JP2014025355A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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fuel ratio
air
scavenging
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sensor
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Masatomo Yoshinaga
雅智 吉永
Takanori Sasaki
敬規 佐々木
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device stably executing fresh air blow-by detection control in an ordinary exhaust system configuration.SOLUTION: At a time of occurrence of fresh air blow-by, peak points appear during a valve overlap period and a period corresponding to an exhaust stroke of each cylinder, respectively, so that the number of peak points in one cycle is equal to a twofold of the number of cylinders. By way of example, the number of peak points in one cycle is eight for a four-cylinder engine. Therefore, in fresh air blow-by detection control, the number of peak points in one cycle is measured and it is determined that fresh air blow-by occurs if the number of peak points in one cycle is equal to the twofold of the number of cylinders.

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される内燃機関の制御装置に関し、特に、スカベンジの検出機能を備えた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile, and more particularly to a control device for an internal combustion engine having a scavenge detection function.

従来技術として、例えば特許文献1(特開2008−175201号公報)に開示されているように、スカベンジ(排気系への新気の吹き抜け)を検出する機能を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、1気筒に設けられた2つの排気ポートをそれぞれ異なる排気通路に接続し、一方の排気通路にスカベンジを発生させる構成としている。そして、一方の排気通路で検出される空燃比と、他方の排気通路で検出される空燃比との差分に基いて、スカベンジを検出するようにしている。   As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-175201), a control device for an internal combustion engine having a function of detecting a scavenge (a blow-through of fresh air into an exhaust system) is known. It has been. In the prior art, two exhaust ports provided in one cylinder are connected to different exhaust passages, and scavenging is generated in one exhaust passage. And scavenging is detected based on the difference between the air-fuel ratio detected in one exhaust passage and the air-fuel ratio detected in the other exhaust passage.

また、他の従来技術としては、特許文献2(特開2008−75549号公報)に開示されているものがある。この従来技術では、筒内の充填空気量と燃料噴射量とに基いて算出した空燃比(空燃比算出値)と、空燃比センサにより検出した空燃比(センサ検出空燃比)とを比較することにより、スカベンジの発生を検出する。この検出方法は、排気系に吹き抜けた新気中の酸素が空燃比センサにより検出されると、センサ検出空燃比が空燃比算出値と比較してリーン側にずれることを利用して、スカベンジの発生を検出するものである。   Another conventional technique is disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-75549). In this prior art, the air-fuel ratio (air-fuel ratio calculated value) calculated based on the amount of air charged in the cylinder and the fuel injection amount is compared with the air-fuel ratio (sensor detected air-fuel ratio) detected by the air-fuel ratio sensor. To detect the occurrence of scavenging. This detection method utilizes the fact that when the air-fuel ratio sensor detects oxygen in the fresh air that has blown through the exhaust system, the sensor-detected air-fuel ratio shifts to the lean side as compared to the calculated air-fuel ratio. The occurrence is detected.

特開2008−175201号公報JP 2008-175201 A 特開2008−75549号公報JP 2008-75549 A

上記特許文献1に記載された従来技術では、2つの排気通路のうち一方の排気通路のみでスカベンジを発生させる構成を前提として、排気空燃比に基いてスカベンジを検出するようにしている。しかし、従来技術では、上記のような排気系の構成を前提としない限り、スカベンジの発生を検出するのは困難である。しかも、スカベンジの発生条件は、排気マフラの諸元ばらつき等に起因する排気圧の低下や、高地での低圧環境等に応じて変動するので、一般的な排気系の構成において、スカベンジの検出制御を安定的に実行するのは難しいという問題がある。   In the prior art described in Patent Document 1, scavenging is detected based on the exhaust air-fuel ratio on the premise that scavenging is generated only in one of the two exhaust passages. However, in the conventional technology, it is difficult to detect the occurrence of scavenging unless the exhaust system configuration as described above is assumed. In addition, scavenge generation conditions vary depending on exhaust pressure drop due to variations in exhaust muffler specifications, low pressure environment in high altitudes, etc., so scavenge detection control in general exhaust system configurations There is a problem that it is difficult to stably execute.

また、特許文献2に記載された従来技術では、空燃比センサの個体差や経時変化等によりセンサ出力値のずれ(理論空燃比に対するセンサ出力値のオフセットのずれ)等が生じると、センサ検出空燃比と空燃比算出値との関係にも誤差が生じるので、スカベンジの検出精度が低下するという問題がある。   Further, in the conventional technique described in Patent Document 2, if a sensor output value shift (deviation of the sensor output value offset with respect to the theoretical air-fuel ratio) or the like occurs due to an individual difference of the air-fuel ratio sensor, a change with time, or the like, Since an error also occurs in the relationship between the fuel ratio and the calculated air-fuel ratio, there is a problem that the detection accuracy of the scavenge is lowered.

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、本発明の目的は、排気系の構成やセンサ出力値のずれ等に影響されずに、空燃比センサの出力に基いてスカベンジの発生を安定的に検出することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is based on the output of the air-fuel ratio sensor without being affected by the configuration of the exhaust system or the deviation of the sensor output value. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can stably detect the occurrence of scavenging.

第1の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気空燃比を検出する空燃比センサと、前記空燃比センサの出力値に基いてスカベンジの発生を検出する検出装置と、を備え、
前記検出装置は、
前記空燃比センサの出力値が増加傾向から減少傾向に反転する極大点と前記出力値が減少傾向から増加傾向に反転する極小点のうち、予め定められた一方の点をピーク点として検出するピーク点検出手段と、
内燃機関の1サイクル中に出現する前記ピーク点の個数と内燃機関の気筒数との関係に基いて、スカベンジが発生したか否かを判定するスカベンジ判定手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention includes an air-fuel ratio sensor that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and detects an exhaust air-fuel ratio, and a detection device that detects the occurrence of scavenging based on an output value of the air-fuel ratio sensor,
The detection device includes:
A peak that detects one predetermined point as a peak point among a maximum point where the output value of the air-fuel ratio sensor reverses from an increasing tendency to a decreasing tendency and a minimum point where the output value reverses from a decreasing tendency to an increasing tendency Point detection means;
Scavenge determination means for determining whether or not scavenge has occurred based on the relationship between the number of peak points appearing in one cycle of the internal combustion engine and the number of cylinders of the internal combustion engine;
It is characterized by providing.

第2の発明によると、前記スカベンジ判定手段は、前記ピーク点の1サイクル当たりの出現個数が気筒数の2倍となる場合に、スカベンジが発生したものと判定する構成としている。   According to a second aspect of the present invention, the scavenge determining means determines that scavenging has occurred when the number of appearance of the peak point per cycle is twice the number of cylinders.

第3の発明は、スカベンジの発生を検出した場合に、互いに隣接する極大点と極小点との間で前記空燃比センサの出力値が変化するときの変化量に基いてスカベンジ率を推定する推定手段を備えている。   According to a third aspect of the present invention, when the occurrence of scavenging is detected, the scavenging rate is estimated based on the amount of change when the output value of the air-fuel ratio sensor changes between the adjacent maximum and minimum points. Means.

第4の発明は、スカベンジの発生を検出した場合に、互いに隣接する極大点と極小点との間で前記空燃比センサの出力値が変化するときの変化量に基いてスカベンジ率を推定する推定手段と、
前記空燃比センサにより検出される排気空燃比が目標空燃比と一致するように当該排気空燃比をフィードバック制御する空燃比制御が実行されるときに、前記スカベンジ率の推定値に基いて前記目標空燃比を補正する補正手段と、を備えている。
According to a fourth aspect of the present invention, when the occurrence of scavenging is detected, the scavenging rate is estimated based on the amount of change when the output value of the air-fuel ratio sensor changes between the adjacent maximum and minimum points. Means,
When air-fuel ratio control is executed to feedback-control the exhaust air-fuel ratio so that the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor matches the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is based on the estimated value of the scavenging rate. Correction means for correcting the fuel ratio.

第5の発明によると、前記補正手段は、排気空燃比の真値に対する前記空燃比センサの出力値のずれ量と、前記スカベンジ率の推定値との関係を表すデータを有し、当該データと前記スカベンジ率の推定値とにより算出した前記出力値のずれ量に基いて、前記目標空燃比を補正する構成としている。   According to a fifth invention, the correction means has data representing a relationship between a deviation amount of the output value of the air-fuel ratio sensor with respect to a true value of the exhaust air-fuel ratio and an estimated value of the scavenging rate, The target air-fuel ratio is corrected based on the deviation amount of the output value calculated by the estimated value of the scavenging rate.

第1の発明によれば、1サイクル中に出現するピーク点の個数と内燃機関の気筒数との関係に基いて、スカベンジが発生したか否かを容易に判定することができる。しかも、ピーク点の検出時には、例えば空燃比センサの出力値を周期的に読込みつつ、その差分に基いて検出を行うので、センサ出力値のオフセットのずれ等に起因する誤差が存在しても、この誤差を差分の算出時に相殺し、ピーク点を確実に検出することができる。また、空燃比センサの出力値は、排気系の構成等に応じて変動し易いのに対し、センサ出力値の増減傾向は、当該出力値が全体的に変動(オフセット)する場合には安定している。従って、排気系の構成やセンサ出力値のずれ等に影響されることなく、スカベンジの発生を正確かつ安定的に検出することができる。   According to the first invention, it is possible to easily determine whether or not scavenging has occurred based on the relationship between the number of peak points appearing in one cycle and the number of cylinders of the internal combustion engine. Moreover, at the time of detecting the peak point, for example, while periodically reading the output value of the air-fuel ratio sensor, detection is performed based on the difference, so even if there is an error due to the offset deviation of the sensor output value, etc. This error is canceled when the difference is calculated, and the peak point can be reliably detected. In addition, the output value of the air-fuel ratio sensor tends to fluctuate depending on the configuration of the exhaust system, etc., whereas the increasing / decreasing tendency of the sensor output value is stable when the output value fluctuates (offset) as a whole. ing. Therefore, the occurrence of scavenging can be accurately and stably detected without being affected by the exhaust system configuration, sensor output value deviation, and the like.

第2の発明によれば、スカベンジの非発生時には、ピーク点の1サイクル当たりの出現個数が気筒数と等しくなるのに対し、スカベンジが発生した場合には、ピーク点の1サイクル当たりの出現個数が気筒数の2倍となる。この特性を利用して、スカベンジが発生したことを容易に判定することができる。   According to the second invention, when the scavenge is not generated, the number of appearance of the peak point per cycle is equal to the number of cylinders, whereas when the scavenge is generated, the number of appearance of the peak point per cycle. Is twice the number of cylinders. Using this characteristic, it can be easily determined that scavenging has occurred.

第3の発明によれば、互いに隣接する極大点と極小点との間におけるセンサ出力値の変化量は、スカベンジ率が高くなるほど増加する特性がある。この特性を利用して、スカベンジ率を具体的に推定することができる。   According to the third invention, the change amount of the sensor output value between the local maximum point and the local minimum point adjacent to each other has a characteristic of increasing as the scavenging rate increases. By using this characteristic, the scavenge rate can be specifically estimated.

第4の発明によれば、互いに隣接する極大点と極小点との間におけるセンサ出力値の変化量に基いてスカベンジ率を具体的に推定し、スカベンジ率の推定値に基いて空燃比制御の目標空燃比を補正することができる。この結果、空燃比制御では、スカベンジにより空燃比センサの出力値にずれが生じた状態でも、センサ出力値のずれ量が反映された目標空燃比に対して、当該出力値が一致するようにフィードバック制御を行うことができるので、空燃比の真値を目標空燃比と一致させることができる。従って、スカベンジの発生時にも、空燃比制御により排気空燃比を安定的に制御し、スカベンジに起因する排気空燃比の乱れや排気エミッションの悪化を抑制することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the scavenge rate is specifically estimated based on the change amount of the sensor output value between the maximum point and the minimum point adjacent to each other, and the air-fuel ratio control is performed based on the estimated value of the scavenge rate. The target air-fuel ratio can be corrected. As a result, in the air-fuel ratio control, even when the output value of the air-fuel ratio sensor is deviated due to scavenging, feedback is performed so that the output value matches the target air-fuel ratio in which the deviation amount of the sensor output value is reflected. Since control can be performed, the true value of the air-fuel ratio can be matched with the target air-fuel ratio. Therefore, even when scavenging occurs, the exhaust air-fuel ratio can be stably controlled by air-fuel ratio control, and the disturbance of the exhaust air-fuel ratio and the deterioration of exhaust emission due to scavenging can be suppressed.

第5の発明によれば、補正手段は、スカベンジ率とセンサ出力値のずれ量との関係をデータとして予め保有しているので、スカベンジ率に基いてセンサ出力値のずれ量を容易に算出することができる。   According to the fifth aspect of the invention, since the correction means holds in advance the relationship between the scavenging rate and the sensor output value deviation amount as data, it easily calculates the sensor output value deviation amount based on the scavenge rate. be able to.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。It is a whole block diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. スカベンジ発生時のバルブタイミング、バルブリフト量、排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクルにわたって示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing valve timing, valve lift amount, exhaust gas state, and exhaust air / fuel ratio over one cycle when scavenging occurs. スカベンジの非発生時における空燃比センサの出力値とクランク信号とを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing an output value of an air-fuel ratio sensor and a crank signal when scavenging is not generated. スカベンジの発生時における空燃比センサの出力値とクランク信号とを示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing an output value of an air-fuel ratio sensor and a crank signal when scavenging occurs. センサ出力値のピーク点を検出する方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the method of detecting the peak point of a sensor output value. 本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。In Embodiment 1 of this invention, it is a flowchart which shows the control performed by ECU. 本発明の実施の形態2において、スカベンジ発生時の排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクルにわたって示すタイミングチャートである。In Embodiment 2 of this invention, it is a timing chart which shows the state of the exhaust gas at the time of scavenging generation | occurrence | production, and an exhaust air fuel ratio over 1 cycle. スカベンジ率が低い場合において、互いに隣接する極大点と極小点との間でセンサ出力値が変化するときの変化量を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the variation | change_quantity when a sensor output value changes between the mutually adjacent maximum point and minimum point when a scavenge rate is low. スカベンジ率が高い場合において、互いに隣接する極大点と極小点との間でセンサ出力値が変化するときの変化量を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the change amount when a sensor output value changes between mutually adjacent maximum points and minimum points when the scavenge rate is high. 空燃比センサの出力値、出力値の差分、差分の積及び出力振幅の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of the output value of an air fuel ratio sensor, the difference of an output value, the product of a difference, and output amplitude. 本発明の実施の形態3において、スカベンジ発生時の排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクルにわたって示すタイミングチャートである。In Embodiment 3 of this invention, it is a timing chart which shows the state of the exhaust gas at the time of scavenging generation | occurrence | production, and an exhaust air fuel ratio over 1 cycle. センサ出力値の平均値が空燃比の真値に対してリッチ側にずれた状態を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the state from which the average value of the sensor output value shifted | deviated to the rich side with respect to the true value of the air fuel ratio. 本発明の実施の形態3において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。In Embodiment 3 of this invention, it is a flowchart which shows the control performed by ECU. 本発明の実施の形態4において、空燃比センサの出力値のずれ量とスカベンジ率との関係を示す特性線図である。In Embodiment 4 of this invention, it is a characteristic diagram which shows the relationship between the deviation | shift amount of the output value of an air fuel ratio sensor, and a scavenge rate. 従来技術の空燃比制御において、スカベンジにより空燃比のずれが生じる状態を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which a deviation of the air-fuel ratio occurs due to scavenging in the air-fuel ratio control of the prior art. 本発明の実施の形態4において、目標空燃比補正制御によりスカベンジ率に応じて目標空燃比を補正した状態を示す説明図である。In Embodiment 4 of this invention, it is explanatory drawing which shows the state which correct | amended the target air fuel ratio according to the scavenge rate by the target air fuel ratio correction control. 本発明の実施の形態5において、触媒上流側の空燃比センサと触媒下流センサのそれぞれについて、センサ出力値のずれ量とスカベンジ率との関係を示す特性線図である。In Embodiment 5 of this invention, it is a characteristic diagram which shows the relationship between the deviation | shift amount of a sensor output value, and a scavenge rate about each of the air-fuel ratio sensor and catalyst downstream sensor of a catalyst upstream. スカベンジが発生した場合の各センサ出力値の挙動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the behavior of each sensor output value when scavenging generate | occur | produces. 本発明の実施の形態6において、スカベンジ発生時の排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクルにわたって示すタイミングチャートである。In Embodiment 6 of this invention, it is a timing chart which shows the state of the exhaust gas at the time of scavenging generation | occurrence | production, and an exhaust air fuel ratio over 1 cycle. 本発明の実施の形態6において、ECUにより実行される制御を示すフローチャートである。In Embodiment 6 of this invention, it is a flowchart which shows the control performed by ECU.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図6を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えば多気筒型の内燃機関としてのエンジン10を備えている。なお、図1は、エンジン10に搭載された複数機能のうちの1気筒を示している。また、本実施の形態では、4気筒エンジンを例に挙げて説明するが、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数の内燃機関に適用されるものである。エンジン10の各気筒には、ピストン12により燃焼室14が形成されており、ピストン12は、エンジンのクランク軸16に連結されている。また、エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路18と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路20とを備えている。吸気通路18には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ22と、吸入空気を冷却するインタークーラ24とが設けられている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system of the present embodiment includes an engine 10 as, for example, a multi-cylinder internal combustion engine. FIG. 1 shows one cylinder of a plurality of functions mounted on the engine 10. In this embodiment, a four-cylinder engine will be described as an example, but the present invention is applied to an internal combustion engine having an arbitrary number of cylinders including a single cylinder. In each cylinder of the engine 10, a combustion chamber 14 is formed by a piston 12, and the piston 12 is connected to a crankshaft 16 of the engine. The engine 10 also includes an intake passage 18 that sucks intake air into each cylinder, and an exhaust passage 20 through which exhaust gas is discharged from each cylinder. The intake passage 18 is provided with an electronically controlled throttle valve 22 that adjusts the intake air amount and an intercooler 24 that cools the intake air.

排気通路20には、排気ガスを浄化する三元触媒等の触媒26が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁28と、燃焼室14内(筒内)の混合気に点火する点火プラグ30と、吸気ポートを筒内に対して開,閉する吸気バルブ32と、排気ポートを筒内に対して開,閉する排気バルブ34とが設けられている。さらに、エンジン10は、排気圧を利用して吸入空気を過給する公知のターボ過給機36を備えている。ターボ過給機36は、触媒26の上流側で排気通路20に設けられたタービン36aと、吸気通路18に設けられたコンプレッサ36bとにより構成されている。コンプレッサ36bは、排気圧を受けて回転するタービン36aにより駆動され、吸入空気を過給する。また、排気通路20には、タービン36aをバイパスして排気ガスを流通させるウェイストゲートバルブ38が設けられている。   The exhaust passage 20 is provided with a catalyst 26 such as a three-way catalyst for purifying exhaust gas. Each cylinder has a fuel injection valve 28 for injecting fuel into the intake port, a spark plug 30 for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber 14 (in-cylinder), and an intake port opened and closed with respect to the cylinder. An intake valve 32 that opens and an exhaust valve 34 that opens and closes the exhaust port with respect to the inside of the cylinder are provided. Further, the engine 10 includes a known turbocharger 36 that supercharges intake air using exhaust pressure. The turbocharger 36 includes a turbine 36 a provided in the exhaust passage 20 on the upstream side of the catalyst 26 and a compressor 36 b provided in the intake passage 18. The compressor 36b is driven by a turbine 36a that rotates by receiving exhaust pressure, and supercharges intake air. The exhaust passage 20 is provided with a waste gate valve 38 that bypasses the turbine 36a and distributes the exhaust gas.

次に、システムの制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、センサ40〜48を含むセンサ系統と、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ40は、クランク軸16の回転に同期した信号(クランク信号)を出力する。また、エアフローセンサ42はエンジンの吸入空気量を検出し、吸気圧センサ44は、エンジンの吸気圧(過給圧)を検出する。空燃比センサ46は、触媒26の上流側に配置され、排気空燃比を連続的な値として検出する。触媒下流センサ48は、空燃比センサ46と同様のセンサにより構成されるか、または、酸素センサにより構成されるもので、触媒26の下流側に配置されている。なお、酸素センサは、排気空燃比が理論空燃比(ストイキ)に対してリッチとリーンの何れであるかを検出するセンサである。また、センサ系統には、上記各センサ以外にも、エンジンや車両の制御に必要な各種のセンサ(例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ等)が含まれている。   Next, a system control system will be described. The system according to the present embodiment includes a sensor system including sensors 40 to 48 and an ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the operating state of the engine 10. First, the sensor system will be described. The crank angle sensor 40 outputs a signal (crank signal) synchronized with the rotation of the crankshaft 16. The air flow sensor 42 detects the intake air amount of the engine, and the intake pressure sensor 44 detects the intake pressure (supercharging pressure) of the engine. The air-fuel ratio sensor 46 is disposed upstream of the catalyst 26 and detects the exhaust air-fuel ratio as a continuous value. The catalyst downstream sensor 48 is configured by a sensor similar to the air-fuel ratio sensor 46 or an oxygen sensor, and is disposed on the downstream side of the catalyst 26. The oxygen sensor is a sensor that detects whether the exhaust air-fuel ratio is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric). In addition to the above sensors, the sensor system includes various sensors necessary for engine and vehicle control (for example, a water temperature sensor that detects the temperature of engine cooling water, an accelerator sensor that detects the amount of accelerator operation by the driver, etc.) )It is included.

ECU50は、ROM、RAM等の記憶回路と入出力ポートとを備えた演算処理装置により構成されている。ECU50の入力側には上記各センサが接続され、ECU50の出力側には、スロットルバルブ22、燃料噴射弁28、点火プラグ30、ウェイストゲートバルブ38等を含む各種のアクチュエータが接続されている。また、ECU50は、後述のように、空燃比センサ46の出力値に基いてスカベンジの発生を検出する検出装置を構成している。   The ECU 50 is configured by an arithmetic processing device including a storage circuit such as a ROM and a RAM and an input / output port. Each sensor is connected to the input side of the ECU 50, and various actuators including the throttle valve 22, the fuel injection valve 28, the spark plug 30, the waste gate valve 38, and the like are connected to the output side of the ECU 50. The ECU 50 constitutes a detection device that detects the occurrence of scavenging based on the output value of the air-fuel ratio sensor 46, as will be described later.

そして、ECU50は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、エンジンの運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ40の出力に基いてエンジン回転数(機関回転数)とクランク角とを検出し、エアフローセンサ42により検出した吸入空気量と、エンジン回転数とに基いて負荷を算出する。また、エンジン回転数、負荷等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、各気筒において、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁28を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ30を駆動する。これにより、各気筒で混合気を燃焼させ、エンジン10を運転する。また、ECU50は、公知の空燃比制御及び空燃比学習制御を実行する。空燃比制御では、空燃比センサ46及び触媒下流センサ48の出力に基いて、排気空燃比が所定の目標空燃比(例えば、ストイキ等)と一致するように排気空燃比(燃料噴射量)をフィードバック制御する。空燃比学習制御では、空燃比制御により得られたフィードバック制御量を学習マップに記憶する。   Then, the ECU 50 controls the operation of the engine by driving each actuator based on the engine operation information detected by the sensor system. Specifically, the engine speed (engine speed) and the crank angle are detected based on the output of the crank angle sensor 40, and the load is determined based on the intake air amount detected by the airflow sensor 42 and the engine speed. calculate. Further, the fuel injection amount is calculated based on the engine speed, the load, etc., and the fuel injection timing and the ignition timing are determined based on the crank angle. In each cylinder, the fuel injection valve 28 is driven when the fuel injection timing comes, and the spark plug 30 is driven when the ignition timing comes. Thereby, the air-fuel mixture is combusted in each cylinder, and the engine 10 is operated. Further, the ECU 50 executes known air-fuel ratio control and air-fuel ratio learning control. In the air-fuel ratio control, the exhaust air-fuel ratio (fuel injection amount) is fed back based on the outputs of the air-fuel ratio sensor 46 and the catalyst downstream sensor 48 so that the exhaust air-fuel ratio matches a predetermined target air-fuel ratio (for example, stoichiometric or the like). Control. In the air-fuel ratio learning control, the feedback control amount obtained by the air-fuel ratio control is stored in the learning map.

[実施の形態1の特徴]
一般に、吸気バルブ32と排気バルブ34のバルブオーバーラップが大きく、かつ、過給時のように吸気圧が排気圧に対して相対的に高い状況では、吸気系の新気が筒内を通過して排気系に直接吹き抜ける現象(スカベンジ)が発生し易い。スカベンジの発生時には、吸入空気量に対するトルクのずれ、点火時期補正量の変化等が生じるので、エンジン制御では、スカベンジの発生を検出し、これに対応する制御を実行するのが好ましい。しかし、スカベンジの発生条件は、排気系の構造や温度環境のばらつき等により変化するので、センサ出力値の絶対値を用いてスカベンジの発生を安定的に実行するのは難しい。
[Features of Embodiment 1]
In general, when the valve overlap between the intake valve 32 and the exhaust valve 34 is large and the intake pressure is relatively high with respect to the exhaust pressure as in supercharging, fresh air in the intake system passes through the cylinder. Therefore, a phenomenon (scavenge) that blows directly into the exhaust system is likely to occur. When scavenging occurs, a torque shift with respect to the intake air amount, a change in the ignition timing correction amount, and the like occur. Therefore, in engine control, it is preferable to detect the occurrence of scavenging and execute control corresponding thereto. However, since the scavenge generation conditions change due to variations in the structure of the exhaust system and the temperature environment, it is difficult to stably generate scavenges using the absolute value of the sensor output value.

(スカベンジ検出制御)
このため、本実施の形態では、以下に述べるスカベンジ検出制御を実行し、空燃比センサ46の出力値の反転頻度に基いて、スカベンジの発生を検出する構成としている。図2は、スカベンジ発生時のバルブタイミング、バルブリフト量、排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクル(720℃A)にわたって示すタイミングチャートである。この図は、#1〜#4の気筒を有する4気筒エンジンを例示したもので、「#1吸気」、「#1排気」とは、それぞれ#1気筒の吸気行程、排気行程を意味し、「IN・EX」とは、吸気バルブ及び排気バルブを意味している。なお、以下の説明では、空燃比センサ46の出力値を、単に「センサ出力値」と表記する場合もある。
(Scavenge detection control)
For this reason, in the present embodiment, the scavenge detection control described below is executed, and the occurrence of scavenge is detected based on the inversion frequency of the output value of the air-fuel ratio sensor 46. FIG. 2 is a timing chart showing valve timing, valve lift amount, exhaust gas state, and exhaust air-fuel ratio over one cycle (720 ° C.) when scavenging occurs. This figure exemplifies a 4-cylinder engine having cylinders # 1 to # 4. “# 1 intake” and “# 1 exhaust” mean the intake stroke and exhaust stroke of the # 1 cylinder, respectively. “IN · EX” means an intake valve and an exhaust valve. In the following description, the output value of the air-fuel ratio sensor 46 may be simply expressed as “sensor output value”.

図2に示すように、何れの気筒でもバルブオーバーラップ期間が到来しておらず、スカベンジが発生していない状態では、リッチ状態での燃焼により生じた排気ガスが筒内から排気されるので、センサ出力値はリッチとなる。一方、何れかの気筒でバルブオーバーラップ期間が到来し、スカベンジが発生した場合には、上記燃焼ガスと新気との混合気が排気されるので、センサ出力値は、少なくともスカベンジが発生していない場合の出力値と比較して、相対的にリーンとなる。従って、スカベンジの発生条件が満たされた状況では、1サイクル中において、各気筒でスカベンジが発生する毎に、センサ出力値がリッチ→リーン→リッチと反転する動作が繰返される。なお、上記説明における「リーン」とは、少なくとも「リッチ」を基準とした相対的なリーンを意味するもので、必ずしも理論空燃比を基準としたリーンを意味するものではない。   As shown in FIG. 2, in any cylinder where the valve overlap period has not arrived and no scavenging has occurred, the exhaust gas generated by the combustion in the rich state is exhausted from the cylinder. The sensor output value becomes rich. On the other hand, when a valve overlap period arrives in any cylinder and scavenging occurs, the mixture of the combustion gas and fresh air is exhausted, so the sensor output value is at least scavenging. It is relatively lean compared to the output value in the absence. Therefore, in a situation where the scavenging generation condition is satisfied, the operation of reversing the sensor output value from rich to lean to rich is repeated every time scavenging occurs in each cylinder in one cycle. In the above description, “lean” means relative lean based on at least “rich”, and does not necessarily mean lean based on the stoichiometric air-fuel ratio.

図3及び図4は、スカベンジの非発生時及び発生時のそれぞれについて、空燃比センサの出力値とクランク信号とを示すタイミングチャートである。これらの図は、4気筒エンジンの場合を例示している。まず、スカベンジの非発生時には、各気筒で排気行程が行われる毎に、排気空燃比が気筒間の空燃比の差異により変動する。この結果、空燃比センサ46の出力波形には、図3に示すように、1サイクル毎に気筒数と等しい個数のピーク点Pが出現する。ここで、ピーク点Pとは、例えばセンサの出力値が増加傾向から減少傾向に反転する極大点として定義される。増加傾向とは、クランク角が大きくなるにつれてセンサ出力値が増加する傾向(センサ出力の波形が右上がりとなる傾向)であり、減少傾向とは、クランク角が大きくなるにつれてセンサ出力値が減少する傾向(センサ出力の波形が右下がりとなる傾向)である。なお、本発明では、空燃比センサ46の出力値が減少傾向から増加傾向に反転する極小点をピーク点Pとして用いてもよい。   3 and 4 are timing charts showing the output value of the air-fuel ratio sensor and the crank signal when the scavenge is not generated and when it is generated. These drawings illustrate the case of a four-cylinder engine. First, when scavenging is not occurring, the exhaust air-fuel ratio fluctuates due to the difference in air-fuel ratio between the cylinders each time an exhaust stroke is performed in each cylinder. As a result, as shown in FIG. 3, the number of peak points P equal to the number of cylinders appears in one cycle in the output waveform of the air-fuel ratio sensor 46. Here, the peak point P is defined as a local maximum point at which the output value of the sensor reverses from an increasing tendency to a decreasing tendency, for example. An increasing trend is a tendency for the sensor output value to increase as the crank angle increases (the tendency for the sensor output waveform to rise to the right), and a decreasing trend is a decrease in the sensor output value as the crank angle increases. The tendency (the tendency of the sensor output waveform to fall to the right). In the present invention, a minimum point where the output value of the air-fuel ratio sensor 46 reverses from a decreasing tendency to an increasing tendency may be used as the peak point P.

このように、スカベンジの非発生時には、各気筒の排気行程に対応する時期にピーク点Pが出現するので、1サイクル中に出現するピーク点Pの個数Nは、エンジンの気筒数Mと等しくなる(N=M)。一例を挙げると、4気筒エンジンでは、1サイクル中のピークの個数Nが4個となる。これに対し、スカベンジの発生時には、前述したように、各気筒のバルブオーバーラップ期間に対応する時期にも、スカベンジに起因するセンサ出力値の反転(ピーク点)が出現する。即ち、スカベンジの発生時には、図4に示すように、各気筒のバルブオーバーラップ期間及び排気行程に対応する時期にそれぞれピーク点Pが出現するので、1サイクル中のピーク点の個数Nは、気筒数Mの2倍と等しくなる。一例を挙げると、4気筒エンジンでは、1サイクル中のピーク点の個数Nが8個となる。従って、スカベンジ検出制御では、1サイクル中のピーク点の個数Nを計測し、下記数1の式が成立する場合に、スカベンジが発生したものと判定する。   In this way, when scavenging is not occurring, the peak point P appears at a time corresponding to the exhaust stroke of each cylinder, so the number N of peak points P appearing in one cycle is equal to the number of cylinders M of the engine. (N = M). For example, in a four-cylinder engine, the number N of peaks in one cycle is four. On the other hand, when scavenging occurs, as described above, inversion (peak point) of the sensor output value caused by scavenging also appears at the time corresponding to the valve overlap period of each cylinder. That is, when scavenging occurs, as shown in FIG. 4, peak points P appear at the timing corresponding to the valve overlap period and the exhaust stroke of each cylinder, so the number N of peak points in one cycle is It is equal to twice the number M. For example, in a four-cylinder engine, the number N of peak points in one cycle is eight. Therefore, in the scavenge detection control, the number N of peak points in one cycle is measured, and it is determined that scavenging has occurred when the following equation 1 is satisfied.

[数1]
N=M×2
[Equation 1]
N = M × 2

また、センサ出力値のピーク点Pは、図5に示す検出方法により検出する。図5は、センサ出力値のピーク点を検出する方法の一例を示す説明図である。この図に示すように、ECU50は、センサ出力値を一定の計算周期で読込みつつ、前回のセンサ出力値と今回のセンサ出力値の差分を算出する。そして、センサ出力値の差分がプラス値からマイナス値に変化したときに、この点をセンサ出力値のピーク点Pとして検出し、ピーク点を数えるためのカウンタを増加させる。これにより、1サイクル毎にピーク点の個数Nを計測することができる。なお、上記カウンタは、1サイクルが経過する毎に零にクリアされる。また、ピーク点Pとして極小点を用いる場合には、センサ出力値の差分がマイナス値からプラス値に変化したときに、上記カウンタを増加させればよい。さらに、ピーク点の個数Nを計測する期間は、後述のように、必ずしも1サイクルである必要はない。   Further, the peak point P of the sensor output value is detected by the detection method shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a method for detecting the peak point of the sensor output value. As shown in this figure, the ECU 50 calculates the difference between the previous sensor output value and the current sensor output value while reading the sensor output value at a constant calculation cycle. When the difference in sensor output value changes from a positive value to a negative value, this point is detected as a peak point P of the sensor output value, and a counter for counting the peak points is increased. Thereby, the number N of peak points can be measured for each cycle. The counter is cleared to zero every time one cycle elapses. Further, when a minimum point is used as the peak point P, the counter may be incremented when the difference between the sensor output values changes from a negative value to a positive value. Furthermore, the period during which the number N of peak points is measured is not necessarily one cycle, as will be described later.

[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図6を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図6は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図6に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、前述の方法により1サイクル中に出現するセンサ出力値のピーク点Pの個数Nを計測する。次に、ステップ102では、個数Nが気筒数の2倍(M×2)と等しいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ104に移行し、スカベンジが発生したものと判定する。ステップ102の判定が不成立の場合には、ステップ106に移行し、スカベンジが発生していないと判定する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during operation of the engine. In the routine shown in FIG. 6, first, in step 100, the number N of peak points P of sensor output values appearing in one cycle is measured by the method described above. Next, in step 102, it is determined whether or not the number N is equal to twice the number of cylinders (M × 2). If this determination is established, the routine proceeds to step 104 where it is determined that scavenging has occurred. If the determination in step 102 is not established, the process proceeds to step 106, and it is determined that no scavenging has occurred.

上述したように、本実施の形態によれば、1サイクル中に出現するピーク点Pの個数Nとエンジンの気筒数Mとの関係に基いて、スカベンジが発生したか否かを容易に判定することができる。しかも、ピーク点Pの検出時には、空燃比センサ46の出力値を周期的に読込みつつ、その差分に基いて検出を行うので、当該出力値のオフセットのずれ等に起因する誤差が存在しても、この誤差を差分の算出時に相殺し、ピーク点Pを確実に検出することができる。また、空燃比センサ46の出力値は、排気系の構成等に応じて変動し易いのに対し、センサ出力値の増減傾向は、当該出力値が全体的に変動(オフセット)する場合には安定している。従って、本実施の形態によれば、排気系の構成やセンサ出力値のずれ等に影響されずに、スカベンジの発生を正確かつ安定的に検出することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is easily determined whether scavenging has occurred based on the relationship between the number N of peak points P appearing in one cycle and the number M of engine cylinders. be able to. In addition, when the peak point P is detected, the output value of the air-fuel ratio sensor 46 is periodically read and the detection is performed based on the difference. Therefore, even if there is an error due to the offset deviation of the output value. This error is canceled when the difference is calculated, and the peak point P can be reliably detected. Further, the output value of the air-fuel ratio sensor 46 is likely to fluctuate depending on the configuration of the exhaust system and the like, but the increasing / decreasing tendency of the sensor output value is stable when the output value fluctuates (offset) as a whole. doing. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to accurately and stably detect the occurrence of scavenging without being affected by the configuration of the exhaust system, the deviation of the sensor output value, and the like.

なお、前記実施の形態1では、図6中のステップ100がピーク点検出手段の具体例を示し、ステップ102〜106がスカベンジ判定手段の具体例を示している。また、実施の形態1では、1サイクル(720℃A)中のピーク点の個数Nを計測する場合を例示した。しかし、本発明は、ピーク点の1サイクル当たりの出現個数(出現頻度)が気筒数の2倍と等しい状態を検出することを目的としている。従って、個数Nの計測期間は、必ずしも1サイクルに限定されるものではなく、例えば180℃A、360℃A等のように任意の期間に設定してよいものである。この構成では、(ピーク点の個数N/計測期間)の割合が(気筒数Mの2倍/1サイクル)の割合と等しい場合に、スカベンジが発生したものと判定すればよい。一例を挙げると、4気筒エンジンでは、(2個/180℃A)及び(4個/360℃A)の割合でピーク点が出現した場合に、スカベンジが発生したものと判定してもよい。   In the first embodiment, step 100 in FIG. 6 shows a specific example of the peak point detection means, and steps 102 to 106 show a specific example of the scavenge determination means. In the first embodiment, the case where the number N of peak points in one cycle (720 ° C. A) is measured is exemplified. However, an object of the present invention is to detect a state where the number of appearances per peak cycle (appearance frequency) is equal to twice the number of cylinders. Therefore, the measurement period of the number N is not necessarily limited to one cycle, and may be set to an arbitrary period such as 180 ° C. A, 360 ° C. A, or the like. In this configuration, when the ratio of (number N of peak points / measurement period) is equal to the ratio of (twice the number of cylinders M / 1 cycle), it may be determined that scavenging has occurred. For example, in a 4-cylinder engine, when peak points appear at a ratio of (2/180 ° C. A) and (4/360 ° C. A), it may be determined that scavenging has occurred.

また、実施の形態1では、4気筒エンジンを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限らず、単気筒及び2気筒以上の任意の気筒数のエンジンに適用することができる。一例を挙げると、例えば6気筒エンジンでは、1サイクル当たり12個のピーク点Pが出現した場合、8気筒エンジンでは、1サイクル当たり16個のピーク点Pが出現した場合に、それぞれスカベンジが発生したものと判定すればよい。   In the first embodiment, a four-cylinder engine has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an engine having a single cylinder and an arbitrary number of cylinders of two or more cylinders. For example, in the case of a 6-cylinder engine, when 12 peak points P per cycle appear, and in the case of an 8-cylinder engine, when 16 peak points P appear per cycle, scavenging occurs. What is necessary is just to determine with a thing.

実施の形態2.
次に、図7乃至図10を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、スカベンジ率(スカベンジにより排気系に吹き抜けた新気の量/筒内の総空気量)を推定することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, in addition to the same configuration and control as in the first embodiment, the scavenge rate (the amount of fresh air blown into the exhaust system by scavenging / the total amount of air in the cylinder) is estimated. Yes. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態2の特徴]
図7は、本発明の実施の形態2において、スカベンジ発生時の排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクルにわたって示すタイミングチャートである。前述したように、スカベンジが発生した場合(スカベンジの発生条件が満たされた場合)に、空燃比センサ46の出力値は、排気系に吹き抜けた新気と燃焼ガスとの混合ガスが空燃比センサ46に到達する期間(吹き抜け期間)Aでリーン化し、新気の吹き抜けが停止して燃焼ガスのみが空燃比センサ46に到達する期間(吹き抜け停止期間)Bでリッチ化する。従って、センサ出力値は、リッチ側及びリーン側に交互に変化(振動)するようになる。
[Features of Embodiment 2]
FIG. 7 is a timing chart showing the exhaust gas state and the exhaust air / fuel ratio over one cycle when scavenging occurs in the second embodiment of the present invention. As described above, when scavenging occurs (when the scavenging generation condition is satisfied), the output value of the air-fuel ratio sensor 46 indicates that the mixed gas of fresh air and combustion gas blown into the exhaust system is the air-fuel ratio sensor. The air is leaned in a period A (blow-through period) A reaching 46 and enriched in a period B in which only the combustion gas reaches the air-fuel ratio sensor 46 (blow-off stop period) B. Accordingly, the sensor output value changes (vibrates) alternately on the rich side and the lean side.

また、例えば筒内噴射時のように噴射された燃料が筒内に留まる場合には、スカベンジ率が高くなるにつれて、筒内の空燃比がリッチ化し、この空燃比は吹き抜け停止期間Bのセンサ出力値に反映される。即ち、吹き抜け停止期間Bのセンサ出力値は、スカベンジ率が高いほどリッチ化する。一方、筒内から排出されるリッチ状態の燃焼ガスと、スカベンジした新気との混合ガスは、新気の割合が増加するにつれて相対的にリーン化する。即ち、吹き抜け期間Aのセンサ出力値は、スカベンジ率が高いほどリーン化する。   Further, for example, when the injected fuel stays in the cylinder as in the case of in-cylinder injection, the air-fuel ratio in the cylinder becomes rich as the scavenging rate increases, and this air-fuel ratio becomes the sensor output during the blow-off stop period B. It is reflected in the value. That is, the sensor output value during the blow-off stop period B becomes richer as the scavenging rate is higher. On the other hand, the mixed gas of the rich combustion gas discharged from the cylinder and the scavenged fresh air becomes relatively lean as the fresh air ratio increases. That is, the sensor output value in the blow-through period A becomes leaner as the scavenging rate is higher.

従って、スカベンジの発生時において、互いに隣接する極大点と極小点との間でセンサ出力値が変化するときの変化量(振幅)は、図8及び図9に示すように、スカベンジ率が高いほど増加する特性がある。図8及び図9は、スカベンジ率が低い場合及び高い場合のそれぞれについて、センサ出力値の変化量を示すタイミングチャートである。上記特性に着目することにより、本実施の形態では、スカベンジの発生を検出した場合に、互いに隣接する極大点と極小点との間でセンサ出力値が変化するときの変化量に基いて、スカベンジ率を推定する構成としている。   Therefore, when scavenging occurs, the amount of change (amplitude) when the sensor output value changes between the adjacent maximum and minimum points is higher as the scavenging rate is higher, as shown in FIGS. There are increasing properties. 8 and 9 are timing charts showing the amount of change in the sensor output value when the scavenging rate is low and when it is high. By paying attention to the above characteristics, in the present embodiment, when the occurrence of scavenging is detected, the scavenging is based on the amount of change when the sensor output value changes between the adjacent maximum and minimum points. The rate is estimated.

次に、図10を参照しつつ、スカベンジ率の推定方法について具体的に説明する。図10は、空燃比センサの出力値、出力値の差分、差分の積及び出力振幅の一例を示すタイミングチャートである。まず、図10(1)は空燃比センサ46の出力値を示し、図10(2)は出力値の差分を示している。ここで、一定の計算周期で読出されるセンサ出力のn番目の出力値をXとし、今回(n番目)と前回(n−1番目)との出力値の差分をYとすれば、差分Yは下記数2の式により表される。 Next, the scavenging rate estimation method will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a timing chart showing an example of the output value of the air-fuel ratio sensor, the difference between the output values, the product of the differences, and the output amplitude. First, FIG. 10A shows the output value of the air-fuel ratio sensor 46, and FIG. 10B shows the difference between the output values. Here, the n-th output value of the sensor output to be read at a constant calculation period as the X n, if this the (n-th) the difference between the output value of the previous (n-1 th) and Y n, The difference Y n is expressed by the following equation (2).

[数2]
=X−Xn−1
[Equation 2]
Y n = X n -X n- 1

また、今回と前回の差分Yの積Zを下記数3の式により定義すると、積Zは、図10(3)に示すように、出力値X,Xn−1の間に極大点または極小点が存在する場合に負値となり、それ以外の場合には零以上の値となる。即ち、センサ出力値の極大点及び極小点は、積Zが負値となる点として近似的に検出することができる。 Further, when the product Z n of the difference Y n between the current time and the previous time is defined by the following equation 3, the product Z n is between output values X n and X n−1 as shown in FIG. When there is a local maximum or minimum point, the value is negative. Otherwise, the value is zero or more. That is, the maximum point and minimum point of the sensor output value can be approximately detected as the point at which the product Z n is a negative value.

[数3]
=Y×Yn−1
[Equation 3]
Z n = Y n × Y n-1

そこで、本実施の形態では、下記数4の式に基いて、例えば積ZがK回目に負値となる点(n=a)から、積ZがK+1回目に負値となる点(n=b)までの差分Yを積算し、出力振幅Wを算出する。出力振幅Wは、互いに隣接する極大点と極小点との間でセンサ出力値が変化するときの変化量に対応している。 Therefore, in this embodiment, based on the following equation number 4, for example, that the product Z n is a negative value in the K-th from (n = a), that the product Z n is a negative value in the K + 1 th ( The difference Y n up to n = b) is integrated to calculate the output amplitude W. The output amplitude W corresponds to the amount of change when the sensor output value changes between the maximum point and the minimum point adjacent to each other.

[数4]

Figure 2014025355
[Equation 4]
Figure 2014025355

これにより、出力振幅Wは、図10(4)に示すように、互いに隣接する極大点と極小点との間を積算区間として積算され、積算区間の終点で零にクリアされる。また、本実施の形態では、出力振幅Wとスカベンジ率Rsとの相関係数Sを、実測等に基いて予め設定している。従って、スカベンジ率Rsは、下記数5の式により算出される。   As a result, as shown in FIG. 10 (4), the output amplitude W is integrated between the adjacent maximum and minimum points as an integration interval, and cleared to zero at the end of the integration interval. Further, in the present embodiment, the correlation coefficient S between the output amplitude W and the scavenge rate Rs is set in advance based on actual measurement or the like. Therefore, the scavenge rate Rs is calculated by the following equation (5).

[数5]
Rs=W×S
[Equation 5]
Rs = W × S

このように構成される本実施の形態によれば、前記実施の形態1の効果に加えて、スカベンジ率Rsを具体的に推定することができる。これにより、スカベンジの発生を検出してスカベンジ率Rsに対応した制御を実行することができ、エンジンの制御性を向上させることができる。なお、前記実施の形態2では、数2乃至数5の式が推定手段の具体例を示している。   According to the present embodiment configured as described above, in addition to the effects of the first embodiment, the scavenge rate Rs can be specifically estimated. Thereby, generation | occurrence | production of scavenging can be detected and the control corresponding to scavenging rate Rs can be performed, and the controllability of an engine can be improved. In the second embodiment, the formulas 2 to 5 show specific examples of the estimation means.

実施の形態3.
次に、図11乃至図13を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、スカベンジの発生を検出した場合に、空燃比制御のフィードバック動作を停止することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, in addition to the same configuration and control as in the first embodiment, the feedback operation of the air-fuel ratio control is stopped when the occurrence of scavenging is detected. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態3の特徴]
図11は、本発明の実施の形態3において、スカベンジ発生時の排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクルにわたって示すタイミングチャートである。吹き抜け期間Aでは、燃焼ガスと新気との混合ガスが空燃比センサ46に到達するので、センサ出力値は、基本的にリーン傾向となる。しかし、リッチ状態で燃焼した燃焼ガス中の水素成分は、空燃比センサ46に検出され易い特性を有している。このため、混合ガスの実際の成分比率がストイキに対してリーンでも、センサ出力値がリッチ化し易くなり、センサ出力値の時間平均を求めると、図12に示すように、当該平均値が空燃比の真値よりもリッチ側にずれる場合がある。図12は、センサ出力値の平均値が空燃比の真値に対してリッチ側にずれた状態を示すタイミングチャートである。このようなセンサ出力値のずれが生じると、空燃比制御によるフィードバック制御量にも誤差が生じ、制御性が悪化する。
[Features of Embodiment 3]
FIG. 11 is a timing chart showing the state of exhaust gas and the exhaust air / fuel ratio over one cycle when scavenging occurs in the third embodiment of the present invention. In the blow-by period A, the mixed gas of combustion gas and fresh air reaches the air-fuel ratio sensor 46, so that the sensor output value basically has a lean tendency. However, the hydrogen component in the combustion gas burned in the rich state has a characteristic that the air-fuel ratio sensor 46 is easily detected. For this reason, even if the actual component ratio of the mixed gas is lean with respect to the stoichiometry, the sensor output value is likely to be rich, and when the time average of the sensor output value is obtained, the average value is calculated as shown in FIG. In some cases, it may shift to the rich side from the true value of. FIG. 12 is a timing chart showing a state where the average value of the sensor output values is shifted to the rich side with respect to the true value of the air-fuel ratio. When such a deviation of the sensor output value occurs, an error also occurs in the feedback control amount by the air-fuel ratio control, and the controllability deteriorates.

このため、本実施の形態では、前記スカベンジ検出制御によりスカベンジの発生を検出した場合に、空燃比制御のフィードバック動作を停止する。これにより、スカベンジの発生による空燃比制御の精度低下を回避することができ、排気エミッションを良好に保持することができる。なお、本発明では、スカベンジの発生を検出した場合に、上記空燃比制御だけでなく、空燃比を用いる他の制御(空燃比学習制御等)も停止するのが好ましい。   For this reason, in this embodiment, when the occurrence of scavenging is detected by the scavenging detection control, the feedback operation of the air-fuel ratio control is stopped. As a result, it is possible to avoid a decrease in the accuracy of the air-fuel ratio control due to the occurrence of scavenging, and it is possible to maintain the exhaust emission favorably. In the present invention, when the occurrence of scavenging is detected, it is preferable to stop not only the air-fuel ratio control but also other control using the air-fuel ratio (such as air-fuel ratio learning control).

[実施の形態3を実現するための具体的な処理]
次に、図13を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図13は、本発明の実施の形態3において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図13に示すルーチンでは、まず、ステップ200,202において、実施の形態1(図6)のステップ100,102と同様の処理を実行し、スカベンジが発生したか否かを判定する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 3]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart of the control executed by the ECU in the third embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during operation of the engine. In the routine shown in FIG. 13, first, in steps 200 and 202, processing similar to that in steps 100 and 102 of the first embodiment (FIG. 6) is executed to determine whether scavenging has occurred.

ステップ202の判定が成立した場合には、スカベンジが発生したので、ステップ204に移行し、空燃比制御(のフィードバック動作)が停止中であるか否かを判定する。そして、ステップ204の判定が成立した場合には、空燃比制御が停止中(OFF)であるから、そのまま本ルーチンを終了する。また、ステップ204の判定が不成立の場合には、空燃比制御が実行中(ON)であるから、ステップ206に移行して空燃比制御を停止する。   If the determination in step 202 is established, scavenging has occurred, so the routine proceeds to step 204, where it is determined whether air-fuel ratio control (feedback operation) is stopped. If the determination in step 204 is established, the air-fuel ratio control is stopped (OFF), so this routine is terminated as it is. On the other hand, if the determination in step 204 is not established, the air-fuel ratio control is being executed (ON), so the routine proceeds to step 206 and the air-fuel ratio control is stopped.

一方、ステップ202の判定が不成立となり、スカベンジが発生していないと判定した場合には、ステップ208に移行し、空燃比制御が実行中であるか否かを判定する。そして、ステップ208の判定が成立した場合には、そのまま本ルーチンを終了し、ステップ208の判定が不成立の場合には、ステップ210に移行して空燃比制御を開始する。   On the other hand, if the determination in step 202 is not established and it is determined that scavenging has not occurred, the process proceeds to step 208 to determine whether air-fuel ratio control is being executed. If the determination in step 208 is satisfied, the routine is terminated as it is. If the determination in step 208 is not satisfied, the routine proceeds to step 210 and air-fuel ratio control is started.

実施の形態4.
次に、図14乃至図16を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、前記実施の形態3で説明したセンサ出力値のずれ量をスカベンジ率に基いて定量的に算出し、この算出結果に基いて空燃比制御の目標空燃比を補正することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, in addition to the same configuration and control as in the first embodiment, the deviation amount of the sensor output value described in the third embodiment is quantitatively calculated based on the scavenge rate, and the calculation result The target air-fuel ratio of air-fuel ratio control is corrected based on the above. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態4の特徴]
図14は、本発明の実施の形態4において、空燃比センサの出力値のずれ量とスカベンジ率との関係を示す特性線図である。この図に示す特性線は、実施の形態3(図12)で説明したデータに基いて得られるものである。また、図14に示す一例では、センサ出力値のずれ量として、空燃比の真値とセンサ出力値との差分を採用し、センサの出力値としては、出力値を一定の時間にわたって平均したものを採用している。図14に示すように、センサ出力値のずれ量はスカベンジ率とほぼ比例しており、両者の間には、一次相関が成立する。このため、本実施の形態では、下記の目標空燃比補正制御により、スカベンジ率Rsの推定値に基いて空燃比制御の目標空燃比を補正する構成としている。
[Features of Embodiment 4]
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of deviation of the output value of the air-fuel ratio sensor and the scavenge rate in Embodiment 4 of the present invention. The characteristic line shown in this figure is obtained based on the data described in the third embodiment (FIG. 12). In the example shown in FIG. 14, the difference between the true value of the air-fuel ratio and the sensor output value is adopted as the deviation amount of the sensor output value, and the output value of the sensor is obtained by averaging the output values over a certain period of time. Is adopted. As shown in FIG. 14, the amount of deviation of the sensor output value is substantially proportional to the scavenge rate, and a primary correlation is established between the two. Therefore, in the present embodiment, the target air-fuel ratio of the air-fuel ratio control is corrected based on the estimated value of the scavenge rate Rs by the following target air-fuel ratio correction control.

(目標空燃比補正制御)
この制御は、スカベンジの発生を検出した場合に実行されるもので、まず、前記実施の形態2で説明した推定方法、または、他の公知の推定方法によりスカベンジ率Rsを推定する。そして、スカベンジ率Rsの推定値と、所定の相関係数AFgapとに基いて、下記数6の式によりセンサ出力値のずれ量ΔXを算出する。なお、相関係数AFgapは、例えば図14に示す特性線の勾配(一次相関の相関係数)として得られるもので、スカベンジ率Rsの推定値とセンサ出力値のずれ量ΔXとの関係を表すデータに相当し、ECU50に予め記憶されている。また、ずれ量ΔXは、下記数7の式に示すように、排気空燃比の真値を基準として定義されるもので、センサ出力値がリッチ側にずれると正の値となるように設定される。
(Target air-fuel ratio correction control)
This control is executed when the occurrence of scavenging is detected. First, the scavenging rate Rs is estimated by the estimation method described in the second embodiment or another known estimation method. Then, based on the estimated value of the scavenge rate Rs and a predetermined correlation coefficient AFgap, the deviation amount ΔX of the sensor output value is calculated by the following equation (6). The correlation coefficient AFgap is obtained, for example, as the slope of the characteristic line shown in FIG. 14 (correlation coefficient of the primary correlation), and represents the relationship between the estimated value of the scavenge rate Rs and the deviation amount ΔX of the sensor output value. It corresponds to data and is stored in the ECU 50 in advance. The deviation amount ΔX is defined based on the true value of the exhaust air / fuel ratio as shown in the following equation (7), and is set to a positive value when the sensor output value is shifted to the rich side. The

[数6]
ΔX=Rs×AFgap
[数7]
ΔX=空燃比の真値−センサ出力値
[Equation 6]
ΔX = Rs × AFgap
[Equation 7]
ΔX = true value of air-fuel ratio-sensor output value

上記数6の式によれば、スカベンジ率に基いてセンサ出力値のずれ量ΔXを推定することができる。このため、次の処理では、ずれ量ΔXの推定値に基いて、下記数8の式により空燃比制御の目標空燃比AFrefを補正し、制御入力目標AFreqを算出する。ここで、制御入力目標AFreqは、補正後の目標空燃比に相当するもので、空燃比制御の実行時にセンサ出力値を一致させる仮想的な目標空燃比として用いられる。   According to the equation (6), the deviation amount ΔX of the sensor output value can be estimated based on the scavenge rate. Therefore, in the next process, based on the estimated value of the deviation amount ΔX, the target air-fuel ratio AFref of the air-fuel ratio control is corrected by the following formula 8 to calculate the control input target AFreq. Here, the control input target AFreq corresponds to the corrected target air-fuel ratio, and is used as a virtual target air-fuel ratio for matching the sensor output value when the air-fuel ratio control is executed.

[数8]
AFreq=AFref+ΔX
[Equation 8]
AFreq = AFref + ΔX

次に、図15及び図16を参照して、目標空燃比補正制御の作用効果について説明する。図15は、従来技術の空燃比制御において、スカベンジにより空燃比のずれが生じる状態を示す説明図である。また、図16は、本発明の実施の形態4において、目標空燃比補正制御によりスカベンジ率に応じて目標空燃比を補正した状態を示す説明図である。従来技術では、図15に示すように、スカベンジの発生によりセンサ出力値がリッチ側にずれるので、空燃比制御によりセンサ出力値が目標空燃比と一致するように制御すると、空燃比の真値は目標空燃比に対してリーン側にずれた状態となる。   Next, the effect of the target air-fuel ratio correction control will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state in which a deviation of the air-fuel ratio occurs due to scavenging in the air-fuel ratio control of the prior art. FIG. 16 is an explanatory diagram showing a state in which the target air-fuel ratio is corrected according to the scavenge rate by the target air-fuel ratio correction control in the fourth embodiment of the present invention. In the prior art, as shown in FIG. 15, the sensor output value shifts to the rich side due to the occurrence of scavenging. Therefore, if the sensor output value is controlled to coincide with the target air-fuel ratio by air-fuel ratio control, the true value of the air-fuel ratio is The state is shifted to the lean side with respect to the target air-fuel ratio.

これに対し、本実施の形態では、図16に示すように、スカベンジの発生を検出した場合に、スカベンジ率Rsに基いてセンサ出力値のずれ量ΔXを算出することができる。そして、ずれ量ΔXの分だけ目標空燃比AFrefを補正し、制御入力目標AFreqを算出することができる。これにより、空燃比制御では、ずれ量ΔXが反映された制御入力目標AFreqに対して、センサ出力値が一致するようにフィードバック制御を行うことができるので、空燃比の真値を目標空燃比AFrefと一致させることができる。従って、スカベンジの発生時にも、空燃比制御により排気空燃比を安定的に制御し、スカベンジに起因する排気空燃比の乱れや排気エミッションの悪化を抑制することができる。   In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 16, when the occurrence of scavenging is detected, the deviation amount ΔX of the sensor output value can be calculated based on the scavenging rate Rs. Then, the target air-fuel ratio AFref can be corrected by the amount of deviation ΔX, and the control input target AFreq can be calculated. Thereby, in the air-fuel ratio control, feedback control can be performed so that the sensor output value matches the control input target AFreq in which the deviation amount ΔX is reflected. Therefore, the true value of the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio AFref. Can be matched. Therefore, even when scavenging occurs, the exhaust air-fuel ratio can be stably controlled by air-fuel ratio control, and the disturbance of the exhaust air-fuel ratio and the deterioration of exhaust emission due to scavenging can be suppressed.

また、本実施の形態では、スカベンジ率Rsとセンサ出力値のずれ量ΔXとの関係を相関係数AFgapとして予め記憶しているので、スカベンジ率Rsに基いてずれ量ΔXを容易に算出することができる。特に、両者の関係が一次相関であることを見出したので、ずれ量算出用のデータマップ等が不要となり、メモリの使用量や演算負荷を抑制することができる。   In this embodiment, since the relationship between the scavenging rate Rs and the sensor output value deviation amount ΔX is stored in advance as the correlation coefficient AFgap, the deviation amount ΔX can be easily calculated based on the scavenging rate Rs. Can do. In particular, since it has been found that the relationship between the two is a linear correlation, a data map for calculating a deviation amount is not necessary, and the amount of memory used and the calculation load can be suppressed.

実施の形態5.
次に、図17及び図18を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、前記実施の形態4で説明したセンサ出力値のずれを利用して、スカベンジの検出精度を向上させることを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 5 FIG.
Next, Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, in addition to the same configuration and control as in the first embodiment, the detection accuracy of scavenge is improved by utilizing the deviation of the sensor output value described in the fourth embodiment. Yes. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態5の特徴]
前述したように、スカベンジの発生時には、センサ出力値がリッチ側にずれる現象が生じるが、この現象は空燃比センサ46の周囲に未燃燃料が存在することに起因している。この未燃燃料は、スカベンジにより排気系に吹き抜けた新気と共に触媒26に流入し、触媒内で新気中の酸素と反応する。この結果、触媒26から流出するガスは、未燃燃料の燃焼がほぼ完了した既燃ガスとなるので、触媒下流センサ48は、図17に示すように、排気空燃比(または、排気ガス中の酸素量)を正確に捻出することが可能となる。
[Features of Embodiment 5]
As described above, when scavenging occurs, the sensor output value shifts to the rich side. This phenomenon is caused by the presence of unburned fuel around the air-fuel ratio sensor 46. The unburned fuel flows into the catalyst 26 together with fresh air blown into the exhaust system by scavenging, and reacts with oxygen in the fresh air in the catalyst. As a result, the gas flowing out of the catalyst 26 becomes the burned gas in which the combustion of the unburned fuel is almost completed. Therefore, as shown in FIG. 17, the catalyst downstream sensor 48 has the exhaust air / fuel ratio (or the exhaust gas in the exhaust gas). The amount of oxygen) can be accurately calculated.

図17は、本発明の実施の形態5において、触媒上流側の空燃比センサと触媒下流センサのそれぞれについて、センサ出力値のずれ量とスカベンジ率との関係を示す特性線図である。前述したように、空燃比センサ46の出力値には、スカベンジ率に応じた量のずれが生じるのに対し、触媒下流センサ48では、スカベンジに起因するセンサ出力値のずれ量が非常に小さくなる。このため、本実施の形態では、触媒26の上流側に配置された空燃比センサ46の出力値AF1と、触媒下流センサ48の出力値AF2との差分(AF2−AF1)が下記数9の式を満たす場合に、スカベンジが発生したものと判定する。   FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the deviation amount of the sensor output value and the scavenge rate for each of the air-fuel ratio sensor and the catalyst downstream sensor upstream of the catalyst in the fifth embodiment of the present invention. As described above, the output value of the air-fuel ratio sensor 46 is shifted by an amount corresponding to the scavenge rate, whereas the catalyst downstream sensor 48 has a very small shift amount of the sensor output value caused by scavenging. . For this reason, in the present embodiment, the difference (AF2−AF1) between the output value AF1 of the air-fuel ratio sensor 46 disposed upstream of the catalyst 26 and the output value AF2 of the catalyst downstream sensor 48 is expressed by the following equation (9). If the condition is satisfied, it is determined that scavenging has occurred.

[数9]
AF2−AF1>Ks
[Equation 9]
AF2-AF1> Ks

ここで、スカベンジ判定値Ksは、例えばスカベンジが生じていない状態で得られる差分(AF2−AF1)の最大値を基準として設定されるもので、センサ出力値のばらつき等を考慮して調整される。図18は、スカベンジが発生した場合の各センサ出力値の挙動を示す説明図である。この図に示すように、スカベンジが発生した場合には、上流側の出力値AF1がスカベンジ率に応じてリッチ側にずれる(出力値が減少する)のに対し、下流側の出力値AF2は、スカベンジの有無により殆ど変化しないので、両者の差分(AF2−AF1)は増加してスカベンジ判定値Ksを超えるようになる。また、上記数9の式によるスカベンジの判定処理は、前記実施の形態1で説明した判定処理(数1の式)と組合わせて用いられる。一例を挙げると、数1及び数9の式が両方とも成立した場合に、スカベンジが発生したものと最終的に判定する構成としてもよい。   Here, the scavenge determination value Ks is set on the basis of, for example, the maximum value of the difference (AF2-AF1) obtained in a state where no scavenging occurs, and is adjusted in consideration of variations in sensor output values. . FIG. 18 is an explanatory diagram showing the behavior of each sensor output value when scavenging occurs. As shown in this figure, when scavenging occurs, the output value AF1 on the upstream side shifts to the rich side (the output value decreases) according to the scavenging rate, whereas the output value AF2 on the downstream side is Since there is almost no change depending on the presence or absence of scavenging, the difference between the two (AF2−AF1) increases and exceeds the scavenging determination value Ks. Further, the scavenge determination process according to the above formula 9 is used in combination with the determination process (the formula 1) described in the first embodiment. As an example, a configuration may be adopted in which it is finally determined that scavenging has occurred when both equations 1 and 9 are satisfied.

このように構成される本実施の形態によれば、センサ出力値の差分(AF2−AF1)に基いて、スカベンジの発生を補助的に検出することができる。従って、前記実施の形態1と同様の作用効果に加えて、更に、スカベンジの検出精度を向上させることができる。   According to the present embodiment configured as described above, the occurrence of scavenging can be supplementarily detected based on the difference (AF2-AF1) in the sensor output value. Therefore, in addition to the same effect as the first embodiment, the scavenge detection accuracy can be further improved.

実施の形態6.
次に、図19を参照して、本発明の実施の形態6について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、スカベンジの発生を気筒別に検出することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 6 FIG.
Next, Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in addition to the same configuration and control as in the first embodiment, the occurrence of scavenging is detected for each cylinder. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態6の特徴]
図19は、本発明の実施の形態6において、スカベンジ発生時の排気ガスの状態及び排気空燃比を1サイクルにわたって示すタイミングチャートである。なお、この図は、4気筒エンジンの場合を例示している。スカベンジは、吸気圧と排気圧とのバランスに応じて発生するので、スカベンジの発生し易さには気筒間ばらつきが生じ易い。この気筒間ばらつきは、各気筒の排気管の長さや容積等の差異に起因するものである。本実施の形態では、図19に示すように、空燃比センサ46の出力値とクランク角信号とに基いて、スカベンジの発生の有無を気筒別に判定する。
[Features of Embodiment 6]
FIG. 19 is a timing chart showing the exhaust gas state and the exhaust air / fuel ratio over one cycle when scavenging occurs in the sixth embodiment of the present invention. This figure illustrates the case of a four-cylinder engine. Since scavenging is generated according to the balance between the intake pressure and the exhaust pressure, the ease of scavenging is likely to vary among cylinders. This variation between cylinders is caused by differences in the length and volume of the exhaust pipe of each cylinder. In the present embodiment, as shown in FIG. 19, the presence or absence of scavenging is determined for each cylinder based on the output value of the air-fuel ratio sensor 46 and the crank angle signal.

具体的に述べると、図19に示す一例では、#1,#4,#2気筒の吹き抜け停止期間Bに対応するクランク角で排気空燃比がリッチ化し、該各気筒の吹き抜け期間Aに対応するクランク角で排気空燃比がリーン化している。従って、これらの気筒では、スカベンジが発生したと判定することができる。一方、#3気筒の吹き抜け停止期間B及び吹き抜け期間Aに対応するクランク角では、排気空燃比が変化していないので、#3気筒では、スカベンジが発生していないと判定することができる。そして、これらの判定処理と共に、前記実施の形態1で説明したスカベンジ検出制御を併用すれば、各気筒におけるスカベンジの発生の有無を正確に検出することができ、例えばスカベンジの発生気筒においてのみ、適切な対応制御を実行することができる。   More specifically, in the example shown in FIG. 19, the exhaust air-fuel ratio becomes rich at the crank angle corresponding to the blow-off stop period B of the cylinders # 1, # 4, and # 2, and corresponds to the blow-through period A of each cylinder. The exhaust air-fuel ratio is leaning at the crank angle. Therefore, it can be determined that scavenging has occurred in these cylinders. On the other hand, since the exhaust air / fuel ratio does not change at the crank angle corresponding to the blowout stop period B and the blowout period A of the # 3 cylinder, it can be determined that scavenging has not occurred in the # 3 cylinder. If the scavenge detection control described in the first embodiment is used in combination with these determination processes, the presence / absence of scavenging in each cylinder can be accurately detected. It is possible to execute appropriate response control.

実施の形態7.
次に、図20を参照して、本発明の実施の形態7について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成及び制御に加えて、スカベンジが発生した気筒のスカベンジ率を気筒別に推定することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 7 FIG.
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in addition to the same configuration and control as in the first embodiment, the scavenge rate of the cylinder in which the scavenge has occurred is estimated for each cylinder. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態7の特徴]
本実施の形態では、前記実施の形態2,6で説明した制御を組合わせることにより、各気筒における排気空燃比の変化量(振幅)に基いてスカベンジ率を気筒別に推定し、更に、個々の気筒のスカベンジ率に基いて当該気筒の点火時期を補正する構成としている。以下、図20を参照しつて、上記構成を実現するための具体的な処理について説明する。
[Features of Embodiment 7]
In the present embodiment, by combining the control described in the second and sixth embodiments, the scavenge rate is estimated for each cylinder based on the change amount (amplitude) of the exhaust air-fuel ratio in each cylinder. The ignition timing of the cylinder is corrected based on the scavenging rate of the cylinder. Hereinafter, specific processing for realizing the above configuration will be described with reference to FIG.

図20は、本発明の実施の形態7において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図20に示すルーチンでは、まず、ステップ300において、前記実施の形態2,6で説明した制御を組合わせることにより、第X気筒(#X気筒)における排気空燃比の振幅Yxを算出する。具体的には、#X気筒に対応するクランク角において、互いに隣接する極大点と極小点との間でセンサ出力値が変化するときの変化量を振幅Yxとして算出する。なお、Xは気筒の番号(例えば4気筒エンジンでは、1〜4)を示している。   FIG. 20 is a flowchart of control executed by the ECU in the seventh embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed during operation of the engine. In the routine shown in FIG. 20, first, in step 300, the exhaust air-fuel ratio amplitude Yx in the Xth cylinder (#X cylinder) is calculated by combining the control described in the second and sixth embodiments. Specifically, the amount of change when the sensor output value changes between the maximum point and the minimum point adjacent to each other at the crank angle corresponding to the #X cylinder is calculated as the amplitude Yx. Note that X indicates a cylinder number (for example, 1 to 4 in a four-cylinder engine).

次に、ステップ302では、#X気筒のスカベンジ率Zxを算出する。スカベンジ率Zxと排気空燃比の振幅Yxとの間には、一次相関が成立するので、スカベンジ率Zxは、振幅Yxに対して適切な感度係数K(相関係数)を乗算することにより得ることができる。次に、ステップ304では、センサ系統の出力に基いてエンジンの回転数Ne及び負荷KLを取得し、ステップ306では、これらのパラメータNe,KLに基いてデータマップを参照することにより、基準スカベンジ率Zaveを算出する。基準スカベンジ率Zaveは、点火時期の補正が必要ないスカベンジ率の基準値として定義されるもので、例えばパラメータNe,KLを引数とする2次元のデータマップとして予め設定されている。   Next, in step 302, the scavenge rate Zx of the #X cylinder is calculated. Since a first-order correlation is established between the scavenge rate Zx and the exhaust air-fuel ratio amplitude Yx, the scavenge rate Zx is obtained by multiplying the amplitude Yx by an appropriate sensitivity coefficient K (correlation coefficient). Can do. Next, in step 304, the engine speed Ne and the load KL are obtained based on the output of the sensor system, and in step 306, the reference scavenging rate is obtained by referring to the data map based on these parameters Ne and KL. Zave is calculated. The reference scavenge rate Zave is defined as a reference value of the scavenge rate that does not require correction of the ignition timing, and is set in advance as a two-dimensional data map having parameters Ne and KL as arguments, for example.

次に、ステップ308では、スカベンジ率Zxと基準スカベンジ率Zaveとの差分Zgap(=Zx−Zave)を算出し、その算出結果が零であるか否かを判定する。ステップ308の判定が成立した場合には、点火時期の補正が必要ないので、ステップ310において、点火時期補正量AOPgapを零に設定し、本ルーチンを終了する。また、ステップ308の判定が不成立の場合には、ステップ312に移行する。   Next, in step 308, a difference Zgap (= Zx−Zave) between the scavenge rate Zx and the reference scavenge rate Zave is calculated, and it is determined whether or not the calculation result is zero. If the determination in step 308 is true, it is not necessary to correct the ignition timing. Therefore, in step 310, the ignition timing correction amount AOPgap is set to zero, and this routine is terminated. If the determination in step 308 is not established, the process proceeds to step 312.

ステップ312では、差分Zgapに基いてデータマップを参照することにより、点火時期補正係数Sを算出する。このデータマップは、例えば差分Zgapを引数とする1次元のデータマップとして予め設定されている。続いて、ステップ314では、差分Zgapと点火時期補正係数Sとを乗算することにより、点火時期補正量AOPgap(=Zgap×S)を算出し、本ルーチンを終了する。点火時期補正量AOPgapは、#X気筒の点火時期に反映される。なお、上記ステップ300〜314の処理は、クランク角に応じて全ての気筒(X=1〜気筒数)で実行される。   In step 312, the ignition timing correction coefficient S is calculated by referring to the data map based on the difference Zgap. This data map is preset as, for example, a one-dimensional data map using the difference Zgap as an argument. Subsequently, at step 314, the ignition timing correction amount AOPgap (= Zgap × S) is calculated by multiplying the difference Zgap by the ignition timing correction coefficient S, and this routine is terminated. The ignition timing correction amount AOPgap is reflected in the ignition timing of the #X cylinder. Note that the processing in steps 300 to 314 is executed in all cylinders (X = 1 to the number of cylinders) according to the crank angle.

このように構成される本実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。まず、スカベンジが発生する運転条件では、バルブオーバーラップが大きく設定される。このため、スカベンジの発生に気筒間ばらつきが存在すると、スカベンジの発生気筒では、新気の吹き抜けにより内部EGRがほぼ零となるのに対し、スカベンジの非発生気筒では、バルブオーバーラップが大きい状態で新気の吹き抜けが生じないので、内部EGRが増加することになる。この結果、スカベンジの発生気筒と非発生気筒では、筒内への流入空気量が等しくても、適切な点火時期(MBT、TK点火時期等)に大きな差異が生じる。これに対し、本実施の形態では、スカベンジ率を気筒毎に推定することができるので、個々の気筒のスカベンジ状態に応じて点火時期を気筒毎に最適化することができる。従って、内部EGRの気筒間ばらつきにより生じる最適な点火時期のずれを補正し、燃費やトルクを向上させることができる。   According to the present embodiment configured as described above, the following operational effects can be obtained. First, the valve overlap is set large under the operating conditions where scavenging occurs. For this reason, if there is variation among cylinders in the occurrence of scavenging, the internal EGR is almost zero in the scavenging cylinder due to the blow-through of fresh air, whereas in the non-scavenging cylinder, the valve overlap is large. Since no fresh air is blown out, the internal EGR increases. As a result, there is a large difference in the appropriate ignition timing (MBT, TK ignition timing, etc.) between the scavenging cylinder and the non-generating cylinder even if the amount of air flowing into the cylinder is equal. In contrast, in the present embodiment, since the scavenging rate can be estimated for each cylinder, the ignition timing can be optimized for each cylinder according to the scavenging state of each cylinder. Therefore, it is possible to correct the optimum ignition timing shift caused by the variation in the internal EGR between cylinders, and to improve the fuel consumption and torque.

なお、前記実施の形態1乃至7では、それぞれの構成を個別に説明したが、本発明はこれに限らず、実施の形態1乃至7のうち組合わせ可能な任意の2つ以上の構成を組合わせて1つのシステムを構成してもよい。また、実施の形態では、4気筒エンジンを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、6気筒や8気筒を含む任意の気筒数のエンジンに適用されるものである。   In the first to seventh embodiments, each configuration has been described individually. However, the present invention is not limited to this, and any two or more configurations that can be combined in the first to seventh embodiments are combined. In total, one system may be configured. In the embodiment, a four-cylinder engine has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to an engine having an arbitrary number of cylinders including six cylinders and eight cylinders.

10 エンジン(内燃機関)
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
22 スロットルバルブ
24 インタークーラ24
26 触媒
28 燃料噴射弁
30 点火プラグ
32 吸気バルブ
34 排気バルブ
36 過給機
38 ウェイストゲートバルブ
40 クランク角センサ
42 エアフローセンサ
44 吸気圧センサ
46 空燃比センサ
48 触媒下流センサ
50 ECU(検出装置)
10 Engine (Internal combustion engine)
12 Piston 14 Combustion chamber 16 Crankshaft 18 Intake passage 20 Exhaust passage 22 Throttle valve 24 Intercooler 24
26 Catalyst 28 Fuel Injection Valve 30 Spark Plug 32 Intake Valve 34 Exhaust Valve 36 Supercharger 38 Waste Gate Valve 40 Crank Angle Sensor 42 Air Flow Sensor 44 Intake Pressure Sensor 46 Air Fuel Ratio Sensor 48 Catalyst Downstream Sensor 50 ECU (Detection Device)

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設けられ、排気空燃比を検出する空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力値に基いてスカベンジの発生を検出する検出装置と、を備え、
前記検出装置は、
前記空燃比センサの出力値が増加傾向から減少傾向に反転する極大点と前記出力値が減少傾向から増加傾向に反転する極小点のうち、予め定められた一方の点をピーク点として検出するピーク点検出手段と、
内燃機関の1サイクル中に出現する前記ピーク点の個数と内燃機関の気筒数との関係に基いて、スカベンジが発生したか否かを判定するスカベンジ判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
An air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for detecting an exhaust air-fuel ratio;
A detection device that detects the occurrence of scavenging based on the output value of the air-fuel ratio sensor,
The detection device includes:
A peak that detects one predetermined point as a peak point among a maximum point where the output value of the air-fuel ratio sensor reverses from an increasing tendency to a decreasing tendency and a minimum point where the output value reverses from a decreasing tendency to an increasing tendency Point detection means;
Scavenge determination means for determining whether or not scavenge has occurred based on the relationship between the number of peak points appearing in one cycle of the internal combustion engine and the number of cylinders of the internal combustion engine;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記スカベンジ判定手段は、前記ピーク点の1サイクル当たりの出現個数が気筒数の2倍となる場合に、スカベンジが発生したものと判定する構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the scavenging determination unit determines that scavenging has occurred when the number of appearances per cycle of the peak point is twice the number of cylinders. スカベンジの発生を検出した場合に、互いに隣接する極大点と極小点との間で前記空燃比センサの出力値が変化するときの変化量に基いてスカベンジ率を推定する推定手段を備えてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。   Claims comprising estimation means for estimating the scavenge rate based on the amount of change when the output value of the air-fuel ratio sensor changes between a maximum point and a minimum point adjacent to each other when occurrence of scavenging is detected. Item 3. The control device for an internal combustion engine according to Item 1 or 2. スカベンジの発生を検出した場合に、互いに隣接する極大点と極小点との間で前記空燃比センサの出力値が変化するときの変化量に基いてスカベンジ率を推定する推定手段と、
前記空燃比センサにより検出される排気空燃比が目標空燃比と一致するように当該排気空燃比をフィードバック制御する空燃比制御が実行されるときに、前記スカベンジ率の推定値に基いて前記目標空燃比を補正する補正手段と、
を備えてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
An estimation means for estimating a scavenge rate based on an amount of change when the output value of the air-fuel ratio sensor changes between a maximum point and a minimum point adjacent to each other when occurrence of scavenging is detected;
When air-fuel ratio control is executed to feedback-control the exhaust air-fuel ratio so that the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor matches the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is based on the estimated value of the scavenging rate. Correction means for correcting the fuel ratio;
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記補正手段は、排気空燃比の真値に対する前記空燃比センサの出力値のずれ量と、前記スカベンジ率の推定値との関係を表すデータを有し、当該データと前記スカベンジ率の推定値とにより算出した前記出力値のずれ量に基いて、前記目標空燃比を補正する構成としてなる請求項4に記載の内燃機関の制御装置。   The correction means has data representing the relationship between the deviation amount of the output value of the air-fuel ratio sensor with respect to the true value of the exhaust air-fuel ratio and the estimated value of the scavenge rate, and the data and the estimated value of the scavenge rate, The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the target air-fuel ratio is corrected based on a deviation amount of the output value calculated by the equation (5).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016107199A1 (en) 2015-06-01 2016-12-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha combustion engine
CN106257030A (en) * 2015-06-19 2016-12-28 丰田自动车株式会社 Control equipment and control method for internal combustion engine
DE102016116104A1 (en) 2015-09-15 2017-03-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for an internal combustion engine
US20190048816A1 (en) * 2017-08-10 2019-02-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller for internal combustion engine

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9856811B2 (en) 2015-06-01 2018-01-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
DE102016107199B4 (en) * 2015-06-01 2019-11-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha combustion engine
DE102016107199A1 (en) 2015-06-01 2016-12-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha combustion engine
CN106257030A (en) * 2015-06-19 2016-12-28 丰田自动车株式会社 Control equipment and control method for internal combustion engine
JP2017008770A (en) * 2015-06-19 2017-01-12 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
US10378466B2 (en) 2015-09-15 2019-08-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system of internal combustion engine
US20170074194A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system of internal combustion engine
DE102016116104A1 (en) 2015-09-15 2017-03-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for an internal combustion engine
DE102016116104B4 (en) * 2015-09-15 2020-04-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for an internal combustion engine
US20190048816A1 (en) * 2017-08-10 2019-02-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller for internal combustion engine
CN109386390A (en) * 2017-08-10 2019-02-26 丰田自动车株式会社 The control device of internal combustion engine
JP2019035334A (en) * 2017-08-10 2019-03-07 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
US10900428B2 (en) * 2017-08-10 2021-01-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller for internal combustion engine
CN109386390B (en) * 2017-08-10 2022-06-03 丰田自动车株式会社 Control device for internal combustion engine

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