいと判定されることによって燃料モデルを修正する必要があると判定された場合には、燃料モデルを利用して算出されるモデル空燃比履歴Ａｍ’がノック点火時期に基づいて得られた空燃比履歴Ａｍと一致するように、燃料モデルの修正（同定）が実行される（ステップ１１０）。
【００３１】
本ステップ１１０では、具体的には、上記（１）および（２）式中における残留率Ｐと付着率Ｒが、以下の（４）および（５）式に従って修正されることにより、燃料モデルの修正が実行される。
Ｐ＝ＣｆＰ・Ｐ’ ・・・（４）
Ｒ＝ＣｆＲ・Ｒ’ ・・・（５）
ただし、上記（４）および（５）式において、ＣｆＰ、ＣｆＲは、それぞれ燃料モデルの修正のために用いる調整パラメータである。また、Ｐ’は修正前の残留率、Ｒ’は修正前の付着率である。
【００３２】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、ノック点火時期に基づく空燃比履歴Ａｍと燃料モデルに基づくモデル空燃比履歴Ａｍ’との比較結果に基づいて、必要に応じて、燃料モデルの出力がノック点火時期に基づく空燃比履歴Ａｍと一致するように修正される。つまり、上記ルーチンの処理によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された燃料モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する燃料モデルの出力のばらつきを補正することができ、空燃比の良好な制御性を得ることができる。
【００３３】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「ノック判定手段」が、上記ステップ１０４および１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「空燃比取得手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「空燃比履歴算出手段」が、上記ステップ１０８において燃料モデルがモデル空燃比履歴を算出することにより前記第１の発明における「モデル空燃比履歴算出手段」が、上記ステップ１０８の判別処理を実行することにより前記第１の発明における「空燃比履歴比較手段」が、それぞれ実現されている。
【００３４】
実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
［システム構成の説明］
図６は、本発明の実施の形態２の構成を説明するための図を示す。尚、図６における内燃機関５０は、筒内直接噴射式の内燃機関であり、燃料噴射弁２２に代えて、燃焼室１２内（筒内）に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁５２がシリンダヘッド２８に組み込まれている点を除き、上述した実施の形態１における内燃機関１０と同様に構成されているものとする。このため、図６において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００３５】
［吸気モデルの概要］
図６に示すＥＣＵ５４内には、吸気モデル（空気モデル）が構築されている。この吸気モデルは、内燃機関５０の筒内に吸入される筒内充填空気量Ｍｃを推定するモデルである。この吸気モデルでは、筒内充填空気量Ｍｃを次の（６）式に従って算出することとしている。
Ｍｃ＝Ｔｓ／Ｔｃ・（ｋａ・Ｐｅ−ｋｂ） ・・・（６）
ただし、上記（６）式において、Ｔｓは吸気温度、Ｔｃは筒内ガス温度、ｋａ、ｋｂはそれぞれ運転条件（エンジン回転数やバルブタイミングなど）に応じて適合される係数である。また、Ｐｅは吸気圧力である。
【００３６】
［実施の形態２の特徴部分］
上述した実施の形態１のシステムでは、ノック点火時期との関係で得られた空燃比履歴Ａｍに基づいて、燃料モデルを修正することを特徴としている。これに対し、本実施形態の筒内直接噴射式の内燃機関５０では、筒内吸入燃料量ｆｃが壁面付着量ｆｗの影響によってばらつくという問題が生じない。従って、燃料噴射量ｆｉをそのまま筒内吸入燃料量ｆｃとして扱うことができる。しかしながら、上述した吸気モデルにより出力される筒内充填空気量Ｍｃの推定値についても、環境変化、経年変化や機差ばらつき等に起因するばらつきが生じることがある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、筒内直接噴射式の内燃機関５０において更なる空燃比の制御性を向上させるべく、ノックの発生が認められた場合に、当該ノック発生時の空燃比と、上記吸気モデルを利用して算出される筒内充填空気量Ｍｃを利用して算出される空燃比との比較結果に基づいて、吸気モデルを修正することとした。
【００３８】
［実施の形態２における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ５４が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図７において、実施の形態１における図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００３９】
図７に示すルーチンでは、ノックの発生が認められた場合に（ステップ１０２）、ノック発生時の空燃比がストイキ空燃比に対してリッチ側であるかリーン側であるかが判別された後に（ステップ１０４）、ノック点火時期と空燃比との関係に基づいて、ノックが発生した各サイクル間における吸入空気量履歴Ｇｍが算出される（ステップ２００）。
【００４０】
より具体的には、本ステップ２００では、先ず、上述した図４に示すルーチンにおけるステップ１０６と同様の手法によって、空燃比履歴Ａｍが算出される。内燃機関５０においては、上記のように、燃料噴射量ｆｉを筒内吸入燃料量ｆｃとして扱うことができるため、吸入空気量Ｇａは、空燃比と燃料噴射量ｆｉとの積として算出することができる。そこで、本ステップ２００では、ノック点火時期に基づく空燃比履歴Ａｍ中の各空燃比に、当該空燃比履歴Ａｍ中のそれぞれのサイクルにおける燃料噴射量ｆｉを乗ずることで、ノック点火時期に基づく吸入空気量履歴Ｇｍが算出される。
【００４１】
次に、吸気モデルの修正が必要であるか否かが判別される（ステップ２０２）。具体的には、本ステップ２０２では、上記ステップ２００において算出された吸入空気量履歴Ｇｍと、吸気モデルにより算出されたモデル吸入空気量履歴Ｇｍ’との比較結果に基づいて、吸気モデルの修正の必要性が判断される。より詳細には、自乗和などの値を用いて判定される吸入空気量履歴Ｇｍとモデル吸入空気量履歴Ｇｍ’との誤差の大きさに基づいた判断がなされる。
【００４２】
上記ステップ２０２において、上記誤差が所定の判定値以上に大きいと判定されることによって吸気モデルを修正する必要があると判定された場合には、吸気モデルにより算出されるモデル吸入空気量履歴Ｇｍ’がノック点火時期に基づいて得られた吸入空気量履歴Ｇｍと一致するように、吸気モデルの修正（同定）が実行される（ステップ２０４）。
【００４３】
本ステップ２０４では、具体的には、上記（６）式中の係数ｋａ、ｋｂを調整パラメータとして吸気モデルの修正が実行される。尚、これらの係数ｋａ、ｋｂを調整パラメータとすることに代えて、上記（６）式の右辺に、新たに調整パラメータＣｍｃを乗ずるようにすることで、吸気モデルの修正を行うようにしてもよい。
【００４４】
筒内直接噴射式の内燃機関５０の場合には、既述したように、吸気ポート等への燃料付着や吸気ポート等からの燃料蒸発の挙動を考慮する必要がないので、ノック点火時期に基づく空燃比から各サイクルでの吸入空気量Ｇａを算出することができる。
以上説明した図７に示すルーチンによれば、ノック点火時期に基づく吸入空気量履歴Ｇｍと吸気モデルに基づくモデル吸入空気量履歴Ｇｍ’との比較結果に基づいて、必要に応じて、吸気モデルの出力がノック点火時期に基づく吸入空気量履歴Ｇｍと一致するように修正される。つまり、上記ルーチンの処理によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された吸気モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する吸気モデルの出力のばらつきを補正することができ、筒内直接噴射式の内燃機関５０において、更なる空燃比の制御性の向上が可能となる。
【００４５】
［実施の形態２の変形例］
ところで、上述した実施の形態２においては、ノック点火時期に基づく空燃比履歴Ａｍ中の各サイクルにおける空燃比に、それぞれのサイクルにおける燃料噴射量ｆｉを乗ずることで、ノック点火時期に基づく吸入空気量履歴Ｇｍを算出し、当該履歴Ｇｍを別途吸気モデルにより算出されるモデル吸入空気量履歴Ｇｍ’と比較するようにしている。しかしながら、本発明において吸気モデルを修正する際に比較される対象はこれに限定されるものではない。
【００４６】
筒内直接噴射式の内燃機関の場合には、吸気ポート等への燃料付着や吸気ポート等からの燃料蒸発の挙動を考慮する必要がないので、吸気モデルが算出する吸入空気量から各サイクルでの空燃比を算出することができる。そこで、吸気モデルにより算出される各サイクルにおける吸入空気量Ｇａから対応する燃料噴射量ｆｉを除することで、吸気モデルを利用したモデル空燃比履歴Ａｍ’’を算出し、当該履歴Ａｍ’’をノック点火時期に基づく空燃比履歴Ａｍと比較するようにしてもよい。
【００４７】
尚、上述した実施の形態２またはその変形例においては、ＥＣＵ５４が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第２または第３の発明における「ノック判定手段」が、上記ステップ１０４および２００の処理を実行することにより前記第２または第３の発明における「空燃比取得手段」が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第２または第３の発明における「空燃比履歴算出手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５４が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第２の発明における「吸入空気量履歴算出手段」が、上記ステップ２０２において吸気モデルがモデル吸入空気量履歴を算出することにより前記第２の発明における「モデル吸入空気量履歴算出手段」が、上記ステップ２０２の判別処理を実行することにより前記第２の発明における「吸入空気量履歴比較手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態２の変形例においては、ＥＣＵ５４が、吸気モデルによりモデル空燃比履歴Ａｍ’’を算出することにより前記第３の発明における「モデル空燃比履歴算出手段」が、ノック点火時期に基づく空燃比履歴Ａｍとモデル空燃比履歴Ａｍ’’とを比較することにより前記第３の発明における「空燃比履歴比較手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムが用いる燃料モデルを説明するための図である。
【図３】ノック発生時の点火時期と空燃比との関係を表した図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】図４に示すルーチンにおけるステップ１０６において作成される空燃比履歴の一例を示している。
【図６】本発明の実施の形態２の構成を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０、５０  内燃機関
１２  燃焼室
１４  吸気通路
２２、５２  燃料噴射弁
３０  点火プラグ
３４  空燃比（Ａ／Ｆ）センサ
３８  ノックセンサ
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
Ａｍ  空燃比履歴
Ａｍ’、Ａｍ’’  モデル空燃比履歴
ＣｆＰ、ＣｆＲ、Ｃｍｃ  調整パラメータ
ｆｃ  筒内吸入燃料量
ｆｉ  燃料噴射量
ｆｗ  壁面付着量
Ｇｍ  吸入空気量履歴
Ｇｍ’  モデル吸入空気量履歴
Ｐ  残留率
Ｒ  付着率
Ｍｃ  筒内充填空気量
【図１】
0004618137.tif 000002
【図２】
0004618137.tif 000003
【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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