(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、
燃料を加圧する低圧ポンプと、
前記低圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記ポート噴射弁に供給する低圧燃料通路と、
前記内燃機関に連動して駆動され、前記低圧燃料通路から供給された燃料を更に加圧する高圧ポンプと、
前記低圧燃料通路から分岐し、前記高圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記筒内噴射弁に供給する高圧燃料通路と、
前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサと、
前記低圧燃料通路内に燃圧脈動を発生させる複数の要因のそれぞれに起因した各波の振幅、クランク角が３６０度範囲での各波の振動数、各波の初期位相、及び各波の中心燃圧値を算出する算出部と、
算出された各波の前記振幅、前記振動数、前記初期位相、及び前記中心燃圧値に基づいて、各波を合成した合成波を示すモデル式（１）により、任意のクランク角での燃圧値を予測する予測部と、を備えた内燃機関の制御装置。
【数１】
0006281580.tif 000012
但し、Ａｋは各波の振幅、Ｂｋはクランク角θが３６０度での各波の振動数、Ｃｋは各波の初期位相、Ｄｋは各波の中心燃圧値、Ｐ（θ）は、前記合成波の燃圧値である。
【請求項２】
前記算出部は、少なくとも、前記高圧ポンプ、前記低圧ポンプ、及び前記ポート噴射弁のそれぞれに起因した各波の前記振幅、前記振動数、前記初期位相、及び前記中心燃圧値を算出する、請求項１の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記低圧ポンプの回転数が増大するほど、前記低圧ポンプに起因する波の前記振幅が増大するように算出し、
前記内燃機関の回転数に対する前記低圧ポンプの回転数の割合に、前記低圧ポンプを一回転させるのに必要な前記低圧ポンプの駆動電圧のデューティ信号の周期数を乗算した値を、前記低圧ポンプに起因する波の振動数として算出し、
クランク角がゼロとなってから最初に前記低圧ポンプの駆動電圧がオンデューティからオフデューティに切り替わるタイミングでのクランク角に基づいて、前記低圧ポンプに起因した波の前記初期位相を算出する、請求項２の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記算出部は、直近で燃料が噴射された前記ポート噴射弁の通電期間が長いほど、前記ポート噴射弁に起因した波の前記振幅が増大するように算出し、
前記ポート噴射弁の噴射開始タイミングでのクランク角に基づいて、前記ポート噴射弁に起因した波の初期位相を算出する、請求項２又は３の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記高圧ポンプ及び前記ポート噴射弁のそれぞれに起因した前記中心燃圧値をゼロとして算出し、
前記低圧ポンプの回転数、前記低圧燃料通路内の燃圧値を検出する燃圧センサの検出値のなまし値、及び前記低圧燃料通路内の燃圧値の目標値である目標燃圧値、の何れかに基づいて、前記低圧ポンプに起因した波の前記中心燃圧値を算出する、請求項２乃至４の何れかの内燃機関の制御装置。
【請求項６】
予測された前記燃圧値に基づいて、前記ポート噴射弁が要求噴射量だけ噴射するように前記ポート噴射弁の通電期間を算出する通電期間算出部を備えた、請求項１乃至５の何れか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関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射弁とポート噴射弁とを備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関では、低圧ポンプにより吸い上げられた燃料が低圧燃料通路を介してポート噴射弁に供給され、高圧ポンプにより更に加圧された燃料が高圧燃料通路を介して筒内噴射弁に供給される。このような構成においては、低圧燃料通路内での燃圧を検出する燃圧センサが設けられている場合がある。このような燃圧センサの検出値は、種々の制御対象、例えばポート噴射弁からの燃料噴射量の制御に用いられる場合がある。
【０００３】
このような構成において、低圧燃料通路内で燃圧が脈動する場合がある。燃圧脈動は、複数の要因に基づいて発生するため、複雑な挙動を示す場合がある。このような燃圧脈動が発生している場合に、燃圧センサの検出値に基づいてポート噴射弁の燃料噴射量を制御すると、燃料噴射量を適切に制御できない可能性がある。
【０００４】
これに対して例えば特許文献１では、実際の燃圧値を用いるのではなく、脈動を考慮して内燃機関の回転数毎にポート噴射量の補正値が予め規定されたマップに基づいて、ポート噴射弁の燃料噴射量を適切に制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２３７２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように燃圧の脈動は、複数の要因によって発生する。このため特許文献１の技術では内燃機関の回転数という一つの要因しか考慮されていないため、制御対象である燃料噴射量を適切に制御できない可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、燃圧脈動の複数の要因を考慮して燃圧値を予測する内燃機関の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】
【０００８】
上記目的は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、燃料を加圧する低圧ポンプと、前記低圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記ポート噴射弁に供給する低圧燃料通路と、前記内燃機関に連動して駆動され、前記低圧燃料通路から供給された燃料を更に加圧する高圧ポンプと、前記低圧燃料通路から分岐し、前記高圧ポンプにより加圧された燃料を複数の前記筒内噴射弁に供給する高圧燃料通路と、前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサと、前記低圧燃料通路内に燃圧脈動を発生させる複数の要因のそれぞれに起因した各波の振幅、クランク角が３６０度範囲での各波の振動数、各波の初期位相、及び各波の中心燃圧値を算出する算出部と、算出された各波の前記振幅、前記振動数、前記初期位相、及び前記中心燃圧値に基づいて、各波を合成した合成波を示すモデル式（１）により、任意のクランク角での燃圧値を予測する予測部と、を備えた内燃機関の制御装置。
【数１】
0006281580.tif 000002
但し、Ａｋは各波の振幅、Ｂｋはクランク角θが３６０度での各波の振動数、Ｃｋは各波の初期位相、Ｄｋは各波の中心燃圧値、Ｐ（θ）は、前記合成波の燃圧値である。
【０００９】
上記のモデル式（１）は、燃圧脈動の複数の要因のそれぞれに起因した波の合成波を示すため、燃圧脈動の複数の要因を考慮して燃圧値を予測できる。
【００１０】
前記算出部は、少なくとも、前記高圧ポンプ、前記低圧ポンプ、及び前記ポート噴射弁のそれぞれに起因した各波の前記振幅、前記振動数、前記初期位相、及び前記中心燃圧値を算出してもよい。
【００１１】
前記算出部は、前記低圧ポンプの回転数が増大するほど、前記低圧ポンプに起因する波の前記振幅が増大するように算出し、前記内燃機関の回転数に対する前記低圧ポンプの回転数の割合に、前記低圧ポンプを一回転させるのに必要な前記低圧ポンプの駆動電圧のデューティ信号の周期数を乗算した値を、前記低圧ポンプに起因する波の振動数として算出し、クランク角がゼロとなってから最初に前記低圧ポンプの駆動電圧がオンデューティからオフデューティに切り替わるタイミングでのクランク角に基づいて、前記低圧ポンプに起因した波の前記初期位相を算出してもよい。
【００１２】
前記算出部は、直近で燃料が噴射された前記ポート噴射弁の通電期間が長いほど、前記ポート噴射弁に起因した波の前記振幅が増大するように算出し、前記ポート噴射弁の噴射開始タイミングでのクランク角に基づいて、前記ポート噴射弁に起因した波の初期位相を算出してもよい。
【００１３】
前記算出部は、前記高圧ポンプ及び前記ポート噴射弁のそれぞれに起因した前記中心燃圧値をゼロとして算出し、前記低圧ポンプの回転数、前記低圧燃料通路内の燃圧値を検出する燃圧センサの検出値のなまし値、及び前記低圧燃料通路内の燃圧値の目標値である目標燃圧値、の何れかに基づいて、前記低圧ポンプに起因した波の前記中心燃圧値を算出してもよい。
【００１４】
予測された前記燃圧値に基づいて、前記ポート噴射弁が要求噴射量だけ噴射するように前記ポート噴射弁の通電期間を算出する通電期間算出部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃圧脈動の複数の要因を考慮して燃圧値を予測する内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施例の制御装置の概略構成図である。
【図２】図２は、燃圧の波形図である。
【図３】図３は、燃圧脈動の波形とポート噴射弁による噴射期間の一例を示したグラフである。
【図４】図４Ａ〜４Ｃは、高圧ポンプ、低圧ポンプ、及びポート噴射弁群にそれぞれ起因した波の一例を示した図である。
【図５】図５は、ポート噴射制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６Ａは、低圧ポンプの回転数と振幅Ａ２との関係を規定したマップの一例であり、図６Ｂは、低圧ポンプの回転数と中心燃圧値Ｄ２との関係を規定したマップの一例であり、図６Ｃは、ポート噴射弁の通電期間と振幅Ａ３との関係を規定したマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は、本実施例の制御装置１の概略構成図である。制御装置１は、エンジン１０と、エンジン１０を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１とを含む。エンジン１０は、直列に配置された気筒１１１〜１１４を含む気筒群１１、筒内噴射弁群３７、及びポート噴射弁群２７を備えた火花点火式の直列４気筒エンジンである。エンジン１０は内燃機関の一例である。制御装置１は内燃機関の制御装置の一例である。
【００１９】
筒内噴射弁群３７は、気筒１１１〜１１４内にそれぞれ燃料を噴射する筒内噴射弁３７１〜３７４を含む。ポート噴射弁群２７は、気筒１１１〜１１４に連通した吸気ポート１３内にそれぞれ燃料を噴射するポート噴射弁２７１〜２７４を含む。筒内噴射弁群３７及びポート噴射弁群２７のそれぞれは、所定の通電期間で電磁コイルを通電して弁座から弁体を離隔させることにより燃料噴射量が調整される電磁駆動式の開閉弁である。
【００２０】
エンジン１０には、気筒群１１のそれぞれに対応する複数の吸気ポート１３を有する吸気通路１２と、不図示の複数の排気ポートを有する排気通路とが形成されている。気筒群１１のそれぞれでは、不図示のピストンが収納されて燃焼室が画定される。燃焼室は、吸気弁及び排気弁により開閉される。更にエンジン１０には、図示しない点火プラグを備えている。また、エンジン１０は、複数のピストンに連動したクランク軸１４と、クランク軸１４に連動し吸気弁又は排気弁を駆動するカム軸１５とを備えている。また、クランク軸１４の回転角を検出するクランク角センサ１４ａが設けられている。クランク角センサ１４ａによるクランク角検知の分解能は、例えば１度程度の高分解能であることが好ましいが、これに限定されない。
【００２１】
また、制御装置１は、燃料タンク２１、低圧ポンプ２２、プレッシャレギュレータ２３、低圧燃料配管２５、低圧デリバリパイプ２６、及び燃圧センサ２８を含む。
【００２２】
燃料タンク２１には、燃料であるガソリンが貯留されている。低圧ポンプ２２は電動モータを備え、電動モータへの駆動電圧がデューティ制御されて低圧ポンプ２２から低圧燃料配管２５内への燃料の吐出量が制御される。プレッシャレギュレータ２３は、低圧燃料配管２５内に吐出される燃料を予め設定された低圧側の供給圧に調圧する。
【００２３】
低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６は、低圧ポンプ２２から吐出された燃料をポート噴射弁群２７に供給する低圧燃料通路の一例である。低圧ポンプ２２により所定の圧力レベルまで加圧されプレッシャレギュレータ２３により低圧側の供給圧に調圧された燃料は、低圧燃料配管２５を介して低圧デリバリパイプ２６に導入される。
【００２４】
ポート噴射弁群２７は、低圧デリバリパイプ２６に接続されており、気筒群１１にそれぞれ対応した吸気ポート１３内に燃料を噴射する。燃圧センサ２８は、詳しくは後述するが、低圧デリバリパイプ２６内の燃圧値を検出する。燃圧センサ２８の検出値は、一定のサンプリング時間間隔でＥＣＵ４１に取得される。
【００２５】
また、制御装置１は、高圧ポンプ３１、高圧燃料配管３５、高圧デリバリパイプ３６、及び燃圧センサ３８を含む。
【００２６】
高圧ポンプ３１は、低圧燃料配管２５から分岐した分岐配管２５ａから燃料を吸入して、低圧ポンプ２２からの供給圧レベルより高圧の高圧レベルに加圧する。分岐配管２５ａには、分岐配管２５ａ内の燃圧脈動を抑制するパルセーションダンパ２９が接続されている。
【００２７】
高圧ポンプ３１は、具体的には、ポンプハウジング３１ｈと、ポンプハウジング３１ｈ内を摺動可能なプランジャ３１ｐと、ポンプハウジング３１ｈ及びプランジャ３１ｐ間で画定される加圧室３１ａとを含む。加圧室３１ａの容積は、プランジャ３１ｐの変位に応じて変化する。加圧室３１ａには、後述する電磁弁３２が開いた状態で、低圧ポンプ２２により加圧された燃料が分岐配管２５ａを介して導入される。加圧室３１ａ内の燃料は、プランジャ３１ｐにより高圧に加圧されて高圧燃料配管３５内に吐出される。
【００２８】
エンジン１０のカム軸１５には、プランジャ３１ｐを駆動するカムＣＰが装着されている。カムＣＰの形状は、角が丸められた略正方形である。また、高圧ポンプ３１は、カムＣＰにより昇降されるフォロアリフタ３１ｆと、フォロアリフタ３１ｆをカムＣＰ側に付勢するスプリング３１ｇとを有している。フォロアリフタ３１ｆにプランジャ３１ｐが連動し、フォロアリフタ３１ｆと共にプランジャ３１ｐも昇降する。カム軸１５は、チェーン又はベルトを介してクランク軸１４に連動している。カム軸１５及びカムＣＰは、クランク軸１４の回転速度に対し１／２の回転速度で駆動される。
【００２９】
高圧ポンプ３１の加圧室３１ａの燃料導入口部には、電磁弁３２が設けられている。電磁弁３２は、弁体３２ｖと、弁体３２ｖを駆動するコイル３２ｃと、弁体３２ｖを常に開方向に付勢するスプリング３２ｋとを有している。コイル３２ｃへの通電は、ＥＣＵ４１によりドライバ回路４２を介して制御される。コイル３２ｃが通電されると、弁体３２ｖは、スプリング３２ｋの付勢力に抗して低圧燃料配管２５の分岐配管２５ａと加圧室３１ａとを遮断する。コイル３２ｃが非通電の状態では、弁体３２ｖは、スプリング３２ｋの付勢力により開状態が維持される。
【００３０】
高圧デリバリパイプ３６と加圧室３１ａの間の高圧燃料配管３５には、ばね付の逆止弁３４が設けられている。逆止弁３４は、加圧室３１ａ側の燃圧が高圧デリバリパイプ３６側の燃圧より所定の分だけ高くなったときに開く。
【００３１】
高圧ポンプ３１の吸入行程では、電磁弁３２が開きプランジャ３１ｐが下降して、燃料が低圧燃料配管２５の分岐配管２５ａから加圧室３１ａに充填される。加圧行程では、電磁弁３２が閉じプランジャ３１ｐの上昇に伴い加圧室３１ａの容積が減少し、加圧室３１ａ内の燃料が昇圧される。吐出行程では、加圧室３１ａ内の燃圧による力が逆止弁３４のばねの付勢力より大きくなったときに逆止弁３４が開き、昇圧された燃料が高圧燃料配管３５及び高圧デリバリパイプ３６へ供給される。上述したようにプランジャ３１ｐの昇降は、カムＣＰの回転により実現され、カムＣＰはカム軸１５を介してクランク軸１４に連動しているため、高圧ポンプ３１はクランク軸１４に連動して駆動される。
【００３２】
尚、ここでは電磁弁３２は非通電で開いた状態となるが、これに限定されない。例えば電磁弁３２は、コイル３２ｃ及びスプリング３２ｋの付勢方向をそれぞれ逆向きにして、非通電で閉じた状態となるものであってもよい。この場合、燃料の吸入行程でコイル３２ｃが通電され、加圧及び吐出行程で非通電になる。
【００３３】
高圧デリバリパイプ３６には、高圧ポンプ３１により加圧された高圧の燃料が高圧燃料配管３５を介して蓄圧されている。高圧燃料配管３５及び高圧デリバリパイプ３６は、高圧ポンプ３１から筒内噴射弁３７１〜３７４に高圧の燃料を供給する高圧燃料通路の一例である。
【００３４】
筒内噴射弁群３７は、高圧デリバリパイプ３６内から気筒１１１〜１１４のそれぞれの内部に所定の順序で高圧燃料を直接に噴射する。燃圧センサ３８は、高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を検出し、燃圧センサ３８の検出値は、一定のサンプリング時間間隔でＥＣＵ４１により取得される。
【００３５】
ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＥＣＵ４１は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従って、センサからの情報や予めＲＯＭに格納されている情報等に基づいて、後述するポート噴射制御を実行する。この制御は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される、算出部、予測部、及び通電期間算出部により実行される。詳しくは後述する。
【００３６】
ＥＣＵ４１は、エンジン１０の運転状態に基づいて、ポート噴射弁群２７へのそれぞれに要求される燃料の要求噴射量を算出する。更にＥＣＵ４１は、要求噴射量に対応するポート噴射弁群２７への各通電期間を算出して、所定のクランク角間隔でポート噴射弁群２７のそれぞれが所定の順に、算出された通電期間だけ通電する。これにより、要求噴射量に対応した噴射量でポート噴射が実現される。筒内噴射弁群３７も同様である。
【００３７】
これらの各燃料噴射弁の開弁期間は、燃料噴射弁の電磁コイルへの通電期間に比例する。従って、ＥＣＵ４１は、後述する方法により、要求噴射量に応じたポート噴射弁群２７の各通電期間を算出する。また、ＥＣＵ４１は、燃圧センサ３８の検出値に基づいて、要求噴射量に応じた筒内噴射弁群３７の各通電期間を算出する。ＥＣＵ４１は、算出された通電期間に従って、ドライバ回路４２に指令を出す。ドライバ回路４２は、ＥＣＵ４１からの指令に従って、ポート噴射弁群２７及び筒内噴射弁群３７のそれぞれを算出された通電期間だけ通電する。このようにして、各燃料噴射弁の燃料噴射量が制御されている。
【００３８】
次に、低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内で発生する燃圧脈動について説明する。図２は、燃圧の波形図である。縦軸は燃圧、横軸はクランク角を示す。燃圧脈動の振幅や周期等は、エンジン回転数等の条件によって変わるが、広いエンジン回転数域でこのような脈動が発生する。
【００３９】
燃圧脈動が発生する理由は、複数の要因が考えられ、例えば高圧ポンプ３１、ポート噴射弁群２７、及び低圧ポンプ２２が要因と考えられる。高圧ポンプ３１に起因する脈動は例えば以下のようにして発生する。筒内噴射弁群３７は用いられずポート噴射弁群２７による燃料噴射が実施される場合には、電磁弁３２が開状態に維持されつつプランジャ３１ｐは昇降を繰り返す。このため、低圧燃料配管２５及び加圧室３１ａ間で燃料の吸入及び吐出が繰り返され、これにより脈動が発生する。また、ポート噴射弁群２７に起因する脈動は、ポート噴射弁群２７の何れかが燃料噴射が実施されるたびに低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内の燃圧が低下するため、脈動が発生する。また、低圧ポンプ２２に起因する脈動は、ポート噴射の実施の有無にかかわらず低圧ポンプ２２は常時駆動しており、燃料タンク２１からの燃料の吸入及び吐出により脈動が発生する。このような、複数の要因により燃圧脈動が生じる。尚、燃圧脈動を発生させる要因は上記の例に限定されず、駆動によって低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内の燃料が流動して、結果的に低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内での燃圧を周期的に変動させる機構であればよい。
【００４０】
図３は、燃圧脈動の波形とポート噴射弁による通電期間の一例を示したグラフである。縦軸は燃圧、横軸は時間を示す。ここで燃圧値ＰＡは、通電中、即ち、ポート噴射期間中での実際の燃圧値であり、検出値ＰＳは、ＥＣＵ４１が取得した燃圧センサ２８の検出値である。一般的に、ポート噴射の開始前に取得された検出値ＰＳに基づいて、ポート噴射の通電期間が算出されてポート噴射量が制御される。この理由は、ＥＣＵ４１は、ポート噴射が開始タイミングに至る前に、取得した燃圧センサ２８の検出値に基づいて通電期間の算出を完了しておく必要があるからである。また、ＥＣＵ４１は燃圧センサ２８の検出値を一定のサンプリング時間間隔でしか取得できないからである。しかしながら、燃圧脈動により燃圧は短時間で変動し、また噴射中であっても変動するため、図３に示すように検出値ＰＳと燃圧値ＰＡとの差が大きくなる場合がある。このため、検出値ＰＳに基づいて通電期間を算出すると、精度よくポート噴射量を制御できない可能性がある。
【００４１】
本実施例では、ＥＣＵ４１は、脈動の複数の要因を考慮した燃圧脈動のモデル式に基づいて、燃圧値を予測する。これにより、燃圧脈動が複雑な場合であっても、ポート噴射弁群２７の各噴射量を精度よく制御できる。尚、本実施例では、予測された燃圧値に基づいてポート噴射量を制御する場合について説明するが、予測された燃圧値に基づいて制御される制御対象はこれに限定されない。例えば、予測された燃圧値に基づいて点火プラグの点火タイミング等を制御してもよい。以下に、モデル式について説明する。
【００４２】
上述したように燃圧脈動は複数の要因に起因して発生する。ここで、複数の要因のそれぞれに起因した波を合成した合成波が、最終的に低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内で発生する燃圧脈動の波になると考えられる。従って、ＥＣＵ４１は、各要因に起因した波を算出し、算出された波を合成した合成波を示すモデル式（２）に基づいて、燃圧値を予測する。
【数２】
0006281580.tif 000003
θは、クランク角［ｄｅｇ］、Ａｋは各波の振幅［ｋＰａ］、Ｂｋはクランク角３６０度範囲の各波の振動数［‐］、Ｃｋは各波の初期位相［ｄｅｇ］、Ｄｋは各波の中心燃圧値［ｋＰａ］、Ｐ（θ）は合成波の燃圧値［ｋＰａ］を示す。各波の中心燃圧値は、その波の振幅の中心値である。初期位相Ｃｋは、クランク角θがゼロ度に最も近くて振幅Ａｋが極大値をとる際のクランク角である。尚、クランク角θがゼロ度になる時は、気筒１１１のピストンは圧縮行程の上死点に位置する時である。
【００４３】
ＥＣＵ４１は、このような複数の要因のそれぞれに起因した波の振幅Ａｋ、振動数Ｂｋ、初期位相Ｃｋ、及び中心燃圧値Ｄｋを算出して、クランク角θに応じた脈動の燃圧値Ｐ（θ）を予測する。本実施例では、脈動の複数の要因は高圧ポンプ３１、低圧ポンプ２２、及びポート噴射弁群２７であると仮定して説明する。このような３つの要因により脈動が生じると仮定すると、図２に示した脈動は、図４Ａ〜４Ｃにそれぞれ示した各要因に起因した波の合成波に相当する。図４Ａ〜４Ｃは、高圧ポンプ３１、低圧ポンプ２２、及びポート噴射弁群２７にそれぞれ起因した波の一例を示した図である。各要因を考慮すると、上記のモデル式（２）は、以下のように表すことができる。
【数３】
0006281580.tif 000004
Ａ１〜Ａ３は、それぞれ、高圧ポンプ３１、低圧ポンプ２２、及びポート噴射弁群２７に起因する波の振幅である。Ｂ１〜Ｂ３は、それぞれ、高圧ポンプ３１、低圧ポンプ２２、及びポート噴射弁群２７に起因する波の振動数である。Ｃ１〜Ｃ３は、それぞれ、高圧ポンプ３１、低圧ポンプ２２、及びポート噴射弁群２７に起因する波の初期位相である。Ｄ１〜Ｄ３は、それぞれ、高圧ポンプ３１、低圧ポンプ２２、及びポート噴射弁群２７にそれぞれ起因する波の中心燃圧値である。これら振幅Ａ１〜Ａ３、振動数Ｂ１〜Ｂ３、初期位相Ｃ１〜Ｃ３、及び中心燃圧値Ｄ１〜Ｄ３は、ＥＣＵ４１により算出される。以下に説明する。
【００４４】
次に、モデル式（２）に基づいたポート噴射制御について説明する。ＥＣＵ４１は、本ポート噴射制御の中で、上述した振幅Ａ１〜Ａ３等を算出する。図５は、ポート噴射制御の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ４１は、クランク角センサ１４ａに基づいて算出したエンジン回転数［ｒｐｍ］が、ポート噴射が実行されるポート噴射域であるか否かを判定する（ステップＳ１）。否定判定の場合には、ポート噴射は実行されないとして本制御は終了する。尚、この場合、ＥＣＵ４１は、筒内噴射弁群３７により燃料噴射が実行される。
【００４５】
ステップＳ１で肯定判定の場合、ＥＣＵ４１は低圧ポンプ２２に起因する波を算出する（ステップＳ２）。即ち、低圧ポンプ２２に起因する波の振幅Ａ２、振動数Ｂ２、初期位相Ｃ２、及びＤ２が算出される。
【００４６】
振幅Ａ２は、低圧ポンプ２２の回転数［ｒｐｍ］が増大するほど振幅Ａ２が増大するように規定されたマップに基づいて算出される。低圧ポンプ２２の回転数が大きいほど、低圧ポンプ２２の駆動電圧のデューティ比は増大して低圧ポンプ２２の回転に起因した波の振幅が増大するからである。図６Ａは、低圧ポンプ２２の回転数と振幅Ａ２との関係を規定したマップの一例である。このマップは実験により算出され、ＥＣＵ４１のＲＯＭに予め記憶されている。尚、低圧ポンプ２２の回転数は、低圧ポンプ２２の回転数を検出するセンサに基づいて算出してもよいし、低圧ポンプ２２の駆動電圧のデューティ比に基づいて算出してもよい。
【００４７】
また、低圧ポンプ２２への駆動電圧のデューティ比が増大するほど振幅Ａ２が増大するように規定されたマップに基づいて振幅Ａ２を算出してもよい。尚、低圧ポンプ２２への駆動電圧のデューティ比は、エンジン回転数及び負荷が低下するほど小さくなるように制御されている。
【００４８】
振動数Ｂ２は、クランク角３６０度範囲での、低圧ポンプ２２への駆動電圧のデューティ信号の周期数に相当し、低圧ポンプ２２の回転数［ｒｐｍ］に対してエンジン回転数［ｒｐｍ］が大きいほど減少する。このため、エンジン回転数に対する低圧ポンプ２２の回転数の割合に、低圧ポンプ２２を一回転させるのに必要な低圧ポンプ２２の駆動電圧のデューティ信号の周期数を乗算して得られた値が、振動数Ｂ２として算出される。具体的には以下の式により算出される。
（数４）
Ｂ２＝周期数×（低圧ポンプ回転数／エンジン回転数）…（４）
尚、低圧ポンプ２２を一回転させるのに必要なデューティ信号の周期数は、低圧ポンプ２２の回転数が大きいほど小さくなる。このため、ＥＣＵ４１は、低圧ポンプ２２が一回転する間におけるデューティ信号の周期数をカウントし、そのカウント値に基づいて振動数Ｂ２を算出する。尚、低圧ポンプ２２の回転数が大きいほど上記の周期数が小さくなるように規定されたマップに基づいて、上記の周期数を算出してもよい。
【００４９】
初期位相Ｃ２は、クランク角がゼロとなってから最初に低圧ポンプ２２の駆動電圧がオンデューティからオフデューティに切り替わったタイミングでのクランク角に基づいて算出される。オンデューティからオフデューティに切り替わると、低圧ポンプ２２から吐出される燃料の圧力が低下し始めるからである。
【００５０】
中心燃圧値Ｄ２は、低圧ポンプ２２の回転数が増大するほど中心燃圧値Ｄ２が増大するように規定されたマップに基づいて算出される。低圧ポンプ２２の回転数が増大するほど、低圧ポンプ２２による低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６への燃料の吐出量も増大して、中心燃圧値Ｄ２も増大するからである。図６Ｂは、低圧ポンプ２２の回転数と中心燃圧値Ｄ２との関係を規定したマップの一例である。このマップは実験により算出され、ＥＣＵ４１のＲＯＭに予め記憶されている。
【００５１】
中心燃圧値Ｄ２は、上記以外の方法によって算出してもよい。例えば、エンジン１０の運転状態に応じて定められる、低圧デリバリパイプ２６内の燃圧の目標値である目標燃圧値を中心燃圧値Ｄ２として算出してもよい。低圧デリバリパイプ２６に設けられた燃圧センサ２８の検出値が目標燃圧値に収束するように、低圧ポンプ２２の駆動電圧のデューティ比はＥＣＵ４１によりフィードバック制御されているため、中心燃圧値Ｄ２は目標燃圧値に収束するように制御されるからである。
【００５２】
また、低圧デリバリパイプ２６内での燃圧を検出する燃圧センサ２８の複数の検出値をなまし処理したなまし値を、中心燃圧値Ｄ２として算出してもよい。低圧ポンプ２２以外の脈動の要因であるポート噴射弁群２７及び高圧ポンプ３１は、低圧デリバリパイプ２６内の燃圧値を所定以上に維持する機能は有していないが、低圧ポンプ２２は上述したように燃圧センサ２８の検出値が目標燃圧値に収束するように常時制御されているからである。尚、なまし回数は例えば１６回であるがこれに限定されない。
【００５３】
次にＥＣＵ４１は、ポート噴射弁群２７に起因する波を算出する（ステップＳ３）。即ち、ポート噴射弁群２７に起因する波の振幅Ａ３、振動数Ｂ３、初期位相Ｃ３、及び中心燃圧値Ｄ３が算出される。
【００５４】
振幅Ａ３は、ポート噴射弁群２７のうち直近で噴射されたポート噴射弁の通電期間が長いほど振幅Ａ３が増大するように規定されたマップに基づいて算出される。ポート噴射弁の通電時間が長いほど噴射量が増大し、低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内の燃圧の低下量が増大して、振幅Ａ３が増大するからである。図６Ｃは、ポート噴射弁の通電期間と振幅Ａ３との関係を規定したマップの一例である。このマップは実験により算出され、ＥＣＵ４１のＲＯＭに予め記憶されている。
【００５５】
振動数Ｂ３は、クランク角３６０度範囲のポート噴射弁群２７の噴射回数である。ここで、本実施例のエンジン１０は４つのポート噴射弁２７１〜２７４が設けられており、クランク角７２０度の範囲で４つのポート噴射弁２７１〜２７４からそれぞれ燃料噴射が実行される。このため、振動数Ｂ３は２として算出される。尚、単気筒エンジン、２気筒エンジン、３気筒エンジン、６気筒エンジン、及び８気筒エンジンの場合には、それぞれ、振動数Ｂ３は、０．５、１、１．５、３、及び４として算出される。
【００５６】
初期位相Ｃ３は、ポート噴射弁群２７の何れかの噴射開始タイミングでのクランク角に基づいて算出される。例えば本実施例では、クランク角ゼロ度〜１８０度、１８０度〜３６０度、３６０度〜５４０度、及び５４０度〜７２０度のそれぞれの範囲で、ポート噴射弁２７１、２７３、２７４、及び２７２の順にポート噴射が実行される。また、ポート噴射の開始タイミングのクランク角間隔は、１８０度で一定である。従って、ポート噴射弁２７１の噴射開始タイミングでのクランク角が取得された場合には、ポート噴射弁２７１の噴射開始タイミングでのクランク角が初期位相Ｃ３として算出される。ポート噴射弁２７３の噴射開始タイミングでのクランク角が取得された場合には、取得されたクランク角から１８０度減算した値が初期位相Ｃ３として算出される。ポート噴射弁２７４の噴射開始タイミングでのクランク角が取得された場合には、取得されたクランク角から３６０度減算した値が初期位相Ｃ３として算出される。ポート噴射弁２７２の噴射開始タイミングでのクランク角が取得された場合には、取得されたクランク角から５４０度減算した値が初期位相Ｃ３として算出される。
【００５７】
中心燃圧値Ｄ３は、ゼロとして算出される。上述したように、ポート噴射弁群２７は、通電によって開弁することにより、低圧デリバリパイプ２６内の高圧の燃料を吸気ポート１３内に噴射するだけであり、低圧デリバリパイプ２６内の燃圧値を所定以上に維持する機能は有していないからである。
【００５８】
尚、エンジン回転数が、ポート噴射が実行されない領域から実行される領域に移行した直後の場合には、ポート噴射弁群２７に起因した波はまだ発生していないとして、振幅Ａ３、振動数Ｂ３、及び初期位相Ｃ３はゼロとして算出される。
【００５９】
次にＥＣＵ４１は、高圧ポンプ３１に起因する波を算出する（ステップＳ４）。即ち、高圧ポンプ３１に起因する波の振幅Ａ１、振動数Ｂ１、初期位相Ｃ１、及び中心燃圧値Ｄ１が算出される。尚、ステップＳ２〜Ｓ４の処理は、低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内に燃圧脈動を発生させる複数の要因のそれぞれに起因した各波の振幅Ａｋ、クランク角が３６０度範囲での各波の振動数Ｂｋ、各波の初期位相Ｃｋ、及び各波の中心燃圧値Ｄｋを算出する算出部により実行される処理の一例である。
【００６０】
振動数Ｂ１は、クランク角３６０度範囲の高圧ポンプ３１の燃料の吐出回数に相当する。ここで吐出回数は、高圧ポンプ３１のカムＣＰの形状により定まる。本実施例の場合、カムＣＰの形状は図１に示すように角が丸められた略正方形であるため、クランク角３６０度範囲にカムＣＰは１８０度回転して２回燃料を吐出する。従って本実施例では、振動数Ｂ１は２として算出される。この吐出回数は、ＥＣＵ４１のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６１】
尚、カムＣＰが、角が丸められた略正三角形の場合には、クランク角３６０度当たりにカムは１８０度回転して吐出回数は１．５であるため、振動数Ｂ１は１．５として算出される。カムＣＰが、略楕円形の場合には、クランク角３６０度当たりの吐出回数は１であり、振動数Ｂ１は１として算出される。
【００６２】
振幅Ａ１は、後述する燃圧センサ２８の検出値に基づいてＥＣＵ４１により算出される振幅Ａから、上述した振幅Ａ２及びＡ３を減算した値が振幅Ａ１として算出される。従って振幅Ａ１は、Ａ１＝Ａ−Ａ２−Ａ３として算出される。振幅Ａの算出方法については後述する。
【００６３】
同様に初期位相Ｃ１は、後述する燃圧センサ２８の検出値に基づいて算出された初期位相Ｃから、上述した初期位相Ｃ２及びＣ３を減算した値が初期位相Ｃ１として算出される。従って初期位相Ｃ１は、Ｃ１＝Ｃ−Ｃ２−Ｃ３として算出される。初期位相Ｃの算出については後述する。
【００６４】
中心燃圧値Ｄ１はゼロとして算出される。上述したように、高圧ポンプ３１は、プランジャ３１ｐの昇降に伴って高圧燃料配管３５及び高圧デリバリパイプ３６内に高圧燃料を供給するためのものであり、低圧燃料配管２５及び低圧デリバリパイプ２６内の燃圧値を所定以上に維持する機能は有していないからである。
【００６５】
次にＥＣＵ４１は、次回噴射予定のポート噴射弁の噴射期間中でのクランク角に対応した燃圧値を予測する（ステップＳ５）。燃圧値は、式（３）の各項に、ステップＳ２〜Ｓ４で算出された振幅Ａ１〜Ａ３、振動数Ｂ１〜Ｂ３、初期位相Ｃ１〜Ｃ３、及び中心燃圧値Ｄ１〜Ｄ３が代入して予測される。また、式（３）に基づいて、エンジン１０の運転状態により予め設定される次回噴射予定のポート噴射弁の噴射開始タイミングから、最小の噴射期間でポート噴射された場合での噴射終了タイミングまでの期間に対応したクランク角範囲に含まれる任意のクランク角での燃圧値が予測される。ステップＳ５の処理は、算出された各波の振幅Ａｋ、振動数Ｂｋ、初期位相Ｃｋ、及び中心燃圧値Ｄｋに基づいて、各波を合成した合成波を示すモデル式（２）により、任意のクランク角での燃圧値を予測する予測部により実行される処理の一例である。
【００６６】
ＥＣＵ４１は、エンジン１０の運転要求に応じて設定される要求噴射量だけ燃料を噴射するように、予測された燃圧値に基づいて、次回噴射予定のポート噴射弁の通電期間を算出する（ステップＳ６）。具体的には、以下の式により通電期間τ［ｍｓ］が算出される。
【数５】
0006281580.tif 000005
Ｑ［ｍＬ］は要求噴射量である。ＱＩＮＪ［ｍＬ／ｍｉｎ］は、ポート噴射弁２７１〜２７４の各公称流量である。Ｐ０［ｋＰａ］は、ポート噴射弁２７１〜２７４の各公称流量に対応した検査圧力である。ＱＩＮＪ及びＰ０は、予め実験により算出されてＲＯＭに記憶されている。Ｐ（θ）［ｋＰａ］は、式（３）により予測された燃圧値である。ステップＳ６の処理は、予測された燃圧値に基づいて、ポート噴射弁が要求噴射量Ｑだけ噴射するようにポート噴射弁の通電期間を算出する通電期間算出部により実行される処理の一例である。
【００６７】
次にＥＣＵ４１は、現時点でのクランク角が次回のポート噴射弁の噴射の開始タイミングに至った場合に、ドライバ回路４２に指令を出して噴射予定のポート噴射弁を算出された通電期間だけ通電してポート噴射を実行する（ステップＳ７）。
【００６８】
以上のように、脈動の複数の要因が考慮された式（３）により燃圧値が予測され、予測された燃圧値に基づいてポート噴射弁の通電期間が算出される。このため、ポート噴射弁の燃料噴射量を精度よく制御でき、空燃比を精度よく制御できる。尚、ステップＳ２及びＳ３の処理の順序は問わない。また、振幅Ａ２及びＡ３、振動数Ｂ２及びＢ３、初期位相Ｃ２及びＣ３、及び中心燃圧値Ｄ２及びＤ３の算出の順序は問わない。
【００６９】
次に、上述した振幅Ａの算出方法について説明する。ＥＣＵ４１により今回取得された燃圧センサ２８の検出値Ｐｎ、検出値Ｐｎが取得される直前に取得された前回の検出値Ｐｎ−１とし、検出値Ｐｎ及びＰｎ−１がそれぞれ取得された時点でのクランク角θｎ及びθｎ−１とすると、以下の式が成立する。
【数６】
0006281580.tif 000006
【数７】
0006281580.tif 000007
式（６）及び（７）には中心燃圧値は含まれていない。その理由は、中心燃圧値をゼロとみなしても振幅Ａ及び初期位相Ｃの算出には影響がないからである。
【００７０】
ここで、θｎ−θｎ−１＝θＡＤ［ｄｅｇ］とすると、式（６）及び（７）に基づいて、振幅Ａは以下のように表すことができる。
【数８】
0006281580.tif 000008
このように振幅Ａは、検出値Ｐｎ−１及びＰｎとクランク角θＡＤとに基づいて、算出される。
【００７１】
次に、上述した初期位相Ｃの算出方法について説明する。ＥＣＵ４１は、式（８）と式（６）とに基づいて算出される以下の式に基づいて、初期位相Ｃの２つの候補Ｃ＋及びＣ−を算出する。
【数９】
0006281580.tif 000009
ここで、Ｃ＋＝θｎ＋｛ｃｏｓ−１（Ｐｎ／Ａ）×（１／Ｂ）｝、Ｃ−＝θｎ−｛ｃｏｓ−１（Ｐｎ／Ａ）×（１／Ｂ）｝とする。尚、式（９）において、クランク角θｎ及び検出値Ｐｎの代わりに、クランク角θｎ−１及び検出値Ｐｎ−１を用いてもよい。この場合も、理論上は初期位相Ｃの値は同じ値になる。
【００７２】
ここで、初期位相Ｃの真の解は、以下の式に基づいて判定される。
【数１０】
0006281580.tif 000010
式（１０）の左辺にある、Ａｃｏｓ｛Ｂ（θｎ−１−Ｃ＋）｝＋Ｄ２は、上述した候補Ｃ＋に基づいて算出された仮燃圧値を意味する。ここで振動数Ｂは、振動数Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３を加算した値である。所定値ε［ｋＰａ］は、初期位相Ｃの真の解が候補Ｃ＋である場合における、仮燃圧値と検出値Ｐｎ−１との取り得る最大の誤差よりも若干大きい値であり、予め実験により算出されＲＯＭに記憶されている。式（１０）が成立する場合には、ＥＣＵ４１は候補Ｃ＋が初期位相Ｃとして特定され、不成立の場合には候補Ｃ−が初期位相Ｃとして特定される。
【００７３】
尚、式（１０）において、不等号の向きを逆にしてもよい。この場合、式（１０）が成立する場合には候補Ｃ−が、不成立の場合には候補Ｃ＋が初期位相Ｃとして特定される。また、式（１０）において、候補Ｃ＋の代わりに候補Ｃ−を用いてもよく、この場合も、式（１０）が成立する場合には候補Ｃ−が、不成立の場合には候補Ｃ＋が初期位相Ｃとして特定される。また、式（１０）においては、検出値Ｐｎ−１及びクランク角θｎ−１の代わりに、検出値Ｐｎ及びクランク角θｎを用いてもよい。
【００７４】
尚、上記実施例では、脈動の複数の要因として、高圧ポンプ３１、低圧ポンプ２２、及びポート噴射弁群２７を例示したがこれに限定されない。例えば、本実施例の制御装置１に、脈動の要因となる新たな機構が追加された場合には、その機構に起因する波の振幅Ａ４、振動数Ｂ４、初期位相Ｃ４、及び中心燃圧値Ｄ４を算出することにより、燃圧値を予測できる。
【００７５】
次に、簡易な手法による燃圧値の予測について説明する。上記では、３つの波の振幅Ａ１〜Ａ３、振動数Ｂ１〜Ｂ３、初期位相Ｃ１〜Ｃ３、及び中心燃圧値Ｄ１〜Ｄ３を算出して燃圧値を予測したが、脈動への影響が小さい要因に起因する波については考慮せずに、以下のように簡易な方法によって燃圧値を予測してもよい。
【００７６】
低圧ポンプ２２に起因する波の周期は、他の要因に起因する波の周期と比較して長いため、低圧ポンプ２２に起因する波の中心燃圧値Ｄ２を除く振幅Ａ２、振動数Ｂ２、及び初期位相Ｃ２をゼロとみなすことができる。また、ポート噴射弁群２７に起因する波の振幅Ａ３は、他の波の振幅Ａ１や振幅Ａ２と比較して相対的に小さいため、振幅Ａ３、振動数Ｂ３、及び初期位相Ｃ３をゼロとみなすことができる。また、既に上述したように中心燃圧値Ｄ１及びＤ３はゼロであるため、式（３）は以下のように表すことができる。
【数１１】
0006281580.tif 000011
【００７７】
振幅Ａ１については、上述のように振幅Ａ２及びＡ３がゼロの場合には、Ａ＝Ａ１であるため、上述した式（８）に基づいて算出できる。また、初期位相Ｃ１については、初期位相Ｃ２及びＣ３がゼロの場合には、Ｃ＝Ｃ１であるため、上述した式（９）及び（１０）に基づいて算出できる。
【００７８】
このように、簡易な手法により燃圧値を予測できるので、燃圧値の予測に伴うＥＣＵ４１の演算負荷の増大を抑制できる。また、このような簡易な手法による燃圧値の予測は、予測された燃圧値に基づいて制御される制御対象の制御が高精度に要求されない場合に適している。
【００７９】
尚、高圧ポンプ３１及び低圧ポンプ２２に起因する波は考慮するが、ポート噴射弁群２７に起因する波の振幅Ａ３、振動数Ｂ３、及び初期位相Ｃ３をゼロとみなして燃圧値を予測してもよい。また、高圧ポンプ３１及びポート噴射弁群２７に起因する波を考慮するが、低圧ポンプ２２に起因する波の中心燃圧値Ｄ２を除く振幅Ａ２、振動数Ｂ２、及び初期位相Ｃ２をゼロとみなして燃圧値を予測してもよい。
【００８０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  制御装置（内燃機関の制御装置）
１０  エンジン（内燃機関）
１１  気筒群
１１１〜１１４  気筒
１４  クランク軸
１４ａ  クランク角センサ
１５  カム軸
２２  低圧ポンプ
２５  低圧燃料配管（低圧燃料通路）
２６  低圧デリバリパイプ（低圧燃料通路）
２７  ポート噴射弁群
２７１〜２７４  ポート噴射弁
２８  燃圧センサ
３１  高圧ポンプ
３５  高圧燃料配管（高圧燃料通路）
３６  高圧デリバリパイプ（高圧燃料通路）
３７  筒内噴射弁群
４１  ＥＣＵ（算出部、予測部、通電期間算出部）
ＣＰ  カム
【図１】
0006281580.tif 000013
【図２】
0006281580.tif 000014
【図３】
0006281580.tif 000015
【図４】
0006281580.tif 000016
【図５】
0006281580.tif 000017
【図６】
0006281580.tif 000018