(57)【要約】【課題】吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量（燃料付着量）を簡便に精度良く推定することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】燃料の噴射が停止されている期間であるフューエルカット期間において取得される筒内圧の変化及び冷却水温に基づいてフューエルカット期間において燃焼した燃料の量である第１燃料量を算出する。更に、フューエルカット期間において取得される未燃燃料の濃度及び吸気量に基づいてフューエルカット期間において排出された排気中に含まれる未燃燃料の量である第２燃料量を算出する。加えて、第１燃料量と第２燃料量との和に基づいて、吸気通路における燃料の付着量である燃料付着量を算出する。【選択図】図１
2017129033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路内に燃料を噴射する燃焼噴射手段と、燃焼室内に露出するように設けられた点火プラグによって火花を発生させる点火手段と、を備えるポート噴射式火花点火型内燃機関に適用され、
前記吸気通路を介して燃焼室に吸入される空気の量である吸気量を取得する吸気量取得手段と、
前記燃焼噴射手段によって噴射される燃料の量である燃料噴射量を調整する燃料噴射量調整手段と、
前記点火手段による火花の発生時期を調整する点火時期調整手段と、
前記内燃機関の冷却水の温度である冷却水温を取得する水温取得手段と、
前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記燃焼室から排出される排気に含まれる未燃燃料の濃度を取得する未燃燃料濃度取得手段と、
を備える、内燃機関の制御装置であって、
前記燃焼噴射手段による燃料の噴射を停止するフューエルカット手段と、
前記フューエルカット手段によって燃料の噴射が停止されている期間であるフューエルカット期間において取得される前記筒内圧の変化及び前記冷却水温に基づいて前記フューエルカット期間において燃焼した燃料の量である第１燃料量を算出し、前記フューエルカット期間において取得される前記未燃燃料の濃度及び前記吸気量に基づいて前記フューエルカット期間において排出された排気中に含まれる未燃燃料の量である第２燃料量を算出し、前記第１燃料量と前記第２燃料量との和に基づいて前記吸気通路における燃料の付着量である燃料付着量を算出する、燃料付着量算出手段と、
を更に備える、
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、ポート噴射式内燃機関において、吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量を簡便に精度良く推定することができる、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポート噴射式内燃機関においては、噴射された燃料の一部が、例えばインテークマニホールド等の吸気通路を構成する部材（以下、「吸気通路構成部材」と称呼する。）に付着する。例えば、図１に示す例においては、燃料噴射弁１１から噴射された燃料の一部が、吸気ポートの内壁１２及び吸気弁のヘッドの傘部の裏面１３に付着している（斜線部を参照。）。このように吸気通路構成部材に付着する燃料の量（以下、「燃料付着量」と称呼する。）は、例えば吸気通路の温度及び内圧並びに燃料の噴射量等によって変化する。従って、当該内燃機関（を搭載する車両）の運転状態が変化すると、燃料付着量もまた変化する。
【０００３】
上記のように燃料付着量が変化すると、燃料噴射手段によってポート内に噴射された燃料の量（燃料噴射量）と、燃焼室内に導入される混合気に実際に含まれる燃料の量（燃料供給量）と、が一致しなくなる。その結果、当該内燃機関における空燃比制御の精度が悪化して、例えば未燃燃料（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の増大等の問題に繋がる虞がある。
【０００４】
上記のような問題を回避するためには、内燃機関の運転状態の変化に伴う燃料付着量の変化に応じて燃料噴射量を調節する必要がある。即ち、ポート噴射式内燃機関において空燃比制御を精度良く実行するためには、その時々の燃料付着量を精度良く計測することが重要である。
【０００５】
燃料付着量を計測する方法としては、例えば、吸気通路内においてマイクロ波を送受信して受信されたマイクロ波の共振周波数の変化量に基づいて燃料付着量を計測する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。更に、内燃機関の吸気行程を模擬した装置において炭化水素成分測定装置を用いて燃料付着量を計測する方法もまた知られている（例えば、特許文献２を参照。）。しかしながら、これらの方法は何れも大がかりな構成を必要とし、その時々の燃料付着量を簡便に精度良く計測することを可能とするものではない。即ち、その時々の燃料付着量を簡便に精度良く計測することを可能とする方法は未だ知られていない。
【０００６】
そこで、当該技術分野においては、例えば内燃機関の負荷、回転速度及び冷却水の温度等を始めとする多数のパラメータを種々に変化させたときに発生する空燃比の変動を計測し、所望の空燃比（例えば理論空燃比（ストイキ））を与えることができる燃料噴射量の補正値を特定する適合を行っている。このような適合により、各種パラメータと燃料噴射量の補正値との対応関係を示す多次元マップが作成される。そして、当該マップに基づき、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射量を補正することにより空燃比制御の精度を高めることができる（例えば、特許文献３を参照。）。
【０００７】
例えば、図２は、内燃機関の負荷率（ａ）の変化に伴う空燃比（Ａ／Ｆ）の変動状況（ｃ）が燃料噴射量の補正幅（ｂ）によって異なることを示す模式的なグラフである。図２の（ａ）に示すように、計測開始（０秒）から約２秒の時点から約５秒の時点にかけて負荷率が１５％から４０％へと増大しており、更に約１８秒の時点から約２３秒の時点にかけて負荷率が４０％から１５％へと減少している。このような負荷率の変化に伴い、図２の（ｃ）に示すように、当該内燃機関における空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比近傍（約１４）から逸脱している。しかしながら、その逸脱の程度は、図２の（ｂ）に示す燃料噴射量の補正幅によって異なる。従って、例えば内燃機関の負荷率の変化に伴う空燃比の変動を抑えることができる燃料噴射量の補正幅を予め特定しておき、負荷率が実際に変化したときに当該補正幅を適用することにより、空燃比の変動を抑えることができる。
【０００８】
上記のようにして予め特定される「燃料噴射量の補正幅」は、内燃機関の負荷率が１５％と４０％との間で変化したときに生ずる燃料付着量の変化に対応する。しかしながら、図３の（ａ）に示すように、負荷率の変化に伴う燃料付着量の変化は一様ではなく、負荷率が変化する領域によって異なる。加えて、負荷率の変化に伴う燃料付着量の変化のパターンは、例えば内燃機関の吸気通路の設計仕様等によっても異なる（図３の（ａ）における実線及び破線のグラフ並びに黒塗り及び白抜きの両矢印を参照。）。
【０００９】
従って、空燃比制御を精度良く実行するためには、それぞれの内燃機関の設計仕様等に応じた負荷率の変化に伴う燃料付着量の変化のパターンを予め特定しておく必要がある。この際、上述したように燃料付着量そのものを簡便に精度良く計測することは不可能である。このため、負荷率が変化する領域毎に、例えば図３の（ｂ）に示すように燃料噴射量の補正幅の修正係数（Ｋ）を変化させる等して燃料噴射量の補正幅を変化させて空燃比を計測し、所望の空燃比（例えば理論空燃比（ストイキ））を与える燃料噴射量の補正幅の最適値を見付け出す作業が必要となる。
【００１０】
上記例示においては内燃機関の負荷率の変化のみに着目して説明したが、上述したような多数のパラメータの組み合わせのそれぞれについて補正幅の最適値を見付け出す作業を行うためには、膨大な工数を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０３−２０５５４３号公報
【特許文献２】特開平１１−０８３６８０号公報
【特許文献３】特開２００４−３５３４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、多数のパラメータの組み合わせのそれぞれについて補正値の最適値を見付け出す作業を行うためには、膨大な工数を要する。しかしながら、多数のパラメータの組み合わせのそれぞれにおける燃料付着量そのものの値を特定することができれば、特定された燃料付着量の絶対値に応じて燃料噴射量を補正して燃料供給量を適正化し、空燃比制御を精度良く実行することができる。即ち、当該技術分野においては、その時々の燃料付着量を簡便に精度良く計測することができる新たな技術に対する要求が存在する。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものである。即ち、本発明は、吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量（燃料付着量）を簡便に精度良く推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）は、吸気通路内に燃料を噴射する燃焼噴射手段と、燃焼室内に露出するように設けられた点火プラグによって火花を発生させる点火手段と、を備えるポート噴射式火花点火型内燃機関に適用される。本発明装置は、吸気量取得手段と、燃料噴射量調整手段と、点火時期調整手段と、水温取得手段と、筒内圧取得手段と、未燃燃料濃度取得手段と、を備える。
【００１５】
吸気量取得手段は、前記吸気通路を介して燃焼室に吸入される空気の量である吸気量を取得する。燃料噴射量調整手段は、前記燃焼噴射手段によって噴射される燃料の量である燃料噴射量を調整する。点火時期調整手段は、前記点火手段による火花の発生時期を調整する。水温取得手段は、前記内燃機関の冷却水の温度である冷却水温を取得する。筒内圧取得手段は、前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する。そして、未燃燃料濃度取得手段は、前記燃焼室から排出される排気に含まれる未燃燃料の濃度を取得する。
【００１６】
更に、本発明装置は、フューエルカット手段と、燃料付着量算出手段と、を備える。フューエルカット手段は、前記燃焼噴射手段による燃料の噴射を停止する。燃料付着量算出手段は、以下の演算処理を実行する。
【００１７】
（１）前記フューエルカット手段によって燃料の噴射が停止されている期間であるフューエルカット期間において取得される前記筒内圧の変化及び前記冷却水温に基づいて前記フューエルカット期間において燃焼した燃料の量である第１燃料量を算出する。
（２）前記フューエルカット期間において取得される前記未燃燃料の濃度及び前記吸気量に基づいて前記フューエルカット期間において排出された排気中に含まれる未燃燃料の量である第２燃料量を算出する。
（３）前記第１燃料量と前記第２燃料量との和に基づいて前記吸気通路における燃料の付着量である燃料付着量を算出する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明装置によれば、吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量（燃料付着量）を簡便に精度良く推定することができる。
【００１９】
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ポート噴射式内燃機関において噴射された燃料の一部が吸気通路構成部材に付着する様子を示す模式図である。
【図２】内燃機関の負荷率（ａ）の変化に伴う空燃比（Ａ／Ｆ）の変動状況（ｃ）が燃料噴射量の補正幅（ｂ）によって異なることを示す模式的なグラフである。
【図３】内燃機関の負荷率の変化に伴う燃料付着量の変化のパターン（ａ）及び所望の空燃比を与える燃料噴射量の補正幅の最適値を見付け出す手順（ｂ）を示す模式的なグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置（第１装置）が適用される内燃機関の構成（ａ）、並びに、噴射信号（ｂ）、点火信号（ｃ）、発生熱量（ｄ）及び排出ＨＣ濃度（ｅ）の経時変化を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置（第２装置）が適用される内燃機関の構成（ａ）、並びに、噴射信号（ｂ）、点火信号（ｃ）、発生熱量（ｄ）及び排出ＨＣ濃度（ｅ）の経時変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
《第１実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第１装置」と称される場合がある。）について説明する。
【００２２】
（内燃機関）
第１装置が適用される内燃機関（以下、単に「機関」と称呼する。）は所謂「ポート噴射式火花点火型内燃機関」であり、一般的なポート噴射式火花点火型内燃機関と同様の構成を有する。この例においては、図４の（ａ）に示すように、機関４０は、吸気ポート４１内に設けられた燃料噴射弁４２から燃料を噴射する燃料噴射手段と、燃焼室４３内に露出するように設けられた点火プラグ４４によって火花を発生させる点火手段と、を備える。燃料噴射弁４２から噴射された燃料の一部は、例えば吸気ポート４１の内壁及び吸気弁のヘッドの傘部の裏面等に付着し（斜線部）、残りは新気（及びＥＧＲガス）と共に混合気として燃焼室４３へと吸入される。燃焼室４３内において燃焼した混合気は排気として排気ポート４５へと排出される。
【００２３】
（第１装置の構成）
第１装置は、吸気量取得手段と、燃料噴射量調整手段と、点火時期調整手段と、水温取得手段と、筒内圧取得手段と、未燃燃料濃度取得手段と、を備える。
【００２４】
吸気量取得手段は、吸気通路を介して燃焼室に吸入される空気の量である吸気量を取得することが可能である限り特に限定されない。例えば、吸気量取得手段は、エアフロメータである。
【００２５】
燃料噴射量調整手段は、燃焼噴射手段によって噴射される燃料の量である燃料噴射量を調整することが可能である限り特に限定されない。例えば、燃料噴射量調整手段は、上記燃料噴射手段に駆動信号を送出して燃料噴射手段を構成する燃料噴射弁の開度を制御する電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。
【００２６】
点火時期調整手段は、点火手段による火花の発生時期を調整することが可能である限り特に限定されない。例えば、点火時期調整手段は、上記点火手段に駆動信号を送出して点火手段を構成する点火プラグにおける火花の発生を制御するＥＣＵである。
【００２７】
水温取得手段は、内燃機関の冷却水の温度である冷却水温を取得することが可能である限り特に限定されない。例えば、水温取得手段は、内燃機関の冷却水の循環経路に設けられた温度センサである。
【００２８】
筒内圧取得手段は、燃焼室内の圧力である筒内圧を取得することが可能である限り特に限定されない。例えば、筒内圧取得手段は、燃焼室内に露出するように設けられた金属製ダイアフラムによって受けた筒内圧（燃焼圧）を圧電効果によって電気信号に変換することにより筒内圧に対応した検出信号を出力する燃焼圧センサである。
【００２９】
未燃燃料濃度取得手段は、前記燃焼室から排出される排気に含まれる未燃燃料の濃度を取得することが可能である限り特に限定されない。例えば、未燃燃料濃度取得手段は、接触燃焼式のハイドロカーボン（炭化水素）センサである。
【００３０】
更に、第１装置は、フューエルカット手段と、燃料付着量算出手段と、を備える。フューエルカット手段は、燃焼噴射手段による燃料の噴射を停止することが可能である限り特に限定されない。例えば、フューエルカット手段は、上記燃料噴射手段に駆動信号を送出して燃料噴射手段を構成する燃料噴射弁を閉じるＥＣＵである。
【００３１】
燃料付着量算出手段は、フューエルカット手段によって燃料の噴射が停止されている期間であるフューエルカット期間において燃焼した燃料の量である第１燃料量と排出された未燃燃料の量である第２燃料量との和に基づいて、吸気通路における燃料の付着量である燃料付着量として算出する。具体的には、フューエルカット期間において、燃料付着量算出手段は、筒内圧取得手段及び水温取得手段によってそれぞれ取得される筒内圧の変化及び冷却水温に基づいて第１燃料量を算出する。更に、燃料付着量算出手段は、未燃燃料濃度取得手段及び吸気量取得手段によってそれぞれ取得される未燃燃料の濃度及び吸気量に基づいて第２燃料量を算出する。加えて、燃料付着量算出手段は、第１燃料量と第２燃料量との和を算出し、算出された第１燃料量と第２燃料量との和に基づいて、吸気通路における燃料の付着量である燃料付着量を算出する（詳しくは後述する）。
【００３２】
尚、燃料付着量算出手段の具体的な構成は特に限定されない。例えば、燃料付着量算出手段は、筒内圧取得手段、水温取得手段、未燃燃料濃度取得手段及び吸気量取得手段によってそれぞれ取得される筒内圧の変化、冷却水温、未燃燃料の濃度及び吸気量を受け取り、これらに基づいて燃料付着量を算出するＥＣＵである
【００３３】
尚、上述した燃料噴射量調整手段、点火時期調整手段及び燃料付着量算出手段を構成するそれぞれのＥＣＵは個別のＥＣＵであってもよく、これらの手段のうちの２つ以上の手段が１つのＥＣＵを共有していてもよい。或いは、これらの手段のうち少なくとも何れかの手段が、第１装置が適用される内燃機関の運転状況を制御するＥＣＵによって構成されていてもよい。
【００３４】
（燃料付着量の測定原理）
以上のような構成を有する第１装置における燃料付着量の測定原理につき、以下に詳しく説明する。図４の（ａ）を参照しながら上述したように、燃料噴射弁４２から噴射された燃料の一部は、例えば吸気ポート４１の内壁及び吸気弁のヘッドの傘部の裏面等に付着し（斜線部）、その残りは燃焼室４３へと吸入される。更に、それまでに吸気ポート４１内に付着していた燃料の一部もまた燃焼室４３へと吸入され、その残りは吸気ポート４１内に付着したまま残る。燃焼室４３に吸入された燃料の大部分は燃焼室４３において燃焼して熱量を発生し、筒内圧の上昇に寄与するものの、その一部は燃焼すること無く未燃燃料として排気ポート４５へと排出される。
【００３５】
上記のように、燃料噴射弁４２から噴射される燃料の量と、吸気ポート４１内に新たに付着する燃料の量と、吸気ポート４１内に付着していた燃料のうち燃焼室４３へと導入される燃料の量と、燃焼室４３において燃焼する燃料の量と、未燃燃料として排気ポート４５へと排出される燃料の量と、の間には複雑な関係がある。そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、燃料の噴射が停止されている期間であるフューエルカット期間においては、上記関係を単純化することが可能であることを見出し、本発明を想到するに至った。
【００３６】
先ず、以下の説明において使用する各種用語を以下のように定義する。
燃料噴射量Ｑｉ：フューエルカット期間の開始直前の燃料噴射弁４２による燃料の噴射（直前噴射）によって噴射された燃料の量。
燃料付着量Ｑａ：直前噴射の時点において吸気ポート４１内に付着していた燃料の量。
第１燃料量Ｑ１：直前噴射以降のフューエルカット期間中に燃焼室４３において燃焼した燃料の量（燃焼燃料量）。
第２燃料量Ｑ２：直前噴射以降のフューエルカット期間中に未燃燃料として排気ポート４５へと排出された燃料の量（未燃燃料量）。
【００３７】
尚、燃料噴射量Ｑｉは、上述した燃料噴射量調整手段によって調整され、燃料付着量算出手段は、この値を燃料噴射量調整手段から取得することができる。第１燃料量Ｑ１は、筒内圧取得手段によって取得される筒内圧の変化及び水温取得手段によって取得される冷却水温に基づいて算出される「燃焼室に吸入された燃料の燃焼に伴って発生した熱量」から算出することができる。第２燃料量Ｑ２は、未燃燃料濃度取得手段によって取得される未燃燃料の濃度及び吸気量取得手段によって取得される吸気量に基づいて算出することができる。第１燃料量Ｑ１及び第２燃料量Ｑ２の具体的な算出方法については、後に詳しく説明する。
【００３８】
本例においては、図４の（ｂ）に破線の楕円形によって示すように、時刻ｔｉ１において直前噴射が実行された後の燃料の噴射が停止され、フューエルカット期間が始まったものとする。また、図４の（ｃ）に示すように、時刻ｔｓ１、ｔｓ２及びｔｓ３において点火信号が送出されている（燃焼室内において点火プラグが火花を発生している。）。
【００３９】
点火信号の送出に伴い、図４の（ｄ）に示すように、時刻ｔｃ１、ｔｃ２及びｔｃ３において燃焼室内で熱量が発生している。これらの熱量は、上述したように筒内圧の変化及び冷却水温に基づいて算出される。尚、熱量の大きさは時刻が進むにつれて小さくなっている。これは、直前噴射の後は燃料の噴射が停止されているので、時刻ｔｃ２及びｔｃ３において発生している熱量は直前噴射後に吸気ポート内に付着していた（相対的に少ない）燃料に起因するためであると考えられる。
【００４０】
第１装置が備える燃料付着量算出手段は、上記のように時刻ｔｃ１、ｔｃ２及びｔｃ３において発生した熱量（それぞれｃ１、ｃ２及びｃ３）を積算し、その積算値から燃焼室における燃焼に寄与した燃料の量（第１燃料量Ｑ１）を算出する。
【００４１】
一方、図４の（ｅ）に示すように、燃焼室から排出される排気に含まれる未燃燃料の濃度（排出ＨＣ濃度）は、時刻ｔｈｃよりも前（１回目の点火に対応する期間）においては殆ど検出されていないものの、時刻ｔｈｃ以降においては若干量の未燃燃料が検出されている。これは、時刻ｔｈｃよりも前においては直前噴射によって十分な燃料が混合気に含まれるので燃焼室において良好な燃焼が起こり、結果として未燃燃料の残存量が少ないのに対し、時刻ｔｈｃ以降においては吸気ポート内に付着していた燃料に起因する希薄な燃料しか混合気に含まれないので燃焼室において良好な燃焼が起こらず、結果として未燃燃料の残存量が多いものと考えられる。
【００４２】
第１装置が備える燃料付着量算出手段は、上記のようにして未燃燃料濃度取得手段によって取得された未燃燃料濃度（排出ＨＣ濃度）を積算し、当該積算値及び該当する期間における吸気量から未燃燃料として排出された燃料の量（第２燃料量Ｑ２）を算出する。一方、直前噴射によって噴射された燃料の量（燃料噴射量Ｑｉ）は、上述したように、燃料噴射量調整手段から取得することができる。
【００４３】
以上のように、直前噴射以降のフューエルカット期間中に燃焼室において発生した熱量（筒内圧の変化）及び未燃燃料は全て直前噴射によって噴射された燃料及び直前噴射の時点において吸気ポート内に付着していた燃料に起因する。このことは、以下の式（１）によって表すことができる。
【００４４】
【数１】
2017129033.tif 000003
【００４５】
従って、燃料付着量Ｑａは、以下の式（２）によって算出することができる。
【００４６】
【数２】
2017129033.tif 000004
【００４７】
（第１装置の作動）
そこで、燃料付着量算出手段は、上述したように、フューエルカット期間において、以下の演算処理を実行するように構成されている。尚、燃料付着量算出手段は、第１装置が適用される内燃機関においてフューエルカット手段によって燃料の噴射が停止されている期間を検知し、当該期間中に以下の演算処理を実行してもよい。或いは、燃料付着量算出手段は、第１装置が適用される内燃機関が燃料の噴射を停止しても支障が無い運転状況にある場合において、フューエルカット手段に燃料の噴射を停止させてもよい。
【００４８】
（１）前記フューエルカット手段によって燃料の噴射が停止されている期間であるフューエルカット期間において取得される前記筒内圧の変化及び前記冷却水温に基づいて前記フューエルカット期間において燃焼した燃料の量である第１燃料量を算出する。
【００４９】
具体的には、燃料付着量算出手段は、先ず、「燃焼室に吸入された燃料の燃焼に伴って発生した熱量」（以下、「発生熱量」と称呼する。）を算出する。具体的には、燃料付着量算出手段は、筒内圧取得手段によって取得される筒内圧の変化及び水温取得手段によって取得される冷却水温から、例えば燃焼室内に存在する気体（混合気及びその燃焼ガス）の状態方程式等に基づいて、発生熱量を算出する。そして、燃料付着量算出手段は、このようにして算出された発生熱量から、例えば燃料の燃焼に対応する化学反応式等に基づいて、直前噴射以降のフューエルカット期間中に燃焼室において燃焼した燃料の量（燃焼燃料量）を第１燃料量として算出する。
【００５０】
（２）前記フューエルカット期間において取得される未燃燃料の濃度及び前記吸気量に基づいて前記フューエルカット期間において排出された排気中に含まれる未燃燃料の量である第２燃料量を算出する。
【００５１】
具体的には、燃料付着量算出手段は、先ず、該当するフューエルカット期間において、未燃燃料濃度取得手段によって取得された未燃燃料濃度（排出ＨＣ濃度）と、未燃燃料濃度が取得された時点において吸気量取得手段によって取得された吸気量と、に基づき、その時点における排気に含まれる未燃燃料の量を算出する。そして、燃料付着量算出手段は、当該未燃燃料の量を該当するフューエルカット期間に亘って積分することにより、第２燃料量Ｑ２を算出する。或いは、燃料付着量算出手段は、該当するフューエルカット期間における未燃燃料濃度（排出ＨＣ濃度）の平均値と吸気量の総量とを乗算することによって第２燃料量Ｑ２を算出してもよい。
【００５２】
一方、燃料噴射量Ｑｉは、上述したように燃料噴射量調整手段によって調整されるので、燃料付着量算出手段は、この値を燃料噴射量調整手段から取得することができる。
【００５３】
（３）前記第１燃料量と前記第２燃料量との和に基づいて前記吸気通路における燃料の付着量である燃料付着量を算出する。
【００５４】
具体的には、燃料付着量算出手段は、上記のようにして取得された燃料噴射量Ｑｉ、第１燃料量Ｑ１及び第２燃料量Ｑ２を上述した式（２）に適用することにより、目的とする燃料付着量Ｑａを算出する。
【００５５】
以上のように、第１装置によれば、吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量（燃料付着量Ｑａ）を簡便に精度良く推定することができる。
【００５６】
〈第１実施形態の変形例〉
第１装置は、燃料噴射量Ｑｉ、第１燃料量Ｑ１及び第２燃料量Ｑ２を式（２）に適用することにより燃料付着量Ｑａを算出した。しかしながら、図４の（ｅ）に示したように、燃焼室から排出される排気に含まれる未燃燃料の濃度（排出ＨＣ濃度）は、時刻ｔｈｃよりも前（１回目の点火に対応する期間）においては殆ど検出されていない。即ち、１回目の点火による燃焼時には未燃燃料の残存量は殆ど無い。
【００５７】
更に、一定量の燃料が燃料噴射手段によって新たに噴射され続ける限り吸気ポート内に付着している燃料の量（燃料付着量）が一定となる定常状態においては、燃料噴射手段によって新たに噴射される燃料のうち吸気ポート内に付着する量と既に吸気ポート内に付着している燃料のうち気化して燃焼室へと吸入される燃料の量とが同じである。この場合、１回目の点火による燃焼において燃料噴射量Ｑｉに相当する量の燃料が燃焼室へと吸入され、１回目の点火に対応する吸気行程が終了した時点における燃焼燃料付着量Ｑａは上記定常状態における一定値と同じである。加えて、２回目以降の燃焼については燃料噴射手段から新たな燃料は噴射されない。即ち、２回目以降の熱量（ｃ１及びｃ３）の発生及び（時刻ｔｈｃ以降における）未燃燃料の検出は吸気ポート内に付着していた燃料に起因するものである。
【００５８】
そこで、第１実施形態の変形例に係る本発明装置は、上記定常状態を前提として、フューエルカット期間における２回目以降の点火に起因する発生熱量及び対応する期間における未燃燃料濃度に基づいて燃料付着量を算出する。
【００５９】
具体的には、燃料付着量算出手段は、図４の（ｄ）に示した時刻ｔｃ１において発生した熱量（ｃ１）を除く、時刻ｔｃ２及びｔｃ３において発生した熱量（それぞれｃ２及びｃ３）を積算し、その積算値に基づき、吸気ポート内に付着していた燃料のうち燃焼室における燃焼に寄与した燃料の量（第１燃料量Ｑ１ｍ）を算出する。
【００６０】
更に、燃料付着量算出手段は、図４の（ｅ）に示した時刻ｔｈｃ以降（２回目以降の点火に対応する期間）において検出された未燃燃料濃度（排出ＨＣ濃度）及び該当する期間における吸気量に基づき、吸気ポート内に付着していた燃料のうち未燃燃料として排出された燃料の量（第２燃料量Ｑ２ｍ）を算出する。
【００６１】
この場合、直前噴射によって噴射された燃料の量（燃料噴射量Ｑｉ）は、上述したように１回目の燃焼によって実質的にどの全量が消費されている。従って、第１燃料量Ｑ１ｍ及び第２燃料量Ｑ２ｍは何れも、１回目の点火に対応する吸気行程が終了した時点において吸気ポート内に付着していた燃料の量（燃料付着量Ｑａｍ）に起因する。このことは、以下の式（３）によって表すことができる。
【００６２】
【数３】
2017129033.tif 000005
【００６３】
以上のように、当該変形例によれば、吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量（燃料付着量Ｑａ）を更に簡便に精度良く推定することができる。
【００６４】
尚、上述した第１装置及びその変形例に関する上記説明においては、直前噴射以降の１回目の点火から３回目の点火についてのみ言及した。しかしながら、例えば燃料付着量（Ｑａ及びＱａｍ）が多く４回目以降の点火による燃焼が発生する場合等においては、発生した熱量の積算及び未燃燃料濃度の検出を４回目以降の燃焼についても行うべきであることは言うまでも無い。
【００６５】
《第２実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第２装置」と称される場合がある。）について説明する。
【００６６】
（内燃機関）
第２装置が適用される内燃機関（以下、単に「機関」と称呼する。）もまた所謂「ポート噴射式火花点火型内燃機関」であり、一般的なポート噴射式火花点火型内燃機関と同様の構成を有する。具体的な構成については図５の（ａ）に示すが、図４の（ａ）に示した構成と同様であるので、ここでの説明は繰り返さない。
【００６７】
（第２装置の構成）
第２装置もまた、第１装置と同様に、吸気量取得手段と、燃料噴射量調整手段と、点火時期調整手段と、水温取得手段と、筒内圧取得手段と、未燃燃料濃度取得手段と、フューエルカット手段と、燃料付着量算出手段と、を備える。これらの手段の構成についても第１装置と同様であるので、ここでの説明は繰り返さない。
【００６８】
（燃料付着量の算出原理）
第２装置における燃料付着量の測定原理につき、以下に詳しく説明する。図５の（ａ）に示すように、燃料噴射弁４２から噴射された燃料の一部は、例えば吸気ポート４１の内壁及び吸気弁のヘッドの傘部の裏面等に付着し（斜線部）、その残りは燃焼室４３へと吸入される。更に、それまでに吸気ポート４１内に付着していた燃料の一部もまた燃焼室４３へと吸入され、その残りは吸気ポート４１内に付着したまま残る。燃焼室４３に吸入された燃料の大部分は燃焼室４３において燃焼して熱量を発生し、筒内圧の上昇に寄与するものの、その一部は燃焼すること無く未燃燃料として排気ポート４５へと排出される。
【００６９】
上記のように、燃料噴射弁４２から噴射される燃料の量と、吸気ポート４１内に新たに付着する燃料の量と、吸気ポート４１内に付着していた燃料のうち燃焼室４３へと導入される燃料の量と、燃焼室４３において燃焼する燃料の量と、未燃燃料として排気ポート４５へと排出される燃料の量と、の間には複雑な関係がある。この点は、上述した第１装置と同様である。
【００７０】
しかし、第２装置においては、燃料の噴射が停止されている期間であるフューエルカット期間において、２回目以降の点火を実行しないことにより、上記関係を更に単純化する点が第１装置とは異なる。但し、第２装置においても、燃料噴射量Ｑｉ、燃料付着量Ｑａ、第１燃料量Ｑ１（燃焼燃料量）及び第２燃料量Ｑ２（未燃燃料量）の定義及び取得方法については、基本的には第１装置と同様である。
【００７１】
第１装置に関して図４の（ｂ）に示した例と同様に、本例においても、図５の（ｂ）に破線の楕円形によって示すように、時刻ｔｉ１において直前噴射が実行された後の燃料の噴射が停止され、フューエルカット期間が始まったものとする。但し、本例においては、図５の（ｃ）に示すように、時刻ｔｓ１においては点火信号が送出されている（燃焼室内において点火プラグが火花を発生している。）のに対し、時刻ｔｓ２及びｔｓ３においては点火信号が送出されていない（燃焼室内において点火プラグが火花を発生していない。）。
【００７２】
上記のような点火信号の送出パターンに従い、図５の（ｄ）に破線の楕円形によって示すように、時刻ｔｃ１においては燃焼室内で熱量が発生しているのに対し、時刻ｔｃ２及びｔｃ３においては燃焼室内で熱量が発生していない。この時刻ｔｃ１において発生した熱量（ｃ１）は、前述したように筒内圧の変化及び冷却水温に基づいて算出される。第２装置が備える燃料付着量算出手段は、上記のように時刻ｔｃ１において発生した熱量（ｃ１）を積算し、その積算値から燃焼室における燃焼に寄与した燃料の量（第１燃料量Ｑ１）を算出する。
【００７３】
一方、図５の（ｅ）に示すように、燃焼室から排出される排気に含まれる未燃燃料の濃度（排出ＨＣ濃度）は、時刻ｔｈｃよりも前（１回目の点火に対応する期間）においては殆ど検出されていないものの、時刻ｔｈｃ以降においては、第１装置に関して図４の（ｅ）に示した例と比べて、より高い濃度の未燃燃料が検出されている。これは、時刻ｔｈｃよりも前においては直前噴射によって十分な燃料が混合気に含まれるので燃焼室において良好な燃焼が起こり、結果として未燃燃料の残存量が少ないのに対し、時刻ｔｈｃ以降においては吸気ポート内に付着していた燃料に起因する希薄な燃料しか混合気に含まれないものの点火が実行されないために燃焼室において燃焼が起こらず、結果として未燃燃料の残存量がより多くなったものと考えられる。
【００７４】
第２装置が備える燃料付着量算出手段は、上記のようにして未燃燃料濃度取得手段によって取得された未燃燃料濃度（排出ＨＣ濃度）を積算し、当該積算値及び該当する期間における吸気量から未燃燃料として排出された燃料の量（第２燃料量Ｑ２）を算出する。一方、直前噴射によって噴射された燃料の量（燃料噴射量Ｑｉ）は、前述したように、燃料噴射量調整手段から取得することができる。
【００７５】
以上のように、直前噴射以降のフューエルカット期間中に燃焼室において発生した熱量（筒内圧の変化）及び未燃燃料は全て直前噴射によって噴射された燃料及び直前噴射の時点において吸気ポート内に付着していた燃料に起因する。この点は、前述した第１装置と同様である。従って、このことは、前述した式（１）によって表すことができる。従って、燃料付着量Ｑａもまた、前述した式（２）によって算出することができる。
【００７６】
以上のように、第２装置はフューエルカット期間において２回目以降の点火を実行しない。その結果、フューエルカット期間における２回目以降の燃焼が起こらず、熱量の発生は１回目の点火に起因してのみ起こる。更に、２回目以降の燃焼が起こらないため、より高い濃度の未燃燃料が検出される。しかしながら、第２装置によれば、基本的には、第１装置と同様の原理・手法にて、吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量（燃料付着量Ｑａ）を簡便に精度良く推定することができる。
【００７７】
〈第２実施形態の変形例〉
第２実施形態の変形例においても、前述した第１実施形態の変形例と同様に、前述した定常状態を前提として、フューエルカット期間における１回目の燃焼よりも後の期間に注目して燃料付着量を算出する。
【００７８】
但し、第２装置においては、上述したように、フューエルカット期間において２回目以降の点火を実行しない。その結果、フューエルカット期間における２回目以降の燃焼が起こらず、熱量の発生は１回目の点火に起因してのみ起こる。
【００７９】
従って、第２実施形態の変形例に係る本発明装置においては、フューエルカット期間における２回目以降の燃焼によって発生した熱量を燃料付着量算出手段が取得することはできず且つ不要である。即ち、吸気ポート内に付着していた燃料のうちフューエルカット期間における２回目以降の燃焼に寄与した燃料の量（第１燃料量Ｑ１ｍ）を算出することはできず且つ不要である。
【００８０】
一方、燃料付着量算出手段は、図５の（ｅ）に示した時刻ｔｈｃ以降（２回目以降の点火に対応する期間）において検出された（第１装置に関して示した図４の（ｅ）よりも高い）未燃燃料濃度（排出ＨＣ濃度）及び該当する期間における吸気量に基づき、吸気ポート内に付着していた燃料のうち未燃燃料として排出された燃料の量（第２燃料量Ｑ２ｍ）を算出する。
【００８１】
この場合、直前噴射によって噴射された燃料の量（燃料噴射量Ｑｉ）は、上述したように１回目の燃焼によって実質的にどの全量が消費されている。加えて、第２装置においては、上述したように、フューエルカット期間において２回目以降の点火を実行しない。その結果、本例においては、１回目の点火に対応する吸気行程が終了した時点において吸気ポート内に付着していた燃料の全てが未燃燃料として排出される。即ち、本例における第２燃料量Ｑ２ｍは、１回目の点火に対応する吸気行程が終了した時点において吸気ポート内に付着していた燃料の量（燃料付着量Ｑａｍ）そのものである。このことは、以下の式（４）によって表すことができる。
【００８２】
【数４】
2017129033.tif 000006
【００８３】
以上のように、当該変形例によれば、吸気通路を構成する部材に付着した燃料の量（燃料付着量Ｑａ）をより一層簡便に精度良く推定することができる。
【００８４】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【００８５】
１１…燃料噴射弁、１２…吸気ポートの内壁、１３…吸気弁のヘッドの傘部の裏面、４０…機関、４１…吸気ポート、４２…燃料噴射弁、４３…燃焼室、４４…点火プラグ、及び４５…排気ポート。
【図１】
2017129033.tif 000007
【図２】
2017129033.tif 000008
【図３】
2017129033.tif 000009
【図４】
2017129033.tif 000010
【図５】
2017129033.tif 000011