(57)【要約】【課題】排出ＨＣ濃度を高精度に算出可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】筒内供給燃料量F(i)を算出する（ステップ１０２）。ステップ１０４で算出された筒内供給燃料熱量Qfuel(i)、冷却損失熱量Qw(i)及び熱発生量(i)を用いて未燃割合R(i)を算出する（ステップ１０６）。後燃え燃料量Fab(i)を算出する（ステップ１０８）。排出ガス量Gex(i)を算出する（ステップ１１０）。筒内供給燃料量F(i)、未燃割合R(i)、後燃え燃料量Fab(i)及び排出ガス量Gex(i)を用いて、排出ＨＣ濃度HC(i)を算出する（ステップ１１２）。【選択図】図３
2007205274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
筒内に供給される燃料量を算出する筒内供給燃料量算出手段と、
筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内から排出される燃料の未燃割合を算出する未燃割合算出手段と、
前記筒内から排出される未燃燃料のうちの前記排気通路で燃焼する燃料量を算出する排気通路燃焼燃料量算出手段と、
前記筒内に供給される燃料量と、前記未燃割合と、前記排気通路で燃焼する燃料量とに基づいて、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスのＨＣ濃度を算出するＨＣ濃度算出手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記未燃割合算出手段は、
前記筒内に供給される燃料が有する理論上の燃料熱量を算出する燃料熱量算出手段と、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内で発生する熱発生量を算出する熱発生量算出手段と、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内での冷却損失熱量を算出する冷却損失熱量算出手段とを有し、
前記燃料熱量と、前記熱発生量と、前記冷却損失熱量との比を求めることで、前記未燃割合を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
インジェクタからの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの目標ＨＣ濃度を算出する目標ＨＣ濃度算出手段とを更に備え、
前記燃料噴射量制御手段は、前記目標排出ＨＣ濃度と、前記排出ガスのＨＣ濃度との比較結果に基づいて、燃料噴射量を制御することを特徴とする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係り、特に、排出ＨＣ濃度を算出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路にＨＣ濃度センサを備えた装置が知られている。この装置によれば、ＨＣ濃度センサを用いて、排気ガスの未燃ＨＣの濃度（以下「排出ＨＣ濃度」という。）を検出することができる。しかし、ＨＣ濃度センサにより排出ＨＣ濃度を検出する場合には、排気通路長に起因する応答遅れが生じる可能性がある。
また、ＨＣ濃度センサを用いることなく、排出ＨＣ濃度を算出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、機関回転数と負荷（燃料噴射量）とに基づいて標準状態のＨＣ排出量(MHC)が算出されている。更に、このＨＣ排出量(MHC)を噴射時期ずれ等を考慮して補正することで、基本ＨＣ排出量(HCB)が求められている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５７０５３号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６１６号公報
【特許文献３】特開平１１−１５３０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、何らかの要因で、各気筒及び各サイクルで燃焼が悪化する場合（例えば、失火が発生する場合）がある。
しかしながら、かかる場合においても、上記特許文献１に記載された方法では、機関回転数及び負荷から通常燃焼した際のＨＣ排出量が算出されるため、精度良くＨＣ排出量を算出することが難しい。すなわち、上記特許文献１に記載された方法を用いると、各気筒及び各サイクルで燃焼ばらつきが生じた場合に、この燃焼ばらつきの影響が排出ＨＣ濃度の算出に反映されない。
本発明者等は、上記方法とは異なる新規な方法を用いて、排出ＨＣ濃度を精度良く算出できることを見出した。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排出ＨＣ濃度を高精度に算出可能な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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
筒内に供給される燃料量を算出する筒内供給燃料量算出手段と、
筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内から排出される燃料の未燃割合を算出する未燃割合算出手段と、
前記筒内から排出される未燃燃料のうちの前記排気通路で燃焼する燃料量を算出する排気通路燃焼燃料量算出手段と、
前記筒内に供給される燃料量と、前記未燃割合と、前記排気通路で燃焼する燃料量とに基づいて、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスのＨＣ濃度を算出するＨＣ濃度算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記未燃割合算出手段は、
前記筒内に供給される燃料が有する理論上の燃料熱量を算出する燃料熱量算出手段と、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内で発生する熱発生量を算出する熱発生量算出手段と、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内での冷却損失熱量を算出する冷却損失熱量算出手段とを有し、
前記燃料熱量と、前記熱発生量と、前記冷却損失熱量との比を求めることで、前記未燃割合を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、インジェクタからの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの目標ＨＣ濃度を算出する目標ＨＣ濃度算出手段とを更に備え、
前記燃料噴射量制御手段は、前記目標排出ＨＣ濃度と、前記排出ガスのＨＣ濃度との比較結果に基づいて、燃料噴射量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１及び第２の発明によれば、筒内圧に基づいて算出された未燃割合を用いて、排気浄化触媒に流入する排気ガスのＨＣ濃度が算出される。すなわち、各気筒及び各サイクルの燃焼ばらつきにより変動する筒内圧を考慮して、ＨＣ濃度が算出される。よって、ＨＣ濃度を精度良く算出することができる。
【００１０】
第３の発明によれば、第１及び第２の発明により算出されたＨＣ濃度に基づいて、燃料噴射量の制御を精度良く実行することができる。これにより、車両から排出されるエミッションを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本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。
【００１２】
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態によるシステムの構成を示す概略図である。本実施の形態のシステムは複数の気筒を有しているが、図１にはそのうちの一気筒のみを示している。
本実施の形態のシステムは、ポート噴射型の内燃機関１を備えている。内燃機関１は、内部にピストン２を有するシリンダブロック４を備えている。シリンダブロック４には水温センサ６が設けられている。水温センサ６は、冷却水温を検出するように構成されている。
【００１３】
ピストン２は、クランク機構を介してクランク軸８に連結されている。クランク軸８の近傍には、クランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、クランク軸８の回転角度（クランク角θ）を検出するように構成されている。
【００１４】
シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド１２が組み付けられている。ピストン２上面からシリンダヘッド１２までの空間は燃焼室１４を形成している。シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ１６が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内の燃焼圧（以下「筒内圧」という。）を検出する筒内圧センサ１７が設けられている。
【００１５】
シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する吸気ポート１８を備えている。吸気ポート１８と燃焼室１４との接続部には吸気バルブ２０が設けられている。吸気バルブ２０は、可変動弁機構２１により駆動されるものである。可変動弁機構２１は、吸気バルブ２０のバルブタイミング及びバルブリフト量を変更可能に構成されている。
【００１６】
吸気ポート１８には吸気通路２２が接続されている。吸気通路２２には、吸気ポート１８の近傍に燃料を噴射するインジェクタ２４が設けられている。吸気通路２２におけるインジェクタ２４上流にはサージタンク２６が設けられている。サージタンク２６の上流には、スロットルバルブ２８が設けられている。スロットルバルブ２８は、スロットルモータ２９により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２８は、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２８の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ３０が設けられている。
【００１７】
吸気通路２２におけるスロットルバルブ２８の上流には、エアフロメータ３４が設けられている。エアフロメータ３４は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ３４の上流にはエアクリーナ３６が設けられている。
【００１８】
また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する排気ポート３８を備えている。排気ポート３８と燃焼室１４との接続部には排気バルブ４０が設けられている。排気バルブ４０は、可変動弁機構４１により駆動されるものである。可変動弁機構４１は、排気バルブ４０のバルブタイミング及びバルブリフト量を変更可能に構成されている。
【００１９】
排気ポート３８には排気通路４２が接続されている。排気通路４２には、排気浄化触媒（以下「触媒」と略する。）４４が設けられている。触媒４４は、燃焼室１４から排出される排気ガスを浄化するように構成されている。触媒４４には、触媒床温を検出する触媒床温センサ４６が設けられている。排気通路４２における触媒４４の上流には、空燃比センサ４８が設けられている。空燃比センサ４８は、排気空燃比を検出するように構成されている。
【００２０】
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１６、可変動弁機構２１，４１、インジェクタ２４、スロットルモータ２９等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、水温センサ６、クランク角センサ１０、筒内圧センサ１７、スロットル開度センサ３０、エアフロメータ３４、触媒床温センサ４６、空燃比センサ４８等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角θに基づいて機関回転数NEを算出する。ＥＣＵ６０は、機関回転数NE、アクセル開度AA、スロットル開度TA等に基づいて、負荷KLを算出する。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御（後述）や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。
【００２１】
［実施の形態の特徴］
近年、エミッションに対する規制が厳しくなっており、排出ＨＣ濃度を精度良く求めることが要求されている。既述したように、ＨＣ濃度センサを排気通路に設ける場合、搭載性やコストが問題となるほか、排気通路長に起因する応答遅れが発生する可能性がある。
また、上記特許文献１に記載された方法では、機関回転数及び負荷に基づき標準状態のＨＣ排出量が求められ、更にこの標準状態のＨＣ排出量が噴射時期ずれや空燃比ずれ等を考慮して補正されている。
ところで、何らかの要因で、各気筒及び各サイクルで燃焼が悪化する場合（例えば、失火が発生する場合）がある。しかしながら、このような場合においても、上記方法によれば機関回転数及び負荷から通常燃焼した際のＨＣ排出量が算出されるため、精度良くＨＣ排出量を算出することが難しい。すなわち、上記方法では、各気筒及び各サイクルでの燃焼ばらつきを考慮してＨＣ排出量の算出及び補正が行われていないため、求められた排出ＨＣ濃度が実際の値よりも大きくずれてしまう可能性がある。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、上記方法とは異なる新規の方法を用いて、図１に示したシステムにおいて排出ＨＣ濃度を算出する。以下、本実施の形態において、筒内圧を考慮して未燃割合を求め、この未燃割合に基づいて排出ＨＣ濃度を算出する方法について説明する。
【００２３】
図２は、iサイクルにおける燃料の挙動を模式的に示す図である。図２において、符号「Finj(i)」はiサイクルの吸気行程中にインジェクタ２４から噴射された燃料量（以下「燃料噴射量Finj(i)」という。）を表している。インジェクタ２４から噴射された燃料は、その全てが燃焼室１４内（以下「筒内」ともいう。）に吸入されるのではなく、一部の燃料は吸気ポート１８や吸気バルブ２０の壁面に付着する。符号「Fwet(i)」は吸気ポート１８や吸気バルブ２０の壁面に付着し、iサイクルの吸気行程中に燃焼室１４内に吸入されない燃料の総量（以下「壁面付着量Fwet(i)」という。）を表している。また、符号「Fegr(i-1)」は、前サイクル（つまり、(i-1)サイクル）の吸気行程において、燃焼室１４内に残存もしくは燃焼室１４から吸気ポート１８に吹き返されて残存し、iサイクルの吸気行程において燃焼室１４内に供給される燃料量（以下「残存燃料量Fegr(i-1)」という。）を表している。従って、iサイクルの吸気バルブ２０閉弁時において筒内に供給された燃料量（以下「筒内供給燃料量F(i)」という。）は、次式(1)のように表すことができる。
F(i)=Finj(i)+Fegr(i-1)-Fwet(i)・・・(1)
【００２４】
ここで、燃料噴射量Finj(i)は、アクセル開度AAやスロットル開度TA等に応じて、ＥＣＵ６０により算出される値である。また、壁面付着量Fwet(i)と残存燃料量Fegr(i-1)とは、何れも内燃機関１の運転状態に対して相関を有している。このため、それらと内燃機関１の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておくことで、壁面付着量Fwetと残存燃料量Fegrの各値を車両上で取得することができる。そうすると、上式(1)にしたがって筒内供給燃料量F(i)を算出することができる。
【００２５】
iサイクルにおいて燃焼室１４内に供給された燃料のうち、未燃燃料が燃焼室１４から排気通路４２に排出される。そこで、何らかの要因で燃焼が悪化した場合（例えば、失火が発生した場合）には、多量の未燃燃料が排気通路４２に排出されることとなる。iサイクルの燃焼室１４における燃料の未燃割合R(i)は、次式(2)のように表すことができる。すなわち、未燃割合R(i)は、筒内供給燃料熱量Qfuel(i)と、冷却損失熱量Qw(i)と、熱発生量Q(i)との比で表すことができる。
R(i)={Qfuel(i)-Qw(i)-Q(i)}/Qfuel(i) ・・・(2)
【００２６】
ここで、上式(2)中の筒内供給燃料熱量Qfuel[J/cycle,cylinder]は、筒内に供給された燃料が完全燃焼した場合に発生する理論上の熱量であり、次式(3)により算出することができる。次式(3)において、Hu[J/g]は燃料の物性により定められる低位発熱量（すなわち、単位量当たりの発熱量）、F(i)[g]は上式(1)により算出される筒内供給燃料量を示している。
Qfuel(i)=Hu×F(i)・・・(3)
【００２７】
また、上式(2)中の冷却損失熱量Qw(i)[J/cycle,cylinder]は、燃焼ガスが筒内で冷却されることにより損失する熱量である。この冷却損失熱量Qwは、後述するウッシーニ(Woschni)の熱伝達率モデル式に基づいて算出することができる。すなわち、冷却損失熱量Qwは、次式(4)により算出することができる。次式(4)の積分を、点火時のクランク角θ1から、燃焼終了時もしくは熱発生量Qが最大となるクランク角θ2まで行うことで、冷却損失熱量Qw(i)が算出される。
Qw(i)=1/0.2385×∫{h(θ)×S(θ)×(T(θ)-Tw)}dθ・・・(4)
【００２８】
ここで、上式(4)中のh(θ)は熱伝達率であり、次式(5)により求められる。次式(5)において、dはシリンダボア径[m]、P(θ)は筒内圧[kg/m2]、w(θ)は筒内ガス平均速度[m/s]、T(θ)は筒内温度[K]、Twはシリンダヘッド壁温[K]を示している。符号「(θ)」は、ピストン２の往復運動により変動し、クランク角θの関数であることを示している。ＥＣＵ６０は、機関回転数NE及び負荷KLとの関係でシリンダヘッド壁温Twを規定したマップを記憶しており、該マップを参照することでTwを求めることができる。筒内圧P(θ)は、筒内圧センサ１７により検出することができる（以下同じ）。
h(θ)=110×d-0.2×P(θ)0.8×w(θ)0.8×T(θ)-0.53・・・(5)
また、上式(4)中のS(θ)は、次式(6)により求められる。次式(6)において、Sh[m2]は筒内ヘッド部面積、Sp[m2]はピストン頭部面積と、Sc(θ)[m2]は筒内シリンダ部面積を示している。
S(θ)=Sh+Sp+Sc(θ)・・・(6)
【００２９】
上式(5)中の筒内ガス平均速度w(θ)は、次式(7)により求められる。次式(7)において、Cm(θ)はピストン速度[m/s]、V(θ)は筒内容積[m3]、T1は点火時の筒内温度、P1は点火時の筒内圧、P0（θ）はモータリング時の筒内圧を示している。
w(θ)=2.28×Cm(θ)+{(V(θ)×T1)/(P1×V1)}×(P(θ)-P0(θ))・・・(7)
【００３０】
また、上式(5)中の筒内温度T(θ)は、次式(8)により求められる。次式(8)において、Xb(θ)は燃焼割合、Raは未燃ガス気体定数、Rbは既燃ガス気体定数、Gaは吸入空気量[g/sec]、Geは残留ガス量[g/sec]、Gfは燃料流量[g/sec]を示している。吸入空気量Gaは、エアフロメータ３４により検出することができる、残留ガス量Geは、内燃機関１の運転状態に対して相関を有している。このため、残留ガス量Geと内燃機関１の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておくことで、残留ガス量Geの値を車両上で取得することができる。また、燃焼割合Xb(θ)は、次式(9)に示されるように、熱発生量Q(θ)と、冷却損失熱量Qw(θ)と、筒内供給燃料熱量Qfuelとの比で表される。
T(θ)=(P(θ)×V(θ))/[Ga×(1-Xb(θ))×{Ra+(Ge+Ga+Gf)Xb(θ)}×Rb]・・・(8)
Xb(θ)={Q(θ)+Qw(θ)}/Qfuel・・・(9)
【００３１】
冷却損失熱量Qw(i)を算出するに当たり、先ず、上式(7)から筒内ガス平均速度w(θ)を算出し、上式(8)及び上式(9)から筒内温度T(θ)を算出する。筒内温度T(θ)を算出する際、上式(9)でQwの値が必要となるが、最初は仮に設定したQwの値を用いることとする。そして、算出された筒内ガス平均速度w(θ)及び筒内温度T(θ)を上式(5)に代入することで、熱伝達率h(θ)を算出する。算出された熱伝導率h(θ)と、上式(6)から求められたS(θ)と、算出された筒内温度T(θ)と、マップから求めたシリンダ壁温Twとを上式(4)に代入することで、冷却損失熱量Qw(i)を算出することができる。
【００３２】
また、上式(2)中の熱発生量Q(i)[J/cycle,cylinder]は、燃焼ガスにより発生する熱量であり、次式(10)により求められる。次式(10)において、kは燃料から定まる定数、κは比熱比を示している。次式(10)の積分を、点火時のクランク角θ1から、燃焼終了時もしくは熱発生量Qが最大となるクランク角θ2まで行うことで、熱発生量Q(i)が算出される。
Q(i)=∫{1/(k-1)}×{V(θ)×dP(θ)/dθ+κ×P(θ)×dV(θ)/dθ}dθ・・・(10)
【００３３】
上述した方法により算出された筒内供給燃料熱量Qfuel(i)と冷却損失熱量Qw(i)と熱発生量Q(i)とを上式(2)に代入することで、筒内圧Pに基づく未燃割合R(i)を算出することができる。
【００３４】
また、図２において、符号「Fab(i)」は、iサイクルの排気行程中に燃焼室１４から排気通路４２に排出された未燃燃料のうちで、触媒４４上流の排気通路４２において二次燃焼する燃料量（以下「後燃え燃料量Fab(i)」という。）を表している。このように、燃焼室１４から排気通路４２に排出された燃料の一部が排気通路４２で二次燃焼し、残りの分が触媒４４に流入することとなる。この後燃え燃料量Fab(i)は、内燃機関１の運転状態に対して相関を有している。このため、それらと内燃機関１の運転状態との関係を事前に把握してマップを作成しておくことで、後燃え燃料量Fab(i)の値を車両上で取得することができる。
また、図２において、符号「Ga」は、iサイクルの吸気行程中に燃焼室１４内に流入する新規ガスの量（以下「吸入空気量Ga」という。）を表している。燃焼室１４から排気通路４２に排出され、触媒４４に流入するガス量（以下「排出ガス量Gex」という。）は、次式(11)のように表すことができる。すなわち、排出ガス量Gexは、エアフロメータ３４により検出される吸入空気量Ga(i)と、上式(1)により算出される筒内供給燃料量F(i)との合計となる。
Gex(i)=Ga(i)+F(i)・・・(11)
【００３５】
iサイクルにおいて、触媒４４に流入する未燃ＨＣの濃度（排出ＨＣ濃度HC(i)[ppm]）は、上記の筒内供給燃料量F(i)と未燃割合R(i)と後燃え燃料量Fab(i)と排出ガス量Gex(i)とを用いて、次式(12)のように表すことができる。これらのF(i),R(i),Fab(i),Gex(i)は、上述した方法により算出することができるため、次式(12)にしたがって排出ＨＣ濃度HC(i)を求めることができる。
HC(i)={F(i)×R(i)-Fab(i)}/Gex(i)×106・・・(12)
【００３６】
各サイクルで燃焼ばらつきが生じた場合、筒内圧Pが変動する。これに伴い、上式(10)からも分かるように、熱発生量Q(i)が変動する。そうすると、上式(2)で表される未燃割合R(i)も変化する。この未燃割合R(i)の変化は、上式(12)のように排出ＨＣ濃度HC(i)に反映される。従って、本実施の形態によれば、各気筒及び各サイクルでの燃焼状態の影響を排出ＨＣ濃度の算出に反映させることができるため、排出ＨＣ濃度を高い精度で算出することができる。
【００３７】
上述した方法により求めた排出ＨＣ濃度HC(i)と、触媒４４に流入する排気ガスの目標ＨＣ濃度（以下「触媒要求ＨＣ濃度Hcref(i)」という。）とを比較し、その比較結果に基づいてインジェクタ２４からの燃料噴射量Finjを変更又は維持することで、燃料噴射量Finjを精度良く制御することができる。これにより、車両から排出されるエミッションを低減することができる。
【００３８】
［実施の形態における具体的処理］
図３は、本実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図３に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１の運転状態を取得する（ステップ１００）。このステップ１００では、吸入空気量Ga、機関回転数NE、負荷KL、筒内圧P等がＥＣＵ６０内に読み込まれる。
【００３９】
次に、筒内供給燃料量F(i)を算出する（ステップ１０２）。ここで、ＥＣＵ６０は、内燃機関１の運転状態との関係で定められた各マップを参照して、前サイクル（つまり、(i-1)サイクル）の残存燃料量Fegr(i-1)と、壁面付着量Fwet(i)とを求めることができる。また、本ルーチンとは異なるルーチンにおいて、ＥＣＵ６０は、内燃機関１の運転状態に応じて、燃料噴射量Finj(i)を設定している。よって、これら燃料噴射量Finj(i)と残存燃料量Fegr(i-1)と壁面付着量Fwet(i)とを用いて、上式(1)にしたがって筒内供給燃料量F(i)が算出される。
【００４０】
次に、筒内供給燃料熱量Qfuel(i)と、冷却損失熱量Qw(i)と、熱発生量(i)とを算出する（ステップ１０４）。このステップ１０４では、上式(3)にしたがって筒内供給燃料熱量Qfuel(i)が、上式(4)-(9)にしたがって冷却損失熱量Qw(i)が、上式(10)にしたがって熱発生量Q(i)がそれぞれ算出される。その後、上記ステップ１０４で算出された筒内供給燃料熱量Qfuel(i)、冷却損失熱量Qw(i)及び熱発生量(i)を用いて、上式(2)にしたがって未燃割合R(i)を算出する（ステップ１０６）。これらのステップ１０４及びステップ１０６の処理を実行することで、筒内圧Pに基づく未燃割合R(i)が算出される。
【００４１】
次に、後燃え燃料量Fab(i)を算出する（ステップ１０８）。ここで、ＥＣＵ６０は、内燃機関１の運転条件との関係で定められたマップを参照して、後燃え燃料量Fab(i)を求めることができる。そして、排出ガス量Gex(i)を算出する（ステップ１１０）。排出ガス量Gex(i)は、上式(11)で示されるように、吸入空気量Ga(i)と、上記ステップ１０２で算出された筒内供給燃料量F(i)とを加算することで求められる。
【００４２】
次に、上記ステップ１０２で算出された筒内供給燃料量F(i)と、上記ステップ１０６で算出された未燃割合R(i)と、上記ステップ１０８で算出された後燃え燃料量Fab(i)と、上記ステップ１１０で算出された排出ガス量Gex(i)とを用いて、上式(12)にしたがって排出ＨＣ濃度HC(i)を算出する（ステップ１１２）。このステップ１１２では、各気筒及び各サイクルの燃焼状態が考慮された排出ＨＣ濃度HC(i)が得られる。
【００４３】
次に、触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)を算出する（ステップ１１４）。このステップ１１４では、例えば、燃料カット復帰時の触媒要求ＨＣ濃度は、通常運転時に比して高く算出される。すなわち、触媒４４の状態（例えば、酸素吸蔵量）に基づいて、触媒要求ＨＣ濃度が算出される。その後、上記ステップ１１２で算出された排出ＨＣ濃度HC(i)と、上記ステップ１１４で算出された触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)との乖離度が、基準値以下であるか否かを判別する（ステップ１１６）。このステップ１１６では、触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)に対する排出ＨＣ濃度HC(i)のずれに基づいて、燃料噴射量Finj(i)の補正が必要か否かが判断される。
【００４４】
上記ステップ１１６で乖離度が基準値以下であると判別された場合、つまり、触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)に対する排出ＨＣ濃度HC(i)のずれが小さいと判別された場合には、燃料噴射量Finj(i)を補正せずにそのまま維持する（ステップ１１８）。
一方、上記ステップ１１６で乖離度が基準値よりも大きいと判別された場合、つまり、触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)に対する排出ＨＣ濃度HC(i)のずれが大きいと判別された場合には、燃料噴射量Finj(i)を補正する必要があると判断される。この場合、排出ＨＣ濃度HC(i)が触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)よりも小さいか否かを判別する（ステップ１２０）。
【００４５】
上記ステップ１２０で排出ＨＣ濃度HC(i)が触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)よりも小さいと判別された場合には、燃料噴射量Finj(i)を増量補正する（ステップ１２２）。一方、上記ステップ１２０で排出ＨＣ濃度HC(i)が触媒要求ＨＣ濃度HCref(i)よりも大きいと判別された場合には、燃料噴射量Finj(i)を減量補正する（ステップ１２４）。
【００４６】
以上説明したように、図３に示すルーチンによれば、筒内圧Pに基づいて算出された未燃割合R(i)を用いて、排出ＨＣ濃度HC(i)が算出される。各気筒及び各サイクルで燃焼ばらつきが生じた場合には筒内圧Pが変化するため、該燃焼ばらつきを考慮して排出ＨＣ濃度HC(i)を算出することができる。すなわち、各気筒及び各サイクルの燃焼ばらつきの影響を、排出ＨＣ濃度HC(i)の算出に反映させることができる。よって、排出ＨＣ濃度HC(i)を精度良く算出することができる。その結果、この排出ＨＣ濃度HC(i)に基づいて、燃料噴射量Finj(i)を精度良く補正することができる。従って、車両から排出されるエミッションを十分に低減することができる。
【００４７】
ところで、本実施の形態では、排出ＨＣ濃度HC(i)を燃料噴射量Finj(i)の制御に活用しているが、車載式故障診断システム（On-Board Diagnostic System）の制御に活用してもよい。具体的には、既知の触媒４４での反応モデルを用いて、排出ＨＣ濃度HC(i)から触媒４４通過後のＨＣ濃度（つまり、車両から排出されるＨＣ濃度）を推定する。そして、この推定されたＨＣ濃度が許容範囲から外れた場合には、故障判断するようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、未燃割合R(i)を算出するために上式(4)-(10)のようなモデル式を用いているが、これらのモデル式に代えてマップを用いてもよい。
【００４９】
また、筒内温度T(θ)やシリンダヘッド壁温Twを検出する温度センサを設けてもよい。また、冷却水温センサ６により検出された冷却水温とシリンダヘッド壁温Twとの関係を予め求めておき、冷却水温からシリンダヘッド壁温Twを求めてもよい。筒内温度T(θ)を温度センサにより検出することで、上式(8)及び(9)を用いることなく冷却損失熱量Qw(i)を求めることができ、演算を簡略化することができる。
【００５０】
尚、本実施の形態においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１０２の処理を実行することにより第１の発明における「筒内供給燃料量算出手段」が、ステップ１０４の処理を実行することにより第２の発明における「燃料熱量算出手段」，「熱発生量算出手段」及び「冷却損失熱量算出手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１の発明における「未燃割合算出手段」が、それぞれ実現されている。
また、本実施の形態においては、ステップ１０８の処理を実行することにより第１の発明における「排気通路燃焼燃料量算出手段」が、ステップ１１２の処理を実行することにより第３の発明における「ＨＣ濃度算出手段」が、ステップ１１４の処理を実行することにより第３の発明における「目標ＨＣ濃度算出手段」が、ステップ１１８，１２２又は１２４の処理を実行することにより第３の発明における「燃料噴射量制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態によるシステムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態において、内燃機関１における燃料の挙動を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１    内燃機関
２    ピストン
４    シリンダブロック
８    クランク軸
１０  クランク角センサ
１２  シリンダヘッド
１４  燃焼室
１６  点火プラグ
１７  筒内圧センサ
２０  吸気バルブ
２４  インジェクタ
２８  スロットルバルブ
３０  スロットル開度センサ
３２  アクセル開度センサ
３４  エアフロメータ
４０  排気バルブ
４２  排気通路
４４  触媒
６０  ＥＣＵ
【図１】
2007205274.tif 000003
【図２】
2007205274.tif 000004
【図３】
2007205274.tif 000005