(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射するポート噴射手段と、
燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と、前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段と、
前記燃焼室内への燃料供給を停止するための条件であるフューエルカットの実行条件が成立した場合、前記ポート噴射手段による噴射と前記筒内噴射手段による噴射とを停止するフューエルカット手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記ポート噴射手段による噴射により前記吸気通路を構成する部材に付着している燃料の量である燃料付着量を推定する燃料付着量推定手段を更に備え、
前記フューエルカット手段は、
前記フューエルカット実行条件が成立した後、先ず、前記ポート噴射手段による噴射を停止し、前記ポート噴射手段による噴射が停止された時点から所定期間が経過した後に前記筒内噴射手段による噴射を停止するように構成され、
前記フューエルカット手段は、前記所定期間として、
前記ポート噴射手段による噴射が停止された時点から、前記燃料付着量が第１所定値以下となるまでの期間を使用するように構成され、
前記フューエルカット手段は、
前記第１所定値を、前記内燃機関の排気通路に備えられた触媒の酸素吸蔵量が小さいほどより小さい値に決定するように構成された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であって、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるために前記燃焼室内で燃焼させるべき燃料の量である要求燃料量を決定する要求燃料量決定手段を更に備え、
前記噴射量決定手段は、
前記所定期間中において、前記要求燃料量と、前記燃料付着量とに基づいて前記筒内噴射量を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記噴射量決定手段は、
前記所定期間中において、前記筒内噴射量を、前記要求燃料量から、前記燃料付着量に基づいて計算される前記吸気通路を構成する部材から離脱して前記燃焼室内に流入する燃料の量を減じた値に決定するように構成された内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関は、前記吸気通路の開口断面積を調整するためのスロットル弁を備えていて、
前記スロットル弁の開口断面積を前記内燃機関の運転状態に応じた値に制御するスロットル弁制御手段を更に備え、
前記スロットル弁制御手段は、
前記フューエルカット実行条件が成立した時点における前記燃料付着量が前記第１所定値よりも大きい第２所定値を超えている場合、前記フューエルカット実行条件が成立した後において前記スロットル弁の開口断面積を、前記内燃機関の運転状態に応じた値に代えて同内燃機関の運転状態に応じた値に遅延処理を施した値に制御するように構成された内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記フューエルカット手段は、
前記第１所定値を、前記内燃機関の排気通路に備えられた触媒の温度が高いほどより小さい値に決定するように構成された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関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁（以下、「ポート噴射弁」と称呼する。）を備えた内燃機関（以下、「機関」と称呼することもある。）において、一般に、ポート噴射弁から噴射された燃料の一部は、吸気系（具体的には、吸気管の壁面、吸気弁の傘部等。以下、「吸気通路構成部材」と総称する。）に付着する。このため、例えば、下記特許文献１に記載されている内燃機関の燃料噴射制御装置は、吸気通路構成部材に付着している燃料の量である燃料付着量を推定し、推定した燃料付着量に応じて上記ポート噴射弁から噴射される燃料の量を決定するようになっている。
【特許文献１】特開平５−２３１２２１号公報
【０００３】
一方、低燃費化等のために、例えば、アクセルペダル操作量が「０」等を含む所定のフューエルカット実行条件が成立すると、燃焼室内（以下、「筒内」と称呼することもある。）への燃料供給の停止（以下、「フューエルカット」と称呼する。）が実行されるようになっている。
【０００４】
上記フューエルカットが開始されると、吸気通路から筒内に流入する燃料は、吸気通路構成部材から離脱して筒内に流入する燃料（以下、「付着流入燃料」と称呼する。）のみとなる。以下、付着流入燃料の量を「付着流入燃料量」と称呼する。この付着流入燃料量は失火限界に対応する燃料の量よりも小さくなる。従って、失火が発生し、付着流入燃料量は、未燃燃料として排気通路へ排出されることになる。
【０００５】
ここで、付着流入燃料量は、上記燃料付着量が大きいほど大きくなる。従って、フューエルカットが開始された時点での燃料付着量が大きいと、比較的多量の未燃燃料が排気通路へ排出されてしまうという問題があった。
【０００６】
ところで、近年、燃焼効率の向上、低燃費化、機関始動時の始動性の確保等のために、上記ポート噴射弁と、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（以下、「筒内噴射弁」と称呼する。）とを共に備えた内燃機関が開発されてきている。以下、このように、気筒毎にポート噴射弁と筒内噴射弁との２つの燃料噴射弁を備えたシステムを「デュアルインジェクションシステム」と呼ぶ。
【０００７】
係るデュアルインジェクションシステムにおいて、フューエルカット実行条件成立後、ポート噴射弁、及び筒内噴射弁による噴射を同時に停止する場合を考える。この場合、噴射停止直後から筒内に供給される燃料が付着流入燃料のみとなって失火が発生する。従って、上述と同様に、噴射停止開始時点での燃料付着量が大きいと、比較的多量の未燃燃料が排気通路へ排出されてしまうという問題があった。
【発明の開示】
【０００８】
従って、本発明の目的は、デュアルインジェクションシステムに適用される内燃機関の燃料噴射制御装置において、フューエルカットに伴って排気通路へ排出される未燃燃料の量を少なくすることができるものを提供することにある。
【０００９】
本発明に係る燃料噴射制御装置は、ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と、筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量とを決定する噴射量決定手段と、前記燃焼室内への燃料供給を停止するための条件であるフューエルカットの実行条件が成立した場合、前記ポート噴射手段による噴射と前記筒内噴射手段による噴射とを停止するフューエルカット手段とを備える。
【００１０】
本発明に係る燃料噴射制御装置の特徴は、前記フューエルカット手段が、前記フューエルカット実行条件が成立した後、先ず、前記ポート噴射手段による噴射を停止し、前記ポート噴射手段による噴射が停止された時点から所定期間が経過した後に前記筒内噴射手段による噴射を停止するように構成されたことにある。以下、ポート噴射手段による噴射、及び筒内噴射手段による噴射をそれぞれ、「ポート噴射」、及び「筒内噴射」と称呼する。
【００１１】
これによれば、ポート噴射が停止された時点から所定期間の間、筒内噴射が継続される。即ち、筒内には上記付着流入燃料に加えて筒内噴射による燃料も供給される。従って、所定期間の間、燃焼が継続され得るから未燃燃料の排気通路への排出を抑制することができる。
【００１２】
所定期間が経過して筒内噴射が停止されると、その直後から筒内に供給される燃料が付着流入燃料のみとなって失火が発生する。ここで、ポート噴射が停止された時点以降、上記燃料付着量は上記付着流入燃料分だけ時間経過と共に減少していく。従って、上記所定期間を適切な長さに設定することで筒内噴射が停止された時点での燃料付着量（従って、付着流入燃料量）を小さくすることができる。
【００１３】
この結果、筒内噴射が停止された時点以降においても未燃燃料の排気通路への排出を抑制することができる。以上のように、上記構成によれば、所定期間を適切な長さに設定することでフューエルカットに伴って排気通路に排出される未燃燃料の量を少なくすることができる。
【００１４】
具体的には、上記本発明に係る燃料噴射制御装置は、前記ポート噴射手段による噴射により前記吸気通路を構成する部材に付着している燃料の量である燃料付着量を推定する燃料付着量推定手段を更に備え、前記フューエルカット手段が、前記所定期間として、前記ポート噴射手段による噴射が停止された時点から、前記燃料付着量が第１所定値以下となるまでの期間を使用するように構成される。
【００１５】
これによれば、燃料付着量が第１所定値以下となると筒内噴射が停止される。即ち、筒内噴射が停止された時点での付着流入燃料量は、第１所定値に依存して決定され、第１所定値が小さいほど小さくなる。従って、第１所定値を、未燃燃料の排出を抑制するための十分に小さい値に設定すれば、筒内噴射が停止された時点以降における未燃燃料の排出を確実に抑制することができる。換言すれば、所定期間を適切な長さに設定することができる。
【００１６】
この場合において、機関の排気通路に未燃燃料等を浄化する触媒装置（以下、単に「触媒」と称呼する。）が設けられている場合、前記フューエルカット手段は、前記第１所定値を、前記内燃機関の排気通路に備えられた触媒の温度が高いほどより小さい値に決定することがより好適である。ここにおいて、触媒温度は、触媒温度を検出するセンサにより物理的に検出してもよいし、触媒温度を推定するための公知の関数、モデル等を用いて推定してもよい。
【００１７】
未燃燃料は、触媒に流入すると触媒反応により燃焼する。触媒に流入する未燃燃料の量が大きいほど、触媒内で発生する反応熱が大きくなって触媒温度が高くなる。他方、触媒温度が過度に高くなると触媒の劣化が促進されるから、触媒温度が過度に高くなることを抑制する必要がある。従って、触媒に流入する未燃燃料の量は、触媒温度が高いほどより小さくされることが好適である。
【００１８】
上記構成は、係る知見に基づくものである。これによれば、触媒温度が高いほど、筒内噴射が停止された時点での付着流入燃料量がより小さい値になるから触媒に流入する未燃燃料の量をより小さくすることができる。従って、触媒温度が過度に高くなることで触媒の劣化が促進されることが抑制され得る。加えて、触媒温度が低い場合、所定期間（従って、筒内噴射が継続される期間）を短くすることができるから、低燃費化をより一層確実に達成することができる。
【００１９】
加えて、上記本発明に係る燃料噴射制御装置機関は、排気通路に酸素吸蔵機能を有する触媒が設けられている内燃機関を対象としていて、前記フューエルカット手段は、前記第１所定値を、前記内燃機関の排気通路に備えられた触媒の酸素吸蔵量が小さいほどより小さい値に決定するように構成される。ここにおいて、触媒の酸素吸蔵量は、触媒の酸素吸蔵量を推定するための公知の関数、モデル等を用いて推定することができる。
【００２０】
触媒の酸素吸蔵量が小さいほど、触媒が浄化（燃焼させることが）できる未燃燃料の量が小さくなる。従って、触媒に流入する未燃燃料の量は、触媒の酸素吸蔵量が小さいほどより小さくされることが好適である。
【００２１】
上記構成は、係る知見に基づくものである。これによれば、触媒の酸素吸蔵量が小さいほど、筒内噴射が停止された時点での付着流入燃料量がより小さい値になるから触媒に流入する未燃燃料の量をより小さくすることができる。従って、触媒の酸素吸蔵量が小さい場合において未燃燃料が触媒からそのまま排出されることが抑制され得る。加えて、触媒の酸素吸蔵量が大きい場合、所定期間（従って、筒内噴射が継続される期間）を短くすることができるから、低燃費化をより一層確実に達成することができる。
【００２２】
ところで、デュアルインジェクションシステムに適用される内燃機関は、通常、機関に供給される混合気の空燃比（以下、単に「空燃比」と称呼する。）を目標空燃比に一致させるために筒内で燃焼させるべき燃料の量である要求燃料量を決定する要求燃料量決定手段を備えていて、噴射量決定手段は、筒内に供給される燃料の総量が要求燃料量と一致するようにポート噴射量と筒内噴射量とを決定するようになっている。
【００２３】
この場合、前記噴射量決定手段は、前記所定期間中において、前記要求燃料量と、前記燃料付着量とに基づいて前記筒内噴射量を決定するように構成されることが好適である。これによれば、要求燃料量に加えて、燃料付着量に基づいて計算される上記付着流入燃料量が考慮されて所定期間中における筒内噴射量が決定され得るから、筒内に供給される燃料の総量を要求燃料量と一致させることができる。
【００２４】
具体的には、前記噴射量決定手段を、前記所定期間中において、前記筒内噴射量を、前記要求燃料量から、上記付着流入燃料量を減じた値に決定するように構成すれば、筒内に供給される燃料の総量を要求燃料量と一致させることができ、この結果、所定期間中における空燃比も目標空燃比に一致させることができる。
【００２５】
ところで、内燃機関は、通常、吸気通路の開口断面積を調整するためのスロットル弁と、スロットル弁の開口断面積（以下、「スロットル弁開度」と称呼する。）を内燃機関の運転状態（具体的には、アクセルペダル操作量等）に応じた値に制御するスロットル弁制御手段とを備えている。
【００２６】
一般に、フューエルカット実行条件は、アクセルペダル操作量が「０」より大きい値から「０」に変更された場合に成立し得る。従って、フューエルカット実行条件は、スロットル弁開度が急激に減少した時点で成立する場合が多い。スロットル弁開度が急激に減少すると、吸気管内の空気圧力が急激に減少することで吸気通路構成部材に付着している燃料が急激に蒸発し、この結果、燃料付着量が急激に減少する。
【００２７】
ここで、上記燃料付着量の値が急激に変動（減少）すると上記燃料付着量の推定精度が低下する傾向がある。従って、上記付着流入燃料量の推定精度も低下する。更には、燃料付着量（従って、付着流入燃料量）そのものが大きいほど、付着流入燃料量の誤差そのものが大きくなる。よって、燃料付着量が大きい場合においてフューエルカット実行条件が成立した場合、スロットル弁開度を運転状態に応じて直ちに急激に減少させると、上記所定期間中において筒内噴射量を、空燃比を目標空燃比に一致させるための値に精度良く決定することが困難となる。
【００２８】
以上のことから、内燃機関がスロットル弁とスロットル弁制御手段とを備えている場合において、前記スロットル弁制御手段は、前記フューエルカット実行条件が成立した時点における前記燃料付着量が前記第１所定値よりも大きい第２所定値を超えている場合、前記フューエルカット実行条件が成立した後において前記スロットル弁開度を、前記内燃機関の運転状態に応じた値に代えて同内燃機関の運転状態に応じた値に遅延処理を施した値に制御するように構成されることが好適である。
【００２９】
これによれば、フューエルカット実行条件が成立した時点での燃料付着量が大きい場合、スロットル弁開度が直ちに急激に減少させられることが防止され得る。この結果、付着流入燃料量の誤差を小さくすることができ、この結果、上記所定期間中において筒内噴射量を、空燃比を目標空燃比に一致させるための値に精度良く決定することができる。
【００３０】
上記遅延処理としては、例えば、応答遅れ処理（例えば、一次遅れ処理等）、ディレイ処理等が挙げられる。応答遅れ処理が施される場合、スロットル弁開度の急激な減少（従って、燃料付着量の急激な減少）の発生が回避されるから、燃料付着量の推定精度の低下を抑制でき、この結果、付着流入燃料量の誤差を小さくすることができる。
【００３１】
また、ディレイ処理が施される場合、フューエルカット実行条件が成立した時点からディレイ期間だけ遅れてスロットル弁開度が急激に減少する。しかしながら、スロットル弁開度が急激に減少する時点では燃料付着量は小さくなっている。従って、スロットル弁開度が急激に減少することで発生する付着流入燃料量の誤差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置をデュアルインジェクションシステムを備えた火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００３４】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００３５】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、燃料を吸気ポート３１内に噴射するポート噴射弁３９Ｐ、燃料を燃焼室２５内に直接噴射する筒内噴射弁３９Ｃを備えている。
【００３６】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、及びスロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁制御手段としてスロットル弁アクチュエータ４３ａを備えている。以下、スロットル弁４３の開口断面積の値をスロットル弁開度TAと称呼する。
【００３７】
スロットル弁アクチュエータ４３ａは、スロットル弁開度TAが、後述するアクセルペダル操作量Accpと、同アクセルペダル操作量Accpと目標スロットル弁開度TAtとの関係を規定するスロットル弁開度決定テーブルMapTAt(Accp)に基づいて求められる目標スロットル弁開度TAtに原則的に一致するように、スロットル弁４３を調整するようになっている。ここで、目標スロットル弁開度TAtは、アクセルペダル操作量Accpが大きくなるほど大きくなるように決定されるようになっている。従って、スロットル弁開度TAも、原則的に、アクセルペダル操作量Accpが大きくなるほど大きくなるように決定されるようになっている。
【００３８】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１（実際には、各排気ポート３４に連通したそれぞれのエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。更に、排気系統５０は、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された酸素吸蔵機能を有する三元触媒５３を備えている。
【００３９】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、カムポジションセンサ６２、クランクポジションセンサ６３、水温センサ６４、三元触媒５３の上流の排気通路（本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に配設された空燃比センサ６５、触媒温度センサ６６、圧力センサ６７、及びアクセル開度センサ６８を備えている。
【００４０】
熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧を出力するようになっている。この出力から吸入空気量（流量）Gaが算出される。カムポジションセンサ６２は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。この信号は、吸気弁３２の開閉タイミングVTをも表す。
【００４１】
クランクポジションセンサ６３は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ６４は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
【００４２】
空燃比センサ６５は、排ガスの空燃比に応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧vabyfsを出力するようになっている。この出力vabyfsから排ガスの空燃比abyfsが算出される。触媒温度センサ６６は、三元触媒５３の温度を検出し触媒温度Tcを表す信号を出力するようになっている。
【００４３】
圧力センサ６７は、吸気管４１内の空気（ガス）の圧力を検出し吸気管圧力Pmを表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、アクセルペダル８１の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００４４】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。
【００４５】
インターフェース７５は、前記センサ６１〜６８に接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指令に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、ポート噴射弁３９Ｐ、筒内噴射弁３９Ｃ、及びスロットル弁アクチュエータ４３ａへ駆動信号を送出するようになっている。これにより、吸気弁３２の開閉タイミングVTが機関の運転状態に応じて変更されるようになっている。
【００４６】
（燃料挙動（付着）モデル）
次に、上記のように構成された燃料噴射制御装置（以下、「本装置」と云うこともある。）による燃料噴射量、即ち、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの決定、及び燃料噴射制御（実際の作動）について説明する前に、本装置がポート噴射量fipを決定するために使用する燃料挙動（付着）モデルについて説明する。
【００４７】
図２に概念的に示したように、燃料が噴射される気筒のポート噴射弁３９Ｐから噴射された燃料は、その一部が吸気管４１の壁面、及び吸気弁３２の傘部等（即ち、吸気通路構成部材）に付着する。
【００４８】
より具体的に述べると、ポート噴射される気筒に着目した図３に示したように、fipをポート噴射弁３９Ｐから今回の吸気行程に対してポート噴射される燃料の量であるポート噴射量、fw（fw(k)）を前回のポート噴射後であって、今回のポート噴射直前において吸気通路構成部材に付着している燃料の量（燃料付着量）、Pv（０≦Pv＜１）を燃料付着量fw(k)のうち吸気通路構成部材に付着したまま残留する燃料の量の割合（残留率）、Rv（０≦Rv＜１）を上記ポート噴射量fipのうち吸気通路構成部材に付着する燃料の量の割合（付着率）とすると、燃料付着量fw(k)のうち今回のポート噴射後であって、次回のポート噴射直前において、吸気通路構成部材に残留する燃料の量はPv・fw(k)となり、ポート噴射量fipの燃料のうち吸気通路構成部材に新たに付着する燃料の量はRv・fipとなる。従って、今回のポート噴射後であって、次回のポート噴射直前において吸気通路構成部材に付着している燃料の量である燃料付着量fw(k＋1)について下記(1)式が成立する。漸化式である下記(1)式は、燃料挙動モデルを記述したものである。
【００４９】
fw(k＋1)＝Pv・fw(k)＋Rv・fip  ・・・(1)
【００５０】
（実際の作動）
次に、本装置（電気制御装置７０）の実際の作動について、図４、及び図５に示した一連のフローチャート、並びに図６のタイムチャートを参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、a1,a2,…を引数とする値Xを求めるためのテーブルを表すものとする。
【００５１】
ＣＰＵ７１は、図４、及び図５にフローチャートにより示したポート噴射量fip、筒内噴射量ficの計算、及び燃料噴射の指令を行う一連のルーチンを、各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）となる毎に、気筒毎に、繰り返し実行するようになっている。
【００５２】
図４のルーチンにて使用されるフューエルカット実行フラグＸＦＣは、別途図示しないルーチンにより、フューエルカット実行条件が成立しているとき「１」に設定され、フューエルカット実行条件が成立していないとき「０」に設定されるようになっている。フューエルカット実行条件は、例えば、アクセル操作量Accpが「０」であり、且つ、運転速度NEが所定の低速度以上である場合に成立する。以下、先ず、フューエルカット実行条件が成立していない場合（即ち、ＸＦＣ＝０。図６の時刻ｔ１以前を参照。）について説明する。
【００５３】
<フューエルカット実行条件が成立していない場合>
任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７１は図４のステップ４００から処理を開始してステップ４０２に進み、MapMc(NE,Ga)を利用して吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mcを求める。ここで、吸入空気流量Gaの値としては、エアフローメータ６１により計測される現時点での値が使用され、運転速度NEの値としては、クランクポジションセンサ６３の出力に基づいて得られる現時点での値が使用される。
【００５４】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４０４に進み、上記求めた筒内吸入空気流量Mcを現時点での目標空燃比abyfrで除した値に係数αを乗じることで、空燃比を目標空燃比abyfrとするための要求燃料量Fbaseを求める。係数αは、空燃比センサ６５の出力vabyfsに基づく空燃比フィードバック制御等により適宜変更される係数である。このステップ４０４が要求燃料量決定手段に対応する。
【００５５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４０６に進み、MapＲ(THW,NE,Mc)を利用してポート噴射割合Ｒ（＝fip/(fip＋fic)）を求めるとともに、続くステップ４０８にて、MapPv(Pm,THW,NE,VT)、及びMapRv(Pm,THW,NE,VT)を利用して残留率Pv、及び付着率Rvをそれぞれ決定する。ここで、吸気管圧力Pm、冷却水温THW、及び吸気弁３２の開閉タイミングVTとしては、圧力センサ６７、水温センサ６４、及びカムポジションセンサ６２の出力からそれぞれ得られる現時点での値が使用される。
【００５６】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４１０に進んで、フューエルカット実行フラグＸＦＣの値が「１」であるか否かを判定する。現時点では、フューエルカット実行条件が成立していないので、ＣＰＵ７１はステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定して図５のステップ４１２に進んで、上記求められた要求燃料量Fbaseと、上記決定されたポート噴射割合Ｒと、ステップ４１２内に記載の式とに基づいて必要ポート流入燃料量Fc（図３を参照）を求める。
【００５７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ４１４に進み、ステップ４１２にて求められた必要ポート流入燃料量Fcと、上記ステップ４０８にて決定された残留率Pv及び付着率Rvと、燃料付着量fw(k)と、ステップ４１４内に記載の式とに基づいてポート噴射量fipを求める。ポート噴射量fipが負の値となる場合、ポート噴射量fipは「０」とされる。燃料付着量fw(k)としては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ４２２にて既に更新されている最新値を使用する。
【００５８】
ステップ４１４内に記載の式は、上記燃料挙動モデルの逆モデルを表す式である。この燃料挙動モデルの逆モデルは、今回の吸気行程に対してポート噴射された燃料のうち吸気通路構成部材に付着することなく筒内に流入する燃料の量(1-Rv)・fip、及び吸気通路構成部材に付着していた燃料のうち筒内に流入する燃料の量(1-Pv)・fw(k)（即ち、上記付着流入燃料量）を考慮して、ステップ４１２にて算出される必要ポート流入燃料量Fcの燃料を気筒に流入させるために必要とされるポート噴射量fipを算出するモデルである。
【００５９】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ４１６に進み、上記求められた要求燃料量Fbaseと、上記決定されたポート噴射割合Ｒと、ステップ４１６内に記載の式とに基づいて筒内噴射量ficを求め、続くステップ４１８にて、上記求めたポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの燃料を所定の時期に噴射するための指令を、吸気行程を迎える気筒のポート噴射弁３９Ｐ、及び筒内噴射弁３９Ｃに対してそれぞれ行う。これらのステップ４１４，４１６が、噴射量決定手段に対応する。
【００６０】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４２０に進んで、上記ステップ４０８にて決定された残留率Pv、及び付着率Rvと、燃料付着量fw(k)と、上記(1)式とに基づいて燃料付着量fw(k＋1)を更新する。ここで、燃料付着量fw(k)としては、ステップ４１４と同様、前回の本ルーチン実行時において次のステップ４２２にて既に更新されている最新値を使用する。即ち、ＣＰＵ７１はステップ４２２に進むと、fw(k)の値を、今回の本ルーチン実行時において上記ステップ４２０で更新されたfw(k＋1)の値に更新する。このステップ４２０が燃料付着量推定手段に対応する。
【００６１】
そして、ＣＰＵ７１はステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上により、フューエルカット実行条件が成立していない場合、上記ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficは、筒内にて燃焼する総燃料量（Fc＋fic）が要求燃料量Fbaseと一致するように決定されていく。これにより、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させることができる。以降、フューエルカット実行条件が成立しない限りにおいて、ＣＰＵ７１は図４、及び図５に示されたステップ４００〜４１０,４１２〜４２２,５９５を順に繰り返し実行していく。
【００６２】
<フューエルカット実行条件が成立した場合>
次に、この状態にて、フューエルカット実行条件が成立した場合（図６の時刻ｔ１を参照）について説明する。この場合、フューエルカット実行フラグＸＦＣの値が「０」から「１」に変更される。従って、ＣＰＵ７１はステップ４１０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２４に進み、フューエルカット実行フラグＸＦＣの値が「０」から「１」に変化したか否かを判定する。
【００６３】
現時点は、フューエルカット実行フラグＸＦＣの値が「０」から「１」に変更された直後であるから、ＣＰＵ７１はステップ４２４にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２６に進み、燃料付着量fw(k)の値が第２所定値fwlim2よりも大きいか否かを判定する。ここで、第２所定値fwlim2は、後述する第１所定値fwlim1よりも大きい値である。また、燃料付着量fw(k)としては、ステップ４１４等と同様、前回の本ルーチン実行時においてステップ４２２にて更新されている最新値が使用される。燃料付着量fw(k)の値が第２所定値fwlim2よりも大きい場合については、後述する。
【００６４】
いま、燃料付着量fw(k)の値が第２所定値fwlim2以下であるものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ４２６にて「Ｎｏ」と判定して図５のステップ４２８に進み、ポート噴射量fipを「０」に設定し、続くステップ４３０にてMapfwlim1(Tc,ＯＳＡ)を利用して次のステップ４３２の判定にて燃料付着量fw(k)と比較される第１所定値（微小値）fwlim1を求める。
【００６５】
これにより、第１所定値fwlim1は、触媒温度Tcが高いほどより小さい値に、触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが小さいほどより小さい値に決定される。ここで、触媒温度Tcとしては、触媒温度センサ６６の出力から得られる現時点での値が使用される。また、酸素吸蔵量ＯＳＡとしては、下記(2),(3)式によって計算される現時点での値が使用される。
【００６６】
ΔＯＳＡ＝０．２３・Fbase・(abyfs−stoich)  ・・・(2)
【００６７】
ＯＳＡ＝ΣΔＯＳＡ  ・・・(3)
【００６８】
上記(2),(3)式において、ΔＯＳＡは、燃焼サイクル毎に排気通路に排出されるガス（従って、触媒５３に流入するガス）に含まれる酸素の過剰量（以下、「酸素吸蔵量変化量」と称呼する。）である。値「０．２３」は、大気中に含まれる酸素の重量割合である。abyfsは、空燃比センサ６５の出力から得られる排気空燃比であり、stoichは理論空燃比（例えば、１４．７）である。上記(2)式に示したように、燃焼サイクル毎に筒内で燃焼する総燃料量（即ち、要求燃料量Fbase）に、理論空燃比からの偏移（abyfs−stoich）を乗じることで、燃焼サイクル毎に触媒５３に流入する空気の過剰量が求められ、この空気の過剰量に酸素の重量割合である値「０．２３」を乗じることで酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡが求められる。そして、上記(3)式に示したように、ΔＯＳＡを燃焼サイクル毎に積算することで触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが計算される。
【００６９】
また、上述のように計算される触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡの値が、「０」未満となる場合、ＯＳＡ＝０とされ、一方、ＯＳＡの値が、別途図示していないルーチンにより適宜計算されている触媒５３の酸素吸蔵量の最大許容量である最大酸素吸蔵量Cmaxを超える場合、ＯＳＡ＝Cmaxとされる。以上が触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡの計算方法である。
【００７０】
第１所定値fwlim1は、ポート噴射停止中（fip＝０）において吸気行程毎に吸気通路構成部材から離脱して筒内に流入する燃料（即ち、上記付着流入燃料）が未燃燃料として排気通路に排出されたとしても、触媒温度Tcの過度の上昇により触媒５３の劣化が促進されること、並びに未燃燃料がそのまま触媒５３から排出されることを十分に抑制できる程度に付着流入燃料量「(1−Pv)・fw(k)」(図３を参照)を小さい値とするための燃料付着量fw(k)の値であり、実験・シミュレーション等を通じて得られる値である。
【００７１】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ４３２に進み、燃料付着量fw(k)の値が上記求めた第１所定値fwlim1以下となっているか否かを判定する。燃料付着量fw(k)としては、前回の本ルーチン実行時においてステップ４２２にて既に更新されている最新値を使用する。いま、「fw(k)＞fwlim1」であるものとして説明を続けると（図６の時刻ｔ１を参照）、ＣＰＵ７１は「Ｎｏ」と判定してステップ４３４に進んで、上記求められた要求燃料量Fbaseと、上記決定された残留率Pvと、燃料付着量fw(k)と、ステップ４３４内に記載の式とに基づいて筒内噴射量ficを求める。即ち、筒内噴射量ficが、要求燃料量Fbaseから付着流入燃料量(1-Pv)・fw(k)を減じた値に設定される。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ４１８〜４２２の処理を順に実行した後、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７２】
これにより、ポート噴射量fipは「０」に設定されているのでポート噴射の停止が開始される（図６の時刻ｔ１以降を参照）。しかしながら、上記求めた筒内噴射量ficの燃料の筒内噴射の継続により失火が発生しない。従って、付着流入燃料が未燃燃料として排気通路へ排出されることが防止され得る。加えて、付着流入燃料量(1−Pv)・fw(k)と筒内噴射量fic(＝Fbase−(1−Pv)・fw(k))の和の量（即ち、要求燃料量Fbase）の燃料が筒内で燃焼することになるから、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させることができる。
【００７３】
以降、「fw(k)＞fwlim1」である限りにおいて（図６の時刻ｔ１〜ｔ２を参照）、ＣＰＵ７１は図４、及び図５に示されたステップ４００〜４１０,４２４,４２８〜４３２,４３４,４１８〜４２２,５９５を順に繰り返し実行していく。これにより、筒内噴射が継続される。この期間中、ポート噴射量fipが「０」に設定されているから図５のステップ４２０にて更新される燃料付着量fw(k＋1)（fw(k)）が吸気行程毎に小さくなっていく。
【００７４】
その後、吸気行程毎により小さい値に更新されていく燃料付着量fw(k)が、第１所定値fwlim1以下になると（図６の時刻ｔ２を参照）、ＣＰＵ７１は図５のステップ４３２に進んだとき、「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３６に進んで、筒内噴射量ficを「０」に設定する。これにより、筒内噴射の停止が開始される。即ち、フューエルカットが開始される。これらのステップ４２８〜４３２,４３６がフューエルカット手段に対応する。
【００７５】
以降、フューエルカット実行条件が成立している限り（ＸＦＣ＝１）において（図６の時刻ｔ２〜ｔ３を参照）、ＣＰＵ７１はステップ４００〜４１０,４２４,４２８〜４３２,４３６,４１８〜４２２,５９５を順に繰り返し実行していく。これにより、フューエルカットが継続される。
【００７６】
このようにフューエルカットが開始された時点以降、筒内に供給される燃料が付着流入燃料のみとなって失火が発生する。換言すれば、付着流入燃料は未燃燃料として排気通路に排出されていく。しかしながら、この時点以降、燃料付着量fwは上述した第１所定値fwlim1以下となる。従って、付着流入燃料量(1−Pv)・fw(k)は十分に小さくなっていて、付着流入燃料が未燃燃料として排気通路に排出されたとしても、触媒温度Tcの過度の上昇により触媒５３の劣化が促進されること、並びに未燃燃料がそのまま触媒５３から排出されることが抑制され得る。
【００７７】
加えて、上述したように、第１所定値fwlim1は、触媒温度Tcが高いほどより小さい値に決定されているから、フューエルカットが開始された時点以降における燃料付着量fw(k)（即ち、付着流入燃料量(1−Pv)・fw(k)）も触媒温度Tcが高いほどより小さい値になる。従って、触媒温度Tcが高いほど触媒５３に流入する未燃燃料の量をより小さくすることができるから、触媒温度Tcが高い場合であっても、触媒５３の温度が過度に高くなることで触媒の劣化が促進されることが抑制され得る。また、第１所定値fwlim1は、触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが小さいほどより小さい値に決定される。従って、触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡが小さい場合であっても、未燃燃料が触媒５３からそのまま排出されることが抑制され得る。
【００７８】
そして、フューエルカット実行条件が成立しなくなると（図６の時刻ｔ３を参照）、フューエルカット実行フラグＸＦＣの値が「１」から「０」に変更される。従って、ＣＰＵ７１は、これ以降、ステップ４１０に進んだとき「Ｎｏ」と判定して再びステップ４１２〜４１６の処理を実行するようになる。これにより、ステップ４０６にて求められるポート噴射割合Ｒに応じたポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficの燃料噴射制御が再開される。
【００７９】
<スロットル弁開度のディレイ処理>
最後に、スロットル弁開度TAのディレイ処理について説明する。上述したように、スロットル弁アクチュエータ４３ａは、スロットル弁開度TAが上記テーブルMapTAt(Accp)を利用して求められる目標スロットル弁開度TAtと原則的に一致するように別途図示しないルーチンにより制御されている。
【００８０】
いま、燃料付着量fw(k)が上記第２所定値fwlim2よりも大きい状態にてアクセル操作量Accpが「０」よりも大きい値から「０」に急変したことでフューエルカット実行条件が成立した（ＸＦＣの値が「０」から「１」に変化した）ものとする。この場合、ＣＰＵ７１はステップ４１０に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２４に進み、「Ｙｅｓ」と判定した後、続くステップ４２６にて燃料付着量fw(k)が第２所定値fwlim2よりも大きいか否かを判定する。
【００８１】
現時点では、燃料付着量fw(k)が上記第２所定値fwlim2よりも大きい。従って、ＣＰＵ７１はステップ４２６にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３８に進み、ＣＰＵ７１は、フューエルカット実行条件が成立している間（ＸＦＣ＝１の間）だけ、スロットル弁開度TAが、上記テーブルMapTAt(Accp)を利用して求められる目標スロットル弁開度TAtに代えて目標スロットル弁開度TAtにディレイ期間T1のディレイ処理を施した値に一致するようにスロットル弁アクチュエータ４３ａに対して指示をした後、図５のステップ４２８以降の処理を実行する。
【００８２】
これにより、フューエルカット実行条件が成立した時点での燃料付着量fw(k)が大きい場合（fw(k)＞fwlim2）、フューエルカット実行条件が成立した時点からディレイ期間T1だけ遅れてスロットル弁開度TAが急激に減少する。即ち、フューエルカット実行条件成立時点からのディレイ期間T1中においては、スロットル弁開度TAの急激な減少（従って、吸気管圧力Pmの急激な減少）の発生が回避され得るから、燃料付着量fw(k)が急激に蒸発することが回避され得る。即ち、付着流入燃料量(1−Pv)・fw(k)の推定誤差の増大が回避され得る。
【００８３】
加えて、ポート噴射量fipが「０」に維持されているから、フューエルカット実行条件成立時点以降図５のステップ４２０にて更新される燃料付着量fw(k＋1)(fw(k))が吸気行程毎に小さくなっていく。従って、フューエルカット実行条件成立時点からディレイ期間T1が経過した時点では燃料付着量fw(k)は十分に小さくなっているから、その時点でスロットル弁開度TAが急激に減少することで発生する付着流入燃料量(1−Pv)・fw(k)の誤差を小さくすることができる。以上により、フューエルカット実行条件成立時点以降の筒内噴射継続中において（図６の時刻ｔ１〜ｔ２を参照）、付着流入燃料量(1−Pv)・fw(k)に基づいて求められる筒内噴射量fic（ステップ４３４を参照）を、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるための値に精度良く決定することが困難となる事態を回避することができる。
【００８４】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の実施形態によれば、フューエルカット実行条件が成立していない場合、ポート噴射量fip、及び筒内噴射量ficは、筒内にて燃焼する総燃料量が要求燃料量Fbaseと一致するようにポート噴射割合Ｒに応じて決定されていく。この結果、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させることができる。
【００８５】
一方、フューエルカット実行条件が成立した場合、先ず、ポート噴射が停止され、ポート噴射が停止された時点から燃料付着量fw(k)が第１所定値fwlim1以下となるまでの期間中、筒内噴射量ficの燃料の筒内噴射を継続する。これにより、上記期間中、失火が回避され得、付着流入燃料が未燃燃料として排気通路に排出されることが防止され得る。更に、上記期間中、筒内噴射量ficは、要求燃料量Fbaseから付着流入燃料量を減じた量に決定されていく。この結果、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させることができる。
【００８６】
そして、ポート噴射停止後において次第に減少していく燃料付着量fw(k)が第１所定値fwlim1以下となると、筒内噴射も停止される（即ち、フューエルカットが開始される）。従って、これ以降、筒内に供給される燃料が付着流入燃料のみとなって失火が発生して、付着流入燃料が未燃燃料として排気通路に排出されていく。しかしながら、この時点以降における付着流入燃料量(1−Pv)・fw(k)は十分に小さくなっている。従って、付着流入燃料が未燃燃料として排気通路に排出されたとしても、触媒温度Tcの過度の上昇により触媒５３の劣化が促進されること、並びに未燃燃料がそのまま触媒５３から排出されることが抑制され得る。
【００８７】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、第１所定値fwlim1を触媒温度Tcと、触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡと、Tc,ＯＳＡを引数とするテーブルMapfwlim1とを用いて求めていたが、第１所定値fwlim1を一定値としてもよい。これにより、第１所定値fwlim1を求めるためのテーブル検索の必要がなくなり、ＣＰＵ７１の計算負荷が軽減され得る。この場合、排気通路へ排出される未燃燃料の量を確実に抑制する上で第１所定値fwlim1の値をテーブルMapfwlim1が採り得る最小値とすることが望ましい。
【００８８】
また、上記実施形態においては、スロットル弁開度TAのディレイ処理が行われる場合において、ディレイ期間T1が一定の時間になるように構成されているが、ディレイ期間T1をフューエルカット実行条件成立時点での燃料付着量fw(k)に応じて変更するように構成してもよい。これによれば、ディレイ期間T1が燃料付着量fw(k)が大きいほどより長く設定されることで、フューエルカット実行条件成立時点からディレイ期間T1経過後における燃料付着量fw(k)を確実に小さくできる。換言すれば、上記構成によりディレイ期間T1が適切に設定され得る。
【００８９】
また、上記実施形態においては、スロットル弁開度TAの遅延処理として、ディレイ処理が行われているが、時定数をT2とする一次遅れ処理を行うように構成してもよい。これによれば、フューエルカット実行条件成立時点以降におけるスロットル弁開度TAの急激な変化（減少）、従って、吸気管圧力Pmの急激な変化の発生を回避できる（即ち、吸気通路構成部材に付着している燃料が急激に蒸発することを回避できる）。従って、付着流入燃料量の誤差の増大を回避することができるから、フューエルカット実行条件成立時点以降の筒内噴射継続中において、筒内噴射量ficを、空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるための値に精度良く決定できる。ここで、時定数T2は、一定値であってもよいし、燃料付着量fw(k)に応じて設定されるように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態においては、フューエルカット実行条件成立後、直ちにポート噴射を停止するように構成されているが、フューエルカット実行条件成立後、更に所定時間が経過した時点からポート噴射を停止するように構成してもよい。
【００９１】
加えて、上記実施形態においては、噴射割合として、ポート噴射割合Ｒ（＝fip/(fip+fic)）を採用するように構成されているが、筒内噴射割合（fic/(fip+fic)）を採用するように構成してもよい。また、噴射割合として、値「fip/fic」、或いは、値「fic/fip」を採用するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】ポート噴射弁から噴射された燃料が吸気通路構成部材に付着する様子を概念的に示した図である。
【図３】ポート噴射弁から噴射された燃料の量（ポート噴射量）と、吸気通路構成部材に付着する燃料の量（燃料付着量）と、筒内に流入する燃料の量（必要ポート流入燃料量）との関係を説明するための図である。
【図４】図１に示したＣＰＵが実行する、ポート噴射量及び筒内噴射量の決定、並びに、ポート噴射及び筒内噴射の実行のためのプログラムの前半部を示したフローチャートである。
【図５】図１に示したＣＰＵが実行する、ポート噴射量及び筒内噴射量の決定、並びに、ポート噴射及び筒内噴射の実行のためのプログラムの後半部を示したフローチャートである。
【図６】フューエルカット実行フラグの値、ポート噴射量、筒内噴射量、及び燃料付着量の変化の一例を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１０…火花点火式多気筒内燃機関、２５…燃焼室、３９Ｃ…筒内噴射弁、３９Ｐ…ポート噴射弁、４１…吸気管、４３…スロットル弁、５３…触媒、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ
【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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