(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタとを有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記吸気ポートの近傍における燃料付着を考慮した動的挙動モデルを用いて、前記ポートインジェクタからの燃料噴射量と、前記筒内インジェクタからの燃料噴射量とを算出する燃料噴射量算出手段と、
前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタの噴射率を変更可能な噴射率変更手段と、
前記噴射率変更手段により噴射率が少なくとも１サイクル変更されることに起因して変化する空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された変化後の空燃比に基づいて、前記動的挙動モデルのパラメータである噴射燃料の付着率を補正する付着率補正手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置において、
目標空燃比から目標燃料量を算出する目標燃料量算出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された空燃比から実燃料量を算出する実燃料量算出手段と、
前記目標燃料量算出手段により算出された目標燃料量と前記実燃料量算出手段により算出された実燃料量との差分を積算する積算手段と、
前記積算手段により積算された差分に基づいて、前記動的挙動モデルのパラメータである燃料付着量を補正する付着量補正手段とを更に備えた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】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射率変更手段により前記筒内インジェクタの噴射率がゼロから所定値に変更される場合には、前記目標空燃比をストイキよりも燃料リーン側に変更し、前記噴射率変更手段により前記ポートインジェクタの噴射率がゼロから所定値に変更される場合には、前記目標空燃比をストイキよりも燃料リッチ側に変更する目標空燃比変更手段を更に備えた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、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、デュアルインジェクタシステムの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過渡時の排気空燃比に基づき、燃料付着モデルの学習補正を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、排気空燃比の目標空燃比に対するずれ量のピーク値に基づいて燃料付着率が補正され、該ずれ量の積分値に基づいて蒸発時定数が補正される。よって、内燃機関のバラツキ、経時変化及び使用環境の変化に対応した空燃比制御を行うことができる。
また、ポートインジェクタと筒内インジェクタとを備えたデュアルインジェクタシステムが知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２２９９３１号公報
【特許文献２】特開平１１−２００９１９号公報
【特許文献３】特開平１０−１２２０１７号公報
【特許文献４】特開２００５−４８７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１による装置は、ポートインジェクタのみを備えており、筒内インジェクタを備えていない。よって、この装置をデュアルインジェクタシステムに適用したとしても、モデルのパラメータである付着率及び残留率を適正に補正することができない可能性がある。
【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、デュアルインジェクタシステムを用いて適正に付着率及び残留率の学習補正を実行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、上記の目的を達成するため、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタとを有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
運転状態に応じた前記吸気ポートの近傍における燃料付着率（以下、単に燃料付着率という。）を記憶する付着率記憶手段と、
前記ポートインジェクタ及び前記筒内インジェクタの噴射比率と目標空燃比とを含む入力パラメータを、前記付着率記憶手段に記憶された燃料付着率をパラメータとして有する動的挙動モデルに入力し、前記ポートインジェクタ及び前記筒内インジェクタそれぞれの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
定常運転中において、前記噴射比率を変更する噴射率変更手段と、
前記噴射率変更手段により噴射比率が少なくとも１サイクル変更されることに起因して変化する排気中の空燃比（以下、排気空燃比という。）の変化前後の実値を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された実値と、モデル計算式から算出された排気空燃比のモデル計算値との関係を定めた関係式と、前記モデル計算値と燃料付着率との関係を定めた関係式とに基づいて、前記空燃比検出手段により検出された変化前後の実値から逆算して、前記動的挙動モデルのパラメータである燃料付着率を算出する付着率算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記噴射率変更手段は、所定サイクルにおいて前記ポートインジェクタの噴射率をゼロから所定値に変更するものであり、
前記空燃比検出手段は、前記所定サイクルにおいて変化する排気空燃比の実値を検出するものであり、
前記付着率算出手段により算出された燃料付着率を学習値として、前記付着率記憶手段に反映して燃料付着率を補正する付着率補正手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記噴射率変更手段は、前記所定サイクルにおいて、前記筒内インジェクタの噴射率をゼロに変更するものであることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記噴射率変更手段は、前記所定のサイクルよりも後のサイクルにおいて、前記ポートインジェクタの噴射率を前記所定値からゼロに変更するものであり、
前記空燃比検出手段は、該後のサイクルにおいて変化する排気空燃比の実値を検出するものであり、
この検出された空燃比に基づいて、前記動的挙動モデルのパラメータである付着燃料の残留率を補正する残留率補正手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、上記の目的を達成するため、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタとを有する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記吸気ポートの近傍における燃料付着を考慮した動的挙動モデルを用いて、前記ポートインジェクタからの燃料噴射量と、前記筒内インジェクタからの燃料噴射量とを算出する燃料噴射量算出手段と、
前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタの噴射率を変更可能な噴射率変更手段と、
前記噴射率変更手段により噴射率が少なくとも１サイクル変更されることに起因して変化する空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された変化後の空燃比に基づいて、前記動的挙動モデルのパラメータである噴射燃料の付着率を補正する付着率補正手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置において、
目標空燃比から目標燃料量を算出する目標燃料量算出手段と、
前記空燃比検出手段により検出された空燃比から実燃料量を算出する実燃料量算出手段と、
前記目標燃料量算出手段により算出された目標燃料量と前記実燃料量算出手段により算出された実燃料量との差分を積算する積算手段と、
前記積算手段により積算された差分に基づいて、前記動的挙動モデルのパラメータである燃料付着量を補正する付着量補正手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記噴射率変更手段により前記筒内インジェクタの噴射率がゼロから所定値に変更される場合には、前記目標空燃比をストイキよりも燃料リーン側に変更し、前記噴射率変更手段により前記ポートインジェクタの噴射率がゼロから所定値に変更される場合には、前記目標空燃比をストイキよりも燃料リッチ側に変更する目標空燃比変更手段を更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、噴射率変更手段による噴射率の変更に起因して変化する空燃比に基づいて、動的挙動モデルのパラメータである付着率が補正される。デュアルインジェクタシステム特有の噴射率の可変制御を利用して、適正に付着率の補正を実行することができる。よって、燃料噴射量を精度良く算出することができ、空燃比の制御性を向上させることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、筒内噴射のみの状態からポート噴射を行うことに起因して変化する空燃比から学習値を算出し、該学習値に基づいて付着率の補正を適正に実行することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、筒内噴射のみの状態からポート噴射のみの状態に変更させることで、空燃比の変化量を大きくすることができるため、付着率の補正を容易に実行することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、ポート噴射が行われている状態から筒内噴射のみの状態に変更させることに起因して変化する空燃比に基づいて、残留率が補正される。デュアルインジェクタシステム特有の噴射率の可変制御を利用して、適正に残留率の補正を実行することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、噴射率の変更に起因して変化する空燃比から算出された実燃料量と、目標空燃比から算出された目標燃料量との差分の積算値に基づいて、適正に燃料付着量の補正を実行することができる。デュアルインジェクタシステム特有の噴射率の可変制御を利用して、適正に燃料付着量の補正を実行することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、噴射率の変更に起因する排気空燃比のストイキからのずれ量を少なくすることができる。よって、燃料付着量の補正を実行する際、ドライバビリティ及びエミッションを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す概略図である。図１に示すシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は複数の気筒を有しているが、図１にはそのうちの一気筒のみを示している。内燃機関１は、内部にピストン２を有するシリンダブロック４を備えている。シリンダブロック４には水温センサ６が設けられている。水温センサ６は、冷却水温Twを検出するように構成されている。
ピストン２は、クランク機構を介してクランク軸８に連結されている。クランク軸８の近傍には、クランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、クランク軸８の回転角度（クランク角CA）を検出するように構成されている。
【００２０】
シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド１２が組み付けられている。ピストン２上面からシリンダヘッド１２までの空間は燃焼室１４を形成している。シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ１６が設けられている。
【００２１】
また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する吸気ポート１８を備えている。吸気ポート１８と燃焼室１４との接続部には吸気バルブ２０が設けられている。吸気バルブ２０は、可変動弁機構２１により駆動されるものである。可変動弁機構２１は、吸気バルブ２０のバルブタイミング及びバルブリフト量を変更可能に構成されている。
【００２２】
吸気ポート１８には吸気通路２２が接続されている。吸気通路２２の途中には、サージタンク２４が設けられている。サージタンク２４の上流には、スロットルバルブ２６が設けられている。スロットルバルブ２６は、スロットルモータ２８により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２６は、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度センサ３０が設けられている。スロットル開度センサ３０は、スロットル開度TAを検出するように構成されている。
【００２３】
吸気通路２２におけるスロットルバルブ２８の上流には、エアフロメータ３４が設けられている。エアフロメータ３４は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ３４の上流にはエアクリーナ３６が設けられている。
【００２４】
また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する排気ポート４０を備えている。排気ポート４０と燃焼室１４との接続部には排気バルブ４２が設けられている。排気バルブ４２は、可変動弁機構４３により駆動されるものである。可変動弁機構４３は、排気バルブ４２のバルブタイミング及びバルブリフト量を変更可能に構成されている。
【００２５】
排気ポート４０には排気通路４４が接続されている。排気通路４４には、触媒４６が設けられている。触媒４６は、燃焼室１４から排出される排気ガスを浄化するように構成されている。排気通路４４における触媒４６の上流には、空燃比センサ４８が設けられている。空燃比センサ４８は、燃焼室１４から排出される排出ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という。）AFRsを検出するように構成されている。
【００２６】
また、本実施の形態のシステムは、気筒毎にポートインジェクタ５０と筒内インジェクタ５２とを備えた、いわゆるデュアルインジェクタシステムである。ポートインジェクタ５０は、吸気ポート１８近傍に設けられ、該吸気ポート１８近傍に燃料を噴射するように構成されている。一方、筒内インジェクタ５２は、シリンダヘッド１２に設けられ、燃焼室１４内に燃料を直接噴射するように構成されている。
【００２７】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１６、可変動弁機構２１，４３、スロットルモータ２８、ポートインジェクタ５０、筒内インジェクタ５２等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、水温センサ６、クランク角センサ１０、スロットル開度センサ３０、アクセル開度センサ３２、エアフロメータ３４、空燃比センサ４８等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角CAに基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、スロットル開度TA等に基づいて、機関負荷KLを算出する。また、ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御を行う。以下、燃料噴射制御について詳述する。
【００２８】
［実施の形態１の特徴］
図２を参照して、本実施の形態１における燃料噴射制御について説明する。図２は、内燃機関１における燃料の挙動を模式的に示す図である。
図２において、符号「fip」は、ポートインジェクタ５０から噴射された燃料量（以下「ポート噴射量fip」という。）を表している。ポートインジェクタ５０から噴射された燃料は、その全てが燃焼室１４内（以下「筒内」ともいう。）に吸入されるのではなく、一部の燃料は吸気ポート１８の壁面や吸気バルブ２０（以下「ポート壁面等」という。）に付着する。符号「fwp」は、ポート壁面等に付着して燃焼室１４内に吸入されない燃料量（以下「付着量fwp」という。）を表している。このポート壁面等に付着した燃料はやがて気化し、燃焼室１４内に吸入される。従って、吸気ポート１８から燃焼室１４内には、ポートインジェクタ５０から噴射された燃料のうちポート壁面等に付着しなかった分と、ポート壁面等に付着した燃料が気化した分とが吸入される。
【００２９】
図２において、符号「fid」は、筒内インジェクタ５２から噴射された燃料量（以下「筒内噴射量fid」という。）を表している。内燃機関１の完全暖機前は、筒内インジェクタ５２から噴射された燃料の全てが燃焼室１４内で霧化した状態で存在するのではなく、一部の燃料は燃焼室１４の壁面に付着する。
ここで、本発明者の知見によれば、内燃機関１の完全暖機後において、燃焼室１４の壁面に付着する燃料量（以下「筒内付着量」という。）は、この筒内付着量を考慮して筒内噴射量fidを補正する必要がない程度の極微量であると考えられる。そこで、本実施の形態１においては、筒内インジェクタ５２から噴射された燃料の全てが、燃料室１４内で霧化した状態として存在するものと仮定する。
【００３０】
図２において、符号「fc」は燃焼室１４内に供給される燃料量（以下「筒内燃料量fc」という。）を表している。燃料は、吸気ポート１８から燃焼室１４内へ吸入された新規ガスと混合して混合気の状態で存在する。符号「Ga」は燃焼室１４内に流入する新規ガスの量（以下「吸入空気量Ga」という。）を表している。この吸入空気量Gaは、上述したように、エアフロメータ３４によって検出することができる。
【００３１】
筒内燃料量fcは、内燃機関１の運転状態に応じて燃焼室１４内に存在することが要求される燃料量（筒内要求燃料量）である。筒内燃料量fcを算出する手法としては、吸入空気量Gaの実測値を目標空燃比AFRで除することにより算出する手法が一般的である。これは、排気空燃比が次式(1)で算出される新規ガスの空燃比AFRcに一致していることを前提としたものである。
AFRc=Ga/fc・・・(1)
【００３２】
しかし、燃焼室１４内には、現サイクル（以下「kサイクル」ともいう。）の吸気行程において吸入された新規ガスだけではなく、前サイクル（以下「(k-1)サイクル」ともいう。）の排気行程において排出されなかった残留ガスや、(k-1)サイクルにおいて吸気ポート１８に吹き返されkサイクルの吸気行程において再び吸入された吹き返しガスが存在している。例えば、過渡運転時のように、残留ガスや吹き返しガスの空燃比は、新規ガスの空燃比AFRcに一致しない場合がある。このため、上記一般的な手法によっては、必ずしも排気空燃比を目標空燃比AFRに一致させることができない。
そこで、本実施の形態１のシステムでは、筒内残留ガスと吹き返しガスとの影響を考慮して、より厳密には、筒内に残留する燃料量と吸気ポート１８に吹き返される燃料量とを考慮して、排気空燃比AFReが目標空燃比AFRとなるように、各インジェクタ５０，５２からの燃料噴射量fip，fidを算出することを原則としている。
【００３３】
図２において、符号「Gr」は、吸気開始の時点で燃焼室１４内に残留しているガス量（以下「筒内残留ガス量Gr」という。）を表している。符号「fr」は、残留ガス中に含まれる燃料（既燃燃料）の量（以下「筒内残留燃料量fr」という。）を表している。また、符号「Gb」は、燃焼室１４から吸気ポート１８に吹き返されたガス量（以下「吹き返しガス量Gb」という。）を表している。符号「fb」は、吹き返しガス中に含まれる燃料（既燃燃料）の量（以下「吹き返し燃料量fb」という。）を表している。これらの筒内残留ガス量Grと筒内残留燃料量frと吹き返しガス量Gbと吹き返し燃料量fbとは、何れも、内燃機関１の運転状態に対して相関を有している。このため、それらと内燃機関１の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておくことで、筒内残留ガス量Gr、筒内残留燃料量fr、吹き返しガス量Gb及び吹き返し燃料量fbの各値を車両上で推定することができる。
【００３４】
図２において、符号「Gex」は１サイクルの運転に伴って燃焼室１４から排出される排出ガスのガス量（以下「排出ガス量Gex」という。）を表している。排出ガス量Gexは、前述の吸入空気量Gaと筒内残留ガス量Grと吹き返しガス量Gbとを用いて表すことができる。
詳細には、kサイクルの開始時に、(k-1)サイクルの排気行程で残留したGr(k-1)で表される量の残留ガスが筒内に存在すると共に、(k-1)サイクルの吸気行程若しくは排気行程で吹き返されたGb(k-1)で表される量の吹き返しガスが吸気ポート１８内に存在している。更にKサイクルの吸気行程中に、Ga(k)で表される量の新規ガスと、Gb(k-1)で表される量の吹き返しガスとが筒内に吸入されたとすると、kサイクルの吸気行程終了時における筒内総ガス量はGa(k)+Gr(k-1)+Gb(k-1)で表される量となる。内燃機関１の排気行程では、筒内総ガス量Ga(k)+Gr(k-1)+Gb(k-1)の一部が排出ガス量として排出され、筒内総ガス量の他の一部Gb(k)が吸気ポート１８に吹き返され、その残部が次サイクルの開始時に筒内に残留している筒内残留ガス量Gr(k)となる。したがって、kサイクルの排出ガス量Gex(k)は、次式(2)のように表すことができる。
Gex(k)=Ga(k)+Gb(k-1)+Gr(k-1)-Gb(k)-Gr(k)・・・(2)
【００３５】
また、符号「fex」は、排出ガスに含まれて燃焼室１４から排出される燃料（既燃燃料）の量（以下「排出燃料量fex」という。）を表している。排出燃料量fexは、前述の筒内燃料量fcと筒内残留燃料量frと吹き返し燃料量fbとを用いて表すことができる。
詳細には、kサイクルの開始時における筒内残留燃料量がfr(k)であり、kサイクル終了時の筒内残留燃料量（つまり、次サイクルの筒内残留燃料量）がfr(k)であり、kサイクル終了時の吹き返し燃料量がfb(k)であり、kサイクル中における筒内燃料量がfc(k)であるとすれば、kサイクル中における排出燃料量fex(k)は、次式(3)のように表すことができる。
fex(k)=fc(k)+fb(k-1)+fr(k-1)-fb(k)-fr(k)・・・(3)
【００３６】
また、排気空燃比AFReは、排出ガス量Gexと排出燃料量fexとを用いて、次式(4)のように表すことができる。
AFRe=Gex/fex・・・(4)
したがって、上記の式(2)乃至式(4)から、kサイクルにおける排気空燃比AFRe(k)を目標空燃比AFR(k)に一致させるための条件は、次式(5)で表すことができる。
AFR(k)=Gex(k)/fex(k)
={Ga(k)+Gb(k-1)+Gr(k-1)-Gb(k)-Gr(k)}/{fc(k)+fb(k-1)+fr(k-1)-fb(k)
-fr(k)}・・・(5)
【００３７】
つまり、kサイクルにおける排気空燃比AFRe(k)を目標空燃比AFR(k)とするための条件は、kサイクル中に筒内に流入する燃料量fc(k)を次式(6)で表される値とすることとなる。
fc(k)={Ga(k)+Gb(k-1)+Gr(k-1)-Gb(k)-Gr(k)}/AFR(k)-fb(k-1)-fr(k-1)+fb(k)
+fr(k)・・・(6)
換言すると、kサイクルにおける筒内燃料量fc(k)を上式(6)に従って算出すれば、kサイクルにおける排気空燃比AFRe(k)を目標空燃比AFR(k)に一致させることが可能となる。
【００３８】
次に、上記のように算出された筒内燃料量fcに基づいて、各インジェクタ５０，５２からの燃料噴射量fip，fidを算出する手法の一例を説明する。
図３は、各インジェクタ５０，５２からの燃料噴射量fip，fidと筒内燃料量fcとの関係を表す燃料挙動モデルを説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、この燃料挙動モデルを前提として、筒内燃料量fcに対応する各燃料噴射量fip，fidを算出する。
【００３９】
ポートインジェクタ５０から噴射された燃料は、その一部がポート壁面等に付着し、その残部が燃焼室１４内に流入する。ポートインジェクタ５０から噴射された燃料がポート壁面等に付着する割合を「ポート付着率Rp」とすると、新たに噴射された燃料のうち、ポート壁面等に付着する燃料の量は「Rp×fip」で表される。一方、噴射燃料のうち、燃焼室１４内に吸入される燃料の量は「(1-Rp)×fip」で表される。
【００４０】
燃焼室１４内には、ポートインジェクタ５０から直接的に供給される燃料「(1-Rp)×fip」に加えて、ポート壁面等に付着した燃料の気化により生じた気化燃料が流入する。ポート壁面等に付着した燃料が、付着したままの状態で残る割合を「ポート残留率Pp」とすれば、(k-1)サイクルで生じたポート付着量fwpのうち、「Pp×fwp」で表される量はポート壁面等に付着したまま残り、一方、「(1-Pp)×fwp」で表される量の燃料が気化して燃焼室１４内に吸入される。
【００４１】
したがって、kサイクルの開始時（例えば、吸気行程の開始時）のポート付着量がfwp(k)であり、kサイクルにおけるポート付着率，ポート残留率がそれぞれRp(k),Pp(k)であり、kサイクルにおけるポート噴射量がfip(k)である場合、(k+1)サイクルにおけるポート付着量fwp(k+1)は、次式(7)のように表すことができる。
fwp(k+1)=Pp(k)×fwp(k)+Rp(k)×fip(k)・・・(7)
また、kサイクルにおいて吸気ポート１８から燃焼室１４内に流入するポートインジェクタ５０からの燃料の量fcp(k)は、次式(8)のように表すことができる。
fcp(k)=(1-Rp(k))×fip(k)+(1-Pp(k))×fwp(k)・・・(8)
【００４２】
一方、上述のように、内燃機関１の完全暖機後は、筒内付着量を考慮しないものとする。すなわち、筒内インジェクタ５２から噴射された燃料は、燃焼室１４の壁面に付着することなく、燃焼室１４内に気化（或いは霧化）状態となって存在するものと仮定する。よって、kサイクルにおいて燃焼室１４内に気化（或いは霧化）状態で存在する筒内インジェクタ５２からの燃料の量fcd(k)は、次式(9)のように表すことができる。
fcd(k)=fid(k)・・・(9)
【００４３】
上式(8)及び上式(9)から、kサイクルにおいて燃焼室１４内に供給される燃料の総量（筒内燃料量）fc(k)は、次式(10)のように表すことができる。
fc(k)=fcp(k)+fcd(k)
=(1-Rp(k))×fip(k)+(1-Pp(k))×fwp(k)+fid(k)・・・(10)
【００４４】
上式(10)に示すように、筒内燃料量fc(k)は、ポート噴射量fip(k)と筒内噴射量fid(k)の関数として表される。通常運転中は、上式(10)を満たすポート噴射量fip(k)と筒内噴射量fid(k)を決定するため、次式(11)に示すように、ポート噴射量fip(k)と筒内噴射量fid(k)の噴射比率γ(k)を設定している。すなわち、ＥＣＵ６０には、噴射比率γ(k)と内燃機関１の運転状態との関係を規定したマップが予め記憶されている。このマップから内燃機関の運転状態に応じた噴射比率γ(k)がサイクル毎に読み出される。
fip(k)×(1-γ(k))=fid(k)×γ(k)・・・(11)
【００４５】
上記の式(6)、式(10)及び式(11)によれば、fc(k)の燃料を燃焼室１４内に供給するために必要なポート噴射量fip(k)と筒内噴射量fid(k)は、それぞれ次の式(12)、式(13)のように表すことができる。
fip(k)=γ(k)/{(1-γ(k))+(1-Rp(k))×γ(k)}
×[{Ga(k)+Gb(k-1)+Gr(k-1)-Gb(k)-Gr(k)}/AFR(k)-(1-Pp(k))×fwp(k)
-fb(k-1)-fr(k-1)+fb(k)+fr(k)]・・・(12)
fid(k)=(1-γ(k))/{(1-γ(k))+(1-Rp(k))×γ(k)}
×[{Ga(k)+Gb(k-1)+Gr(k-1)-Gb(k)-Gr(k)}/AFR(k)-(1-Pp(k))×fwp(k)
-fb(k-1)-fr(k-1)+fb(k)+fr(k)]・・・(13)
【００４６】
噴射燃料のポート付着率Rp及び付着燃料のポート残留率Ppは、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転数NE,機関負荷KL,冷却水温Tw等。以下同じ。）に対して相関を有している。このため、それらと内燃機関１の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておけば、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppは、何れも車両上で推定することが可能である。それらが推定されれば、上記式(12)及び式(13)にしたがって筒内燃料量fcを生じさせるためのポート噴射量fip及び筒内噴射量fidを算出することができる。
【００４７】
ところで、経時変化や機差等により、燃料挙動モデルのパラメータであるポート付着率Rp及びポート残留率Ppが適正値からずれてしまう場合がある。このような場合には、ポート噴射量fip及び筒内噴射量fidを精度良く算出することができなくなるため、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppの学習補正が必要である。既述した特許文献１の装置によれば、目標空燃比に対する排気空燃比のずれ量に基づいて、付着率及び残留率の学習補正が実行されている。
【００４８】
本実施の形態１のデュアルインジェクタシステムは、筒内インジェクタ５２の噴射率（以下「筒内噴射率」という。）とポートインジェクタ５０の噴射率（以下「ポート噴射率」という。）を任意に変更できるという特性を有している。本発明者は、この特性に着目して、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppの新しい学習補正方法を見出した。以下、本実施の形態１によるポート付着率Rp及びポート残留率Ppの新しい学習補正方法について説明する。
【００４９】
図４は、本実施の形態１において、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図４（Ａ）は、筒内噴射率を示す図であり、図４（Ｂ）は、ポート噴射率を示す図であり、図４（Ｃ）は、排気空燃比AFRsの値を示す図である。
【００５０】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、kサイクルよりも前（例えば、(k-1)サイクル）は、筒内噴射率が100%であり、ポート噴射率が0%である。すなわち、kサイクルよりも前は、筒内噴射のみが実行されるため、ポート壁面等には燃料が付着していない状態である。また、図４（Ｃ）に示すように、kサイクルよりも前は、目標空燃比AFR及び排気空燃比AFRsはストイキ近傍の値である。よって、定常運転中において、ストイキ近傍の排気空燃比AFRsを実現するための噴射率が100%である（後述する実施の形態２−５においても同様）。
【００５１】
次に、kサイクルにおいて、筒内噴射率がA%に変更されると共に、ポート噴射率が(100-A)%に変更される。ここで、kサイクルにおけるトータルの燃料噴射量{fip(k)+fid(k)}は、(k-1)サイクルにおけるトータルの燃料噴射量{fip(k-1)+fid(k-1)}と同じとする。すなわち、kサイクルと(k-1)サイクルとでは、２つのインジェクタ５０，５２の噴射比率のみが異なるようにする。このkサイクルにおいて、ポートインジェクタ５０から噴射された燃料の一部はポート壁面等に付着する。その結果、トータルの燃料噴射量は変化していないにも関わらず、燃焼室１４内に吸入される燃料量fcが減少する。このため、図４（Ｃ）に示すように、kサイクルにおける排気空燃比AFRs(k)はストイキよりもリーン側の値に変化する。このように、定常運転中のkサイクル（すなわち、１噴射）においてのみポートインジェクタ５０から燃料噴射を行うことで、排気空燃比AFReをリーン側にシフトさせることができる。
【００５２】
次に、上述した排気空燃比AFRsのストイキ近傍からリーン側への変化に基づき、ポート付着率Rpを算出する方法について説明する。
kサイクルにおいて、ポートインジェクタ５０からの燃料噴射量fipのうち、ポート壁面等に付着する燃料の量は「Rp×fip」であり、燃焼室１４内に吸入される燃料量は(1-Rp)×fipである。さらに、上述した吹き返し燃料量fb及び筒内残留燃料量frを考慮すると、kサイクルにおいて燃焼室１４から排出される燃料量fex(k)は、次式(14)のように表すことができる。
fex(k)=(1-Rp(k))×fip(k)+fid(k)+fb(k-1)+fr(k-1)-fb(k)-fr(k)・・・(14)
また、kサイクルにおいて、燃焼室１４から排出される空気量Gex(k)は、上式(2)で表される。ここで、上式(2)におけるGb(k-1),Gb(k),Gr(k-1),Gr(k)は、上述したように、内燃機関１の運転状態との関係で定められたマップを参照することで、車両上で推定することができる。また、吸入空気量Gaは、エアフロメータ３４により検出することができるため、Gex(k)を求めることができる。また、内燃機関１は定常運転中であるので、排出空気量は変化していないと仮定し、Gex(k)=Gexとすることができる。よって、モデル計算されたkサイクルにおける排気空燃比AFRe(k)は、次式(15)で表される。
AFRe(k)=Gex(k)/fex(k)
=Gex/{(1-Rp(k))×fip(k)+fid(k)+fb(k-1)+fr(k-1)-fb(k)
-fr(k)}・・・(15)
【００５３】
ここで、上式(15)で表されるモデル計算による排気空燃比AFRe(k)と、実際に空燃比センサ４８により検出された排気空燃比AFRsとを単純に比較することができない。なぜなら、kサイクルの排気行程において、排気バルブ４２が開いてから空燃比センサ４８が排気空燃比AFRsを正確に検知するまでには、後述する無駄時間τと応答遅れＴがあるためである。
【００５４】
図５は、空燃比センサ４８による排気空燃比AFRsの検出時に生じる無駄時間τと応答遅れＴを説明するための図である。
時刻ｔ１において排気バルブ４２が開弁されると、モデル計算による排気空燃比AFRe(k)が変化する。その後、時刻ｔ１から所定時間が経過した時刻ｔ２から、空燃比センサ４８の出力AFRsが上昇し始める。その後、時刻ｔ２から所定時間が経過した時刻ｔ３において、空燃比センサ４８により検出された排気空燃比AFRsが、モデル計算による排気空燃比AFRe(k)の63%の値に達する。この時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間が無駄時間τであり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間が応答遅れＴである。図５に示す例では、応答遅れＴは、空燃比センサ４８の63%応答の時定数である。無駄時間τは、内燃機関１の運転状態や緒元（排気バルブ４２から空燃比センサ４８までの長さ）に対して相関を有している。また、応答遅れＴは、内燃機関１の運転状態に対して相関を有している。具体的には、応答遅れＴは、空気量の影響を受け、軽負荷ほど大きく、高負荷ほど小さい傾向を有する。このため、それらと内燃機関１の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておくことで、無駄時間τ及び応答遅れＴを車両上で推定することができる。
【００５５】
本発明者は、モデル計算により求められる排気空燃比AFReと、空燃比センサ４８により検出される排気空燃比AFRsとの間に、次式(16)のように表される関係があることを見出した。
T×{d(AFRs)/dt}+AFRs=AFRe・・・(16)
ＥＣＵ６０で計算可能にするため、上式(16)を離散化すると、次式(17)が得られる。
AFRs(k+1)=(1-Δt/T)×AFRs(k)+(Δt/T)×AFRe(k)・・・(17)
ここで、kサイクルにおいて空燃比センサ４８により検出される排気空燃比AFRs(k)は、次式(18)のように変形できる。次式(18)において、「AFRsτ(t)」は演算時刻ｔにおいて空燃比センサ４８により検出された排気空燃比AFRsをτだけずらしたものを表し、「AFRs(t+τ)」は空燃比センサ４８により検出された排気空燃比AFRsを時間(t+τ)だけずらしたものを表している。
AFRs(k)=AFRsτ(t)=AFRs(t+τ)・・・(18)
上式(15)と上式(18)を上式(17)に当てはめると、次式(19)が得られる。
AFRs(t+τ)=(1-Δt/T)×AFRs(k-1)+(Δt/T)×[Gex/{(1-Rp(k))×fip(k)+fid(k)
+fb(k-1)+fr(k-1)-fb(k)-fr(k)}]・・・(19)
【００５６】
上式(19)をRp(k)について解くと、次式(20)が得られる。
Rp(k)=1-(1/fip(k))×[1/{AFRs(t+τ)-(1-Δt/T)×AFRs(k-1)}×{Gex×(Δt/T)}
-fid(k)+fb(k-1)+fr(k-1)-fb(k)-fr(k)]・・・(20)
ここで、(k-1)サイクルとkサイクルとでは、２つのインジェクタ５０，５２の噴射率が異なるだけであるため、kサイクルにおけるポート噴射量fip(k)及び筒内噴射量fid(k)は、(k-1)サイクルの値を用いることができる。また、無駄時間τ及び応答遅れＴは、内燃機関１の運転状態との関係で定められたマップを参照して推定することができる。また、Gexのうち、Ga(k)は、エアフロメータ３４により検出することができ、吹き返しガス量Gb(k-1),Gb(k)及び筒内残留ガス量Gr(k-1),Gr(k)は、内燃機関１の運転状態との関係で定められたマップを参照して推定することができる。また、吹き返し燃料量fb(k-1),fb(k)及び筒内残留燃料量fr(k-1),fr(k)も、内燃機関１の運転状態との関係で定められたマップを参照して推定することができる。また、排気空燃比AFRs(t+τ),AFRs(k-1)は、空燃比センサ４８により検出することができる。
それらが推定及び検出されれば、上式(20)にしたがって演算周期Δtで計算することにより、kサイクルのポート付着率Rp(k)を算出することができる。また、内燃機関１は定常運転中であるため、運転条件は大きく変化しない。よって、上式(20)により求められたkサイクルのポート付着率Rp(k)は一定、つまり、Rp=Rp(k)=Rp(k-1)とすることができる。
【００５７】
図４に戻り、(k+1)サイクルにおいて、筒内噴射率が再び100%に変更されると共に、ポート噴射率が0%に変更される。すなわち、kサイクルのみ（１噴射のみ）ポートインジェクタ５０からも燃料噴射が行われた後、再び筒内噴射のみの状態に戻される。この(k+1)サイクルにおいて、kサイクルにおいてポート壁面等に付着した燃料の一部が蒸発し、燃焼室１４内に吸入される。その結果、トータルの燃料噴射量は変化していないにも関わらず、燃焼室１４内の燃料量が増加する。このため、図４（Ｃ）に示すように、(k+1)サイクルにおける排気空燃比AFRe(k+1)はストイキよりもリッチ側の値に変化する。
その後の(k+2)サイクル及び(k+3)サイクルにおいて、ポート壁面等から蒸発して燃焼室１４内に吸入される燃料量が次第に減少する。その結果、図４（Ｃ）に示すように、排気空燃比AFRsは次第にストイキに近づき、(k+4)サイクルにおいて目標空燃比AFRに収束する。
【００５８】
次に、上述した排気空燃比AFRsのリッチ側への変化に基づき、ポート残留率Ppを算出する方法について説明する。
図４に示す例のように、kサイクルでポート噴射を行った場合、その後の(k+1)サイクル以降においてポート残留率Ppが求められる。
(k+1)サイクルにおいて、燃焼室１４から排出される燃料量fex(k+1)は、次式(21)のように表すことができる。
fex(k+1)=Rp×fip(k)×(1-Pp)+fid(k+1)+fb(k)+fr(k)-fb(k+1)-fr(k+1)・・(21)
また、内燃機関１は定常運転中であるので、(k+1)サイクルにおいて燃焼室１４から排出される空気量Gex(k+1)は、kサイクルの空気量Gex(k)と同じである。すなわち、Gex(k+1)=Gex(k)=Gexとすることができる。よって、モデル計算による(k+1)サイクルにおける排気空燃比AFRe(k+1)は、次式(22)で表される。
AFRe(k+1)=Gex(k+1)/fex(k+1)
=Gex/{Rp×fip(k)×(1-Pp)+fid(k+1)+fb(k)+fr(k)-fb(k+1)
-fr(k+1)}・・・(22)
【００５９】
上記Rpを算出した場合と同様の手法により、(k+1)サイクルにおけるポート残留率Ppは、次式(23)のように表すことができる。
Pp(k+1)=1-{1/(Rp×fip(k))}×[[1/{AFRs(t+τ)-(1-Δt/T)×AFRs(k)}]
×(Gex×Δt/T)-fid(k+1)+fb(k)+fr(k)-fb(k+1)-fr(k+1)]・・・(23)
ここで、(k+1)サイクルと(k-1)サイクルとでは同じポート噴射量及び筒内噴射量であるため、(k+1)サイクルにおけるポート噴射量fip(k+1)及び筒内噴射量fid(k+1)は、(k-1)サイクルの値を用いることができる。また、無駄時間τ及び応答遅れＴは、内燃機関１の運転状態との関係で定められたマップを参照して推定することができる。また、Gexは、上記ポート付着率Rpの算出時に求められた値を用いることができる。また、吹き返し燃料量fb(k),fb(k+1)及び筒内残留燃料量fr(k),fr(k+1)も、内燃機関１の運転状態との関係で定められたマップを参照して推定することができる。排気空燃比AFRs(t+τ),AFRs(k)は、空燃比センサ４８により検出することができる。
それらが推定及び検出されれば、上式(23)にしたがって演算周期Δtで計算することにより、(k+1)サイクルのポート残留率(k+1)を算出することができる。
【００６０】
上式(20)により求められたポート付着率Rpと、上式(23)により求められたポート残留率Ppとをマップに反映させることで、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppの学習補正が行われる。
なお、ポート付着率Rpは、ポート噴射が行われるkサイクルにおいてのみ求められる。一方、ポート残留率Ppは、排気空燃比AFRsが定常に落ち着くまでの間、複数のサイクルで計算することができる。図４に示す例では、ポート残留率Ppを(k+3)サイクルまで算出することができる。このようにポート残留率Ppを複数サイクルで算出することで、ポート残留率Ppの学習補正の精度を向上させることができる。
【００６１】
［実施の形態１における具体的処理］
本実施の形態１のシステムでは、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppを学習補正するに当たり、図６に示すルーチンが実行される。図６は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０により実行されるポート付着率Rp及びポート残留率Ppの学習補正制御のフローチャートである。
【００６２】
図６に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１が定常運転中であるか否かを判別する（ステップ１００）。ステップ１００で定常運転中ではないと判別された場合には、吸入空気量Gaが変化してしまい、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppを精度良く求めることができないと判断されるため、本ルーチンを一旦終了する。
上記ステップ１００で定常運転中であると判別された場合には、筒内噴射率が100%であるか否か、すなわち、筒内噴射のみの状態であるか否かを判別する（ステップ１０２）。ステップ１０２で筒内噴射率が100%でないと判別された場合には、既にポート壁面等に燃料が付着しており、ポート付着率Rpを算出することができないと判断されるため、本ルーチンを一旦終了する。
【００６３】
上記ステップ１０２で筒内噴射率が100%であると判別された場合には、インジェクタ５０，５２の噴射率を変更する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、筒内噴射率がA％に変更され、ポート噴射率が(100-A)%に変更される。図４に示す例では、kサイクルにおいてこのステップ１０４のように筒内噴射率及びポート噴射率が変更されている。これにより、筒内インジェクタ５２からの燃料噴射に加えて、ポートインジェクタ５０からの燃料噴射が行われる。
【００６４】
次に、空燃比センサ４８の出力を読み込むことで、排気空燃比AFRsを検出する（ステップ１０６）。このステップ１０６では、上記ステップ１０４の噴射率変更に起因して燃料リーン側にシフトした排気空燃比AFRsが検出される。そして、上記ステップ１０６で検出された排気空燃比AFRsを用いて、上式(21)にしたがって学習値であるポート付着率Rpを算出する（ステップ１０８）。
【００６５】
その後、次のサイクルにおいて、インジェクタ５０，５２の噴射率を元に戻す（ステップ１１０）。すなわち、このステップ１１０では、筒内噴射率が100%に変更され、ポート噴射率が0%に変更される。そして、上記ステップ１０６と同様にして、排気空燃比AFRsを検出する（ステップ１１２）。このステップ１１２では、上記ステップ１１０で噴射率を元に戻すことに起因して燃料リッチ側にシフトした排気空燃比AFRsが検出される。
【００６６】
次に、上記ステップ１１２で検出した排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたか否かを判別する（ステップ１１４）。このステップ１１４では、排気空燃比AFRsが前回検出された排気空燃比AFRsと同じであるか否かが判別される。
上記ステップ１１４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いていないと判別された場合には、上式(24)にしたがって学習値であるポート残留率Ppを算出する（ステップ１１６）。
【００６７】
その後、上記ステップ１１２に戻り、次のサイクルの排気空燃比AFRsを検出する。そして、上記ステップ１１４の判別を行う。これにより、検出した排気空燃比AFRsが定常に落ち着くまで、上記ステップ１１６でポート残留率Ppが算出される。
【００６８】
一方、上記ステップ１１４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたと判別された場合には、上記ステップ１０８で算出されたポート付着率Rpと上記ステップ１１６で算出されたポート残留率Rpとをマップに反映させる（ステップ１１８）。これにより、ポート付着率Rp及びポート残留率Rpの学習補正が実行される。
【００６９】
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、内燃機関１の定常運転中において、筒内噴射のみの状態からポート噴射を一噴射だけ行うことによりリーン側にシフトした排気空燃比AFRsに基づいて、ポート付着率Rpが算出される。さらに、再び筒内噴射のみの状態に戻すことにより燃料リッチ側にシフトした排気空燃比AFRsに基づいて、ポート残留率Ppが算出される。これら算出されたポート付着率Rp及びポート残留率Ppをマップに反映させることで、燃料挙動モデルのパラメータであるポート付着率Rp及びポート残留率Ppを精度良く学習補正することができる。よって、燃料噴射量fip,fidを精度良く算出することができ、空燃比の制御性を向上させることができる。
【００７０】
ところで、本実施の形態１においては、kサイクルにおいて、２つのインジェクタ５０，５２から燃料を噴射しているが、ポートインジェクタ５０のみから燃料を噴射してもよい。すなわち、図４に示す例において、kサイクルにおける筒内噴射率を0%に変更してもよい。この場合、排気空燃比AFRsのストイキからのシフト量が大きくなるため、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppの学習値を容易に算出することができる。
【００７１】
また、本実施の形態１では、空燃比センサ４８により検出された排気空燃比AFRsを時間τだけずらして上式(20)及び上式(23)に適用しているが、モデルにより計算された排気空燃比AFReを時間τだけずらして適用してもよい。
【００７２】
尚、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０４の処理を実行することにより第１〜第３の発明における「噴射率変更手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「空燃比検出手段」が、ステップ１０８及び１１８の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「付着率補正手段」が、それぞれ実現されている。また、ＥＣＵ６０が、ステップ１１０の処理を実行することにより第４の発明における「噴射率変更手段」が、ステップ１１６の処理を実行することにより第４の発明における「空燃比検出手段」が、ステップ１１８の処理を実行することにより第４の発明における「残留率補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００７３】
実施の形態２．
次に、図７及び図８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２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００７４】
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、上式(7)にしたがって、ポート壁面等に付着する燃料量である付着量fwpが算出されている。例えば、(k+2)サイクルの付着量fwp(k+2)は、次式(24)にしたがって算出することができる。
fwp(k+2)=Pp×fwp(k+1)+Rp×fip(k+1)
=Pp×(1-Rp)×fip(k+1)＋Rp×fip(k+1)・・・(24)
【００７５】
ところで、この付着量fwpは、内燃機関１の運転状態に対して相関を有している。よって、内燃機関１の運転状態との関係で定められたマップを参照することで、付着量fwpを車上で推定することが可能である。このように、マップを用いて付着量fwpを求めることで、ＥＣＵ６０の計算負荷を低減することができる。
しかし、かかる場合に、上記ポート付着率Rp及びポート残留率Ppと同様に、経時変化や機差等により燃料挙動モデルのパラメータである付着量fwpが適正値からずれてしまう場合がある。かかる場合も、噴射量fip,fidを精度良く算出するため、付着量fwpの学習補正が必要である。そこで、本実施の形態２においては、付着量fwpの学習方法について説明する。
【００７６】
図７は、本実施の形態２において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図７（Ａ）は、筒内噴射率を示す図であり、図７（Ｂ）は、ポート噴射率を示す図であり、図７（Ｃ）は、排気空燃比AFRsの値を示す図である。
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、kサイクルよりも前は、筒内噴射率が0%であり、ポート噴射率が100%である。すなわち、kサイクルよりも前は、ポート噴射のみが実行されるため、ポート壁面等には燃料が定常的に付着している状態である。また、図７（Ｃ）に示すように、kサイクルよりも前は、目標空燃比AFR及び排気空燃比AFRsはストイキ近傍の値である。
【００７７】
次に、kサイクルにおいて、筒内噴射率が100%に変更されると共に、ポート噴射率が0%に変更される。ここで、kサイクルにおける燃料噴射量fid(k)は、(k-1)サイクルにおける燃料噴射量fip(k-1)と同じとする。すなわち、kサイクルと(k-1)サイクルとでは、トータルの燃料噴射量は同じで、燃料を噴射するインジェクタがポートインジェクタ５０から筒内インジェクタ５２に変更されている。このkサイクルにおいて、(k-1)サイクル中にポート壁面等に付着した燃料fwp(k-1)の一部が蒸発し、燃焼室１４内に吸入される。その結果、kサイクルにおいて筒内燃料量fc(k)が増加する。このため、図７（Ｃ）に示すように、kサイクルにおける排気空燃比AFRs(k)はストイキよりもリッチ側の値に変化する。このように、定常運転中のkサイクルにおいて、ポート噴射のみの状態から筒内噴射のみの状態に変更することで、排気空燃比AFRsをリッチ側にシフトさせることができる。
【００７８】
その後の(k+1)サイクル及び(k+2)サイクルにおいて、ポート壁面等から蒸発して燃焼室１４内に吸入される燃料量も次第に減少する。その結果、図７（Ｃ）に示すように、排気空燃比AFRsは次第にストイキに近づき、(k+3)サイクルにおいて目標空燃比AFRに収束する。図７（Ｃ）において斜線で示す排気空燃比AFRsのずれに相当する燃料量を、付着量fwpと考えることができる。
【００７９】
次に、上述した排気空燃比AFRsのリッチ側への変化に基づき、付着量fwpを算出する方法について説明する。
目標空燃比がAFRであり、燃焼室１４からの排出ガス量がGexであるとすると、目標燃料量frefは、次式(25)のように表すことができる。
fref=Gex/AFR・・・(25)
排出ガス量Gexは、上記実施の形態１と同様の手法を用いて、上式(2)にしたがって算出することができる。また、目標空燃比AFRは、内燃機関１の運転状態に応じて設定される。
【００８０】
また、排気センサ４８により検出される排気空燃比がAFRsであり、燃焼室１４からの排出ガス量がGexであるとすると、燃焼室１４から排出される実燃料量fsは、次式(26)のように表すことができる。
fs=Gex/AFRs・・・(26)
【００８１】
目標燃料量frefと実燃料量fsとの差分が、ポート壁面等に付着するものと考えられる。よって、付着量fwpは、目標燃料量frefと実燃料量fsの差を積分したものと考えられ、次式(27)のように表すことができる。
fwp=∫k|fref(k)-fs(k)|dk・・・(27)
上式(27)により求められた付着量fwpをマップに反映させることで、付着量fwpの学習補正が行われる。
【００８２】
［実施の形態２における具体的処理］
本実施の形態２のシステムでは、付着量fwpを学習補正するに当たり、図８に示すルーチンが実行される。図８は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
【００８３】
図８に示すルーチンでは、先ず、上記実施の形態１と同様に、内燃機関１が定常運転中であるか否かを判別する（ステップ１００）。ステップ１００で定常運転中ではないと判別された場合には、吸入空気量Ga及び排出空気量Gexが変化してしまい、付着量fwpを精度良く求めることができないと判断されるため、本ルーチンを一旦終了する。
【００８４】
上記ステップ１００で定常運転中であると判別された場合には、ポート噴射率が100%であるか否か、すなわち、ポート噴射のみの状態であるか否かを判別する（ステップ１２０）。ステップ１２０でポート噴射率が100%でないと判別された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
一方、上記ステップ１２０でポート噴射率が100%であると判別された場合には、上式(25)にしたがって目標燃料量frefを算出する（ステップ１２２）。
【００８５】
次に、噴射率を変更する（ステップ１２４）。このステップ１２４では、筒内噴射率が100%に変更されると共に、ポート噴射率が0%に変更される。図７に示す例では、kサイクルにおいて、このステップ１２４のように噴射率が変更されている。これにより、ポート噴射のみの状態から筒内噴射のみの状態に変更される。
そして、空燃比センサ４８の出力を読み込むことで、排気空燃比AFRsを検出する（ステップ１２６）。このステップ１２６では、上記ステップ１２４の噴射率変更に起因して燃料リッチ側にシフトした排気空燃比AFRsが検出される。その後、上記ステップ１２６で検出された排気空燃比AFRsを用いて、上式(26)にしたがって実燃料量fsを算出する（ステップ１２８）。
【００８６】
次に、上式(27)にしたがって、上記ステップ１２２で算出された目標燃料量frefと上記ステップ１２８で算出された実燃料量fsとの差（絶対値）を積算する（ステップ１３０）。
【００８７】
そして、上記ステップ１２６と同様にして、次のサイクルの排気空燃比AFRsを検出する（ステップ１３２）。その後、上記ステップ１３２で検出された排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたか否かを判別する（ステップ１３４）。このステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いていないと判別された場合には、付着量の算出が終了していないと判断される。この場合、上記ステップ１３２で算出された排気空燃比AFRsを用いて、上式(27)にしたがって実燃料量fsを算出する（ステップ１３６）。その後、ステップ１３０に戻り、上記ステップ１２２で算出された目標燃料量frefとステップ１３６で算出された実燃料量fsとの差を積算する。
【００８８】
次に、上記ステップ１３２及び１３４の処理を順次実行する。ステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたと判別された場合には、付着率算出が終了したと判断される。この場合、上記ステップ１３０で積算された目標燃料量frefと実燃料量fsとの差の積算値を付着量fwpとしてマップに反映させる（ステップ１３８）。これにより、付着量fwpの学習補正が実行される。
【００８９】
以上説明したように、図８に示すルーチンによれば、内燃機関１の定常運転中において、ポート噴射のみの状態から筒内噴射のみの状態に変更することで、リッチ側にシフトした排気空燃比AFRsが算出される。そして、目標空燃比AFRから求められた目標燃料量frefと、排気空燃比AFRsから求められた実燃料量fsとの差を積算することで、付着量fwpが算出される。この算出された付着量fwpをマップに反映させることで、燃料挙動モデルのパラメータである付着量fwpを精度良く学習補正することができる。従って、燃料噴射量fip,fidを精度良く算出することができ、空燃比の制御性を向上させることができる。
【００９０】
ところで、本実施の形態２では、付着量fwpの算出時に、排気空燃比AFRsがリッチ側に大きくシフトするため、エミッションやドライバビリティが悪化する可能性がある。しかし、ＮＯｘ触媒のリッチスパイク実行時に、本実施の形態２による付着量fwpの学習補正を行うことで、エミッション悪化の影響を抑制することができる。さらに、点火プラグ１６による点火時期を通常よりも遅角させて出力トルクを抑えることにより、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００９１】
また、本実施の形態２では、kサイクルの前にポート噴射率が100%である場合に、噴射率を変更する例について説明したが、ポート噴射率は必ずしも100%である必要はない。ポート壁面等に燃料が定常的に付着する状態が得られるポート噴射率である場合に、本発明を適用することができる。
【００９２】
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２２の処理を実行することにより第５の発明における「目標燃料量算出手段」が、ステップ１２８又は１３６の処理を実行することにより第５の発明における「実燃料量算出手段」が、ステップ１３０の処理を実行することにより第５の発明における「積算手段」が、ステップ１３８の処理を実行することにより第５の発明における「付着量補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００９３】
実施の形態３．
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００９４】
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態２では、図７に示すように、噴射率の変更に起因する排気空燃比AFRsのリッチ側へのシフト量が大きい。このため、燃料モデルのパラメータである付着量fwpの学習を容易に行うことができるが、エミッションやドライバビリティが悪化する可能性がある。
そこで、本実施の形態３では、排気空燃比AFRsのリッチ側へのシフト量を小さくすることで、エミッションやドライバビリティの悪化を低減する方法について説明する。
【００９５】
図９は、本実施の形態３において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図９（Ａ）は、筒内噴射率を示す図であり、図９（Ｂ）は、ポート噴射率を示す図であり、図９（Ｃ）は、排気空燃比AFRsの値を示す図である。
Kサイクルよりも前は、上記実施の形態２と同様に、筒内噴射率が0%でありポート噴射率が100%である。また、図９（Ｃ）に示すように、kサイクルよりも前は、目標空燃比AFR及び排気空燃比AFRsはストイキ近傍の値である。
【００９６】
次に、kサイクルにおいて、上記実施の形態２と同様に、ポート噴射率が0%に変更される。しかし、本実施の形態３では、上記実施の形態２のように筒内噴射率は100％に変更されるのではなく、100%よりも小さいB%に変更される。これにより、(k-1)サイクルに比べて、トータルの燃料噴射量が少なくされる。すなわち、kサイクルの目標空燃比AFRがストイキよりもリーン側の値に設定される。また、このkサイクルにおいて、(k-1)サイクル中にポート壁面等に付着した燃料fwp(k-1)の一部が蒸発し、燃焼室１４内に吸入される。しかし、上記のようにkサイクルにおいて燃料噴射量を減少させることで、kサイクルにおける筒内燃料量fc(k)の増加量を上記実施の形態２に比して低減することができる。その結果、上記実施の形態２に比べて、排気空燃比AFRsのリッチ側へのシフト量が小さくされる。
【００９７】
その後、(k+1)サイクルにおいて、ポート噴射率は0%のままで、筒内噴射率がB%だけ更に増大されて2B%に変更される。これにより、kサイクルに比べて、燃料噴射量が多くされる。すなわち、(k+1)サイクルでは、kサイクルよりも目標空燃比AFRがリッチ側に設定される。また、ポート壁面等から蒸発して燃焼室１４内に吸入される燃料量がkサイクルに比して減少するものの、(k+1)サイクルにおける排気空燃比AFRsはストイキに近づいている。
【００９８】
その後、(k+2)サイクルにおいて、ポート噴射率は0%のままで、筒内噴射率が100％に変更される。これにより、(k+1)サイクルよりも燃料噴射量が更に多くされる。すなわち、(k+2)サイクルでは、(k+1)サイクルよりも目標空燃比AFRが更にリッチ側に設定される。ポート壁面等から蒸発して筒内に吸入される燃料量が(k+1)サイクルに比して減少するものの、(k+2)サイクルにおける排気空燃比AFRsはストイキに収束している。
【００９９】
なお、上述した排気空燃比AFRsのリッチ側への変化に基づき、付着量fwpを算出する方法については、上記実施の形態２と同じであるため、本実施の形態３においては説明を省略する。
【０１００】
［実施の形態３における具体的処理］
本実施の形態３のシステムでは、付着量fwpを学習補正するに当たり、図１０に示すルーチンが実行される。図１０は、本実施の形態３おいて、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
【０１０１】
図１０に示すルーチンでは、先ず、上記実施の形態２と同様にして、ステップ１００，１２０，１２２の処理を順次実行する。
続いて、噴射率を変更する（ステップ１４０）。このステップ１４０では、筒内噴射率がB%に変更されると共に、ポート噴射率が0%に変更される。図９に示す例では、kサイクルにおいて、このステップ１４０のように噴射率が変更されている。これにより、ポート噴射のみの状態から筒内噴射のみの状態に変更されると共に、トータルの燃料噴射量が減少せしめられる。
【０１０２】
次に、上記実施の形態２と同様にして、ステップ１２６，１２８，１３０の処理を順次実行する。その後、次のサイクルにおいて、筒内噴射率のみB%だけ増大される（ステップ１４２）。図９に示す例では、(k+1)サイクルにおいて、このステップ１４２のように筒内噴射率が増大されている。このステップ１４２では、筒内噴射率が100%に達するまで、B%ずつ筒内噴射率が増大せしめられる。そして、上記ステップ１４２の筒内噴射率の増大に起因して変化した排気空燃比AFRsを検出する（ステップ１３２）。
【０１０３】
次に、上記ステップ１３２で検出された排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたか否かを判別する（ステップ１３４）。このステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いていないと判別された場合には、上記ステップ１３２で算出された排気空燃比AFRsを用いて実燃料量fsを算出し（ステップ１３６）、その後に目標燃料量frefと実燃料量fsの差を積算する（ステップ１３０）。その後、上記ステップ１４２及び１３２の処理を再度実行する。
一方、上記ステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたと判別された場合には、上記ステップ１３０で積算された積算値を付着量fwpとしてマップに反映させる（ステップ１３８）。これにより、付着量fwpの学習補正が実行される。
【０１０４】
以上説明したように、図１０に示すルーチンによれば、内燃機関１の定常運転中において、ポート噴射のみの状態から筒内噴射のみの状態に変更することで、リッチ側にシフトした排気空燃比AFRsが検出される。目標空燃比AFRから求められた目標燃料量frefと、排気空燃比AFRsから求められた実燃料量fsとの差を積算することで、付着量fwpが算出される。そして、この算出された付着量fwpをマップに反映させることで、燃料挙動モデルのパラメータである付着量fwpを精度良く学習補正することができる。ここで、ポート噴射から筒内噴射に切り替える際に、トータルの燃料噴射量を減少させることで、すなわち、目標空燃比AFRをストイキよりもリーン側に設定することで、排気空燃比AFRsのリッチ側のシフト量を抑えることができる。このため、付着量fwpの学習補正時に、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【０１０５】
ところで、本実施の形態３では、筒内噴射率を0%からB%ずつ段階的に増大させているが、筒内噴射率の増大量を異なるようにしてもよい。例えば、筒内噴射率の増大量を徐々に大きくしてもよい。この場合も、付着量fwpを算出する際に排気空燃比AFRsのリッチ側のシフト量を抑えることができると共に、排気空燃比AFRsを早期に定常に落ち着かせることができる。
【０１０６】
尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１４０の処理を実行することにより第６の発明における「目標空燃比変更手段」が実現されている。
【０１０７】
実施の形態４．
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１２に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１０８】
［実施の形態４の特徴］
上記実施の形態２では、ポート噴射のみの状態から筒内噴射のみの状態に変更することで、排気空燃比AFRsをストイキよりもリッチ側にシフトさせている。
本実施の形態４では、筒内噴射のみの状態からポート噴射のみの状態に変更することで、排気空燃比AFRsをリーン側にシフトさせて、付着量fwpを学習補正する場合について説明する。
【０１０９】
図１１は、本実施の形態４において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図１１（Ａ）は、筒内噴射率を示す図であり、図１１（Ｂ）は、ポート噴射率を示す図であり、図１１（Ｃ）は、排気空燃比AFRsの値を示す図である。
図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、kサイクルよりも前は、筒内噴射率が100%であり、ポート噴射率が0%である。すなわち、kサイクルよりも前は、筒内噴射のみが実行されるため、ポート壁面等には燃料が付着していない状態である。また、図１１（Ｃ）に示すように、kサイクルよりも前は、目標空燃比AFR及び排気空燃比AFRsはストイキ近傍の値である。
【０１１０】
次に、kサイクルにおいて、筒内噴射率が0%に変更されると共に、ポート噴射率が100%に変更される。ここで、kサイクルにおける燃料噴射量fip(k)は、(k-1)サイクルにおける燃料噴射量fid(k-1)と同じとする。すなわち、(k-1)サイクルとkサイクルとでは、トータルの燃料噴射量は同じで、燃料を噴射するインジェクタが筒内インジェクタ５２からポートインジェクタ５０に変更されている。このkサイクルにおいて、ポートインジェクタ５０から噴射された燃料の一部がポート壁面等に付着するため、(k-1)サイクルに比して燃焼室１４内に吸入される燃料量が減少する。その結果、図１１（Ｃ）に示すように、kサイクルにおける排気空燃比AFRs(k)はストイキよりもリーン側の値に変化する。このように、定常運転中のkサイクルにおいて、筒内噴射のみの状態からポート噴射のみの状態に変更することで、排気空燃比AFRsをリーン側にシフトさせることができる。
【０１１１】
その後、(k+1)サイクルにおいて、kサイクルにおいてポート壁面等に付着した燃料の一部が蒸発し、燃料室１４内に吸入される。その結果、kサイクルに比して燃料室１４内に吸入される燃料量が増加する。このため、図１１（Ｃ）に示すように、kサイクルよりも(k+1)サイクルの排気空燃比AFRsがストイキに近づく。
【０１１２】
さらに、(k+2)サイクルにおいて、kサイクル及び(k+1)サイクルにおいてポート壁面等に付着した燃料が蒸発して燃料室１４内に吸入される。このため、吸気ポート１８から燃焼室１４内に吸入される燃料量が、(k+1)サイクルよりも更に増加する。その結果、図１１（Ｃ）に示すように、排気空燃比AFRsは次第にストイキに近づき、(k+3)サイクルにおいて目標空燃比AFRに収束する。上記実施の形態２と同様に、図１１（Ｃ）において、斜線で示す排気空燃比のずれに相当する燃料量を付着量fwpと考えることができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様に、上述した排気空燃比AFRsのリーン側への変化に基づき、目標燃料量frefと実燃料量fsとの差を積分することで、付着量fwpを算出する。よって、本実施の形態４においては、付着量fwpの詳細な算出方法の説明を省略する。
【０１１４】
［実施の形態４における具体的処理］
本実施の形態４のシステムでは、付着量fwpを学習補正するに当たり、図１２に示すルーチンが実行される。図１２は、本実施の形態３おいて、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
【０１１５】
図１２に示すルーチンによれば、先ず、上記実施の形態１と同様にして、ステップ１００，１０２の処理を順次実行する。次に、上記実施の形態２と同様にして、上式(26)にしたがって目標燃料量frefを算出する（ステップ１２２）。
【０１１６】
続いて、噴射率を変更する（ステップ１４６）。このステップ１４６では、筒内噴射量が0%に変更されると共に、ポート噴射率が100%に変更される。図１１に示す例では、kサイクルにおいて、このステップ１４６のように噴射率が変更されている。これにより、筒内噴射のみの状態からポート噴射のみの状態に変更される。
次に、上記実施の形態２と同様にして、排気空燃比AFRsを検出し（ステップ１２６）、上式(27)にしたがって実燃料量fsを算出し（ステップ１２８）、上式(28)にしたがって目標燃料量frefと実燃料量fsの差（絶対値）を積算する（ステップ１３０）。
【０１１７】
その後、上記実施の形態２と同様にして、次のサイクルの排気空燃比AFRsを検出し（ステップ１３２）、このステップ１３２で検出された排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたか否かを判別する（ステップ１３４）。このステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いていないと判別された場合には、上記ステップ１３２で検出された排気空燃比AFRsから上式(26)にしたがって実燃料量fsを算出する（ステップ１３６）。その後、ステップ１３０の処理に戻る。
一方、このステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたと判別された場合には、上記ステップ１３０で積算された目標燃料量frefと実燃料量fsとの差の積算値を付着量fwpとしてマップに反映させる（ステップ１３８）。これにより、付着量fwpの学習補正が実行される。
【０１１８】
以上説明したように、図１２に示すルーチンによれば、内燃機関１の定常運転中において、筒内噴射のみの状態からポート噴射のみの状態に変更することで、リーン側にシフトした排気空燃比AFRsが検出される。そして、目標空燃比AFRから求められた目標燃料量frefと、排気空燃比AFRsから求められた実燃料量fsとの差を積算することで、付着量fwpが算出される。この算出された付着量fwpをマップに反映させることで、燃料挙動モデルのパラメータである付着量fwpを精度良く学習補正することができる。従って、燃料噴射量fip,fidを精度良く算出することができ、空燃比の制御性を向上させることができる。
【０１１９】
ところで、本実施の形態４では、付着量fwpの算出時に、排気空燃比AFRsがリーン側に大きくシフトするため、エミッションやドライバビリティが悪化する可能性がある。しかし、意図的に目標空燃比AFRをリーンにするタイミングで、本実施の形態４による付着量fwpの学習補正を行うことで、エミッションの悪化を抑制することができる。さらに、点火プラグ１６による点火時期を通常よりも進角させて出力トルクを上昇させることにより、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態４では、付着量fwpのみを算出しているが、この付着量fwpの算出と同時に、上記実施の形態１と同様の手法により、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppを算出することもできる。図１１に示す例では、噴射率が変更されるkサイクルにおいてポート付着率Rpを算出することができ、(k+1)サイクル及び(k+2)サイクルにおいてポート残留率Ppを算出することができる（後述する実施の形態５についても同様）。そうすると、付着量fwp、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppを一度に学習補正することができるため、燃料噴射量fip,fidの算出精度をより向上させることができる。
【０１２１】
尚、本実施の形態４においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２２の処理を実行することにより第５の発明における「目標燃料量算出手段」が、ステップ１２８又は１３６の処理を実行することにより第５の発明における「実燃料量算出手段」が、ステップ１３０の処理を実行することにより第５の発明における「積算手段」が、ステップ１３８の処理を実行することにより第５の発明における「付着量補正手段」が、それぞれ実現されている。
【０１２２】
実施の形態５．
次に、図１３及び図１４を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態５のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１２３】
［実施の形態５の特徴］
上記実施の形態４では、図１１に示すように、噴射率の変更に起因する排気空燃比AFRsのリーン側へのシフト量が大きい。このため、燃料モデルのパラメータである付着量fwpの学習を容易に行うことができるが、エミッションやドライバビリティが悪化する可能性がある。
そこで、本実施の形態５では、排気空燃比AFRsのリーン側へのシフト量を小さくすることで、エミッションやドライバビリティの悪化を低減する方法について説明する。
【０１２４】
図１３は、本実施の形態５において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図１３（Ａ）は、筒内噴射率を示す図であり、図１３（Ｂ）は、ポート噴射率を示す図であり、図１３（Ｃ）は、排気空燃比AFRsの値を示す図である。
Kサイクルよりも前は、上記実施の形態４と同様に、筒内噴射率が100%でありポート噴射率が0%である。また、図１３（Ｃ）に示すように、kサイクルよりも前は、目標空燃比AFR及び排気空燃比AFRsはストイキ近傍の値である。
【０１２５】
次に、kサイクルにおいて、上記実施の形態４と同様に、筒内噴射率が0%に変更される。しかし、本実施の形態５では、上記実施の形態４のようにポート噴射率は100％に変更されるのではなく、(100+C)%に変更される。これにより、(k-1)サイクルに比べて、トータルの燃料噴射量が増大される。すなわち、kサイクルの目標空燃比AFRがストイキよりもリッチ側の値にされる。このkサイクルにおいて、ポートインジェクタ５０から噴射された燃料の一部がポート壁面等に付着してしまい、燃焼室１４内に吸入される燃料量が減少してしまう。しかし、上記のようにkサイクルにおいて燃料噴射量を増大させることで、kサイクルにおいて筒内燃料量fc(k)の減少量を上記実施の形態４に比して低減することができる。その結果、上記実施の形態４に比べて、排気空燃比AFRsのリーン側へのシフト量が小さくされる。図１３（Ｃ）において、斜線で示す排気空燃比AFRsのずれに相当する燃料量を付着量fwpと考えることができる。
【０１２６】
その後、(k+1)サイクルにおいて、筒内噴射率は0%のままで、ポート噴射率がD%減少せしめられる。これにより、kサイクルに比べて、トータルの燃料噴射量が少なくされる。よって、kサイクルよりも、排気空燃比AFRsがストイキに近づく。
【０１２７】
その後、(k+2)サイクルにおいて、筒内噴射率は0%のままで、ポート噴射率が更にD％減少せしめられる。これにより、(k+1)サイクルに比してータルの燃料噴射量が少なくされる。さらに、(k+3)サイクルにおいて、トータルの燃料噴射量が更に少なくされ、排気空燃比AFRsがストイキに収束する。
【０１２８】
なお、上述した排気空燃比AFRsのリーン側への変化に基づき、付着量fwpを算出する方法については、上記実施の形態４と同じであるため、本実施の形態５においては説明を省略する。
【０１２９】
［実施の形態５における具体的処理］
本実施の形態５のシステムでは、付着量fwpを学習補正するに当たり、図１４に示すルーチンが実行される。図１４は、本実施の形態５おいて、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
図１４に示すルーチンでは、先ず、上記実施の形態４と同様にして、ステップ１００，１０２，１２２の処理を順次実行する。
【０１３０】
続いて、噴射率を変更する（ステップ１４８）。このステップ１４８では、筒内噴射率が0%に変更されると共に、ポート噴射率が(100+C)%に変更される。図１３に示す例では、kサイクルにおいて、このステップ１４８のように噴射率が変更されている。これにより、筒内噴射のみの状態からポート噴射のみの状態に変更されると共に、トータルの燃料噴射量が増大せしめられる。
【０１３１】
次に、上記実施の形態４と同様にして、ステップ１２６，１２８，１３０の処理を順次実行する。その後、次のサイクルにおいて、ポート噴射率のみD%減少せしめられる（ステップ１５０）。図１３に示す例では、(k+1)サイクルにおいて、このステップ１５０のようにポート噴射率が減少せしめられている。このステップ１５０では、ポート噴射率が100%に達するまで、D%ずつポート噴射率が減少せしめられる。そして、上記ステップ１５０のポート噴射率の減少に起因して変化した排気空燃比AFRsを検出する（ステップ１３２）。
【０１３２】
次に、上記実施の形態４と同様にして、ステップ１３４の処理を実行する。このステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いていないと判別された場合には、上記ステップ１３２で算出された排気空燃比AFRsを用いて実燃料量fsを算出する（ステップ１３６）。その後、目標燃料量frefと実燃料量fsの差を積算する（ステップ１３０）。その後、上記ステップ１４２の処理に移行する。
【０１３３】
一方、上記ステップ１３４で排気空燃比AFRsが定常に落ち着いたと判別された場合には、上記ステップ１３０で積算された積算値を付着量fwpとしてマップに反映させる（ステップ１３８）。これにより、付着量fwpの学習補正が実行される。
【０１３４】
以上説明したように、図１４に示すルーチンによれば、内燃機関１の定常運転中において、筒内噴射のみの状態からポート噴射のみの状態に変更することで、リーン側にシフトした排気空燃比AFRsが検出される。目標空燃比AFRから求められた目標燃料量frefと、排気空燃比AFRsから求められた実燃料量fsとの差を積算することで、付着量fwpが算出される。そして、この算出された付着量fwpをマップに反映させることで、燃料挙動モデルのパラメータである付着量fwpを精度良く学習補正することができる。ここで、筒内噴射からポート噴射に切り替える際に、トータルの燃料噴射量を増量させることで、排気空燃比AFRsのリーン側のシフト量を抑えることができるため、付着量fwpの学習補正時に、エミッション及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【０１３５】
ところで、本実施の形態５では、ポート噴射率を(100+C)%からD%ずつ段階的に減少させているが、ポート噴射率の減少量を異なるようにしてもよい。例えば、ポート噴射率の減少量を徐々に大きくしてもよい。この場合も、付着量fwpを算出する際に排気空燃比AFRsのリーン側のシフト量を抑えることができると共に、排気空燃比AFRsを早期に定常に落ち着かせることができる。
【０１３６】
尚、本実施の形態５においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１４８の処理を実行することにより第６の発明における「目標空燃比変更手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す概略図である。
【図２】内燃機関１における燃料の挙動を模式的に示す図である。
【図３】各インジェクタ５０，５２からの燃料噴射量fip，fidと筒内燃料量fcとの関係を表す燃料挙動モデルを説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ポート付着率Rp及びポート残留率Ppの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】空燃比センサ４８による排気空燃比AFRsの検出時に生じる無駄時間τと応答遅れＴを説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０により実行されるポート付着率Rp及びポート残留率Ppの学習補正制御のフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２おいて、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３おいて、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態４おいて、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態５において、付着量fwpの学習補正時の燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態５おいて、ＥＣＵ６０により実行される付着量fwpの学習補正制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３８】
１  内燃機関
６  水温センサ
１０  クランク角センサ
１４  燃焼室
１６  点火プラグ
１８  吸気ポート
２０  吸気バルブ
２２  吸気通路
２６  スロットルバルブ
３０  スロット開度センサ
３２  アクセル開度センサ
３４  エアフロメータ
４０  排気ポート
４２  排気バルブ
４４  排気通路
４６  触媒
４８  空燃比センサ
５０  ポートインジェクタ
５２  筒内インジェクタ
６０  ＥＣＵ
【図１】
0004706487.tif 000002
【図２】
0004706487.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004706487.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004706487.tif 000008
【図８】
0004706487.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004706487.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004706487.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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