(57)【要約】【課題】  この発明は燃料を吸気ポートに噴射する内燃機関の燃料噴射量を制御する装置に関し、多大な適合工数を要することなく、ポート部とバルブ部の燃料挙動を精度良く推定する機能を実現することを目的とする。【解決手段】  燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうちポート壁面に向けて配分される割合をポート割合αpとして、また、吸気弁に向けて配分される割合をバルブ割合αvとしてそれぞれ算出する（ステップ１１２）。所望の空燃比を実現するための筒内要求燃料量fcを算出する（ステップ１０２）。ポート割合αpおよびバルブ割合αvを基礎として、その要求燃料量fcを実現するための燃料噴射量fiを算出する（ステップ１２０）。ポート割合αpおよびバルブ割合αvは、燃料噴射時間TAUとの関係で予め定めた関数Hp(TAU)およびHv(TAU)により算出する。【選択図】      図９
2005155416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうちポート壁面に向けて配分される割合をポート割合として算出するポート割合算出手段と、
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうち吸気弁に向けて配分される割合をバルブ割合として算出するバルブ割合算出手段と、
筒内要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記ポート割合および前記バルブ割合を基礎として、前記要求燃料量を実現するための燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを備え、
前記ポート割合算出手段は、ポート割合と燃料噴射量との相関を定めたポート割合関係を記憶しており、燃料噴射量の算出値を前記ポート割合関係に当てはめることによりポート割合を算出する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】
前記ポート割合関係は、前記ポート割合を前記燃料噴射量の１次式で表した関数であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記バルブ割合算出手段は、バルブ割合と燃料噴射量との相関を定めたバルブ割合関係を記憶しており、燃料噴射量の算出値を前記バルブ割合関係に当てはめることによりバルブ割合を算出することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうちポート壁面に向けて配分される割合をポート割合として算出するポート割合算出手段と、
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうち吸気弁に向けて配分される割合をバルブ割合として算出するバルブ割合算出手段と、
筒内要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記ポート割合および前記バルブ割合を基礎として、前記要求燃料量を実現するための燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを備え、
前記バルブ割合算出手段は、バルブ割合と燃料噴射量との相関を定めたバルブ割合関係を記憶しており、燃料噴射量の算出値を前記バルブ割合関係に当てはめることによりバルブ割合を算出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記バルブ割合関係は、前記ポート割合を前記燃料噴射量の１次式で表した関数であることを特徴とする請求項３または４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記ポート割合算出手段、および前記バルブ割合算出手段は、前記燃料噴射弁により噴射された後、吸気ポートにも吸気弁にも付着せずに液滴の状態で浮遊する浮遊液滴の割合を考慮して、前記ポート割合および前記バルブ割合を算出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
複数の吸気弁と、
個々の吸気弁に対応して設けられた複数の燃料噴射弁と、
通常噴射パターンで前記複数の燃料噴射弁を制御する通常制御手段と、
前記通常噴射パターンで実現されるバルブ割合に比して高いバルブ割合を実現するバルブ付着優先噴射パターンで前記複数の燃料噴射弁を制御するバルブ付着優先制御手段と、
付着燃料の総量を減少させるべき要求の発生を検知する減量要求検知手段と、
前記要求が検知された場合に、前記バルブ付着優先制御手段により前記複数の燃料噴射弁を制御させる制御選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記減量要求検知手段は、バルブ割合が判定値より小さくなる状況下で前記要求を検知し、
前記バルブ付着優先噴射パターンは、前記複数の噴射弁の少なくとも１つを休止させ、残りの燃料噴射弁により必要な燃料噴射量を噴射するパターンであることを特徴とする請求項７記載の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】
この発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、燃料が吸気ポートに噴射される内燃機関の燃料噴射量を制御するための燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許２７０５２９８号公報に開示されるように、吸気ポートに噴射された燃料の挙動を、燃料挙動モデルを用いて推定する装置が知られている。燃料が吸気ポートに噴射される内燃機関においては、吸気ポートや吸気弁に燃料が付着する。吸入空気量が増減する過渡運転時などでは、その付着量に増減が生ずるため、筒内に流入する燃料量が燃料噴射量と一致しない事態が生ずる。上記従来の装置は、そのような状況下で、推定した燃料挙動に基づいて燃料噴射量を補正し、高い空燃比制御精度を実現する。
【０００３】
上記従来の装置は、より具体的には、ポート部とバルブ部とを区別して燃料の挙動を推定する。吸気ポートの壁面と吸気弁の表面とでは、温度やガスの流速が異なる。このため、ポート部とバルブ部では、燃料が異なる挙動を示す。上記従来の装置によれば、その異なった挙動を精度良く推定することができる。このため、この装置によれば、高い空燃比制御精度を実現することができる。
【０００４】
【特許文献１】特許２７０５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の装置において、燃料の挙動は、内燃機関の運転状態を燃料挙動モデルに当てはめることにより推定される。このような機能を実現するためには、燃料挙動モデルが、機関回転数や機関負荷などの運転状態に対して予め適合されている必要がある。しかしながら、そのような適合により高精度な燃料挙動モデルを実現するためには、多大な工数が必要である。
【０００６】
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、多大な適合工数を要することなく実現することができ、ポート部とバルブ部の燃料挙動を精度良く推定することのできる内燃機関の燃料噴射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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうちポート壁面に向けて配分される割合をポート割合として算出するポート割合算出手段と、
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうち吸気弁に向けて配分される割合をバルブ割合として算出するバルブ割合算出手段と、
筒内要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記ポート割合および前記バルブ割合を基礎として、前記要求燃料量を実現するための燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを備え、
前記ポート割合算出手段は、ポート割合と燃料噴射量との相関を定めたポート割合関係を記憶しており、燃料噴射量の算出値を前記ポート割合関係に当てはめることによりポート割合を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記ポート割合関係は、前記ポート割合を前記燃料噴射量の１次式で表した関数であることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記バルブ割合算出手段は、バルブ割合と燃料噴射量との相関を定めたバルブ割合関係を記憶しており、燃料噴射量の算出値を前記バルブ割合関係に当てはめることによりバルブ割合を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうちポート壁面に向けて配分される割合をポート割合として算出するポート割合算出手段と、
燃料噴射弁により吸気ポートに噴射された燃料のうち吸気弁に向けて配分される割合をバルブ割合として算出するバルブ割合算出手段と、
筒内要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記ポート割合および前記バルブ割合を基礎として、前記要求燃料量を実現するための燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを備え、
前記バルブ割合算出手段は、バルブ割合と燃料噴射量との相関を定めたバルブ割合関係を記憶しており、燃料噴射量の算出値を前記バルブ割合関係に当てはめることによりバルブ割合を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第３または第４の発明において、前記バルブ割合関係は、前記ポート割合を前記燃料噴射量の１次式で表した関数であることを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第５の何れかの発明において、前記ポート割合算出手段、および前記バルブ割合算出手段は、前記燃料噴射弁により噴射された後、吸気ポートにも吸気弁にも付着せずに液滴の状態で浮遊する浮遊液滴の割合を考慮して、前記ポート割合および前記バルブ割合を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
複数の吸気弁と、
個々の吸気弁に対応して設けられた複数の燃料噴射弁と、
通常噴射パターンで前記複数の燃料噴射弁を制御する通常制御手段と、
前記通常噴射パターンで実現されるバルブ割合に比して高いバルブ割合を実現するバルブ付着優先噴射パターンで前記複数の燃料噴射弁を制御するバルブ付着優先制御手段と、
付着燃料の総量を減少させるべき要求の発生を検知する減量要求検知手段と、
前記要求が検知された場合に、前記バルブ付着優先制御手段により前記複数の燃料噴射弁を制御させる制御選択手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記減量要求検知手段は、バルブ割合が判定値より小さくなる状況下で前記要求を検知し、
前記バルブ付着優先噴射パターンは、前記複数の噴射弁の少なくとも１つを休止させ、残りの燃料噴射弁により必要な燃料噴射量を噴射するパターンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、ポート割合とバルブ割合を基礎として、要求燃料量を実現するための燃料噴射量を算出することができる。そして、ポート割合については、燃料噴射量との相関を定めたポート割合関係から簡単に算出することができる。このため、本発明によれば、多大な適合工数を必要とすることなく、ポート部の燃料挙動を精度良く算出し、高い精度で空燃比を制御し得る装置を実現することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、ポート割合を燃料噴射量の１次式で表した関数がポート割合関係とされるため、短時間で適合を終えることができ、また、極めて簡単な処理によりポート付着率を算出することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、バルブ割合を、燃料噴射量との相関を定めたバルブ割合関係から簡単に算出することができる。このため、本発明によれば、多大な適合工数を必要とすることなく、ポート部の燃料挙動に加えてバルブ部の燃料挙動をも精度良く算出し得る装置を実現することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、ポート割合とバルブ割合を基礎として、要求燃料量を実現するための燃料噴射量を算出することができる。そして、バルブ割合については、燃料噴射量との相関を定めたバルブ割合関係から簡単に算出することができる。このため、本発明によれば、多大な適合工数を必要とすることなく、バルブ部の燃料挙動を精度良く算出し、高い精度で空燃比を制御し得る装置を実現することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、バルブ割合を燃料噴射量の１次式で表した関数がバルブ割合関係とされるため、短時間で適合を終えることができ、また、極めて簡単な処理によりポート付着率を算出することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、ポート割合およびバルブ割合を、浮遊液滴の割合を考慮して算出することができる。このため、本発明によれば、ポート割合およびバルブ割合を精度良く算出することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、複数の燃料噴射弁をバルブ付着優先噴射パターンで制御することにより、通常噴射パターンが用いられる場合に比してバルブ割合を高めることができる。吸気弁の温度はポート壁面の温度に比して高温であるため、バルブ割合が高まると燃料の気化が促進され、付着燃料の総量が減少する。本発明によれば、付着燃料の総量を減少させるべき要求の発生時に、バルブ付着優先噴射パターンを選択することにより、その総量を減らすことができる。
【００２２】
第８の発明によれば、バルブ割合が判定値より小さくなった場合に、付着燃料の総量を減少させるべき要求を検知することができる。そして、その要求が検知されると、複数の噴射弁の少なくとも１つを休止させることにより、残りの燃料噴射弁による燃料噴射量を増やすことができる。バルブ割合は、単一の燃料噴射弁からの噴射量が多量であるほど大きな値になり易い。本発明によれば、そのような特性を有する内燃機関において、付着燃料の減量要求発生時に、適切に付着燃料を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
［実施の形態１の装置のハードウェア構成］
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である。図１に示す構成は、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温センサ１８が組み付けられている。
【００２４】
エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０は、吸気通路１２を流れる吸入空気量GAを検出するセンサである。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。
【００２５】
スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。また、サージタンクの更に下流には、内燃機関１０の吸気ポート３０に燃料を噴射するための燃料噴射弁３２が配置されている。
【００２６】
内燃機関１０は、吸気弁３４を駆動する可変バルブタイミング（VVT）機構３６、および排気弁３８を駆動するVVT機構４０を備えている。更に、内燃機関１０は、冷却水温THWを検出する水温センサ４２、および機関回転数NEを検出する回転数センサ４４を備えている。
【００２７】
本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサと共に、燃料噴射弁３２や、VVT機構３６，４０が接続されている。ECU５０は、燃料噴射弁３２を駆動して所望の燃料を噴射させることができると共に、VVT機構３６，４０の状態を検出し、また、それらを適当に駆動することができる。
【００２８】
［燃料噴射量補正の必要性］
図２は、吸気ポート３０近傍の拡大図である。以下、図２に示すように、燃料噴射弁３２から噴射される燃料の量を「燃料噴射量fi」、吸気ポート３０の壁面または吸気弁３４の表面に付着する燃料の量を「燃料付着量fw」、筒内に吸入される燃料の量を「燃料吸入量fc」と記す。
【００２９】
燃料噴射量fiは、以下に示す(1)および(2)に区分することができる。
(1)：ポートやバルブに付着して燃料付着量fwの一部となる部分。  
(2)：筒内に直接吸入されて燃料吸入量fcの一部となる部分。
【００３０】
また、燃料付着量fwは、以下に示す(3)および(4)に区分することができる。
(3)：１サイクル後になお燃料付着量fwのまま残存する部分。
(4)：１サイクルの過程で離脱して燃料吸入量fcの一部となる部分。
【００３１】
上記の区分によれば、１サイクル当たりの燃料吸入量fcは、(2)＋(4)と表すことができる。定常状態では、(1)＝(4)が成立し、燃料吸入量fc＝(2)＋(4)は、(1)＋(2)と等量、つまり、燃料噴射量fiと等量となる。従って、定常状態では、燃料付着量fwの影響を考慮することなく、燃料噴射量fiが目標の燃料吸入量fcと一致するように燃料噴射弁３２を制御すれば、所望の空燃比A/Fを実現することができる。
【００３２】
図３は、吸入空気量Vと燃料付着量fwとの関係を示す図である。図３に示すように、燃料付着量fwは、吸入空気量Vの変化に伴って変化する。従って、内燃機関１０の運転状態がAからＢに変化し、これに伴って吸入空気量VにV(B−A)の変化が生じた場合、その前後で一定の空燃比A/Fを維持するためには、吸入空気量Vの変化量V(B−A)に見合った量だけ燃料噴射量fiを変化させると共に、燃料付着量fwがfw(A)からfw(B)に増加する間だけ、その増加分を補うべく、燃料噴射量fiを増量補正する必要が生ずる。
【００３３】
［燃料挙動モデルの説明］
本実施形態の装置は、内燃機関１０の過渡運転時に、燃料付着量fwの変化分を相殺するための燃料噴射量補正を行う。以下、図４を参照して、その補正を実現するうえでの基本的な考え方について説明する。
【００３４】
図４は、上記の噴射量補正を実現するために、本実施形態の装置が用いる燃料挙動モデルの概念を説明するための図である。図４に示すモデルでは、吸気ポート３０の内部における燃料挙動が「残留率P」と「付着率R」とで表される。付着率Rは、燃料噴射量fiのうち、吸気行程の終了時にポートやバルブに付着した状態で残る割合である。一方、残留率Pは、吸気行程の終了時に生じていた燃料付着量fwのうち、次の吸気行程の終了後に尚付着燃料のまま残存する燃料の割合である。
【００３５】
上述した付着率Rの定義によれば、第kサイクルにおける燃料噴射量をfikとすると、第k+1サイクルにおける燃料付着量fwk+1の一部となる部分（上記(1)に相当）は「R*fik」と表すことができ、一方、第kサイクルにおける燃料吸入量fckの一部となる部分（上記(2)に相当）は「(1-R)*fik」と表すことができる。また、上述した残留率Pの定義によれば、第kサイクルにおける燃料付着量をfwkとすると、第k+1サイクルにおける燃料付着量fwk+1となる燃料量（上記(3)に相当）は「P*fwk」と表すことができ、一方、第kサイクルにおける燃料吸入量fckの一部となる部分（上記(4)に相当）は「(1-P)*fik」と表すことができる。
【００３６】
これらを整理すると、第kサイクルにおける燃料吸入量fck、および第k+1サイクルに生ずる燃料付着量fwk+1は、燃料噴射量fikと燃料付着量fwkとを用いて、それぞれ以下のように表すことができる。
fck＝ (1-P)＊fwk＋(1-R)＊fik           ・・・（１）
fwk+1＝P＊fwk＋R＊fik                  ・・・（２）
【００３７】
以上説明した通り、「付着率R」と「残留率P」とが判れば、第kサイクルにおける燃料付着量fwkと燃料噴射量fikとから、そのサイクルにおいて現実に筒内に吸入される燃料吸入量fckを推定することができる。また、各サイクルにおける燃料付着量fwk+1は、その前の第kサイクルにおけるfwkおよびfikから順次算出することができる。そして、それらが推定できれば、個々のサイクルにおいて、燃料吸入量fckが筒内要求燃料量となるように燃料噴射量fikを制御して、常に所望の空燃比A/Fを得ることが可能となる。
【００３８】
［付着率Rの算出手法］
図５は、燃料噴射弁３２により噴射された燃料が壁面に付着して付着燃料となるプロセスを説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、燃料噴射弁３２から噴射された燃料が液滴の形態で飛行している状態を示している。図５（Ｂ）は、液滴が壁面に到達して、その一部が壁面に付着し、その残部が反射により壁面を離脱する状態を示している。また、図５（Ｃ）は、壁面に付着した燃料の一部が、壁面からの伝熱により気化している状態を示している。
【００３９】
燃料噴射弁３２から噴射された液滴の量は、図５（Ａ）に示すように壁面に向かって進行する過程で、蒸発により減少する。以下、この過程で生ずる蒸発を「飛行蒸発」と称す。また、壁面に到達した液滴の一部は、図５（Ｂ）に示すように、衝突（反射）によって微粒化し飛散する。飛散した液滴は、その後蒸発し、若しくはその一部は直接筒内に流入し、壁面上から失われる。この衝突（反射）により液滴が失われる現象を「反射蒸発」と称す。
【００４０】
以上説明したように、燃料噴射弁３２から噴射された液滴の量は、壁面（吸気ポート３０の内壁、および吸気弁３４の表面）に付着される以前に、「飛行蒸発」および「反射蒸発」により失われる。そして、このようにして失われた液滴量は、もはや付着燃料にはならない。以下、上記の如く壁面に付着する以前に蒸発する液滴量を「飛行中蒸発量F2」と称す。
【００４１】
図５（Ｃ）に示すように、壁面に付着した燃料は、個々のサイクルにおける吸気工程が終了するまでの間に、壁面からの伝熱により蒸発する。このため、付着燃料量は、液滴が壁面に付着した後も蒸発により減少する。以下、この過程で生ずる減少量を、「付着後蒸発量G2」と称す。
【００４２】
付着率Rは、燃料噴射量fiと、吸気行程の終了時に壁面に残った燃料量との割合である。そして、最終的に壁面に残る燃料量は、壁流の影響（せん断、液だれなどによる付着燃料の減少）が無視できるとすれば、燃料噴射量fiから、飛行中および付着後に蒸発により失われた燃料量、つまり、飛行中蒸発量F2と付着後蒸発量G2との和を減じた量である。
【００４３】
飛行中蒸発量F2と、付着後蒸発量G2とを発生させるメカニズムは、上記の如く全く異なっている。このため、蒸発により失われる燃料の総量を精度良く算出するためには、飛行中蒸発量F2と、付着後蒸発量G2とのそれぞれにつき、異なるモデルを設定し、それらを別個独立のものとして推定することが望ましい。
【００４４】
本実施形態では、この要求を満たすべく、噴射燃料の付着率Rを算出するためのモデルとして、飛行中蒸発量F2を推定するための数式モデルF2（Pg、Tg、Tw）と、付着後蒸発量G2を推定するための数式モデルG2（Pg、Tg、Ug、Tw、fw）とが用いられる。そして、蒸発により失われる燃料の総量Vfi（以下、「蒸発総量Vfi」と称す）は、次式に従って算出される。
Vfi＝F2（Pg、Tg、Tw）＋G2（Pg、Tg、Ug、Tw、fw）      ・・・（３）
【００４５】
但し、上記（３）式において、「Pg」はポート内ガス圧力、「Tg」はポート内ガス温度、「Ug」はポート内ガス流速Ug、「Tw」は壁面温度である。Pg、Tg、UgおよびTwの推定手法、並びに数式モデルF2およびG2の具体的内容は、特願２００２−３２８７５８号に記載されたものと同じである。これらは、本発明の主要部分ではないので、ここでは、これ以上の詳細な説明は省略する。尚、F2やG2は、数式モデルに変えて、マップにより実現することも可能である。
【００４６】
付着率Rは、蒸発総量Vfiと燃料噴射量fiとを用いて次式のように表すことができる。このため、本実施形態の装置によれば、上述した状態量Pg、Tg、UgおよびTwを基礎として、付着率Rを算出することができる。
R＝（fi−Vfi）／fi                                ・・・（４）
【００４７】
［残留率Pの算出手法］
図６は、吸気工程の終了時に付着燃料として吸気ポート３０内に残留した燃料が、次サイクルの吸気工程終了時までに蒸発するプロセスを説明するための図である。より具体的には、図６（Ａ）は、吸気工程終了後、次サイクルの吸気工程が開始されるまでの間、つまり、吸気弁３４が閉じられている間に付着燃料が蒸発する様子を示している。また、図６（Ｂ）は、次サイクルにおいて、吸気弁３４が開いている間、つまり、吸気ポート３０内に空気の流れが生じている間に付着燃料が蒸発する様子を示している。そして、図６（Ｃ）は、蒸発により失われる付着燃料の量と、壁面に付着したまま残留する付着燃料の量との割合を示している。
【００４８】
吸気工程の終了時に壁面に付着していた燃料は、その後、次サイクルの吸気工程が終了するまでの間、壁面からの熱を受けて蒸発する。そして、蒸発により失われなかった燃料が、付着燃料として更に次のサイクルまで残留する。残留率Pは、吸気工程の終了時における付着量（図６（Ｃ）に示す「付着」に相当）と、次サイクルの吸気工程終了時における残留量（図６（Ｃ）に示す「残留」に相当）との割合として求めることができる。そして、その残留量は、上記の付着量から、蒸発により失われた燃料量（図６（Ｃ）に示す「蒸発」に相当）を減ずることにより求めることができる。
【００４９】
吸気工程が終了した後、次サイクルの吸気工程が開始されるまでの間は、つまり、吸気弁３４が閉じられている間は、図６（Ａ）に示すように、吸気ポート３０の内部に殆どガスの流れは生じない。以下、この状況下での吸気ポート３０内のガスの流れを「層流」と称す。一方、吸気弁３４が開いている間は、図６（Ｂ）に示すように吸気ポート３０の内部にガスの流れが発生する。以下、この状況下での吸気ポート３０内のガスの流れを「乱流」と称す。
【００５０】
付着燃料は、吸気ポート３０内にガスの流れが存在する場合と、その流れが存在しない場合とでは異なった蒸発特性を示す。このため、１サイクルの過程で生ずる付着燃料の蒸発量を精度良く求めるためには、層流環境下で生ずる蒸発量（以下、「閉弁中蒸発量F3」と称す）と、乱流環境下で生ずる蒸発燃料（以下、「開弁中蒸発量G3」と称す）とを、それぞれ異なったモデルで推定することが望ましい。
【００５１】
本実施形態では、この要求を満たすべく、付着燃料の残留率Pを算出するためのモデルとして、閉弁中蒸発量F3を推定するための数式モデルF3（Pg、Tg、Tw、fw）と、開弁中蒸発量G3を推定するための数式モデルG3（Pg、Tg、Ug、Tw、fw）とが用いられる。そして、１サイクルの間に生ずる蒸発総量Vfwは、次式に従って算出される。
Vfw＝F3（Pg、Tg、Tw、fw）＋G3（Pg、Tg、Ug、Tw、fw）      ・・・（５）
【００５２】
尚、数式モデルF3およびG3の具体的内容も、特願２００２−３２８７５８号に記載されている内容と同じであり、ここでは、その詳細な説明は省略する。また、F3およびG3は、上述したF2およびG2と同様に、数式モデルではなくマップにより実現してもよい。
【００５３】
残留率Pは、燃料付着量fwと蒸発総量Vfwとを用いて次式のように表すことができる。このため、本実施形態の装置によれば、上述した状態量Pg、Tg、UgおよびTwを基礎として、残留率Pを算出することができる。但し、次式で用いられるfwは、前回の処理サイクルにより算出された値である。
P＝（fw−Vfw）／fw                              ・・・（６）
【００５４】
［暖機後の燃料挙動の説明］
付着燃料の残留率Pは、上記の如く、吸気行程の終了後、次のサイクルの吸気行程が終了するまでの間に生じた蒸発総量Vfwを基礎として算出される。内燃機関の暖機が終了した状態では、吸気ポート３０の壁面温度は冷却水温THWとほぼ等しい８０℃程度となる。これに対して、吸気弁３４の温度は、その状態で１６０〜１８０℃程度となる。先のサイクルで壁面に付着した燃料は、壁面温度が８０℃程度であると、次のサイクルまで持ち越されるが、壁面温度が１６０℃を越える場合には、次のサイクルの開始前にその全てが気化する。
【００５５】
つまり、内燃機関の暖機後は、吸気弁３４における残留率Pは常にゼロとなり、燃料挙動モデルにおいて付着率Pを算出するにあたって考慮すべきは、吸気ポート３０の壁面に付着した燃料の挙動のみとなる。このため、本実施形態の装置は、残留率Pについては、ポート部とバルブ部の挙動を区別せず、ポート部の挙動のみを模擬して上記（５）式および（６）式の演算を行う。
【００５６】
これに対して、噴射燃料の付着率Rは、燃料が噴射された後、吸気行程が終了するまでの短い時間に生ずる蒸発総量Vfiを基礎として算出される。このような短時間では、吸気弁３４に付着した燃料もその全ては気化しない。このため、付着率Rを算出するにあたっては、バルブ部における燃料挙動をも考慮することが必要である。そして、ポート部とバルブ部とでは、ポート内ガス流速Ugや壁面温度Twが大きく異なることから、付着率Rを精度良く算出するためには、ポート部の付着率（以下、「ポート付着率Rｐ」と称す）とバルブ部の付着率（以下、「バルブ付着率Rｖ」と称す）を区別して算出することが望ましい。
【００５７】
［ポート付着率Rｐ、バルブ付着率Rｖの算出手法］
燃料噴射弁３４から噴射された液滴燃料は、ポート壁面に向かって進行する液滴と、バルブ表面に向かって進行する液滴と、浮遊したまま筒内に流入する液滴とに区分して考えることができる。以下、それらの割合を、「ポート割合αp」、「バルブ割合αv」、および「浮遊液滴割合αd」とする。
【００５８】
噴射燃料の蒸発総量Vfiを求める上記（３）式によれば、ポート壁面に向かって進行する液滴のうち蒸発により失われる燃料の総量Vfi,p、および、吸気弁３４に向かって進行する液滴のうち蒸発により失われる燃料の総量Vfi,vは、それぞれ以下のように表すことができる。
Vfi,p＝F2（Pg、Tg、Twp）＋G2（Pg、Tg、Ugp、Twp、fw）      ・・・（７）
Vfi,v＝F2（Pg、Tg、Twv）＋G2（Pg、Tg、Ugv、Twv、fw）      ・・・（８）
【００５９】
但し、上記（７）式に含まれる「Twp」は吸気ポート３０の壁面温度であり、「Ugp」は吸気弁３４から離れた位置でのポート内ガス流速である。また、上記（８）式に含まれる「Twv」は吸気ポート３０の壁面温度であり、「Ugv」は吸気弁３４付近でのポート内ガス流速である。それらの状態量は、ポート部とバルブ部とで大きく異なることから、双方の演算式において別個の値が用いられる。一方、それ以外の状態変数、すなわち、ポート内ガス圧力Pg、ポート内ガス温度、および燃料付着量fwは、ポート部とバルブ部で区別する必要がないことから、双方の演算式において共通した値が用いられる。尚、Ugp、Twp、UgvおよびTwvの推定手法は、特願２００２−３２８７５８号に記載されたものと同じであるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００６０】
ポート割合がαpであれば、燃料噴射量fiのうちポート壁面に向かう液滴の量はαp*fiとなる。この場合、上記（７）により算出されるポート部蒸発総量Vfi,pを用いて、ポート付着率Rpは、次式のように表される。
Rp＝（αp＊fi−Vfi,p）／αp＊fi                          ・・・（９）
【００６１】
同様に、バルブ割合がαvであれば、燃料噴射量fiのうち吸気弁３４に向かう液滴の量はαv*fiとなる。この場合、上記（８）により算出されるバルブ部蒸発総量Vfi,vを用いて、バルブ付着率Rvは、次式のように表される。
Rv＝（αv＊fi−Vfi,v）／αv＊fi                          ・・・（１０）
【００６２】
このように、ポート割合αpおよびバルブ割合αvが判れば、モデル演算を行うことで、ポート付着率Rpおよびバルブ付着率Rvを求めることが可能である。上述した特願２００２−３２８７５８号には、ポート割合αpとバルブ割合αvを、機関回転数Neおよび吸気管圧力Pmから算出し、それらの算出値を上記（７）〜（１０）式に当てはめてポート付着率Rpおよびバルブ付着率Rvを算出する手法が記載されている。より具体的には、その出願明細書には、NeとPmをパラメータとするマップを参照してαpを算出し、「１−αp＝αv」なる演算によりバルブ割合αvを算出する手法が記載されている。
【００６３】
ポート割合αpを算出する手法としては、マップを用いる手法の他、数式モデルを用いる手法が考えられる。つまり、ポート内ガス流量Ug、ポート内ガス圧力Pg、更にはウェーバ数Weなどを状態変数としてポート割合αpを表す数式モデルを予め準備し、その数式モデルに従ってポート割合αpを算出することも考えられる。
【００６４】
しかしながら、マップや数式モデルを準備するためには、多大な適合作業が必要である。このため、NeやPm、或いはUgやPgなどの状態変数をマップや数式モデルに当てはめてポート割合αpを算出しようとすれば、その準備に多大な適合工数が必要となる。
【００６５】
バルブ割合αvも、ポート割合αpと同様に、マップや数式モデルを用いて算出することは可能である。しかしながら、その適合に多大な工数を要することに鑑みると、上記の如く「１−αp＝αv」なる演算によりバルブ割合αvを近似的に算出する手法は、現実的には有効な手法である。ところが、この手法は、浮遊液滴割合αdを無視するものであるから、燃料挙動の推定精度を高めるという目的を達成するうえでは好ましいものではない。このため、適合工数の低減を図りつつ燃料挙動の精度精度を高めるうえでは、多大な適合工数を必要とせずに実現することができ、かつ、ポート割合αpおよびバルブ割合αvのそれぞれを精度良く算出し得る手法が望まれる。
【００６６】
［ポート割合αpおよびバルブ割合αvと、燃料噴射量との関係］
図７は、ポート部およびバルブ部への液滴の付着分配を、燃料噴射量（ここでは「Xmg」とする）との関係で評価した３次元シミュレーションの結果を示す。この結果から判るように、ポート割合αpおよびバルブ割合αvは、何れも燃料噴射量Xとの間に相関を有している。特に、このシミュレーションで想定された内燃機関においては、ポート割合αpと燃料噴射量Xとの間に負の傾きを有する一次式の関係（αp＝ap＊X＋bp）が成立し、また、バルブ割合αvと燃料噴射量Xとの間には正の傾きを有する一次式の関係（αv＝av＊X＋bv）が成立している。
【００６７】
図８は、図７に示すポート割合αpとバルブ割合αv、およびそれらの残余である浮遊液滴割合αdが、それぞれ総和「１．０」に占める割合を示した図である。図８に示すように、図７に示すポート割合αpおよびバルブ割合αvは、浮遊液滴割合αdの存在を前提とした値である。つまり、図７に示す一次式の関係を用いてポート割合αpおよびバルブ割合αvを算出すれば、浮遊液滴の割合αdを無視せずに、ポート割合αpおよびバルブ割合αvを共に精度良く算出することが可能である。
【００６８】
また、図７に示す「αp＝ap＊X＋bp」なる関係は、いくつかの点でポート割合αpと燃料噴射量Xとの組み合わせを実測することにより、或いは、シミュレーションにより同様の作業を行うことにより、多大な適合工数を必要とせずに特定することが可能である。同様に、バルブ割合αdに関する関係「αv＝av＊X＋bv」も多大な適合工数を必要とせずに特定することが可能である。このため、図７に示すような関係（ここでは、特に一次式の関係）を利用して、燃料噴射量Xの関数としてポート割合αpおよびバルブ割合αvを算出することによれば、少ない適合工数で、高精度な推定を可能とする演算手法を実現することができる。
【００６９】
［実施の形態１における具体的処理の内容］
図９は、上述した原理に従って燃料挙動を推定し、その推定結果を利用して燃料噴射量fiを制御すべく、本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートを示す。
【００７０】
図９に示すルーチンでは、先ず、現在の内燃機関１０の状態を表す各種パラメータが計測される（ステップ１００）。具体的には、吸入空気量GA、スロットル開度TA、冷却水温THW、機関回転数Ne、バルブタイミングVTなどが計測される。次に、筒内要求燃料量、すなわち、燃料吸入量fcの目標値が算出される（ステップ１０２）。ここでは、より具体的には、現在の吸入空気量Gaに対して目標の空燃比A/Fを実現するために必要な燃料吸入量fcが算出される。
【００７１】
図９に示すルーチンでは、以後、残留率Pの演算と、付着率Rの演算とが併行して行われる。ここでは、先ず、残留率Pの演算手順について説明する。残留率Pの演算は、既述した通り、上記（５）式の演算、および上記（６）式の演算により行われる。より具体的には、ここでは、先ず、上記（５）式に従って付着燃料fwの蒸発総量Vfw＝F3（Pg、Tg、Tw、fw）＋G3（Pg、Tg、Ug、Tw、fw）が算出される（ステップ１０４）。次に、その結果得られた蒸発総量Vfwと、前回の処理サイクルで算出された燃料付着量fwとが上記（６）式に代入され、残留率P＝（fw−Vfw）／fwが算出される（ステップ１０６）。
【００７２】
次に、付着率Rの演算手順を説明する。ここでは、先ず、ポート付着率Rpの算出に必要な状態量（Ugp，Twp）、バルブ付着率Rvの算出に必要な状態量（Ugv，Twv）、およびそれらの双方に必要な状態量（Pg，Tg）が推定される（ステップ１０８）。次に、上記ステップ１０２において算出された燃料吸入量（筒内要求燃料量）fcを実現するための燃料噴射時間TAUが入力される（ステップ１１０）。燃料噴射時間TAUは、各サイクルにおいて燃料噴射弁３２を開弁させる時間である。燃料噴射弁３２は、燃料ポンプから所定の圧力で燃料の供給を受けており、その開弁時間TAUに応じた量の燃料を噴射する。本ステップ１１０では、筒内要求燃料量fcを既知の規則で換算することにより算出されるTAUが読み込まれる。
【００７３】
次に、燃料噴射時間TAUの関数として、ポート割合αp＝Hp(TAU)、およびバルブ割合Hv(TAU)が算出され、更に、浮遊液滴割合αd＝１−αp−αvが算出される（ステップ１１２）。関数Hp（X）およびHv（X）は、実験的に、或いはシミュレーションにより予め定めらた既述の関数である。本実施形態では、具体的には、図７に示した一時式の関係が、つまり、「αp＝ap＊X＋bp」および「αv＝av＊X＋bv」が、それぞれ上記の関数Hp（X）およびHv（X）として用いられる。
【００７４】
次に、上述した（７）式および（８）式に従って、ポート壁面に向かって進行する液滴から生ずる蒸発総量Vfi,pと、吸気弁３４に向かって進行する液滴から生ずる蒸発総量Vfi,vとが算出される（ステップ１１４）。次いで、上述した（９）式および（１０）式に従って、ポート付着率Rpとバルブ付着率Rvとが算出される。そして、それらの和を取ることで、全体としての付着率R＝Rp＋Rvが求められる（ステップ１１６）。
【００７５】
以上の処理により、付着燃料の残留率Pと、噴射燃料の付着率Rとが算出される。図９に示すルーチンでは、それらの算出値P，Rが出力された後（ステップ１１８）、上記（１）式の関係、すなわち、fc＝ (1-P)＊fw＋(1-R)＊fiが成立するように、今回のサイクルで噴射するべき燃料噴射量fiが算出される（ステップ１２０）。
【００７６】
最後に、今回の処理サイクルで演算された付着率Rおよび残留率Pを用いて、上記（２）式に従って、すなわち、fw＝P＊fw＋R＊fiなる関係式に従って、次回のサイクルで用いるべき燃料付着量fwが算出される（ステップ１２２）。
【００７７】
以上説明した通り、図９に示すルーチンによれば、噴射燃料の付着率Rを算出する手順において、ポート付着率Rpとバルブ付着率Rvを区別して算出し、それらを統合することで最終的な付着率Rを求めることができる。そして、その手順を進めるうえで必要となるポート割合αpおよびバルブ割合αvを、それぞれ独自に、燃料噴射時間TAUの関数として算出することができる。このような手法によれば、浮遊液滴割合αdを無視することなく精度良くαpおよびαvを算出することができる。また、αpとTAUの関係、およびαvとTAUの関係は、比較的容易に特定することができるため、この手法を実現するうえでは、多大な適合工数が必要にならない。このため、本実施形態の構成によれば、多大な適合工数を必要とせずに、精度良く付着率Rを算出し得る装置を実現することができる。
【００７８】
ところで、上述した実施の形態１では、ポート割合αpおよびバルブ割合αvが、燃料噴射量fi（燃料噴射時間TAU）に対して一次式の関係を満たすことを前提としているが、その関係はこれに限定されるものではない。すなわち、ポート割合αpと燃料噴射量fi（燃料噴射時間TAU）との関係、およびバルブ割合αvと燃料噴射量fi（燃料噴射時間TAU）との関係は、本実施形態の機能を実装すべき内燃機関の形式に応じて実験的に、或いはシミュレーションにより得られる関係とすべきものであり、内燃機関の形式毎に最適な関係を設定すればよい。
【００７９】
また、上述した実施の形態１では、ポート割合αpと燃料噴射量fi（燃料噴射時間TAU）との関係、およびバルブ割合αvと燃料噴射量fi（燃料噴射時間TAU）との関係を、数式モデル（関数）の形で定めることとしているが、その設定の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、それらの関係は、マップ化して定めておくこととしてもよい。
【００８０】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、上記ステップ１１２においてポート割合αpを算出することにより前記第１または第４の発明における「ポート割合算出手段」が、バルブ割合αvを算出することにより前記第１または第４の発明における「バルブ割合算出手段」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または第４の発明における「要求燃料量算出手段」が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第１または第４の発明における「燃料噴射量算出手段」が、それぞれ実現されている。また、この実施形態においては、ポート割合αpと燃料噴射量との関係を定めた関数が前記第１の発明における「ポート割合関係」に、バルブ割合αvと燃料噴射量との関係を定めた関数が前記第３または第４の発明における「バルブ割合関係」に、それぞれ相当している。
【００８１】
実施の形態２．
［実施の形態２の装置のハードウェア構成］
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態の装置は、単一の気筒に対して複数の吸気弁３４と複数の燃料噴射弁３２を備えている。それぞれの燃料噴射弁３２は、互いに独立して作動することができ、単一の吸気弁３４に対応して一つずつ設けられている。以下、説明の便宜上、単一の気筒に対して設けられている吸気弁３４および燃料噴射弁３２の数は、２つであるものとする。以上の構成を除き、本実施形態の装置は、図１に示すハードウェア構成と同じ構成を有している。
【００８２】
［実施の形態２における課題］
本実施形態の装置は、実施の形態１の装置と同様に、図７または図８に示すように、ポート割合αpが燃料噴射量Xに対して負の傾きを示し、かつ、バルブ割合αvが燃料噴射量Xに対して正の傾きを示すような特性を有している。つまり、この装置においては、燃料噴射量が少なくなるに連れて、ポート割合αpが大きくなり、また、バルブ割合αvが小さくなる傾向が生ずる。
【００８３】
ポート部の温度Twpはバルブ部の温度Twvに比して低温であるため、吸気ポート３０内の燃料は、ポート割合αpが大きくなるほど、また、バルブ割合αvが小さくなるほど気化し難い状態となる。このため、本実施形態の装置では、燃料噴射量が少量となるほど、その噴射量に対するポートウェット量が相対的に大きな値となる。
【００８４】
内燃機関１０の空燃比制御は、筒内に吸入されずに吸気ポート３０内に残存するポートウェットの量が増えるほど、高い精度を得るのが困難となる。このため、本実施形態の装置では、燃料噴射量が少量となるほど、高い精度で空燃比を制御することが困難となる。特に、本実施形態の装置では、VVT機構３６を用いて吸気弁３４のリフト量を変化させることにより小リフト制御を実現する。
【００８５】
この小リフト制御の実行中は、スロットルバルブ２２がほぼ全開の状態とされ、吸気管圧力Pmがほぼ大気圧とされる。そして、吸気弁３４の開弁期間（リフト量）により、吸入空気量Gaが制御される。このような小リフト制御によれば、吸気負圧Pmを生じさせることによるポンピングロスが低減されるため、内燃機関１０の運転効率を高めることができる。そして、ポンピングロス低減の効果が効率的に得られるという意味で、このような小リフト制御は、吸入空気量Gaが少ない領域において、つまり、燃料噴射量が少ない領域において行うことが有効である。
【００８６】
既述した通り、小リフト制御の実行中は、吸気管圧力Pmがほぼ大気圧とされる。つまり、吸気ポート３０の内圧が大気圧とされる。吸気ポート３０の壁面に付着した燃料は、その周囲の圧力、すなわち、吸気管圧力Pmが高いほど気化し難い状態となる。このため、本実施形態の装置において、燃料噴射量の少ない領域で小リフト制御が実行された場合には、ポートウェットの相対的割合が特に高くなり易い。
【００８７】
［上記課題の解決原理］
ところで、図７および図８に示す傾向は、単一の吸気弁３４と単一の燃料噴射弁３２との組み合わせに対して成立する傾向である。つまり、図７および図８に示す傾向は、個々の気筒に配置される２組の吸気弁３４と燃料噴射弁３２のそれぞれにつき、独立して成立する関係である。
【００８８】
一方、本実施形態の装置において、個々の気筒に噴射される燃料の量は、２つの燃料噴射弁３４から噴射される燃料の和である。このため、一つの燃料噴射弁３４を休止状態とすれば、個々の気筒に対する総燃料噴射量を変化させることなく、他方の燃料噴射弁３４からの燃料噴射量を２倍（例えば２０mgから４０mg）に増やすことができる。そして、その場合は、燃料噴射弁３４が休止している側の領域ではポートウェットの増加を阻止し、燃料噴射弁３４が作動している側の領域では、低いポート割合αpと高いバルブ割合αvを実現することができる。
【００８９】
上記の状況下では、個々の気筒に対する総燃料噴射量が少量であっても、ポートウェットを少量とするのに適した状態が作り出される。そこで、本実施形態の装置は、ポートウェットの相対的な割合が不当に大きくならないような状況下では、２つの燃料噴射弁３４に等しく燃料を噴射させる通常噴射パターンでそれらを駆動し、一方、多量のポートウェットが発生し易い状況下では、燃料噴射弁３４を交互に休止状態とするバルブ付着優先噴射パターンでそれらを駆動することとした。
【００９０】
［実施の形態２における具体的処理の内容］
図１０および図１１は、上記の機能を実現すべく、本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートを示す。このルーチンでは、先ず、現在の内燃機関１０の状態を表す各種パラメータが計測され（ステップ１３０）、次に、筒内要求燃料量fcが算出される（ステップ１３２）。次いで、その筒内要求燃料量fcを実現するための燃料噴射時間TAUが入力される（ステップ１３４）。ここで算出されるTAUは、２つの燃料噴射弁３４が等しく燃料を噴射する通常噴射パターンを前提として算出される。尚、以上の処理は、実質的には図９に示すステップ１００，１０２および１１０の処理と同じであるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００９１】
次に、内燃機関１０の暖機が完了しているか否かが判別される。具体的には、ここでは、壁面温度Tw（冷却水温THW）が暖機判定値βを越えているか否かが判別される（ステップ１３６）。その結果、内燃機関１０の暖機が完了していないと判別された場合は、吸気弁３４の温度が低いため、バルブ割合αvを増やしてもポートウェットの減量効果は得られないと判断できる。この場合は、以後、通常噴射パターンを選択すべく後述するステップ１４０以降の処理が実行される。
【００９２】
一方、内燃機関１０の暖機完了（Tw＞βの成立）が認められた場合は、ポートウェットの低減が要求されているか否かが判別される。具体的には、ここでは、通常噴射パターンを前提として算出された燃料噴射時間TAUが噴射パターン切り替え判定値γより小さいか否かが判別される（ステップ１３８）。その結果、TAU＜γが成立しないと判断された場合は、ポートウェットの減量要求が生じていないと判断され、以後、通常噴射パターンを選択すべく後述するステップ１４０以降の処理が実行される。尚、ポートウェットの減量要求が生じているか否かを判断する手法は、上記ステップ１３８の手法に限定されるものではない。その判断は、例えば、TAUから算出されるバルブ割合αvが判定値より小さいか否かに基づいて行っても良い。
【００９３】
ステップ１４０では、燃料噴射弁３４の噴射パターンとして、通常噴射パターンが選択される。本ステップ１４０が実行されると、以後、内燃機関１０においては、各気筒に配置された２つの燃料噴射弁３４が、等しく燃料噴射時間TAUにより駆動される。この場合、以後、図９に示した手順と実質的に同じ手順で、残留率Pおよび付着率Rが算出され（ステップ１４２，１４４）、燃料噴射量fiが算出され（ステップ１４６）、更に、燃料付着量fwが算出される（ステップ１４８）。
【００９４】
図１０に示すステップ１３８において、ポートウェットの減量要求（TAU＜γの成立）が認められた場合は、以後、図１１に示すステップ１５０以降の処理が実行される。ステップ１５０では、吸気ポート３０に配置されている２つの燃料噴射弁３４の噴射パターンとして、バルブ付着優先噴射パターンが選択される。本ステップ１５０の処理が実行されると、以後、２つの燃料噴射弁３４は交互に休止するパターンで、かつ、稼働時にはTAUの２倍の時間だけ燃料を噴射するパターンで駆動される。
【００９５】
図１１に示すルーチンでは、以後、残留率Pの演算と、付着率Rの演算とが併行して行われる。バルブ付着優先噴射パターンが選択されている場合は、燃料が噴射される側の領域と燃料が噴射されない側の領域とで、異なる燃料挙動が生ずる。このため、残留率Pおよび付着率Rを正しく算出するためには、吸気ポート３０の内部領域を燃料噴射弁３４毎に区別してそれらの演算を進める必要がある。以下、説明の便宜上、一方の燃料噴射弁３４に対応する領域を左領域とし、その領域を添え字「l」で表すこととする。また、他方の領域を右領域とし、その領域を添え字「r」で表すこととする。
【００９６】
以下、最初に残留率Pの演算手順について説明する。残留率Pを求めるにあたっては、先ず、左領域の蒸発総量Vfwlと、右領域の蒸発総量Vfwrとが、それぞれ別個に算出される（ステップ１５２）。それらの値は、上述した（５）式に、つまり、Vfw＝F3（Pg、Tg、Tw、fw）＋G3（Pg、Tg、Ug、Tw、fw）なる演算式に、適当な状態変数を代入することで求めることができる。ここで用いられる状態変数は、燃料付着量fwを除き、左右の領域で異ならない。従って、左領域の蒸発総量Vfwlと、右領域の蒸発総量Vfwrとは、具体的には、それぞれ以下のように算出することができる。但し、以下の式に含まれる状態変数「fwl」および「fwr」は、このルーチンの最後で算出される左領域の燃料付着量と右領域の燃料付着量である。
Vfwl＝F3（Pg、Tg、Tw、fwl）＋G3（Pg、Tg、Ug、Tw、fwl）    ・・・（１１）
Vfwr＝F3（Pg、Tg、Tw、fwr）＋G3（Pg、Tg、Ug、Tw、fwr）    ・・・（１２）
【００９７】
次に、（１１）式で演算された蒸発総量Vfwlと、前回の処理サイクルで算出された燃料付着量fwlとが上記（６）式に代入され、左領域の残留率Pl＝（fwl−Vfwl）／fwlが算出される。同様に、（１２）式から得られた蒸発総量Vfwrと、前回の処理サイクルで算出された燃料付着量fwrとが上記（６）式に代入され、右領域の残留率Pr＝（fwr−Vfwr）／fwrが算出される。そして、燃料付着量fwの総量に対するfwlとfwｒの比率を考慮して、全体としての残留率Pが、次式に従って算出される（ステップ１５４）。
P＝（Pl＊fwl＋Pr＊fwr）／fw                              ・・・（１３）
【００９８】
以下、噴射燃料の付着率Rを演算する手順を説明する。付着率Rは、噴射燃料のうちポート壁面等に付着する燃料の割合であるから、燃料が噴射される側の領域について算出すればよい。そして、燃料が噴射される側の領域においては、実施の形態１の場合と同様に、ポート部とバルブ部の挙動を区別して付着率Rを算出することが望ましい。ここでは、その要求に鑑みて、先ず、ポート付着率Rpの算出に必要な状態量（Ugp，Twp）、バルブ付着率Rvの算出に必要な状態量（Ugv，Twv）、およびそれらの双方に必要な状態量（Pg，Tg）が推定される（ステップ１５６）。
【００９９】
次に、燃料噴射時間TAUの関数として、ポート割合αp＝Hp(TAU＊２)、およびバルブ割合Hv(TAU＊２)が算出され、更に、浮遊液滴割合αd＝１−αp−αvが算出される（ステップ１５８）。関数Hp（X）およびHv（X）は、実施の形態１で用いられたものと同じである（図７参照）。バルブ付着優先噴射パターンでは、稼働する燃料噴射弁３４がTAU＊２の時間だけ燃料を噴射することから、ここでは、ポート割合αpおよびバルブ割合αvを求めるに当たり、関数Hp(X)およびHv(X)の「X」に「TAU＊２」が代入される。本ステップ１５８の処理によれば、燃料が噴射される側の領域におけるポート割合αp、バルブ割合αvおよび浮遊液滴割合αdを算出することができる。
【０１００】
次に、燃料が噴射される側の領域で生ずるポート部蒸発総量Vfi,pおよびバルブ部蒸発総量Vfi,vが算出される（ステップ１６０）。ここでは、具体的には、上記（７）式および（８）式に、適当な状態変数を代入して、以下に示すようにVfi,pおよびVfi,vが算出される。
Vfi,p＝F2（Pg、Tg、Twp）＋G2（Pg、Tg、Ugp、Twp、fwinj）  ・・・（１４）
Vfi,v＝F2（Pg、Tg、Twv）＋G2（Pg、Tg、Ugv、Twv、fwinj）  ・・・（１５）
【０１０１】
既述した通り、図１１に示すルーチンでは、左領域の燃料付着量fwlと右領域の燃料付着量fwrとが別個に算出される。そして、上記ステップ１６０の演算を行うにあたっては、燃料が噴射される側の燃料付着量を演算の基礎とする必要がある。上記（１４）式および（１５）式に示す「fwinj」は、燃料噴射の行われる側の燃料付着量を意味する変数であり、左領域で噴射が行われるサイクルではその値にfwlが代入され、また、右領域で噴射が行われる際にはその値にfwrが代入される。
【０１０２】
次に、燃料が噴射される領域におけるポート付着率Rpとバルブ付着率Rvとが算出される（ステップ１６２）。これらの演算は、実施の形態１の場合と同様に（上記ステップ１１６参照）、上記（９）式および（１０）式に、αpおよびVfi,p、並びにαvおよびVfi,vを代入することで行われる。
【０１０３】
次いで、燃料が噴射される側の付着率Rinj、および燃料が噴射されない側の付着率Rninjが、それぞれ以下の通り算出される（ステップ１６４）。
Rinj＝Rp＋Rv                          ・・・（１６）
Rninj＝０                             ・・・（１７）
【０１０４】
今回のサイクルで燃料が噴射される領域が何れの領域であるかに応じて、RinjおよびRninjが、それぞれ左領域の付着率Rlおよび右領域の付着率Rrの何れかに置き換えられる（ステップ１６６）。
【０１０５】
以上の処理により、バルブ付着優先噴射パターンの実行中における残留率Pおよび付着率Rの算出が終了する。図１１に示すルーチンでは、それらの算出値P，Rが出力された後（ステップ１６８）、上記（１）式の関係、すなわち、fc＝ (1-P)＊fw＋(1-R)＊fiが成立するように、今回のサイクルで噴射するべき燃料噴射量fiが算出される（ステップ１７０）。
【０１０６】
最後に、次回のサイクルに備えて、左領域の燃料付着量fwlと右領域の燃料付着量fwrとが、それぞれ別個に算出される（ステップ１７２）。具体的には、左領域の燃料付着量fwl(n+1)は、今回のサイクルで算出された左領域の残留率Plおよび付着率Rl、並びに前回のサイクルで算出された左領域の燃料付着量fwlを、上記（２）式に代入することにより以下のように算出される。右領域の燃料付着量fwr(n+1)も、同様の当てはめにより以下のように算出される。
fwl(n+1)＝Pl＊fwl＋Rl＊fi                  ・・・（１８）
fwr(n+1)＝Pr＊fwr＋Rr＊fi                  ・・・（１９）
【０１０７】
以上説明した通り、図１０および図１１に示すルーチンによれば、ポートウェットの低減が要求される場合には、バルブ付着優先噴射パターンを採用して、ポートウェットの低減を図ることができる。そして、このルーチンによれば、通常噴射パターンが用いられる場合も、バルブ付着優先噴射パターンが用いられる場合も、ポート割合αpおよびバルブ割合αvを、燃料噴射時間TAUの関数としてそれぞれ別個に算出することができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態１の装置が奏する効果をそのまま維持しつつ、過大なポートウェットの発生を阻止して常に高精度な空燃比制御を実現し得るという効果を実現することができる。
【０１０８】
ところで、本実施形態の装置は、燃料噴射量fiとバルブ割合αvとの間に正の相関があることを前提としているが、両者の相関はこれに限定されるものではない。すなわち、噴射パターンを変更してポートウェットを低減する機能は、バルブ割合αvが、燃料噴射量fiの増加に対して下に凸となる変化を示す場合でも実現することができる。そして、この場合は、バルブ付着優先噴射パターンとして、一方の燃料噴射弁３４に通常時より多くの燃料を噴射させ、かつ、他方の燃料噴射弁３４に通常時より少量の燃料を噴射させるパターンを採用することもできる。このような噴射パターンによれば、双方の燃料噴射弁３４においてバルブ割合αvの増加を図ることができ、より効果的にポートウェットを低減することが可能である。
【０１０９】
更に、上述した実施の形態２では、各気筒に燃料噴射弁３２と吸気弁３４を２つずつ配置することとしているが、その構成はこれに限定されるものではない。すなわち、燃料噴射弁３２および吸気弁３４は、２組以上設けられていればよく、各気筒にそれらを３組以上配置することとしてもよい。
【０１１０】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU５０が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第７の発明における「通常制御手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第７の発明における「バルブ付着優先制御手段」が、上記ステップ１３８の処理を実行することにより前記第７の発明における「減量要求検知手段」および「制御選択手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【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に示す内燃機関の吸気ポート近傍を拡大して表した図である。
【図３】吸入空気量Vの変化と燃料付着量fwの変化との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１で用いられる燃料挙動モデルの概要を説明するための図である。
【図５】噴射燃料が壁面に付着して付着燃料となるプロセスを説明するための図である。
【図６】吸気工程の終了時に付着燃料として吸気ポート内に残留していた燃料が、次サイクルの吸気工程終了時までに蒸発するプロセスを説明するための図である。
【図７】ポート部およびバルブ部への液滴の付着分配を燃料噴射量との関係で評価した３次元シミュレーションの結果である。
【図８】図７に示すポート割合αpとバルブ割合αv、およびそれらの残余である浮遊液滴割合αdが、それぞれ総和「１．０」に占める割合を示す。
【図９】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１０】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（その１）である。
【図１１】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（その２）である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  内燃機関
３２  燃料噴射弁
３４  吸気弁
fw  燃料付着量
fi  燃料噴射量
P  残留率
R  付着率
Vfi  噴射燃料の蒸発総量
Vfw  付着燃料の蒸発総量
Pg  ポート内ガス圧力
Tg  ポート内ガス温度
Ug  ポート内ガス流速
Tw  ポート内壁面温度
F2  飛行中蒸発量
G2  付着後蒸発量
F3  閉弁中蒸発量
G3  開弁中蒸発量
【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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