(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燃料噴射弁と、
各気筒のポート壁面温度が等しくなるように前記ポート壁面温度を気筒毎に制御するポート壁面温度制御手段と、
前記ポート壁面温度に基づいて、吸気ポートに付着するポート付着燃料量を推定するポート付着燃料量推定手段と、
前記ポート付着燃料量に基づいて、前記燃料噴射弁における燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
【請求項２】
前記ポート壁面温度制御手段は、冷却水温に基づいて、気筒毎に前記ポート壁面温度を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料制御装置。
【請求項３】
前記ポート壁面温度制御手段は、サーモスタット開度に基づいて、気筒毎に前記ポート壁面温度を制御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制御装置。
【請求項４】
前記ポート付着燃料量推定手段は、
前記燃料噴射弁による燃料噴射量のうち吸気ポートに付着する割合を表したポート付着率を取得するポート付着率取得手段と、
吸気ポートに付着した燃料量のうち付着した状態で残留する割合を表したポート残留率を取得するポート残留率取得手段と、を含み、
前記ポート付着率、および前記ポート残留率に基づいて、前記ポート付着燃料量を気筒毎に推定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料制御装置に関し、特に、ポート噴射型の内燃機関の燃料噴射量を制御する燃料制御装置に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
ポート噴射型の内燃機関においては、吸気通路に配置された燃料噴射弁によって、吸気ポート内部に燃料が噴射される。このようにして噴射された燃料は、吸気バルブの開弁に伴い、筒内負圧が吸気ポートに導かれることにより、空気と共に筒内に吸入される。吸気ポートに噴射された燃料の一部は、その内壁などに付着する。定常状態ではその燃料付着量が一定となり、筒内に吸入される燃料の量は、噴射される燃料の量と等しくなる。
【０００３】
ところが、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量や燃料噴射量が変化することにより、その燃料付着量にも増減が生ずる。そしてこの増減が生ずる間は、筒内に吸入される燃料の量と、噴射される燃料の量との間にずれが生ずる。したがって、過渡運転時に所望量の燃料を筒内に吸入させるためには、上記燃料付着量の増減が相殺されるように燃料噴射量を補正することが必要である。
【０００４】
従来、例えば特開２００５−４８７１２号公報には、ポート噴射型の内燃機関において、燃料噴射量に上記補正を施す燃料噴射装置が開示されている。この装置は、具体的には、ポート付着燃料量、液体流入燃料量、および筒内付着燃料量を状態変数とする燃料挙動モデルを有している。燃料挙動モデルのパラメータは、内燃機関の運転状態により更新される。そして、この装置は、内燃機関の運転状態に応じて更新された燃料挙動モデルに従って燃料付着量を算出し、その算出量に基づいて燃料噴射量の補正を行うこととしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４８７１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２５８８号公報
【特許文献３】特開平９−３０３１７３号公報
【特許文献４】特開平７−５４６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記公報に記載されているように、吸気ポート壁面に付着する燃料の付着率、残留率といったパラメータは、吸気ポート壁面の温度と相関を有する。そして、このポート壁面温度は、ポート付近を流れる冷却水温と同じであるとして、水温センサにより検出される値をポート壁面温度として使用していた。しかしながら、冷却水はエンジン内部を循環しながら熱を吸収する。このため、厳密には、冷却水温はエンジン内部で一定ではなく、各気筒のポート壁面温度は異なる値となる。したがって、水温センサの出力に基づいて、一律に壁面温度を推定する従来の手法においては、各気筒のポート壁面温度を考慮して筒内の燃料量を求めることができないため、燃料噴射量を最適に制御することは困難であった。
【０００７】
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、内燃機関の各筒内における燃料量をそれぞれ正確に求め、内燃機関の燃料噴射量を最適に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
また、第１の発明は、内燃機関の燃料制御装置であって、
吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、
各気筒のポート壁面温度が等しくなるように前記ポート壁面温度を気筒毎に制御するポート壁面温度制御手段と、
前記ポート壁面温度に基づいて、吸気ポートに付着するポート付着燃料量を推定するポート付着燃料量推定手段と、
前記ポート付着燃料量に基づいて、前記燃料噴射弁における燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ポート壁面温度制御手段は、冷却水温に基づいて、気筒毎に前記ポート壁面温度を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、第３の発明は、第１または２の発明において、
前記ポート壁面温度制御手段は、サーモスタット開度に基づいて、気筒毎に前記ポート壁面温度を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、
前記ポート付着燃料量推定手段は、
前記燃料噴射弁による燃料噴射量のうち吸気ポートに付着する割合を表したポート付着率を取得するポート付着率取得手段と、
吸気ポートに付着した燃料量のうち付着した状態で残留する割合を表したポート残留率を取得するポート残留率取得手段と、を含み、
前記ポート付着率、および前記ポート残留率に基づいて、前記ポート付着燃料量を気筒毎に推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、各気筒のポート壁面温度が同じ値になるように各気筒のポート壁面温度を気筒毎に制御することができる。そして、上記ポート壁面温度に基づいてポート付着燃料量を推定し、噴射すべき燃料量を算出することができる。このため、各気筒のポート壁面温度を同じ値に制御した上で、筒内の目標空燃比に対応した燃料噴射量を算出することができる。したがって、筒内の空燃比を高精度、かつ最適に制御することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、各気筒のポート壁面温度は、冷却水温に基づいて制御することができる。したがって、各気筒のポート壁面温度を同じ値に制御した上で、筒内の目標空燃比に対応した燃料噴射量を算出することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、各気筒のポート壁面温度は、サーモスタットの開度に基づいて制御することができる。したがって、各気筒のポート壁面温度を同じ値に制御した上で、筒内の目標空燃比に対応した燃料噴射量を算出することができる。
【００２３】
第４の発明によれば、ポート付着燃料量は、ポート付着率と、ポート残留率に基づいて推定することができる。したがって、推定されたポート付着燃料量を用いて噴射すべき燃料量を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照してこの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。
【００２５】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施形態１の構成を説明するための図を示す。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。
【００２６】
エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ１８が配置されている。エアフロメータ１８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１８の下流には、スロットルバルブ２０が設けられている。また、スロットルバルブ２０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２２が配置されている。
【００２７】
スロットルバルブ２０の下流には、サージタンク２２４が設けられている。また、サージタンク２４の更に下流には、内燃機関の吸気ポート２６に燃料を噴射するための燃料噴射弁２８が配置されている。
【００２８】
内燃機関１０は吸気バルブ３０を駆動する可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構３２、および排気バルブ３４を駆動するＶＶＴ機構３６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３８、および機関回転数ＮＥを検出する回転数センサ４０を備えている。
【００２９】
本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁２８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３２、３６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。
【００３０】
次に、本実施の形態にかかる燃料挙動モデルについて説明する。図２は、吸気ポート２６近傍の拡大図である。以下、図２に示すように、燃料噴射弁２８から噴射される燃料の量を「燃料噴射量ｆｉ」、吸気ポート２６の壁面、または吸気バルブ３０の表面に付着する燃料の量を「燃料付着量ｆｗｐ」、筒内に吸入される燃料の量を「筒内流入燃料量ｆｃ」と記す。
【００３１】
図３は、本実施の形態の装置が用いる燃料挙動モデルを説明するための図である。この燃料挙動モデルは燃料噴射弁２８から噴射された後の燃料の挙動を表すモデルである。図３に示す残留率Ｒｐ、付着率Ｐｐ、および燃料量ｆｉ、ｆｗｐ、ｆｃは、何れも、その燃料挙動モデルにおいて用いられるパラメータである。以下、図３に基づいて残留率Ｒｐ、および付着率Ｐｐ、燃料量ｆｉ、ｆｗｐ、ｆｃの関係を説明する。
【００３２】
上述したように、燃料噴射量ｆｉは、燃料噴射弁２８から噴射された後、その一部が吸気ポート２６の壁面に付着し、その残部が筒内に吸入される。この際、吸気ポート２６等の内壁に付着する噴射の割合を「ポート付着率Ｒｐ」と定義すれば、図３に示すように、燃料噴射量ｆｉのうち筒内に吸入されることなくポートウェットの一部となる燃料は、「Ｒｐ×ｆｉ」で表されることなり、一方、筒内に吸入される燃料の量は「（１−Ｒｐ）×ｆｉ」で表されることとなる。
【００３３】
筒内流入燃料量ｆｃには、上記の演算式ｆｉ×（１−Ｒｐ）で表される量の燃料量の他、吸気ポート２６等の内壁に付着していた燃料のうち、筒内へ流入した燃料量が含まれる。ここで、吸気工程の実行後にポートウェットが壁面等に付着したままの状態で残る割合を「ポート残留率Ｐｐ」とすれば、図３に示すように、吸気工程の開始時に存在していたポート壁面付着量は、その吸気工程の後には「Ｐｐ×ｆｗｐ」で表される量に減少していることになり、一方、その吸気工程の間には、「（１−Ｒｐ）×ｆｗｐ」で表される量の燃料がポートウェットの存在に起因して筒内に流入したことになる。
【００３４】
したがって、第ｋサイクルにおける噴射行程の開始時における吸気ポート２６のポート壁面付着量がｆｗｐ(ｋ)であり、第ｋサイクルにおける燃料噴射量がｆｉ(ｋ)である場合、第ｋサイクルの終了後に発生している吸気ポート３０の壁面付着量（つまり、第ｋ＋１サイクルにおける壁面付着量）ｆｗｐ(ｋ＋１)、および第ｋサイクルにおける筒内流入要求量ｆｃ(ｋ)はポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐを用いて次式のように表すことができる。
ｆｗｐ(ｋ＋１)＝Ｐｐ×ｆｗｐ(ｋ)＋Ｒｐ×ｆｉ(ｋ)                ・・・（１）
ｆｃ(ｋ)＝（１−Ｐｐ）×ｆｗｐ(ｋ)＋（１−Ｒｐ）×ｆｉ(ｋ)      ・・・（２）
【００３５】
上記（２）式によれば、ｆｃ(ｋ)の燃料を筒内に流入させるために必要な燃料噴射量ｆｉ(ｋ)は、以下のように表すことができる。
ｆｉ(ｋ)＝{ｆｃ(ｋ)−（１−Ｐｐ）×ｆｗｐ(ｋ)}／（１−Ｒｐ）    ・・・（３）
【００３６】
したがって、個々のサイクルにおいて、燃料噴射に先立って、上記ｆｃが目標値となるように燃料噴射量ｆｉを補正すれば、燃料付着量ｆｗｐの影響を排除して、常に所望の空燃比Ａ／Ｆを得ることが可能である。
【００３７】
以上、説明したとおり、本実施の形態の装置においては、ポート付着率Ｒｐと、ポート残留率Ｐｐが判れば、上記（１）式にしたがって、個々のサイクルにおいて発生する燃料付着量ｆｗｐを精度よく算出することができる。そして、上記（３）式にしたがって、燃料噴射量ｆｉを算出することにより、高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
【００３８】
ここで、ポート付着率Ｒｐや、ポート残留率Ｐｐは、例えば、内燃機関１０の運転状態との関係で定めた適合マップを予め準備しておき、そのマップを参照することで特定することが可能である。より具体的には、機関負荷ＫＬ、回転数センサ４０にて検出された機関回転数ＮＥ、吸気バルブ３０の開弁タイミング（バルブタイミングＶＴ）、吸気ポート２６の壁面温度Ｔｗなどをパラメータとした運転状態と、ポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐとの関係をマップ化しておき、個々のサイクルでは、ＫＬ、ＮＥ、ＶＴ、Ｔｗに対応する値をそのマップから読み取ることにより、Ｒｐ、およびＰｐを求めることができる。
【００３９】
また、前述のとおり、各気筒の吸気ポート壁面温度は同じ温度ではないため、水温センサの検出値をポート壁面温度として一律に推定することとすると、正しい値を推定することができない。したがって、各気筒のポート壁面温度Ｔｗをそれぞれ推定することができれば、より精度よくＲｐ、およびＰｐを求めることが可能である。
【００４０】
そこで、以下の式を用いて第ｎ気筒のポート壁温Ｔｗ(ｎ)を推定することとする。
Ｔｗ(ｎ)＝ＴＨＷ＋Ｔｗｈ(ｎ)  （ｎ＝１、２、・・）    ・・・（４）
ここで、Ｔｗｈ(ｎ)は第ｎ気筒の温度補正量であり、運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＶＴ、ＴＨＷなど）に対応する値をマップから読み取ることにより求めることができる。これにより、第ｎ気筒のポート壁面温度Ｔｗ(ｎ)から、各気筒のポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐ求めることができ、高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
【００４１】
[実施の形態１における具体的処理]
図４は、上述した機能を実現するために、本実施の形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図４に示すルーチンは内燃機関１０が１サイクル動作する毎に実行されるルーチンであり、ここではｋサイクルでのルーチンを示す。このルーチンでは、先ず、内燃機関１０の水温ＴＨＷが取得される（ステップ１００）。具体的には、ここでは、水温センサ３８の出力信号がＥＣＵ５０に供給される。
【００４２】
次いで、現在の内燃機関１０の状態を表す各種のパラメータが取得される（ステップ１０２）。具体的には、ここでは、エアフロメータ１８により検出された吸入空気量Ｇａ、スロットルセンサ２２により検出されたスロットル開度ＴＡ、回転数センサ４０にて検出された機関回転数ＮＥ、負荷率ＫＬ、バルブタイミングＶＴなどの出力信号がＥＣＵ５０に供給される。
【００４３】
次に、各気筒のポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)が特定される（ステップ１０４）。前述のとおり、ポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)は運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＶＴ、ＴＨＷなど）により特定される。ＥＣＵ５０は、ポート壁温補正量とこれら状態量との関係を規定したマップを記憶している。ここではそのマップに従って、上記ステップ１０２にて取得された各種状態量に対応するポート壁温補正量が気筒毎に特定される。
【００４４】
図４に示すルーチンでは、次に、各気筒のポート壁温Ｔｗ(ｎ)が算出される（ステップ１０６）。具体的には、ここでは、ステップ１００にて取得された水温ＴＨＷと、ステップ１０４にて特定されたポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)とが、上記（４）式に代入されて各気筒のポート壁温Ｔｗ(ｎ)が算出される。
【００４５】
ＥＣＵ５０は、次に、ポート内制御パラメータであるポート残留率Ｒｐ、およびポート付着率Ｐｐを気筒毎に算出する（ステップ１０８）。前述のとおり、ポート残留率Ｒｐ、およびポート付着率Ｐｐは運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＶＴ、ＴＨＷ、Ｔｗなど）により特定される。ＥＣＵ５０は、Ｐｐ、およびＲｐとこれら状態量との関係を規定したマップを記憶している。ここではそのマップに従って、上記ステップ１００乃至１０６にて取得された各種状態量に対応するＰｐ、およびＲｐが、気筒毎に特定される。
【００４６】
図４に示すルーチンでは、次に、第ｋサイクルにおける燃料付着量ｆｗｐ(ｋ)が気筒毎に算出される（ステップ１１０）。このステップにおいては、具体的には、上記ステップ１０８にて算出されたポート残留率Ｒｐ、およびポート付着率Ｐｐが、第ｋ−１サイクルにおける（１）式の演算に代入されて、第ｋサイクルにおける燃料付着量ｆｗｐ(ｋ)が算出される。
【００４７】
次に、燃料噴射量の過渡増減量Δｆｉ(ｋ)が気筒毎に算出される（ステップ１１２）。このステップにおいては、先ず、吸入空気量Ｇａ等に基づいて、空燃比Ａ／Ｆがストイキ近傍となるように基本噴射量ｆｉ０(ｋ)が算出される。次いで、第ｋサイクルにおける燃料噴射量ｆｉ(ｋ)が算出される。ここでは、具体的には、先ず、第ｋサイクルにおける筒内要求燃料量ｆｃ(ｋ)が、空燃比Ａ／Ｆがストイキとなるよう所定の値に設定される。そして、ｆｃ(ｋ)、ステップ１０８にて算出されたポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐ、および上記ステップ１１０にて算出された燃料付着量ｆｗｐ(ｋ)が上記（３）式に代入され、燃料噴射量ｆｉ(ｋ)が算出される。次いで、燃料噴射量ｆｉ(ｋ)から上記基本噴射量ｆｉ０(ｋ)を差し引くことにより、過渡増減量Δｆｉ(ｋ)が算出される。本ステップでは、上記処理が気筒毎に行われる。
【００４８】
以上、本実施の形態１においては、第ｋサイクルにおける過渡増減量Δｆｉ(ｋ)が算出され、本ルーチンは終了する。気筒毎に算出されたΔｆｉ(ｋ)は、基本噴射量ｆｉ０(ｋ)に加えられ、最終的な各気筒における燃料噴射量が決定する。
【００４９】
以上、説明したとおり、本実施の形態の装置によれば、各気筒のポート壁温がそれぞれ推定される。そして推定されたポート壁温に基づいて、各気筒の燃料噴射量が算出される。したがって、各気筒の温度差を考慮した、高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
【００５０】
また、上述した実施の形態１においては、ポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐを、機関負荷ＫＬ、機関回転数ＮＥ、バルブタイミングＶＴ、および吸気ポート２６の壁面温度Ｔｗ(ｎ)などの運転状態との関係を記憶したマップを利用して特定することとしているが、その特定手法は上記マップに限られない。すなわち、ポート内ガスの圧力、温度、流速等のポート内状態量をパラメータとする公知の数式モデル演算に則って算出することとしてもよい。
【００５３】
実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
図５、および６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図５は、本実施の形態のハードウェア構成を示す図である。図５に示す構成は内燃機関１０を備えている。尚、内燃機関１０は図１と同様の構成を有するため、かかる構成の記載、および説明は省略する。内燃機関１０は、更にサーモスタット４２、およびラジエター４４を有する。そして、図５に示すとおり、これらは内燃機関１０の有する冷却水通路４６ａに介装されている。また、サーモスタット４２と内燃機関１０との間にはバイパス通路４６ｂが設置されている。また、本実施の形態はＥＣＵ５０を有する。そしてＥＣＵ５０に後述する図６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。
【００５４】
次に、サーモスタットの動作について説明する。図５に示すサーモスタット４２は、温度に応じて開閉する制御バルブを内部に有し、冷却水流路を制御することができる。つまり、冷却水温度が低い場合においては、制御バルブが閉じられ、内燃機関１０を通過した冷却水はバイパス通路４６ｂを介して循環する。これに対して、冷却水温度が高くなった場合においては、制御バルブが開弁し、冷却水は通路４６ａからラジエター４４を介して循環する。したがって、これらの装置によれば、内燃機関の早期暖機を実現し、かつ冷却水の温度を所望の状態に制御することができる。
【００５５】
［実施の形態２の特徴］
上述した実施の形態１では、内燃機関の冷却水温（ＴＨＷ）、および運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＶＴ、など）が各気筒のポート壁温と相関を有するとして、マップに従って特定されたポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)に基づいて各気筒のポート壁温Ｔｗ(ｎ)を特定し、各気筒の温度差を考慮した高精度な燃料噴射制御を可能としている。これに対して、冷却水温はサーモスタットの動作によって変化するため、かかる動作が各気筒のポート壁温にも影響を与える。このため、サーモスタット開度を考慮することにより、気筒毎のポート壁温Ｔｗ(ｎ)の推定精度を高め、各気筒に噴射すべき燃料噴射量を精度よく算出することも可能である。
【００５６】
つまり、サーモスタット４２の制御バルブが閉じた状態においては、内燃機関１０から流出する冷却水は、ラジエター４４を介さずバイパス通路４６ｂを介して機関内部を循環する。このため、内燃機関１０内部での冷却水の温度差が小さく、各気筒のポート壁温差も小さくなる。これに対して、サーモスタット４２の制御バルブが開き始めると、ラジエター４４にて冷却された冷却水（Cold）が、バイパス通路４６ｂを介して循環する冷却水に混入し、内燃機関１０内部を循環する。このため、内燃機関１０内部での冷却水温度差が大きく、各気筒のポート壁温差も大きくなる。
【００５７】
ラジエターを介した冷却水（Cold）の混入量は上記制御バルブの開度に応じて変化する。このため、運転状態およびサーモスタット開度を考慮することにより、ポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)推定精度を高めることができる。したがって、運転状態およびサーモスタット開度とポート壁温補正量の関係を記憶したマップからポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)を特定し、最終的な各気筒のポート壁温を算出することができる。
【００５８】
[実施の形態２における具体的処理]
図６は、上述した機能を実現するために、本実施の形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図６に示すルーチンは内燃機関１０が１サイクル動作する毎に実行されるルーチンであり、ここではｋサイクルでのルーチンを示す。このルーチンでは、先ず、サーモスタット４２の制御バルブ開度Ｔｈａｎｇが取得される（ステップ２００）。前述のとおり、サーモスタットは温度に応じて開閉する弁である。このため、ここでは、水温センサ３８の出力信号に基づいて、バルブ開度が推定される。
【００５９】
次いで、現在の内燃機関１０の状態を表す各種のパラメータが取得される（ステップ２０２）。このステップにおいては、具体的には、図４に示すステップ１０２と同様の処理が実行される。
【００６０】
次に、各気筒のポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)が特定される（ステップ２０４）。前述のとおり、ポート壁温補正量Ｔｗｈ(ｎ)は運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＶＴ、など）、およびサーモスタット４２の制御バルブ開度Ｔｈａｎｇにより特定される。ＥＣＵ５０は、ポート壁温補正量と、上記運転状態およびバルブ開度の関係を規定したマップを記憶している。ここでは、そのマップに従って、上記ステップ２００にて取得されたバルブ開度に対応するポート壁温補正量が気筒毎に特定される。
【００６１】
図４に示すルーチンでは、次に、各気筒のポート壁温Ｔｗ(ｎ)が算出される（ステップ２０６）。ＥＣＵ５０は、次に、ポート内制御パラメータであるポート残留率Ｒｐ、およびポート付着率Ｐｐを気筒毎に算出する（ステップ２０８）。そして、次に、第ｋサイクルにおける燃料付着量ｆｗｐ(ｋ)が気筒毎に算出される（ステップ２１０）。最後に、燃料噴射量の過渡増減量Δｆｉ(ｋ)が気筒毎に算出される（ステップ２１２）。これらステップ２０６乃至２１２においては、具体的には、図４に示すステップ１０６乃至１１２と同様の処理が気筒毎に実行される。
【００６２】
以上、本実施の形態２においては、第ｋサイクルにおける過渡増減量Δｆｉ(ｋ)が算出され、本ルーチンは終了する。気筒毎に算出されたΔｆｉ(ｋ)は、基本噴射量ｆｉ０(ｋ)に加えられ、最終的な各気筒における燃料噴射量が決定する。
【００６３】
以上、説明したとおり、本実施の形態の装置によれば、各気筒のポート壁温がサーモスタット開度に基づいて推定される。そして推定されたポート壁温に基づいて、各気筒の燃料噴射量が算出される。したがって、各気筒の温度差を考慮した、高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
【００６４】
また、上述した実施の形態２においては、ポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐを、機関負荷ＫＬ、機関回転数ＮＥ、バルブタイミングＶＴ、および吸気ポート２６の壁面温度Ｔｗ(ｎ)などの運転状態との関係を記憶したマップを利用して特定することとしているが、その特定手法は上記マップに限られない。すなわち、ポート内ガスの圧力、温度、流速等のポート内状態量をパラメータとする公知の数式モデル演算に則って算出することとしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態２においては、サーモスタット開度を水温センサ３８の出力信号に基づいて推定することとしているが、サーモスタット開度を取得する手段はこれに限られない。すなわち、サーモスタットにセンサを設置し、直接開度を検出することとしてもよい。
【００６８】
実施の形態３．
［実施の形態３の構成］
次に、図７、および８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のハードウェア構成は、図１に示すハードウェア構成に加えて、図７に示すポートヒータ４８を用いる。そして、ＥＣＵ５０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。
【００６９】
上述した実施の形態１では、各気筒のポート壁温Ｔｗをそれぞれ正確に推定し、かかる推定値に基づいて燃料噴射量ｆｉをそれぞれ算出することにより、各気筒の温度差を考慮した高精度な燃料噴射制御を可能としている。これに対して、各気筒のポート壁温を常に同じに制御することとすれば、かかるポート壁温に基づいて、すべての気筒に共通の燃料噴射量ｆｉを算出することが可能である。
【００７０】
図７は、本発明の実施形態３の構成を説明するための吸気ポート２６近傍の拡大図である。図７に示すとおり、ポートヒータ４８は、吸気ポート壁面の燃料が付着する部分に設置されている。ＥＣＵ５０はポートヒータ４８と接続されており、各気筒の温度が同じになるように、適当にヒータを駆動する。
【００７１】
[実施の形態３における具体的処理]
図８は、上述した機能を実現するために、本実施の形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図６に示すルーチンは内燃機関１０が１サイクル動作する毎に実行されるルーチンであり、ここではｋサイクルでのルーチンを示す。このルーチンでは、先ず、内燃機関１０の水温ＴＨＷが取得される（ステップ３００）。具体的には、ここでは、水温センサ３８の出力信号がＥＣＵ５０に供給される。
【００７２】
次いで、現在の内燃機関１０の状態を表す各種のパラメータが取得される（ステップ３０２）。具体的には、ここでは、吸入空気量Ｇａ、スロットル開度ＴＡ、機関回転数ＮＥ、負荷率ＫＬ、バルブタイミングＶＴなどの出力信号がＥＣＵ５０に供給される。
【００７３】
図８に示すルーチンでは、次に、各気筒のポートヒータ４８への通電量が算出される（ステップ３０４）。通電量は、ここでは各気筒のポート壁温がステップ３００にて検出された冷却水温と同じになるように、ステップ３０２にて特定された運転条件（Ｇａ、ＴＡ、ＫＬ、ＮＥ、ＶＴなど）に基づいて特定される。ＥＣＵ５０は、通電量とこれら状態量との関係を規定したマップを記憶している。ここではそのマップに従って、上記ステップ３０２にて取得された各種状態量に対応する通電量が、気筒毎に特定される。
【００７４】
次に、ＥＣＵ５０は、算出された通電量に基づいて各気筒のポートヒータ４８を駆動する(ステップ３０６)。これにより、各気筒のポート壁温は常に水温ＴＨＷと同じ値になるように制御される。
【００７５】
ＥＣＵ５０は、次に、ポート内制御パラメータであるポート残留率Ｒｐ、およびポート付着率Ｐｐを算出する（ステップ３０８）。ここでは、各ポート壁温（Ｔｗ）はすべて冷却水温ＴＨＷと同じ値であるとして、ポート残留率Ｒｐ、ポート付着率Ｐｐを算出する。前述のとおり、ポート残留率Ｒｐ、およびポート付着率Ｐｐは運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＶＴ、ＴＨＷ、ＴＷなど）により特定される。ＥＣＵ５０は、Ｐｐ、およびＲｐとこれら状態量との関係を規定したマップを記憶している。ここではそのマップに従って、上記ステップ３００乃至３０２にて取得された各種状態量に対応するＰｐ、およびＲｐが特定される。
【００７６】
図８に示すルーチンでは、次に、第ｋサイクルにおける燃料付着量ｆｗｐ(ｋ)が算出される（ステップ３１０）。そして、燃料噴射量の過渡増減量Δｆｉ(ｋ)が算出される（ステップ３１２）。これらステップ３１０、および３１２においては、具体的には、図４に示すステップ１１０、および１１２と同様の処理が気筒毎に実行される。
行される。
【００７７】
以上、説明したとおり、第ｋサイクルにおける過渡増減量Δｆｉ(ｋ)が算出され、本ルーチンは終了する。算出されたΔｆｉ(ｋ)は、基本噴射量ｆｉ０(ｋ)に加えられ、最終的な燃料噴射量が決定する。
【００７８】
以上、説明したとおり、本実施の形態の装置によれば、ポートヒータ４８を駆動することにより、各気筒のポート壁温が冷却水温ＴＨＷと同じ値に制御される。このため、ポート壁温はすべての気筒において同じ値（水温）に推定され、燃料噴射量が算出される。したがって、各気筒の温度差を考慮することなく、高精度な燃料噴射量制御を実現することができる。
【００７９】
ところで、上述した実施の形態３においては、冷却水温ＴＨＷ、および運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＶＴなど）のマップに従って通電量を特定し、ポートヒータ４８を駆動することとしているが、通電量の特定手法はこれに限られない。すなわち、実施の形態２と同様にサーモスタット開度を取得し、このサーモスタット開度および上記運転状態と、通電量の関係を記憶したマップを使用し、ポート壁温を水温値と同じ値にするための通電量を特定することとしてもよい。
【００８０】
また、上述した実施の形態３においては、ポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐを、機関負荷ＫＬ、機関回転数ＮＥ、バルブタイミングＶＴ、および吸気ポート２６の壁面温度Ｔｗなどの運転状態との関係を記憶したマップを利用して特定することとしているが、その特定手法は上記マップに限られない。すなわち、ポート内ガスの圧力、温度、流速等のポート内状態量をパラメータとする公知の数式モデル演算に則って算出することとしてもよい。
【００８１】
また、上述した実施の形態３においては、ポートヒータ４８を各ポート壁面に設置し、ポート壁面が冷却水温度ＴＨＷと同じ値になるように、ヒータを駆動することとしているが、上記ポート壁面の温度制御の手法は、ポートヒータに限られない。すなわち、ポートヒータに代えて、各ポート壁面に温水を流すことにより蓄熱を供給する蓄熱システムを設置し、各ポート壁面に流れる温水量を制御バルブ等により調整することにより温度制御を行うこととしてもよい。
【００８２】
また、上述した実施の形態３においては、ポートヒータ４８を各ポート壁面に設置し、ポート壁面が冷却水温度ＴＨＷと同じ値になるように、ヒータを駆動することとしているが、上記ポート壁面の制御温度は冷却水温と同じ値に限られない。すなわち、各気筒のポート壁温が同じ値に制御されれば、冷却水温と異なる値であっても、かかるポート壁温に基づいて、燃料噴射量を算出することができる。
【００８３】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３０４の処理を実
行することにより前記第１の発明における「ポート壁面温度制御手段」が、上記ステップ
３１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ポート付着燃料量推定手段
」が、上記ステップ３１２の処理を実行することにより前記第１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。
【００８４】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３０６の処理を
実行することにより前記第４の発明における「ポート付着率取得手段」、および「ポート
残留率取得手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【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に示す内燃機関のポート近傍を拡大して表した図である。
【図３】本発明の燃料挙動モデルを説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２の構成を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３の構成を説明するために、ポート近傍を拡大して表した図である。
【図８】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアフィルタ
１８  エアフロメータ
２０  スロットルバルブ
２２  スロットルセンサ
２４  サージタンク
２６  吸気ポート
２８  燃料噴射弁
３８  水温センサ
４０  回転数センサ
４２  サーモスタット
４４  ラジエター
４６  冷却水流路
４８  ポートヒータ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
ｆｉ  燃料噴射量
ｆｗｐ  燃料付着量
ｆｃ  筒内流入燃料量
Ｒｐ  ポート付着率
Ｐｐ  ポート残留率
Ｔｗ  ポート壁温
Ｔｗｈ  ポート壁温補正量
ｆｉ０  基本噴射量
Δｆｉ  過渡増減量
Ｔｈａｎｇ  サーモスタット開度
【図１】
0004591339.tif 000002
【図２】
0004591339.tif 000003
【図３】
0004591339.tif 000004
【図４】
0004591339.tif 000005
【図５】
0004591339.tif 000006
【図６】
0004591339.tif 000007
【図７】
0004591339.tif 000008
【図８】
0004591339.tif 000009