(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁の上流に配置される上流噴射弁および下流に配置される下流噴射弁を少なくとも１つずつ備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、
予定の演算周期で要求燃料量（ＴＣＹＬ）を演算するとともに、該要求燃料量（ＴＣＹＬ）に基づいて上流噴射弁および下流噴射弁の燃料噴射量を演算する手段と、
前記燃料噴射量に基づいて上流噴射弁および下流噴射弁から燃料を噴射した後、吸気行程終了までに到来する演算周期で再び演算された要求燃料量に対する直前の燃料噴射量の不足分を算出する手段とを具備し、
前記不足分を前記吸気行程中に下流噴射弁から噴射するよう構成され、
前記燃料噴射量の不足分を算出する手段が、
上流噴射弁から噴射されてスロットル弁下流へ直接流入する燃料の量（ＣＦＷ）を算出する直接分算出部（２８）と、
上流噴射弁から噴射されてスロットル弁上流で吸気管内壁に付着し、その後そこから離脱してスロットル弁下流に流入する燃料の量（ＤＦＷ）を、予め設定した付着率および離脱率に従って算出する間接分算出部（２９）と、
下流噴射弁から噴射される燃料の量と、前記直節分算出部（２８）で算出された燃料の量（ＣＦＷ）および前記間接分算出部（２９）で算出された燃料の量（ＤＦＷ）とを合計して合計燃料量（ＴｉｎＴＨ）を算出する下流燃料算出部（３０）と、
前記下流燃料算出部（３０）で算出された合計燃料量（ＴｉｎＴＨ）のうち、スロットル弁下流で吸気管内壁に付着して、その後そこから離脱してエンジン側へ流入する燃料の量（ＢＦＷ）を算出する下流間接分算出部（３１）と、
前記下流燃料算出部（３０）で算出された合計燃料量（ＴｉｎＴＨ）からスロットル弁下流で吸気管内壁に付着する燃料の量（１−ＡＦＷ）を差し引いた燃料量（ＡＦＷ）を算出する下流直接分算出部（３２）と、
前記下流直接分算出部（３２）で算出された燃料量（ＡＦＷ）および前記下流間接分算出部（３１）で算出された燃料量（ＢＦＷ）を合計して合算燃料量（ＡＦＷ＋ＢＦＷ）を算出する合算部（３３）とからなり、
前記要求燃料量（ＴＣＹＬ）に対する前記合算部（３３）で算出された合算燃料量（ＡＦＷ＋ＢＦＷ）の差を不足分として算出するよう構成されていることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に関し、特に、燃料噴射弁から噴射された燃料のうち、吸気管内壁に付着するなどにより直接的に気筒に給送されない分を推定して適切に燃料噴射するのに好適なエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットル弁の上流および下流にそれぞれ燃料噴射弁を配置したエンジンの制御装置が知られる。例えば、特開平６−１０２９９９号公報に記載された制御装置は、アイドル回転域では下流側の燃料噴射弁のみから燃料を噴射させる一方、アイドル回転域以外ではエンジンの状態に応じて上流側の燃料噴射弁から噴射させる。また、アイドル回転域からアイドル回転域外へ移行する時には、下流側噴射弁の噴射量を目標値に向けて漸減させる。さらに、下流側噴射弁の噴射量は、上流側噴射弁から噴射された燃料のうち吸気管壁面に付着する分を考慮して決定される。
【０００３】
また、単一の燃料噴射弁を有するエンジンの燃料噴射制御装置において、吸気管内壁に付着する燃料分を考慮して燃料噴射量の補正を行うようにしたものが提案されている（特開平７−２４７８９２号公報、特開平５−３４０２８５号公報）。特に、後者では、１サイクル中で２回の燃料噴射（分割噴射）を行う場合の制御が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記制御装置によれば、スロットル弁上流の壁面付着を考慮しているものの、付着量を推定することまではしていない。したがって、目標空燃比に対する高精度な制御の観点からは不十分であり、結果としてドライバビリティ（走行性能）と燃費向上とを両立させることが困難であった。また、エンジン状態やスロットル開度変化に対する応答性を良好にするため、パラメータの設定数が多くなり、煩雑さが避けられなかった。
【０００５】
これに対して、単一の燃料噴射弁を有するエンジンの燃料噴射制御装置の例では、燃料付着量を推定している。しかし、単一の燃料噴射弁によるものであるため、スロットル弁の上下流に燃料噴射弁を備えたものでスロットル弁の上下流における燃料付着量を推定するような複雑な系への応用は考えられていなかった。
【０００６】
また、上記特開平６−１０２９９９号公報に記載されているように、一般に燃料噴射量の演算は予定のクランク角毎（この公報の制御装置では、クランク角１８０°毎）に燃料噴射量が算出され、１サイクル（クランク角７２０°）に１回、各噴射弁から燃料が噴射される。したがって、燃料噴射量が算出された後、燃料噴射までにエンジン状態が変化しても、１度決定された燃料噴射量を変更できない。このため、エンジン状態が大きく変化する加速状態では、燃料供給量が不足してドライバビリティを悪化させることがある。特に、スロットル開度が大きく変化した場合、上流の燃料噴射弁から噴射された燃料のうち、どの程度がスロットル弁下流に流入したかが不明であるため、オーバーリッチやオーバーリーン等を発生しやすい。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決し、スロットル弁上流からの燃料流入状態をもとに、最新のエンジン状態に合わせて高精度に燃料供給量を決定できるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、予定の演算周期で要求燃料量を演算するとともに、該要求燃料量に基づいて上流噴射弁および下流噴射弁の燃料噴射量を演算する手段と、前記燃料噴射量に基づいて上流噴射弁および下流噴射弁から燃料を噴射した後、吸気行程終了までに到来する演算周期で再び演算された要求燃料量に対する直前の燃料噴射量の不足分を算出する手段とを具備し、前記不足分を前記吸気行程中に下流噴射弁から噴射するよう構成された点に第１の特徴がある。
【０００９】
第１の特徴によれば、周期毎に演算される要求燃料量に見合った燃料を噴射した後、吸気行程が終了するまでに、先の燃料噴射による不足分を算出して追加噴射することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記燃料噴射量の不足分を算出する手段が、上流噴射弁および下流噴射弁から噴射された燃料のうち吸気管内壁に付着し、その後、離脱してエンジン内へ給送される燃料の量を、予め設定した付着率および離脱率に従って算出する手段を具備し、前記要求燃料量に対する前記燃料の量を含めた上流噴射弁および下流噴射弁による燃料給送量の差を不足分として算出するよう構成された点に第２の特徴がある。
【００１１】
また、本発明は、前記燃料噴射量の不足分を算出する手段が、上流噴射弁から噴射されてスロットル弁下流へ流入する燃料、上流噴射弁から噴射されてスロットル弁上流で吸気管内壁に堆積し、その後離脱してスロットル弁下流に流入する燃料、および下流噴射弁から噴射される燃料の合計からスロットル弁下流で吸気管内壁に付着する燃料を差し引いた燃料の量を算出する第１算出手段と、前記第１算出手段で算出された燃料の量および前記スロットル弁下流で吸気管内壁に付着して堆積した燃料のうちエンジン側へ流入する燃料の量を合計する第２算出手段と、前記要求燃料量に対する前記第２算出手段で算出された燃料の量の差を不足分として算出するよう構成された点に第３の特徴がある。
【００１２】
第２，３の特徴によれば、予め設定した付着率および離脱率に従って、燃料噴射弁から直接ではなく間接的にエンジンに給送される燃料の量を推定して、正確に燃料の不足分を検出することができる。
【００１３】
さらに、本発明は、予定の演算周期で要求燃料量を演算するとともに、該要求燃料量に基づいて燃料噴射弁の燃料噴射量を演算する手段と、前記燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁から燃料を噴射した後、吸気行程終了までに到来する演算周期で再び演算された要求燃料量に対する直前の燃料噴射量の不足分を算出する手段とを具備し、前記不足分を前記吸気行程中に追加噴射するよう構成され、かつ、前記不足分は、燃料噴射弁から噴射されて吸気管内壁に堆積する分、および堆積した分から離脱して気筒に流入する分を加減算して算出する点に第４の特徴がある。
【００１４】
第４の特徴によれば、燃料噴射弁から噴射されて直接気筒に流入する分と吸気管内壁に堆積した後、そこから離脱して間接的に気筒に流入する分を算出して、正確に不足分を認識し、追加燃料をエンジンに給送することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだエンジンの要部構成図である。同図において、気筒（以下、「シリンダ」ともいう）１の燃焼室２には、吸気ポート３および排気ポート４が開口し、各ポート３，４には吸気弁５および排気弁６がそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ７が設けられる。点火プラグ７には点火コイル２３が接続される。
【００１６】
吸気ポート３に通じる吸気通路８には、その開度θTHに応じて吸入空気量を調節するスロットル弁９、スロットル弁９の上流に設けられた燃料噴射弁（以下、「上流噴射弁」という）１０および下流に設けられた燃料噴射弁（以下、下流噴射弁」という）１０ａ、ならびにスロットル開度θTHを検出するスロットルセンサ１１および負圧センサ１２が設けられる。吸気通路８の終端にはエアクリーナ１３が設けられ、エアクリーナ１３内にはエアフィルタ１４が設けられ、このエアフィルタ１４を通じて吸気通路８へ外気が取り込まれる。さらに、エアクリーナ１３内には吸気温センサ１５が設けられる。
【００１７】
気筒１内にはピストン１６が設けられ、このピストン１６にコンロッド１７を介して連接されたクランク軸１８には、クランクの回転角度を検出して所定クランク角毎にクランクパルスを出力するクランク角センサ１９が対向配置される。さらに、クランク軸１８に連結されて回転するギヤ等の回転体２０には車速センサ２１が対向配置される。
【００１８】
吸気弁５および排気弁６を開閉するため、カム５１、６１がそれぞれ設けられる。これらのカム５１，６１は図示しないギヤ列を介してクランク軸１８から伝達される回転と連動して回転する。カム６１には、その回転角度位置を検知するカム角センサ２５が設けられる。
【００１９】
また、気筒１の周りに形成されたウォータジャケットにはエンジン温度を代表する冷却水の温度を検出する水温センサ２２が設けられる。さらに、適宜の位置に大気圧センサ２６が設けられる。
【００２０】
制御装置２４はＣＰＵやメモリからなるマイクロコンピュ−タであり、入出力ポート、Ａ／Ｄ変換器などのインタフェースを備え、図示しないバッテリから動作電力を得ている。前記各センサの出力は入力ポートを通じて制御装置２４に取り込まれる。また、各センサからの入力信号に基づく処理結果に従い、上流噴射弁１０、下流噴射弁１０ａや点火プラグ７に駆動信号が出力される。上流および下流噴射弁１０、１０ａの駆動信号（噴射信号）は噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、上流および下流噴射弁１０、１０ａは、このパルス幅に対応する時間開弁されて吸気通路８に燃料が噴射される。
【００２１】
上流および下流噴射弁１０，１０ａの噴射燃料は、全量が燃焼室２に直接給送されるのではなく、一部は、一旦吸気通路８の内壁に付着した後、そこから燃焼室２に給送される。また、上流噴射弁１０から噴射されてスロットル弁９の上流の内壁に付着されたものが、さらに下流噴射弁１０ａから噴射された燃料の一部とともに下流の内壁に付着し、そこから燃焼室２に給送されることもある。
【００２２】
そこで、本実施形態では、スロットル弁９下流の壁面燃料付着量、およびスロットル弁９上流の壁面燃料付着量を推定する。そして、これらの推定壁面燃料付着量を勘案し、上流および下流噴射弁１０，１０ａの燃料噴射量を算出する。具体的には、スロットル弁９の上下流の壁面燃料付着量を推定するための付着率と、壁面に付着して堆積した燃料のうち離脱してそこから下流に流入する燃料の割合つまり離脱率を用いて燃料噴射量を算出する。これら付着率や離脱率は、エンジン状態つまりスロットル開度θTHとエンジン回転数Neの関数であり、実験結果をもとに算出し、設定される。
【００２３】
図３は、吸気通路８に噴射される燃料の動態モデルを示すスロットル弁９近傍つまりスロットルボディの模式図である。同図において、燃料量「TCYL」が総要求燃料量Tinと一致するように、上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａによるそれぞれの燃料供給量を制御する。上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａの総要求燃料量Tinを「１」とし、下流噴射弁１０ａからシリンダ１に供給する燃料の噴射割合、つまり下流噴射割合を「RLU」としたとき、上流噴射弁１０からシリンダ１に供給する燃料の噴射割合、つまり上流噴射割合は「1-RLU」である。また、上流噴射弁１０の総噴射燃料量のうちスロットル弁９の下流に直接移行する割合つまり上流直接率を「CFW」としたとき、スロットル弁９の上流壁面に付着する燃料の割合つまり「付着率」は上流付着率「1-CFW」と定義される。
【００２４】
一方、上流噴射弁１０から上流直接率「CFW」でスロットル弁９の下流に直接給送される燃料、および一旦上流壁面に付着した後、壁面から離脱して下流に給送される燃料は、下流噴射弁１０ａの噴射燃料と一体となって間接的に下流に給送される。ここで、壁面から離脱して下流に給送される燃料の割合つまり「離脱率」を、上流間接率「DFW」と定義する。
【００２５】
スロットル弁９の下流には、上流噴射弁１０から直接または間接的に流入する燃料と、下流噴射弁１０ａから噴射される燃料とが存在する。この燃料の量を下流燃料量TinTHと定義する。このうち吸気ポート３に直接移行する燃料は下流直接率「AFW」で計算され、スロットル弁９下流で壁面に付着する燃料は「付着率」としての下流付着率「1-AFW」で計算される。
【００２６】
さらに、上流壁面に付着した燃料つまり上流付着量は「TWPU」、下流壁面に付着した燃料つまり下流付着量は「TWPL」と定義され、下流付着量「TWPL」のうち、吸気ポート３側へ給送される割合つまり「離脱率」は下流間接率「BFW」と定義される。下流直接率「AFW」と下流間接率「BFW」とに基づいて算出される燃料量が気筒１に給送される燃料量「TCYL」である。この燃料量「TCYL」が要求燃料量と一致するように燃料供給量が制御される。
【００２７】
以上の定義から、気筒１の燃料要求量「TCYL」、次回演算時に使用される下流付着量「TWPL」、次回演算時に使用される上流付着量「TWPU」、下流燃料量「TinTH」は、次の各式(式1)〜(式4)でそれぞれ算出される。TCYL=AFW×TinTH+BFW×TWPL…(式1)。TWPL=(1-AFW)×TinTH+(1-BFW)×TWPL…(式2)。TWPU=(1-RLU)×(1-CFW)×Tin(TOTAL)+(1-CFW)×TWPU…(式3)。TinTH=Tin(TOTAL)×RLU+CFW×(1-RLU)×Tin(TOTAL)+DFW×TWPU…(式4)。
【００２８】
上記式（式1)〜(式4)に対応するブロック図を図４に示す。また、燃料要求量「TCYL」を過不足無く供給する全噴射量Tin(TOTAL)を算出する演算機能のブロック図は、図４に基づき、図５のように表すことができる。
【００２９】
次に、過渡状態のドライバビリティを確保するために加速補正を加える制御モデルを説明する。この制御モデルにおいて、加速補正量を含まない燃料要求量を「TCYL(MAP)」と定義し、加速補正量を含む燃料要求量を「TCYL(TACC)」と定義する。燃料要求量TCYL(TACC)は燃料要求量TCYL(MAP)に加速補正量TACCを加算した値である。
【００３０】
ここで、上流噴射弁１０からシリンダ１に供給される燃料量は、加速補正量を含まない燃料要求量TCYL(MAP)のうち、下流噴射割合RLUに対応する分を差し引いた量の燃料噴射に寄与する。一方、下流噴射弁１０ａからシリンダ１に供給される燃料量は加速補正量を含む燃料要求量TCYL(TACC)から、上記上流噴射弁１０の寄与分を差し引いた量の燃料噴射を実施する。
【００３１】
まず、加速補正量を含まない燃料要求量TCYL(MAP)に対応するため、スロットル弁９の下流に存在しなければならない燃料量TinTH(MAP)は次式(式5)で表される。TinTH(MAP)=(TCYL(MAP)-BFW×TWPL)/AFW…(式5)。
【００３２】
燃料量TinTH(MAP)を、上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａの噴射量との関係で表すと次式(式6)のようになる。TinTH(MAP)=Tin(total)×RLU+CFW×(1-RLU)×Tin(TOTAL)+DFW×TWPU…(式6)。
【００３３】
(式5)および(式6)により、全噴射量Tin(TOTAL)は次式(式7)で表される。Tin(TOTAL)=[(TCYL(MAP)-BFW×TWPL)/AFW-DFW×TWPU]/[RLU+(1-RLU)×CFW]…(式7)。
また、(式7)により、上流噴射量Tin(Upper)は次式(式8)で表される。Tin(Upper)=(1-RLU)/[RLU+(1-RLU)×CFW][(1/AFW)(TCYL(MAP)-BFW×TWPL)-DFW×TWPU]…(式8)。
【００３４】
下流噴射量は次のようにして算出される。まず、加速補正量を含む燃料要求量TCYL(TACC)に対応するため、スロットル弁９の下流に存在しなければならない燃料量TinTH(TACC)は次式(式9)で表される。TinTH(TACC)=(TCYL(TACC)-BFW×TWPL)/AFW…(式9)。
【００３５】
スロットル弁９の上流に存在する燃料のうち、スロットル弁９の下流に流入する燃料の量TinTH(Upper)は次式(式10)で表される。TinTH(Upper)=CFW×Tin(Upper)+DFW×TWPU…(式10)。
【００３６】
(式9)および(式10)により、下流噴射量Tin(Lower)は次式(式11)で表される。Tin(Lower)=TinTH(TACC)-TinTH(Upper)=(TCYL(MAP)-BFW×TWPL)/AFW-(CFW×Tin(Upper)+DFW×TWPU)…(式11)。
【００３７】
なお、上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａの単位時間当たりの噴射量が異なる場合は、下流噴射弁１０ａに対する上流噴射弁１０の燃料噴射比率を予め設定し、その比率に従って燃料噴射時間を算出する。燃料噴射量比率KTin(Upper)は、上流噴射量Tin(Upper)の関数としてテーブル化しておくことができる。図６は燃料噴射量比率KTin(Upper)と上流噴射量Tin(Upper)との関係を設定したテーブルの一例である。
【００３８】
上流噴射弁１０の噴射時間Tout(Upper)は次式(式12)により算出される。Tout(Upper)=Tin(Upper)×KTin(Upper)+TiVB(Upper)…(式12)。TiVB(Upper)は上流噴射弁１０の無効噴射時間である。
【００３９】
下流噴射弁１０ａの噴射時間Tout(Lower)は次式(式13)により算出される。Tout(Lower)=Tin(Lower)+TiVB(Lower)…(式13)。TiVB(Lower)は下流噴射弁１０ａの無効噴射時間である。
【００４０】
上流壁面に付着した燃料（上流付着量TWPU）と下流壁面に付着した燃料（下流付着量TWPL）のうち、今回のサイクルで持ち去られた分と、新たに付着した燃料とを考慮し、次回サイクルに使用される下流付着量TWPLと上流付着量TWPUとを算出する。
【００４１】
まず、上記(式2)より、次回サイクルに持ち越される下流付着量TWPLは次式(式14)で算出される。次回TWPL=(1-RLU)×TinTH(TACC)+(1-BFW)×TWPL…(式14)。また、上流噴射弁１０による噴射は加速補正量を含まないので、次回サイクルに持ち越される上流付着量TWPUは上記(式3)と同じ式(式15)を使用して算出される。次回TWPU=(1-RLU)×(1-CFW)×Tin(TOTAL)+(1-CFW)×TWPU…(式15)。
【００４２】
上記制御モデルによって燃料噴射制御を行うのに際し、スロットル開度が大きく変化した場合等、急激なエンジン状態の変化に合わせて燃料供給できるようにするのが好ましい。そこで、本実施形態では、上流噴射弁１０から噴射された燃料がスロットル弁下流に流入する状態をクランク角９０°毎に監視し、最新のエンジン状態に合わせて、下流噴射弁１０ａにより燃料の不足分を補正する。
【００４３】
上述のように、スロットル弁９の下流に流入する燃料には、上流噴射弁１０から噴射されて直接流入する分と、壁面から離脱して間接的に流入する分とがある。さらに、直接流入分は、燃料噴射期間中はスロットル弁９の下流に流入する一方、間接流入分は、吸気負圧が生じている吸入行程でスロットル弁９の下流に流入するという特徴を有する。
【００４４】
１サイクル中にスロットル開度が変化した場合、それにつれて吸入状態が変化し、スロットル弁９の上流から下流に流入する燃料量が変化する。そこで、クランク角９０°毎に検出される、スロットル弁９上流から下流への直接流入分と間接流入分とに基づいて１サイクル中のスロットル弁９上流から下流への流入燃料量を推定する。そして、各気筒の要求量を供給できない場合は下流噴射弁１０ａから不足分を噴射して補う。
【００４５】
図１０は、本実施形態の制御モデルのタイミングチャートである。同図において、エンジンの１サイクル（クランク角７２０°）を９０°ずつ８つのステージに分割して制御する。上流噴射弁１０の噴射量Tin(Upper)および下流噴射弁１０ａの噴射量Tin(Lower)の演算はクランク角１８０°毎に行われる。この演算結果に基づき、１サイクルに１回、上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａによる燃料噴射を実施する。
【００４６】
１サイクル中に行われる複数回の燃料噴射量演算のうち、実際には、算出された噴射時間等を考慮して、最適の噴射タイミングに対応する演算分が採用される。この例では、ステージ２で行った演算結果が採用され、次のステージ３で上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａによる燃料噴射が開始される。燃料噴射は、ステージ５で終了している。
【００４７】
上流噴射弁１０で噴射された燃料のうち直接流入分は、燃料噴射時間内つまりステージ３〜ステージ５の間、スロットル弁９の下流に流入する（直接流入期間）。また、間接流入分は吸入行程（ステージ５〜７）の間、スロットル弁９の下流に流入する（間接流入期間）。
【００４８】
前記直接流入分および間接流入分は各ステージ毎に算出される。直接流入分による燃料量（直接流入量）はTinLUD n、間接流入分による燃料量（間接流入量）はTinLUID nで定義され、次式(式16)および(式17)で表される。TinLUD n=CFW n×Tin n…(式16)。TinLUID n=DFW n/（間接流入ステージ数)×TWPU n-1…(式17)。これらの式において、符号ｎはステージ番号を示す（以下の式でも同じ）。
【００４９】
上流噴射弁１０から噴射される燃料が吸気弁５に到達する時間は、下流噴射弁１０ａから噴射される燃料が吸気弁５に到達する時間より長い。したがって、ここでは、上流噴射弁１０による燃料噴射が終了するステージ６からその次のステージ５までの１サイクル中にスロットル弁９を通過した燃料量を、吸気行程でスロットル弁９の上流から気筒１に流入する燃料量として計算する。したがって、ステージ６で、上流噴射弁１０による噴射燃料量が分かるので、このステージ６で不足分を計算することができる。一方、下流噴射弁１０ａによる燃料噴射が終了するステージ６の２ステージ後であるステージ０からステージ７までの１サイクル中で下流噴射弁１０ａによる燃料量を計算する。
【００５０】
すなわち、１サイクル中で、スロットル弁９を通過する燃料（上流燃料TinLU）は、ステージ６からステージ５における直接流入量TinLUD n(n=6〜5)および間接流入量TinLUID n(n=６〜5）の合計であると推定できる。
【００５１】
気筒１で要求する燃料量の演算は、吸気行程またはその直前で行われるのが好ましい。演算から燃料噴射までの時間が長いと、エンジン状態の急変に対応できないからである。そこで、吸気行程近傍の演算結果、すなわちステージ６での要求燃料量の演算結果に基づき、１サイクルでの上流噴射弁１０による燃料供給量の不足分を判断する。そして、不足量に応じ、下流噴射弁１０ａによる追加噴射を実施する。追加噴射量TiADDFは、次式(式18)により算出される。TiADDF=TinTH(TACC)-TinLU-Tin(Lower)=(TCYL(TACC)-BFW×TWPL)/AFW-TinLU-Tin(lower)…(式18)。
【００５２】
また、次サイクル用のスロットル弁９の上下流における吸気通路８内壁への燃料付着量は、次式(式19)および(式20)により算出される。TWPU=TWPU 5…(式19)。TWPL=(1-AFW)×TinTH(TACC)+(1-BFW)×TWPL…(式20)。
【００５３】
続いて、上記制御モデルによる燃料噴射制御を図７，８のフローチャートを参照して説明する。図７のステップＳ１では、予定の演算タイミングであるか否かを判別する。この判別はクランク角センサ１９とカム角センサ２５の検知信号に基づいて検出されるクランク位置により行われる。演算タイミングは上述のようにクランク角１８０°毎である。演算タイミングになったならば、ステップＳ２に進んでエンジン回転数Neを読み込む。エンジン回転数Neはクランク角センサ１９の検知信号に基づいて検出される。ステップＳ３では、スロットル開度θTHを読み込む。ステップＳ４では、前回の演算タイミングからの前記スロットル開度θTHの変化量DθTHを算出する。
【００５４】
ステップＳ５では基本噴射量TCYL0を算出する。基本噴射量TCYL0はエンジン回転数Neとスロットル開度θTHとに基づいて算出される。ステップＳ６では、スロットル開度変化量DθTHに基づいて加速補正量TACCを算出する。基本噴射量TCYL0や加速補正量TACCは、基本噴射量TCYL0とエンジン回転数Neおよびスロットル開度θTHとの関係や、スロットル開度変化量DθTHと加速補正量TACCとの関係を予め実験結果や演算に基づいて設定したテーブルを検索して得ることができる。
【００５５】
ステップＳ７では、大気圧センサ２６、吸気温センサ１５、水温センサ２２等の検知信号に基づいてそれぞれ補正項を算出し、これらをまとめた補正係数Ｋを算出する。
【００５６】
ステップＳ８では、加速補正量TACCを含まない燃料要求量TCYL(MAP)と加速補正量TACCを含む燃料要求量TCYL(TACC)を算出する。燃料要求量TCYL(MAP)は基本噴射量TCYL0に補正係数Ｋを乗算して求める。一方、燃料補正量TCYL(TACC)は加速補正量を含まない燃料供給量TCYL(MAP)に加速補正量TACCを加算して求める。
【００５７】
ステップＳ９では、上流噴射量Tin(Upper)と下流噴射量Tin(Lower)とを算出する。これらは、前記(式8)および(式11)を使用して算出する。
【００５８】
ステップＳ１０では、上記上流噴射量Tin(Upper)および下流噴射量Tin(Lower)を供給できるように、上流および下流それぞれの燃料噴射時間を算出する。一般に、上流噴射弁１０と下流噴射弁１０ａとの単位時間当たりの噴射量は異なるので、ステップＳ１０では、(式12)および(式13)を使用して、各燃料噴射時間Tout(Upper)、Tout(Lower)を算出する。
【００５９】
ステップＳ１１では、上流噴射弁１０の噴射タイミングか否かを判断する。上流噴射弁１０の噴射タイミングであると判断されれば、ステップＳ１２に進んでステップＳ１０で算出された時間、上流噴射弁１０を駆動する。
【００６０】
ステップＳ１３では、下流噴射弁１０ａの噴射タイミングか否かを判断する。下流噴射弁１０ａの噴射タイミングであると判断されれば、ステップＳ１４に進んでステップＳ１０で算出された時間、下流噴射弁１０を駆動する。
【００６１】
図８のステップＳ１５では、上流状態監視タイミングか否かを判断する。これはクランク角９０°毎に設定されたタイミングであり、スロットル弁９を通過する燃料の算出タイミングである。ステップＳ１５が肯定であれば、ステップＳ１６において、(式16)を使用して直接流入量TinLUD nを算出する。ステップＳ１７では(式17)を使用して間接流入量TinLUID nを算出する。ステップＳ１８では、今回の燃料噴射によって上流壁面に付着した燃料の量つまり上流付着量TWPU nを算出し、次回の上流状態監視タイミングでの演算のために記憶する。
【００６２】
ステップＳ１９では、追加噴射量算出タイミングか否かを判断する。ステップＳ２０では追加噴射量TiADDFを(式18)を使用して算出する。ステップＳ２１では、今回の燃料噴射によって上流壁面に付着した燃料の量つまり上流付着量TWPUを（式19）を使用して算出し、次回（クランク角１８０°後）の演算のために記憶する。ステップＳ２２では、今回の燃料噴射によって下流壁面に付着した燃料の量つまり下流付着量TWPLを（式20）を使用して算出し、次回（クランク角１８０°後）の演算のために記憶する。ステップＳ２３では、ステップＳ２０での演算に従い、不足分の燃料を下流噴射弁１０ａから噴射する。
【００６３】
上記処理を各サイクル毎、かつ複数気筒では各気筒毎に行うことで、ドライバビリティおよび燃費を考慮して決定される気筒１の要求通りの燃料（シリンダ要求量）を供給することができる。
【００６４】
なお、上流噴射弁１０と下流噴射弁１０ａが配置される周囲環境の違いにより、周囲の雰囲気に対して燃料圧が異なることがある。例えば、下流噴射弁１０ａに対して上流噴射弁１０の燃料圧が低いことがある。上述の制御に加え、燃料圧の違いを考慮した補正を行うことで、シリンダ要求量に対するより精度の高い燃料供給を行うことができる。具体的には、上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａの燃料圧を検出するセンサを設け、このセンサの出力に応じた噴射時間の補正を行う。例えば、燃料圧の高い方の噴射弁の噴射時間を燃料圧の低い方の噴射弁の噴射時間に対して短くするように補正する。
【００６５】
図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の要部機能を示すブロック図である。同図において、直接分算出部２８は上流噴射弁１０から噴射される燃料のうち、吸気管内壁に付着せずスロットル弁９の下流に直接流入する燃料を推定する。間接分算出部２９は上流噴射弁１０から噴射される燃料のうち、吸気管内壁に付着した後、そこから離脱してスロットル弁９の下流に間接的に流入する燃料を推定する。
【００６６】
下流燃料算出部３０は直接分算出部２８および間接分算出部２９で算出された推定燃料量および下流噴射弁１０ａから噴射される燃料の量を合計する。下流間接分算出部３１は下流燃料算出部３０で合計された燃料のうち、吸気管内壁に付着した後、そこから離脱して気筒１に間接的に流入する燃料を推定する。
【００６７】
下流直接分算出部３２は前記下流燃料算出部３０で合計された燃料のうち、下流間接分算出部３１で算出された燃料分を差し引き、気筒１へ直接流入する燃料を推定する。
【００６８】
合算部３３は、下流直接分算出部３２および下流間接分算出部３１で算出された燃料量を合計する。比較部３４は、合算部３３の算出結果つまり気筒１に流入すると推定される燃料の合計量と気筒の要求量TCYLとを比較する。そして、要求量TCYLの方が小さいときは上流噴射弁１０と下流噴射弁１０ａによる燃料噴射時間を長くするよう指示を出力し、要求量TCYLの方が大きいときは上流噴射弁１０と下流噴射弁１０ａによる燃料噴射時間を短くするよう指示を出力する。
【００６９】
図９は、追加噴射量演算の機能を示すブロック図である。同図において、スロットル通過燃料算出部３５は、吸気行程中にスロットル弁９を通過する燃料量TinLU、つまりステージ６からステージ５における直接流入量TinLUD n(n=6〜5)および間接流入量TinLUID n(n=6〜5)の合計を、(式16)および(式17)を使用して算出する。下流噴射量算出部３６は、図１に示した機能により下流噴射弁１０ａの燃料噴射量Tin(Lower)を算出する。下流燃料量算出部３７は要求燃料TCYL(TACC)と、下流直接率AFWおよび下流間接率BFWと、下流付着量TWPLとに基づき、(式9)を使用して下流燃料量TinTH(TACC)を算出する。追加噴射量算出部３８はスロットル通過燃料TinLUと下流燃料量TinTH(TACC)と下流噴射弁１０ａによる燃料噴射量Tin(Lower)とに基づき、(式18)を使用して追加噴射量TiADDFを算出する。
【００７０】
上述の実施形態では、上流噴射弁１０の噴射燃料がスロットル弁９下流で吸気管内壁に付着し、そこから離脱する分も考慮して上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａの燃料噴射量を算出するようにした。しかし、上流噴射弁１０の噴射燃料のうちスロットル弁９の下流で吸気管内壁へ付着する分は考慮せず、上流噴射弁１０から噴射されてスロットル弁９の上流側で内壁に付着する分およびそこから離脱する分と、下流噴射弁１０ａから噴射されてスロットル弁９の下流側で内壁に付着する分およびそこから離脱する分とを別個に考慮して計算するように構成してもよい。
【００７１】
すなわち、上流噴射弁１０から噴射されてエンジンへ直接流入する燃料、および上流噴射弁から噴射された燃料のうち、スロットル弁９の上流で吸気管内壁に堆積し、その後離脱してエンジンへ間接流入する燃料を加算して第１の量とする。一方、下流噴射弁１０ａから噴射されてエンジンへ直接流入する燃料、および下流噴射弁から噴射された燃料のうち、スロットル弁９の下流で吸気管内壁に堆積し、その後離脱してエンジンへ間接流入する燃料を加算して第２の量とする。そして、第１の量および第２の量の合計が、エンジンの要求燃料量つまりシリンダ要求量TCYLに対応するよう、上流噴射弁１０および下流噴射弁１０ａそれぞれの燃料噴射量を決定する。
【００７２】
なお、本実施形態では、燃料噴射弁はスロットル弁９の上流および下流にそれぞれ１つずつ設けたが、本発明は、これに限らず、少なくともスロットル弁９の上流および下流に１つずつ配置してあるエンジンに好適に採用することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、複数の燃料噴射弁の双方から噴射される燃料の直接流入量と間接流入量とを推定して追加の燃料噴射量を決定するようにしたが、複数の燃料噴射弁のそれぞれについて独立に不足分を算出して、個々の燃料噴射弁による燃料噴射量を決定してもよい。要は、燃料噴射弁から噴射された燃料が、吸気行程でどれだけ気筒内に流入するかを、吸気管内壁に付着・離脱する分を付着率や離脱率に従って推定し、その推定に基づき、一定値ではなく、その都度の算出値に従って決定し、不足分を追加するように構成してあればよい。
【００７４】
このような観点から、本発明は、気筒毎に単一の燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料噴射制御装置においても、上記実施形態を変形して同様に採用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１〜請求項４の発明によれば、燃料噴射を行った後、吸気行程の終了前の演算周期で再度演算した要求燃料量に対応できるように追加噴射を行うことができる。特に、吸気管内壁に付着する燃料およびそこから離脱して気筒に流入する燃料を推定して、不足燃料を算出することができる。したがって、エンジン状態が急に変化する過渡状態においても要求量通りの燃料供給が可能となるため、ドライバビリティの向上を図ることができる。また、オーバーリーンによるドライバビリティの悪化を回避するため、リッチ傾向に燃料供給量を設定することがあるが、本発明によれば、そのような配慮が不要になるので、結果的に燃費の改善につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の要部機能ブロック図である。
【図２】  本発明の燃料噴射制御装置を含むエンジンの要部構成図である。
【図３】  吸気通路に噴射される燃料の動態モデルを示すスロットルボディの模式図である。
【図４】  スロットル弁近傍の動態モデルに対応するブロック図である。
【図５】  噴射弁による全噴射量を算出する演算機能のブロック図である。
【図６】  燃料噴射量比率KTin(Upper)と上流噴射量Tin(Upper)との関係を設定したテーブルである。
【図７】  燃料噴射制御の処理を示すフローチャート（その１）である。
【図８】  燃料噴射制御の処理を示すフローチャート（その２）である。
【図９】  本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の追加燃料算出のための要部機能ブロック図である。
【図１０】  燃料噴射時間の演算と燃料噴射のタイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
９…スロットル弁、  １０…上流噴射弁、  １０ａ…下流噴射弁、  １１…スロットルセンサ、  １９…回転角センサ、  ２４…制御装置、  ２５…カム角センサ、  ２６…大気センサ、
【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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