内燃機関の燃料供給制御装置
【課題】内燃機関の停止時に発生した吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップによって、排ガスが吸気通路内に逆流した場合でも、再始動時の燃焼不良を回避できる内燃機関の燃料供給制御装置を提供する。
【解決手段】気筒３ａに供給される燃料量を制御する内燃機関３の燃料供給制御装置であって、内燃機関３の停止時にバルブオーバーラップが発生しているか否かを判定するバルブオーバーラップ判定手段２と、バルブオーバーラップが発生していると判定されたときに検出された吸気温Ｔｉｎおよび排気温Ｔｅｘに応じて、吸気通路４に逆流する排ガス逆流量ＱＥＸを算出する排ガス逆流量算出手段２と、排ガス逆流量ＱＥＸに応じて吸気通路４内の第１酸素濃度ＯＤＩ１を推定する酸素濃度推定手段２と、内燃機関３の始動時に第１酸素濃度ＯＤＩ１に応じて、基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥを補正する燃料供給量補正手段２とを備える。
【解決手段】気筒３ａに供給される燃料量を制御する内燃機関３の燃料供給制御装置であって、内燃機関３の停止時にバルブオーバーラップが発生しているか否かを判定するバルブオーバーラップ判定手段２と、バルブオーバーラップが発生していると判定されたときに検出された吸気温Ｔｉｎおよび排気温Ｔｅｘに応じて、吸気通路４に逆流する排ガス逆流量ＱＥＸを算出する排ガス逆流量算出手段２と、排ガス逆流量ＱＥＸに応じて吸気通路４内の第１酸素濃度ＯＤＩ１を推定する酸素濃度推定手段２と、内燃機関３の始動時に第１酸素濃度ＯＤＩ１に応じて、基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥを補正する燃料供給量補正手段２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ状態に応じて、気筒に供給される燃料量を制御する内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の燃料供給制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、気筒からの排ガスを排出する排気通路を備え、排気通路には、触媒が設けられている。
【０００３】
この燃料供給制御装置では、内燃機関の停止時に、触媒の上流側の酸素濃度および下流側の酸素濃度を検出するとともに、検出された上流側および下流側の酸素濃度に応じて、排ガスが排気通路内を逆流しているか否かを判定する。そして、排ガスが排気通路内を逆流していると判定されたときには、次回の内燃機関の始動時に、クランキングの開始時から所定時間の間、燃料噴射を禁止する燃料カットモード、または燃料噴射量を低減する燃料噴射量低減モードを実行する。これにより、排気通路からさらに気筒内に逆流した排ガスを掃気することによって、プラグかぶりを回避し、内燃機関の始動性を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、この従来の内燃機関の燃料供給制御装置では、排気通路に設けられた触媒の上流側および下流側の酸素濃度を用いて、排ガスが排気通路を逆流しているか否かを判定するにすぎないため、排ガスが吸気通路内に実際に逆流しているか否かを判定できない。このような吸気通路への排ガスの逆流は、例えば、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが発生したときに生じやすい。このため、内燃機関の再始動時に、排ガスが吸気通路内に実際には逆流していないにもかかわらず、燃料カットモードまたは燃料噴射量低減モードが実行されることがあり、その場合には始動が遅れ、始動性が悪化する。逆に、排ガスが吸気通路内に実際に逆流しているにもかかわらず、燃料カットモードまたは燃料噴射量低減モードが実行されず、通常の始動モードが実行されることがある。その場合には、逆流した排ガスによって吸気通路内の酸素濃度が低下するため、気筒内で燃焼する混合気の空燃比がリッチ化し、それにより、燃焼不良が生じ、それに起因する始動性の低下や排ガス特性の悪化を招く。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の停止時に発生した吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップによって、排ガスが吸気通路内に逆流した場合でも、再始動時の燃焼不良を回避でき、それにより、始動性や排ガス特性を向上させることができる内燃機関の燃料供給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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、吸気通路４から気筒３ａ内に吸気弁８を介して空気を吸入し、気筒３ａ内で生成された排ガスを排気弁９を介して排気通路５に排出するとともに、気筒３ａに供給される燃料量を制御する内燃機関３の燃料供給制御装置であって、内燃機関３の停止時に、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップが発生しているか否かを判定するバルブオーバーラップ判定手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図４のステップ２）と、吸気通路４内の温度を表す吸気通路温度パラメータ（吸気温Ｔｉｎ）を検出する吸気通路温度パラメータ検出手段（吸気温センサ２５）と、排気通路５内の温度を表す排気通路温度パラメータ（排気温Ｔｅｘ）を検出する排気通路温度パラメータ検出手段（排気温センサ２６）と、バルブオーバーラップ判定手段により、バルブオーバーラップが発生していると判定されたときに、検出された吸気通路温度パラメータおよび排気通路温度パラメータに応じて、排気通路５から気筒３ａを介して吸気通路４に逆流する排ガスの量を、排ガス逆流量ＱＥＸとして算出する排ガス逆流量算出手段（ＥＣＵ２、図４のステップ５）と、算出された排ガス逆流量に応じて、吸気通路４内の酸素濃度（第１酸素濃度ＯＤＩ１）を推定する酸素濃度推定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ６）と、内燃機関３の始動時に、燃料供給量（基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥ）を設定する燃料供給量設定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４０）と、推定された酸素濃度に応じて、設定された燃料供給量を補正する燃料供給量補正手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４５）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の燃料供給制御装置によれば、内燃機関の停止時に、バルブオーバーラップ判定手段によって、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが発生しているか否かが判定される。バルブオーバーラップが発生していると判定されたときには、排ガス逆流量算出手段によって、検出された吸気通路内の温度を表す吸気通路温度パラメータおよび検出された排気通路内の温度を表す排気通路温度パラメータに応じて、排気通路から気筒を介して吸気通路に逆流する排ガスの量を排ガス逆流量として算出する。また、酸素濃度推定手段により、算出された排ガス逆流量に応じて、吸気通路内の酸素濃度を推定する。そして、内燃機関の始動時に、燃料供給量補正手段は、この推定された酸素濃度に応じて、設定された燃料供給量を補正する。
【０００９】
内燃機関の停止時に、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが発生すると、吸気通路と排気通路との温度差による熱対流などによって、排ガスは排気通路から気筒を介して吸気通路内に逆流する。したがって、吸気通路の温度を表す吸気通路温度パラメータおよび排気通路の温度を表す排気通路温度パラメータに応じて、排気通路から気筒を介して吸気通路内に実際に逆流した排ガス逆流量を適切に算出することができる。
【００１０】
そして、そのように算出された排ガス逆流量に応じて、吸気通路内の酸素濃度を推定し、推定された酸素濃度に応じて、設定された燃料供給量を補正することにより、吸気通路内の実際の酸素濃度に見合った量の燃料を供給することができる。その結果、混合気の空燃比が適正に制御され、内燃機関の再始動時の燃焼不良を回避でき、それにより、始動性や排ガス特性を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料供給制御装置において、燃料供給量補正手段は、所定の基準値（空気の酸素濃度ＯＡＴＭ）と推定された酸素濃度との差（酸素濃度減少量ΔＯＤＩ）が大きいほど、燃料供給量をより大きく減量するように補正することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、燃料供給量補正手段は、所定の基準値と推定された酸素濃度との差が大きいほど、燃料供給量をより大きく減量するように補正する。このため、吸気通路内の酸素濃度の減少度合に見合った量の燃料を供給することができ、混合気の空燃比を適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態による燃料供給制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】燃料供給制御装置のブロック図である。
【図３】吸気弁および排気弁とそれらを駆動する機構の概略構成を示す断面図である。
【図４】酸素濃度算出処理のメインフローを示すフローチャートである。
【図５】排ガス逆流量算出処理を示すサブルーチンである。
【図６】酸素流入量算出処理を示すサブルーチンである。
【図７】始動時燃料制御処理を示すフローチャートである。
【図８】始動時補正量ΔＱＩＮＪを設定するためのマップである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による燃料供給制御装置１（図２参照）を適用した内燃機関３を概略的に示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば直列４気筒タイプのガソリンエンジンである。
【００１５】
エンジン３のシリンダヘッド３ｃの各気筒３ａには、吸気通路４が吸気マニホルド４ａを介して、排気通路５が排気マニホルド５ａを介して、それぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁６（図２参照）が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている（いずれも１つのみ図示）。すなわち、このエンジン３は、燃料噴射弁６から燃焼室３ｄ内の点火プラグ（図示せず）の近傍に、燃料を直接、噴射する直噴タイプのものである。燃料噴射弁６から噴射される燃料噴射量ＱＩＮＪは、その開弁時間をＥＣＵ２（図２参照）で制御することによって、制御される。
【００１６】
また、各気筒３ａには、一対の吸気弁８、８（１つのみ図示）および一対の排気弁９、９（１つのみ図示）が設けられている。
【００１７】
図３に示すように、シリンダヘッド３ｃ内には、回転自在の吸気カムシャフト４１と、吸気カムシャフト４１に一体に設けられた吸気カム４２と、ロッカアームシャフト４３と、ロッカアームシャフト４３に回動自在に支持されるとともに、吸気弁８、８の上端にそれぞれ当接する２つのロッカアーム４４、４４（１つのみ図示）などが設けられている。
【００１８】
吸気カムシャフト４１は、吸気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅ（図１参照）に連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。吸気カムシャフト４１が回転すると、ロッカアーム４４、４４が吸気カム４２で押圧され、ロッカアームシャフト４３を中心として回動することにより、吸気弁８、８が開閉される。
【００１９】
また、シリンダヘッド３ｃ内には、回転自在の排気カムシャフト６１と、排気カムシャフト６１に一体に設けられた排気カム６２と、ロッカアームシャフト６３と、ロッカアームシャフト６３に回動自在に支持されるとともに、排気弁９、９の上端にそれぞれ当接する２つのロッカアーム６４、６４（１つのみ図示）などが設けられている。
【００２０】
排気カムシャフト６１は、排気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。排気カムシャフト６１が回転すると、ロッカアーム６４、６４が排気カム６２で押圧され、ロッカアームシャフト６３を中心として回動することにより、排気弁９、９が開閉される。
【００２１】
エンジン３には、クランク角センサ２４が設けられている。クランク角センサ２４は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）で構成されており、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を、ＥＣＵ２に出力する。
【００２２】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば６°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のような４気筒タイプの場合には、クランク角１８０°ごとに出力される。
【００２３】
また、吸気通路４には、吸気マニホルド４ａの入口のすぐ上流側に、スロットル弁機構１３が設けられている。スロットル弁機構１３は、吸気通路４内に回動自在に設けられたスロットル弁１３ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ１３ｂを有している。ＴＨアクチュエータ１３ｂは、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの駆動信号で駆動される。それにより、スロットル弁１３ａの開度が変化することによって、気筒３ａに吸入される新気の量が制御される。
【００２４】
また、吸気マニホルド４ａには、吸気温センサ２５が設けられている。吸気温センサ２５は、吸気通路４内の温度（以下「吸気温」という）Ｔｉｎを検出し、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２５】
排気通路５には、気筒３ａから排出された排ガスを浄化するための三元触媒などから成る触媒７が設けられている。また、排気通路５には、排気温センサ２６が設けられている。排気温センサ２６は、気筒３ａから排気通路５に排出された排ガスの温度（以下「排気温」という）Ｔｅｘを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２６】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２７（図２参照）から、図示しないアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００２７】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ２４〜２７からの検出信号は、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＥＣＵ２は、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料供給制御を含むエンジン３の制御を実行する。
【００２８】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、バルブオーバーラップ判定手段、排ガス逆流量算出手段、酸素濃度推定手段、燃料供給量設定手段および燃料供給量補正手段に相当する。以下、ＥＣＵ２で実行される各種の処理について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図４は、酸素濃度算出処理を示している。本処理は、エンジン３の停止中、所定の周期で実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、イグニッション・スイッチがオフされた直後か否かを判別する。
【００３０】
この判別結果がＹＥＳで、イグニッション・スイッチがオフされた直後のときには、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップが発生しているか否かを判別する（ステップ２）。この判別は、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づき、ピストン３ｂの停止位置が所定のバルブオーバーラップ区間に含まれるか否かに基づいて行われる。この判別結果がＮＯで、バルブオーバーラップが発生していないときには、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌを「０」にセットし（ステップ１４）、本処理を終了する。
【００３１】
一方、前記ステップ２の判別結果がＹＥＳで、バルブオーバーラップが発生しているときには、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌを「１」にセットする（ステップ３）。
【００３２】
次に、ステップ４において、検出された吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘが互いにほぼ等しいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘとの温度差による熱対流によって、排ガスが排気通路５からバルブオーバーラップ状態の気筒３ａを介して吸気通路４へ逆流している状態にあるとして、ステップ５において、排ガス逆流量ＱＥＸを算出する。図５は、そのサブルーチンを示す。まず、ステップ２０において、吸気通路４の圧力（以下「吸気圧」という）Ｐｉｎと排気通路５の圧力（以下「排気圧」という）Ｐｅｘとの圧力差ΔＰを算出する。この圧力差ΔＰの算出は、次のようにして行われる。
【００３３】
まず、次式（１）および（２）に従って、吸気圧Ｐｉｎおよび排気圧Ｐｅｘをそれぞれ算出する。
【数１】
【数２】
ここで、Ｐは気筒３ａ内の基準圧力、γｉｎは空気の比重、γｅｘは排ガスの比重である。Ｌｉｎは、吸気マニホルド４ａの入口（スロットル弁１３ａ）から吸気弁８までの距離（以下「算出対象通路部」という）を表す。また、Ｌｅｘは、排気弁９からの排気通路長さを表し、算出対象通路部の長さＬｉｎとほぼ等しい。
【００３４】
また、気体の状態方程式に基づき、排ガス比重γｅｘは、次式（３）のように表される。
【数３】
【００３５】
そして、前記式（１）〜（３）の関係を用い、次式（４）に従って、圧力差ΔＰを算出する。
【数４】
【００３６】
次に、排気通路５から吸気通路４へ逆流する排ガスの流速Ｖを、次式（５）に従って算出する（ステップ２１）。
【数５】
この式（５）は、ベルヌーイの式から導かれるものであり、ｇは重力加速度を表す。
【００３７】
次に、次式（６）に従って、排ガス逆流量ＱＥＸを算出し（ステップ２２）、本処理を終了する。
【数６】
ここで、Ａは、吸・排気弁８、９によって開放された状態での吸気ポートおよび排気ポートの開口面積の平均値である。
【００３８】
図４に戻り、前記ステップ５に続くステップ６では、次式（７）に従って、吸気通路４の算出対象通路部内の第１酸素濃度ＯＤＩ１（Ｎ）を算出する。
【数７】
ここで、Ｖｉｎは、算出対象通路部の容積であり、ＯＤＩ１（Ｎ−１）は、第１酸素濃度ＯＤＩ１の前回値である。したがって、右辺第１式のＶｉｎ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）は、前回の処理サイクルにおける算出対象通路部内の酸素量を表す。なお、第１酸素濃度の前回値ＯＤＩ１（Ｎ−１）の初期値は、空気の酸素濃度ＯＡＴＭに設定される。
【００３９】
また、式（７）の右辺第１式のＱＥＸ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）は、排ガスが算出対象通路部に逆流することによって算出対象通路部から押し出された酸素量を表す。
【００４０】
したがって、Ｖｉｎ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）とＱＥＸ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）との差は、今回の算出対象通路部内の酸素量に相当し、さらに、この酸素量を容積Ｖｉｎで除算することによって、算出対象通路部内の第１酸素濃度ＯＤＩ１（Ｎ）が算出される。
【００４１】
さらに、排ガス逆流量ＱＥＸとして、前記式（６）の右辺を代入することによって、式（７）の右辺第２式が得られる。
【００４２】
次に、算出した第１酸素濃度ＯＤＩ１（Ｎ）を、酸素濃度ＯＤＩとして設定する（ステップ７）とともに、前回値ＯＤＩ１（Ｎ−１）にシフトし（ステップ８）、本処理を終了する。
【００４３】
一方、前記ステップ４の判別結果がＹＥＳのときには、吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘとの温度差がほとんど無くなり、排気通路５から吸気通路４への温度差による排ガスの熱対流と、それによる排ガスの逆流が終了したと判定する。
【００４４】
また、この状態では、吸気通路４と外部との間で、酸素濃度の勾配が生じるため、この濃度勾配による拡散が生じる。このため、ステップ９以降において、この拡散によって変化する算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）を算出する。まず、ステップ９において、酸素流入量ＱＯ２を算出する。図６は、そのサブルーチンを示しており、最初のステップ３０では、吸気通路４に流入する単位面積あたりの酸素量Ｊを算出する。
【数８】
この式（８）は、フィックの法則に基づくものであり、Ｄは拡散定数、Ｌは、吸気通路４の上流端から吸気マニホルド４ａの入口（スロットル弁１３ａ）までの距離である。また、ＯＤＩ２（Ｎ−１）は、算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２の前回値、ＯＡＴＭは、空気の酸素濃度である。したがって、−（ＯＤＩ２（Ｎ−１）−ＯＡＴＭ）／Ｌは、前回の処理サイクルにおける外部と算出対象通路部との間の酸素濃度の勾配を表し、この勾配に拡散定数Ｄを乗算することによって、単位面積あたりの酸素量Ｊが算出される。なお、第２酸素濃度ＯＤＩ２の初期値は、第１酸素濃度ＯＤＩ１の最終値に設定される。
【００４５】
次に、次式（９）に従って、酸素流入量ＱＯ２を算出する（ステップ３１）。
【数９】
ここで、Ａ２は吸気マニホルド４ａの入口面積である。したがって、式（９）によって求められる酸素流入量ＱＯ２は、前回と今回との処理サイクル間で、外部からの拡散により吸気マニホルド４ａを介して算出対象通路部に流入する酸素量に相当する。
【００４６】
図４に戻り、前記ステップ９に続くステップ１０では、次式（１０）に従って、第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）を算出する。
【数１０】
ここで、右辺第１式のＶｉｎ×ＯＤＩ２（Ｎ−１）は、前回の処理サイクルにおける算出対象通路部内の酸素量を表し、したがって、この値と、前記式（９）によって算出された酸素流入量ＱＯ２との和は、今回の算出対象通路部内の酸素量に相当する。また、この酸素量を容積Ｖｉｎで除算することによって、算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）が得られる。
【００４７】
次に、算出された第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）を、酸素濃度ＯＤＩとして設定する（ステップ１１）とともに、前回値ＯＤＩ２（Ｎ−１）にシフトし（ステップ１２）、本処理を終了する。
【００４８】
一方、イグニッション・スイッチがオフされた２回目以降の処理サイクルでは、前記ステップ１の判別結果がＮＯになるので、そのときには、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌが「１」であるか否かを判別する（ステップ１３）。
【００４９】
この判別結果がＹＥＳのときには、バルブオーバーラップが発生しているため、前記ステップ４以降に進み、本処理を終了する。
【００５０】
一方、ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、バルブオーバーラップは発生していないことから、排気通路５から吸気通路４へ排ガスが逆流していないため、そのまま本処理を終了する。
【００５１】
図７は、始動時燃料制御処理を示している。まず、ステップ４０において、基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥを算出する。この基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥは、エンジン回転数ＮＥにおよび要求トルクＰＭＣＭＤに基づいて、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。また、この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに基づいて算出される。
【００５２】
次に、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌが「１」であるか否かを判別する（ステップ４１）。
【００５３】
この判別結果がＮＯのときには、エンジン３の停止中にバルブオーバーラップが生じていないため、始動時補正量ΔＱＩＮＪを０に設定する（ステップ４２）。
【００５４】
一方、前記ステップ４１の判別結果がＹＥＳのときには、空気の酸素濃度ＯＡＴＭと前記ステップ７または１１で算出された酸素濃度ＯＤＩとの差（ＯＡＴＭ−ＯＤＩ）を酸素濃度減少量ΔＯＤＩとして算出する（ステップ４３）。
【００５５】
次に、ステップ４４において、酸素濃度減少量ΔＯＤＩに応じ、図８に示すマップを検索することによって、始動時補正量ΔＱＩＮＪを算出する。このマップでは、酸素濃度減少量ΔＯＤＩが大きいほど、始動時補正量ΔＱＩＮＪはより大きな値に設定されている。
【００５６】
次に、ステップ４５において、前記ステップ４０で算出された基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥから、前記ステップ４２または４４で算出された始動時補正量ΔＱＩＮＪを減算することにより、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出し、本処理を終了する。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の停止時に、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップが発生したときに、吸気温Ｔｉｎおよび排気温Ｔｅｘに応じて、排気通路５から気筒３ａを介して吸気通路４の算出対象通路部に逆流する排ガス逆流量ＱＥＸを算出するとともに、算出した排ガス逆流量ＱＥＸに応じて算出対象通路部内の第１酸素濃度ＯＤＩ１を算出する。
【００５８】
また、吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘとの温度差がほとんど無くなったときには、外部と吸気通路４の算出対象通路部との間に生じる酸素濃度の勾配に応じて、外部から算出対象通路部に流入する酸素流入量ＱＯ２を算出するとともに、算出した酸素流入量ＱＯ２に応じて、算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２を算出する。
【００５９】
そして、空気の酸素濃度ＯＡＴＭと第１酸素濃度ＯＤＩ１または第２酸素濃度ＯＤＩ２との差である酸素減少量ΔＯＤＩに応じて、始動時補正量ΔＱＩＮＪを算出するとともに、この始動時補正量ΔＱＩＮＪを基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥから減算することによって、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。これにより、吸気通路４内の実際の酸素濃度に見合った量の燃料を供給することができる。その結果、混合気の空燃比が適正に制御され、内燃機関の再始動時の燃焼不良を回避でき、それにより、始動性や排ガス特性の向上を図ることができる。
【００６０】
また、酸素濃度減少量ΔＯＤＩが大きいほど、始動時補正量ΔＱＩＮＪをより大きな値に設定するので、基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥは、より大きく減量するように補正される。これにより、吸気通路４の算出対象通路部の酸素濃度の減少量に見合った量の燃料を供給することができる。
【００６１】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、排気通路温度パラメータとして、排気温Ｔｅｘを用いているが、排気通路５に設けられた触媒７の温度を用いてもよい。また、エンジン３の停止直前のエンジン回転数ＮＥと吸気負圧から推定した排気温を用いてもよい。
【００６２】
また、実施形態では、圧力差ΔＰを、吸気温Ｔｉｎおよび排気温Ｔｅｘに応じて推定したが、実際に検出された吸気通路４および排気通路５の圧力を用いて算出してもよい。
【００６３】
また、実施形態は、本発明を車両に搭載された直列４気筒の直噴ガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、４気筒以外のエンジンやＶ型気筒を有するエンジン、ポート噴射型のエンジンに適用してもよい。また、ガソリンエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ディーゼルエンジン、さらには、フレキシブル・フューエル・ヴィークル（ＦＦＶ）のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 燃料供給制御装置
２ ＥＣＵ（バルブオーバーラップ判定手段、排ガス逆流量算出手段、酸素濃度推 定手段、燃料供給量設定手段、燃料供給量補正手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 吸気通路
５ 排気通路
８ 吸気弁
９ 排気弁
２５ 吸気温センサ（吸気通路温度パラメータ検出手段）
２６ 排気温センサ（排気通路温度パラメータ検出手段）
Ｔｉｎ 吸気温（吸気通路温度パラメータ）
Ｔｅｘ 排気温（排気通路温度パラメータ）
ＱＥＸ 排ガス逆流量
ＯＤＩ１ 第１酸素濃度（酸素濃度）
ＯＡＴＭ 空気の酸素濃度（基準値）
ΔＯＤＩ 酸素濃度減少量（基準値と酸素濃度との差）
ＱＢＡＳＥ 基本燃料噴射量（燃料供給量）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ状態に応じて、気筒に供給される燃料量を制御する内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の燃料供給制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、気筒からの排ガスを排出する排気通路を備え、排気通路には、触媒が設けられている。
【０００３】
この燃料供給制御装置では、内燃機関の停止時に、触媒の上流側の酸素濃度および下流側の酸素濃度を検出するとともに、検出された上流側および下流側の酸素濃度に応じて、排ガスが排気通路内を逆流しているか否かを判定する。そして、排ガスが排気通路内を逆流していると判定されたときには、次回の内燃機関の始動時に、クランキングの開始時から所定時間の間、燃料噴射を禁止する燃料カットモード、または燃料噴射量を低減する燃料噴射量低減モードを実行する。これにより、排気通路からさらに気筒内に逆流した排ガスを掃気することによって、プラグかぶりを回避し、内燃機関の始動性を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、この従来の内燃機関の燃料供給制御装置では、排気通路に設けられた触媒の上流側および下流側の酸素濃度を用いて、排ガスが排気通路を逆流しているか否かを判定するにすぎないため、排ガスが吸気通路内に実際に逆流しているか否かを判定できない。このような吸気通路への排ガスの逆流は、例えば、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが発生したときに生じやすい。このため、内燃機関の再始動時に、排ガスが吸気通路内に実際には逆流していないにもかかわらず、燃料カットモードまたは燃料噴射量低減モードが実行されることがあり、その場合には始動が遅れ、始動性が悪化する。逆に、排ガスが吸気通路内に実際に逆流しているにもかかわらず、燃料カットモードまたは燃料噴射量低減モードが実行されず、通常の始動モードが実行されることがある。その場合には、逆流した排ガスによって吸気通路内の酸素濃度が低下するため、気筒内で燃焼する混合気の空燃比がリッチ化し、それにより、燃焼不良が生じ、それに起因する始動性の低下や排ガス特性の悪化を招く。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の停止時に発生した吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップによって、排ガスが吸気通路内に逆流した場合でも、再始動時の燃焼不良を回避でき、それにより、始動性や排ガス特性を向上させることができる内燃機関の燃料供給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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、吸気通路４から気筒３ａ内に吸気弁８を介して空気を吸入し、気筒３ａ内で生成された排ガスを排気弁９を介して排気通路５に排出するとともに、気筒３ａに供給される燃料量を制御する内燃機関３の燃料供給制御装置であって、内燃機関３の停止時に、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップが発生しているか否かを判定するバルブオーバーラップ判定手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、図４のステップ２）と、吸気通路４内の温度を表す吸気通路温度パラメータ（吸気温Ｔｉｎ）を検出する吸気通路温度パラメータ検出手段（吸気温センサ２５）と、排気通路５内の温度を表す排気通路温度パラメータ（排気温Ｔｅｘ）を検出する排気通路温度パラメータ検出手段（排気温センサ２６）と、バルブオーバーラップ判定手段により、バルブオーバーラップが発生していると判定されたときに、検出された吸気通路温度パラメータおよび排気通路温度パラメータに応じて、排気通路５から気筒３ａを介して吸気通路４に逆流する排ガスの量を、排ガス逆流量ＱＥＸとして算出する排ガス逆流量算出手段（ＥＣＵ２、図４のステップ５）と、算出された排ガス逆流量に応じて、吸気通路４内の酸素濃度（第１酸素濃度ＯＤＩ１）を推定する酸素濃度推定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ６）と、内燃機関３の始動時に、燃料供給量（基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥ）を設定する燃料供給量設定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４０）と、推定された酸素濃度に応じて、設定された燃料供給量を補正する燃料供給量補正手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４５）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の燃料供給制御装置によれば、内燃機関の停止時に、バルブオーバーラップ判定手段によって、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが発生しているか否かが判定される。バルブオーバーラップが発生していると判定されたときには、排ガス逆流量算出手段によって、検出された吸気通路内の温度を表す吸気通路温度パラメータおよび検出された排気通路内の温度を表す排気通路温度パラメータに応じて、排気通路から気筒を介して吸気通路に逆流する排ガスの量を排ガス逆流量として算出する。また、酸素濃度推定手段により、算出された排ガス逆流量に応じて、吸気通路内の酸素濃度を推定する。そして、内燃機関の始動時に、燃料供給量補正手段は、この推定された酸素濃度に応じて、設定された燃料供給量を補正する。
【０００９】
内燃機関の停止時に、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが発生すると、吸気通路と排気通路との温度差による熱対流などによって、排ガスは排気通路から気筒を介して吸気通路内に逆流する。したがって、吸気通路の温度を表す吸気通路温度パラメータおよび排気通路の温度を表す排気通路温度パラメータに応じて、排気通路から気筒を介して吸気通路内に実際に逆流した排ガス逆流量を適切に算出することができる。
【００１０】
そして、そのように算出された排ガス逆流量に応じて、吸気通路内の酸素濃度を推定し、推定された酸素濃度に応じて、設定された燃料供給量を補正することにより、吸気通路内の実際の酸素濃度に見合った量の燃料を供給することができる。その結果、混合気の空燃比が適正に制御され、内燃機関の再始動時の燃焼不良を回避でき、それにより、始動性や排ガス特性を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料供給制御装置において、燃料供給量補正手段は、所定の基準値（空気の酸素濃度ＯＡＴＭ）と推定された酸素濃度との差（酸素濃度減少量ΔＯＤＩ）が大きいほど、燃料供給量をより大きく減量するように補正することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、燃料供給量補正手段は、所定の基準値と推定された酸素濃度との差が大きいほど、燃料供給量をより大きく減量するように補正する。このため、吸気通路内の酸素濃度の減少度合に見合った量の燃料を供給することができ、混合気の空燃比を適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態による燃料供給制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】燃料供給制御装置のブロック図である。
【図３】吸気弁および排気弁とそれらを駆動する機構の概略構成を示す断面図である。
【図４】酸素濃度算出処理のメインフローを示すフローチャートである。
【図５】排ガス逆流量算出処理を示すサブルーチンである。
【図６】酸素流入量算出処理を示すサブルーチンである。
【図７】始動時燃料制御処理を示すフローチャートである。
【図８】始動時補正量ΔＱＩＮＪを設定するためのマップである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による燃料供給制御装置１（図２参照）を適用した内燃機関３を概略的に示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば直列４気筒タイプのガソリンエンジンである。
【００１５】
エンジン３のシリンダヘッド３ｃの各気筒３ａには、吸気通路４が吸気マニホルド４ａを介して、排気通路５が排気マニホルド５ａを介して、それぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁６（図２参照）が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている（いずれも１つのみ図示）。すなわち、このエンジン３は、燃料噴射弁６から燃焼室３ｄ内の点火プラグ（図示せず）の近傍に、燃料を直接、噴射する直噴タイプのものである。燃料噴射弁６から噴射される燃料噴射量ＱＩＮＪは、その開弁時間をＥＣＵ２（図２参照）で制御することによって、制御される。
【００１６】
また、各気筒３ａには、一対の吸気弁８、８（１つのみ図示）および一対の排気弁９、９（１つのみ図示）が設けられている。
【００１７】
図３に示すように、シリンダヘッド３ｃ内には、回転自在の吸気カムシャフト４１と、吸気カムシャフト４１に一体に設けられた吸気カム４２と、ロッカアームシャフト４３と、ロッカアームシャフト４３に回動自在に支持されるとともに、吸気弁８、８の上端にそれぞれ当接する２つのロッカアーム４４、４４（１つのみ図示）などが設けられている。
【００１８】
吸気カムシャフト４１は、吸気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅ（図１参照）に連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。吸気カムシャフト４１が回転すると、ロッカアーム４４、４４が吸気カム４２で押圧され、ロッカアームシャフト４３を中心として回動することにより、吸気弁８、８が開閉される。
【００１９】
また、シリンダヘッド３ｃ内には、回転自在の排気カムシャフト６１と、排気カムシャフト６１に一体に設けられた排気カム６２と、ロッカアームシャフト６３と、ロッカアームシャフト６３に回動自在に支持されるとともに、排気弁９、９の上端にそれぞれ当接する２つのロッカアーム６４、６４（１つのみ図示）などが設けられている。
【００２０】
排気カムシャフト６１は、排気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。排気カムシャフト６１が回転すると、ロッカアーム６４、６４が排気カム６２で押圧され、ロッカアームシャフト６３を中心として回動することにより、排気弁９、９が開閉される。
【００２１】
エンジン３には、クランク角センサ２４が設けられている。クランク角センサ２４は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）で構成されており、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を、ＥＣＵ２に出力する。
【００２２】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば６°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のような４気筒タイプの場合には、クランク角１８０°ごとに出力される。
【００２３】
また、吸気通路４には、吸気マニホルド４ａの入口のすぐ上流側に、スロットル弁機構１３が設けられている。スロットル弁機構１３は、吸気通路４内に回動自在に設けられたスロットル弁１３ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ１３ｂを有している。ＴＨアクチュエータ１３ｂは、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの駆動信号で駆動される。それにより、スロットル弁１３ａの開度が変化することによって、気筒３ａに吸入される新気の量が制御される。
【００２４】
また、吸気マニホルド４ａには、吸気温センサ２５が設けられている。吸気温センサ２５は、吸気通路４内の温度（以下「吸気温」という）Ｔｉｎを検出し、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２５】
排気通路５には、気筒３ａから排出された排ガスを浄化するための三元触媒などから成る触媒７が設けられている。また、排気通路５には、排気温センサ２６が設けられている。排気温センサ２６は、気筒３ａから排気通路５に排出された排ガスの温度（以下「排気温」という）Ｔｅｘを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２６】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２７（図２参照）から、図示しないアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００２７】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ２４〜２７からの検出信号は、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＥＣＵ２は、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料供給制御を含むエンジン３の制御を実行する。
【００２８】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、バルブオーバーラップ判定手段、排ガス逆流量算出手段、酸素濃度推定手段、燃料供給量設定手段および燃料供給量補正手段に相当する。以下、ＥＣＵ２で実行される各種の処理について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図４は、酸素濃度算出処理を示している。本処理は、エンジン３の停止中、所定の周期で実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、イグニッション・スイッチがオフされた直後か否かを判別する。
【００３０】
この判別結果がＹＥＳで、イグニッション・スイッチがオフされた直後のときには、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップが発生しているか否かを判別する（ステップ２）。この判別は、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づき、ピストン３ｂの停止位置が所定のバルブオーバーラップ区間に含まれるか否かに基づいて行われる。この判別結果がＮＯで、バルブオーバーラップが発生していないときには、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌを「０」にセットし（ステップ１４）、本処理を終了する。
【００３１】
一方、前記ステップ２の判別結果がＹＥＳで、バルブオーバーラップが発生しているときには、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌを「１」にセットする（ステップ３）。
【００３２】
次に、ステップ４において、検出された吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘが互いにほぼ等しいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘとの温度差による熱対流によって、排ガスが排気通路５からバルブオーバーラップ状態の気筒３ａを介して吸気通路４へ逆流している状態にあるとして、ステップ５において、排ガス逆流量ＱＥＸを算出する。図５は、そのサブルーチンを示す。まず、ステップ２０において、吸気通路４の圧力（以下「吸気圧」という）Ｐｉｎと排気通路５の圧力（以下「排気圧」という）Ｐｅｘとの圧力差ΔＰを算出する。この圧力差ΔＰの算出は、次のようにして行われる。
【００３３】
まず、次式（１）および（２）に従って、吸気圧Ｐｉｎおよび排気圧Ｐｅｘをそれぞれ算出する。
【数１】
【数２】
ここで、Ｐは気筒３ａ内の基準圧力、γｉｎは空気の比重、γｅｘは排ガスの比重である。Ｌｉｎは、吸気マニホルド４ａの入口（スロットル弁１３ａ）から吸気弁８までの距離（以下「算出対象通路部」という）を表す。また、Ｌｅｘは、排気弁９からの排気通路長さを表し、算出対象通路部の長さＬｉｎとほぼ等しい。
【００３４】
また、気体の状態方程式に基づき、排ガス比重γｅｘは、次式（３）のように表される。
【数３】
【００３５】
そして、前記式（１）〜（３）の関係を用い、次式（４）に従って、圧力差ΔＰを算出する。
【数４】
【００３６】
次に、排気通路５から吸気通路４へ逆流する排ガスの流速Ｖを、次式（５）に従って算出する（ステップ２１）。
【数５】
この式（５）は、ベルヌーイの式から導かれるものであり、ｇは重力加速度を表す。
【００３７】
次に、次式（６）に従って、排ガス逆流量ＱＥＸを算出し（ステップ２２）、本処理を終了する。
【数６】
ここで、Ａは、吸・排気弁８、９によって開放された状態での吸気ポートおよび排気ポートの開口面積の平均値である。
【００３８】
図４に戻り、前記ステップ５に続くステップ６では、次式（７）に従って、吸気通路４の算出対象通路部内の第１酸素濃度ＯＤＩ１（Ｎ）を算出する。
【数７】
ここで、Ｖｉｎは、算出対象通路部の容積であり、ＯＤＩ１（Ｎ−１）は、第１酸素濃度ＯＤＩ１の前回値である。したがって、右辺第１式のＶｉｎ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）は、前回の処理サイクルにおける算出対象通路部内の酸素量を表す。なお、第１酸素濃度の前回値ＯＤＩ１（Ｎ−１）の初期値は、空気の酸素濃度ＯＡＴＭに設定される。
【００３９】
また、式（７）の右辺第１式のＱＥＸ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）は、排ガスが算出対象通路部に逆流することによって算出対象通路部から押し出された酸素量を表す。
【００４０】
したがって、Ｖｉｎ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）とＱＥＸ×ＯＤＩ１（Ｎ−１）との差は、今回の算出対象通路部内の酸素量に相当し、さらに、この酸素量を容積Ｖｉｎで除算することによって、算出対象通路部内の第１酸素濃度ＯＤＩ１（Ｎ）が算出される。
【００４１】
さらに、排ガス逆流量ＱＥＸとして、前記式（６）の右辺を代入することによって、式（７）の右辺第２式が得られる。
【００４２】
次に、算出した第１酸素濃度ＯＤＩ１（Ｎ）を、酸素濃度ＯＤＩとして設定する（ステップ７）とともに、前回値ＯＤＩ１（Ｎ−１）にシフトし（ステップ８）、本処理を終了する。
【００４３】
一方、前記ステップ４の判別結果がＹＥＳのときには、吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘとの温度差がほとんど無くなり、排気通路５から吸気通路４への温度差による排ガスの熱対流と、それによる排ガスの逆流が終了したと判定する。
【００４４】
また、この状態では、吸気通路４と外部との間で、酸素濃度の勾配が生じるため、この濃度勾配による拡散が生じる。このため、ステップ９以降において、この拡散によって変化する算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）を算出する。まず、ステップ９において、酸素流入量ＱＯ２を算出する。図６は、そのサブルーチンを示しており、最初のステップ３０では、吸気通路４に流入する単位面積あたりの酸素量Ｊを算出する。
【数８】
この式（８）は、フィックの法則に基づくものであり、Ｄは拡散定数、Ｌは、吸気通路４の上流端から吸気マニホルド４ａの入口（スロットル弁１３ａ）までの距離である。また、ＯＤＩ２（Ｎ−１）は、算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２の前回値、ＯＡＴＭは、空気の酸素濃度である。したがって、−（ＯＤＩ２（Ｎ−１）−ＯＡＴＭ）／Ｌは、前回の処理サイクルにおける外部と算出対象通路部との間の酸素濃度の勾配を表し、この勾配に拡散定数Ｄを乗算することによって、単位面積あたりの酸素量Ｊが算出される。なお、第２酸素濃度ＯＤＩ２の初期値は、第１酸素濃度ＯＤＩ１の最終値に設定される。
【００４５】
次に、次式（９）に従って、酸素流入量ＱＯ２を算出する（ステップ３１）。
【数９】
ここで、Ａ２は吸気マニホルド４ａの入口面積である。したがって、式（９）によって求められる酸素流入量ＱＯ２は、前回と今回との処理サイクル間で、外部からの拡散により吸気マニホルド４ａを介して算出対象通路部に流入する酸素量に相当する。
【００４６】
図４に戻り、前記ステップ９に続くステップ１０では、次式（１０）に従って、第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）を算出する。
【数１０】
ここで、右辺第１式のＶｉｎ×ＯＤＩ２（Ｎ−１）は、前回の処理サイクルにおける算出対象通路部内の酸素量を表し、したがって、この値と、前記式（９）によって算出された酸素流入量ＱＯ２との和は、今回の算出対象通路部内の酸素量に相当する。また、この酸素量を容積Ｖｉｎで除算することによって、算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）が得られる。
【００４７】
次に、算出された第２酸素濃度ＯＤＩ２（Ｎ）を、酸素濃度ＯＤＩとして設定する（ステップ１１）とともに、前回値ＯＤＩ２（Ｎ−１）にシフトし（ステップ１２）、本処理を終了する。
【００４８】
一方、イグニッション・スイッチがオフされた２回目以降の処理サイクルでは、前記ステップ１の判別結果がＮＯになるので、そのときには、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌが「１」であるか否かを判別する（ステップ１３）。
【００４９】
この判別結果がＹＥＳのときには、バルブオーバーラップが発生しているため、前記ステップ４以降に進み、本処理を終了する。
【００５０】
一方、ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、バルブオーバーラップは発生していないことから、排気通路５から吸気通路４へ排ガスが逆流していないため、そのまま本処理を終了する。
【００５１】
図７は、始動時燃料制御処理を示している。まず、ステップ４０において、基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥを算出する。この基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥは、エンジン回転数ＮＥにおよび要求トルクＰＭＣＭＤに基づいて、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。また、この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに基づいて算出される。
【００５２】
次に、バルブオーバーラップ発生フラグＦ＿Ｏ／Ｌが「１」であるか否かを判別する（ステップ４１）。
【００５３】
この判別結果がＮＯのときには、エンジン３の停止中にバルブオーバーラップが生じていないため、始動時補正量ΔＱＩＮＪを０に設定する（ステップ４２）。
【００５４】
一方、前記ステップ４１の判別結果がＹＥＳのときには、空気の酸素濃度ＯＡＴＭと前記ステップ７または１１で算出された酸素濃度ＯＤＩとの差（ＯＡＴＭ−ＯＤＩ）を酸素濃度減少量ΔＯＤＩとして算出する（ステップ４３）。
【００５５】
次に、ステップ４４において、酸素濃度減少量ΔＯＤＩに応じ、図８に示すマップを検索することによって、始動時補正量ΔＱＩＮＪを算出する。このマップでは、酸素濃度減少量ΔＯＤＩが大きいほど、始動時補正量ΔＱＩＮＪはより大きな値に設定されている。
【００５６】
次に、ステップ４５において、前記ステップ４０で算出された基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥから、前記ステップ４２または４４で算出された始動時補正量ΔＱＩＮＪを減算することにより、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出し、本処理を終了する。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の停止時に、吸気弁８と排気弁９とのバルブオーバーラップが発生したときに、吸気温Ｔｉｎおよび排気温Ｔｅｘに応じて、排気通路５から気筒３ａを介して吸気通路４の算出対象通路部に逆流する排ガス逆流量ＱＥＸを算出するとともに、算出した排ガス逆流量ＱＥＸに応じて算出対象通路部内の第１酸素濃度ＯＤＩ１を算出する。
【００５８】
また、吸気温Ｔｉｎと排気温Ｔｅｘとの温度差がほとんど無くなったときには、外部と吸気通路４の算出対象通路部との間に生じる酸素濃度の勾配に応じて、外部から算出対象通路部に流入する酸素流入量ＱＯ２を算出するとともに、算出した酸素流入量ＱＯ２に応じて、算出対象通路部内の第２酸素濃度ＯＤＩ２を算出する。
【００５９】
そして、空気の酸素濃度ＯＡＴＭと第１酸素濃度ＯＤＩ１または第２酸素濃度ＯＤＩ２との差である酸素減少量ΔＯＤＩに応じて、始動時補正量ΔＱＩＮＪを算出するとともに、この始動時補正量ΔＱＩＮＪを基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥから減算することによって、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。これにより、吸気通路４内の実際の酸素濃度に見合った量の燃料を供給することができる。その結果、混合気の空燃比が適正に制御され、内燃機関の再始動時の燃焼不良を回避でき、それにより、始動性や排ガス特性の向上を図ることができる。
【００６０】
また、酸素濃度減少量ΔＯＤＩが大きいほど、始動時補正量ΔＱＩＮＪをより大きな値に設定するので、基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥは、より大きく減量するように補正される。これにより、吸気通路４の算出対象通路部の酸素濃度の減少量に見合った量の燃料を供給することができる。
【００６１】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、排気通路温度パラメータとして、排気温Ｔｅｘを用いているが、排気通路５に設けられた触媒７の温度を用いてもよい。また、エンジン３の停止直前のエンジン回転数ＮＥと吸気負圧から推定した排気温を用いてもよい。
【００６２】
また、実施形態では、圧力差ΔＰを、吸気温Ｔｉｎおよび排気温Ｔｅｘに応じて推定したが、実際に検出された吸気通路４および排気通路５の圧力を用いて算出してもよい。
【００６３】
また、実施形態は、本発明を車両に搭載された直列４気筒の直噴ガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、４気筒以外のエンジンやＶ型気筒を有するエンジン、ポート噴射型のエンジンに適用してもよい。また、ガソリンエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ディーゼルエンジン、さらには、フレキシブル・フューエル・ヴィークル（ＦＦＶ）のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 燃料供給制御装置
２ ＥＣＵ（バルブオーバーラップ判定手段、排ガス逆流量算出手段、酸素濃度推 定手段、燃料供給量設定手段、燃料供給量補正手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 吸気通路
５ 排気通路
８ 吸気弁
９ 排気弁
２５ 吸気温センサ（吸気通路温度パラメータ検出手段）
２６ 排気温センサ（排気通路温度パラメータ検出手段）
Ｔｉｎ 吸気温（吸気通路温度パラメータ）
Ｔｅｘ 排気温（排気通路温度パラメータ）
ＱＥＸ 排ガス逆流量
ＯＤＩ１ 第１酸素濃度（酸素濃度）
ＯＡＴＭ 空気の酸素濃度（基準値）
ΔＯＤＩ 酸素濃度減少量（基準値と酸素濃度との差）
ＱＢＡＳＥ 基本燃料噴射量（燃料供給量）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路から気筒内に吸気弁を介して空気を吸入し、当該気筒内で生成された排ガスを排気弁を介して排気通路に排出するとともに、前記気筒に供給される燃料量を制御する内燃機関の燃料供給制御装置であって、
前記内燃機関の停止時に、前記吸気弁と前記排気弁とのバルブオーバーラップが発生しているか否かを判定するバルブオーバーラップ判定手段と、
前記吸気通路内の温度を表す吸気通路温度パラメータを検出する吸気通路温度パラメータ検出手段と、
前記排気通路内の温度を表す排気通路温度パラメータを検出する排気通路温度パラメータ検出手段と、
前記バルブオーバーラップ判定手段により、前記バルブオーバーラップが発生していると判定されたときに、前記検出された吸気通路温度パラメータおよび前記排気通路温度パラメータに応じて、前記排気通路から前記気筒を介して前記吸気通路に逆流する排ガスの量を、排ガス逆流量として算出する排ガス逆流量算出手段と、
当該算出された排ガス逆流量に応じて、前記吸気通路内の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段と、
前記内燃機関の始動時に、前記燃料供給量を設定する燃料供給量設定手段と、
前記推定された酸素濃度に応じて、前記設定された燃料供給量を補正する燃料供給量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給量補正手段は、所定の基準値と前記推定された酸素濃度との差が大きいほど、前記燃料供給量をより大きく減量するように補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１】
吸気通路から気筒内に吸気弁を介して空気を吸入し、当該気筒内で生成された排ガスを排気弁を介して排気通路に排出するとともに、前記気筒に供給される燃料量を制御する内燃機関の燃料供給制御装置であって、
前記内燃機関の停止時に、前記吸気弁と前記排気弁とのバルブオーバーラップが発生しているか否かを判定するバルブオーバーラップ判定手段と、
前記吸気通路内の温度を表す吸気通路温度パラメータを検出する吸気通路温度パラメータ検出手段と、
前記排気通路内の温度を表す排気通路温度パラメータを検出する排気通路温度パラメータ検出手段と、
前記バルブオーバーラップ判定手段により、前記バルブオーバーラップが発生していると判定されたときに、前記検出された吸気通路温度パラメータおよび前記排気通路温度パラメータに応じて、前記排気通路から前記気筒を介して前記吸気通路に逆流する排ガスの量を、排ガス逆流量として算出する排ガス逆流量算出手段と、
当該算出された排ガス逆流量に応じて、前記吸気通路内の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段と、
前記内燃機関の始動時に、前記燃料供給量を設定する燃料供給量設定手段と、
前記推定された酸素濃度に応じて、前記設定された燃料供給量を補正する燃料供給量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給量補正手段は、所定の基準値と前記推定された酸素濃度との差が大きいほど、前記燃料供給量をより大きく減量するように補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１６４０１０（Ｐ２０１０−１６４０１０Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８２２５（Ｐ２００９−８２２５）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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