JP4924365B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4924365B2
JP4924365B2 JP2007289353A JP2007289353A JP4924365B2 JP 4924365 B2 JP4924365 B2 JP 4924365B2 JP 2007289353 A JP2007289353 A JP 2007289353A JP 2007289353 A JP2007289353 A JP 2007289353A JP 4924365 B2 JP4924365 B2 JP 4924365B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
amount
exhaust
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007289353A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008175201A (ja
Inventor
泰之 入澤
謙司 播磨
真也 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007289353A priority Critical patent/JP4924365B2/ja
Publication of JP2008175201A publication Critical patent/JP2008175201A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4924365B2 publication Critical patent/JP4924365B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F02B25/145—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke with intake and exhaust valves exclusively in the cylinder head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に係り、特に排気系への新気の吹き抜けによる排気ガス掃気効果を実現するための内燃機関の制御装置に関する。
タービンに通じる排気通路を開閉する第１排気弁と、タービンを通らない排気通路を開閉する第２排気弁とを備えた装置（独立排気エンジン）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この装置によれば、第１排気弁を開弁することにより、排気エネルギをタービンに導くことができる。さらに、第２排気弁を開弁することにより、排気ガスをタービンを通さずに排出することができ、排気ポンピングロスを低減することができる。その結果、高回転域でも、過給により出力を向上させることができる。
特開平１０−８９１０６号公報 特開平６−１７３７２４号公報 特開２００５−６１３２５号公報
ところで、背圧に比して過給圧を高めることで、排気系に新気が吹き抜けることが知られている。この排気系への新気の吹き抜け（以下「スカベンジ」ともいう。）により、新気と気筒内の既燃ガス（残留ガス）とのガス交換（掃気）が起こる。そうすると、気筒内において新気に対する残留ガスの割合を最少にすることが可能である。
上記特許文献１によれば、排気系への新気の吹き抜けは起こり得る。しかしながら、上記特許文献１には、吹き抜け新気量（掃気量）を算出することにつき何ら開示されていない。さらに、上記特許文献１には、吹き抜け新気量の制御や、新気吹き抜け発生時（掃気時）の空燃比Ｆ／Ｂ制御を如何にして行うかについても、何ら開示がない。
ここで、燃料噴射量は吸入空気量をベースに算出されている。このため、新気吹き抜けの発生時には、気筒内の新気に対して過剰な量の燃料が噴射されることとなる。さらに、新気吹き抜け時には、排気系に設けられた空燃比センサはリーン出力となる。このリーン出力に基づく通常の空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行すると、燃料噴射量に対して過剰なリッチ補正が行われることとなる。その結果、空燃比Ｆ／Ｂ制御の異常を生じ、排気エミッション特性の悪化を招来する可能性がある。
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、新規な手法により排気系への吹き抜け新気量を算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を目的とする。また、本発明は、排気系への新気吹き抜け発生時（掃気時）においても空燃比Ｆ／Ｂ制御を精度良く実行可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給機付き内燃機関の制御装置であって、
前記過給機のタービンに通じる第１排気通路を開閉する第１排気弁と、
前記タービンの下流に通じる第２排気通路を開閉する第２排気弁と、
前記第１排気通路の空燃比である第１空燃比を取得する第１空燃比取得手段と、
前記第２排気通路の空燃比である第２空燃比を取得する第２空燃比取得手段と、
前記第１空燃比と前記第２空燃比との差分に基づいて、前記第２排気通路に吹き抜ける新気量である吹き抜け新気量を算出する吹き抜け新気量算出手段とを備えたことを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明において、
吸気弁と前記第２排気弁とが共に開弁されるオーバラップ期間を制御することで、前記吹き抜け新気量を所望の範囲内に制御する吹き抜け新気量制御手段を更に備えたことを特徴とする。
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記吹き抜け新気量制御手段は、前記吹き抜け新気量算出手段により算出された吹き抜け新気量が目標の吹き抜け新気量となるように、前記第２排気弁のリフト量又は閉弁時期を制御することを特徴とする。
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記吹き抜け新気量制御手段は、前記第１空燃比と前記第２空燃比との差分が目標の差分となるように、前記第２排気弁のリフト量又は閉弁時期を制御することを特徴とする。
また、第５の発明は、第１から第４の何れか一の発明において、
吸気過給圧が基準値以上となるように、前記第１排気弁の開弁特性を制御する第１排気弁開弁特性制御手段を更に備えたことを特徴とする。
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記吸気過給圧が基準値以上であり、かつ、前記差分が基準値以上である場合に、前記吹き抜け新気量の算出を許可する許可手段とを更に備えたことを特徴とする。
また、第７の発明は、第１から第６の何れか一の発明において、
吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量と、前記吹き抜け新気量とを用いて、気筒内に存在する新気量である筒内新気量を算出する筒内新気量算出手段と、
前記吸入空気量に基づき算出された燃料噴射量を、前記筒内新気量に基づいて補正する燃料噴射量補正手段とを更に備えたことを特徴とする。
また、第８の発明は、第１の発明において、
前記差分が基準値以上である場合に、前記第１空燃比と前記第２空燃比とを用いて、前記第１及び第２排気通路の合流部よりも下流の空燃比である第３空燃比を算出する空燃比算出手段と、
前記空燃比算出手段により算出された第３空燃比が目標の空燃比となるように、前記第２排気弁のリフト量又は閉弁時期を制御する空燃比制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
また、第９の発明は、第１の発明において、
前記第１空燃比取得手段は、前記第１排気通路に設けられ、前記第１空燃比を検出する第１空燃比センサであり、
前記第２空燃比取得手段は、前記第２排気通路に設けられ、前記第２空燃比を検出する第２空燃比センサであることを特徴とする。
また、第１０の発明は、第１の発明において、
前記第１空燃比取得手段は、前記第１排気通路に設けられ、前記第１空燃比を検出する第１空燃比センサであり、
前記第２空燃比取得手段は、前記第１及び第２排気通路の合流部よりも下流の空燃比である第３空燃比を検出する第３空燃比センサを有し、前記第１空燃比と前記第３空燃比とを用いて前記第２空燃比を算出することを特徴とする。
また、第１１の発明は、第１の発明において、
前記第２空燃比取得手段は、前記第２排気通路に設けられ、前記第２空燃比を検出する第２空燃比センサであり、
前記第１空燃比取得手段は、前記第１及び第２排気通路の合流部よりも下流の空燃比である第３空燃比を検出する第３空燃比センサを有し、前記第２空燃比と前記第３空燃比とを用いて前記第１空燃比を算出することを特徴とする。
第１の発明によれば、タービンに通じる第１排気通路の第１空燃比が第１空燃比取得手段により取得され、タービン下流に通じる第２排気通路の第２空燃比が第２空燃比取得手段により検出される。そして、これらの第１空燃比と第２空燃比との差分に基づいて、吹き抜け新気量が算出される。従って、第１の発明によれば、過給圧に応じて逐次変化する吹き抜け新気量を、第１空燃比と第２空燃比の差分に基づく新規な手法により算出することができる。
第２の発明によれば、吸気弁と第２排気弁とが共に開弁されるオーバラップ期間を制御することで、過給圧に応じて逐次変化する吹き抜け新気量を所望の範囲内に制御することがある。従って、過給機の過給効率とは独立して、掃気効果を所望の範囲内に制御することができる。
第３の発明によれば、第２排気弁のリフト量又は閉弁時期を制御することで、吹き抜け新気量を目標の吹き抜け新気量に制御することができる。これにより、掃気効果を所望の範囲内に制御することができる。
第４の発明では、第１空燃比と第２空燃比との差分が目標の差分となるように、第２排気弁のリフト量又は閉弁時期が制御される。これにより、吹き抜け新気量を目標の吹き抜け新気量に制御することができる。
第５の発明によれば、吸気過給圧が基準値以上となるように、第１排気弁の開弁特性が制御される。これにより、第２排気通路への新気の吹き抜けによる掃気とは独立して、過給効率を最適に制御することができる。
第６の発明によれば、吸気過給圧が基準値以上であり、かつ、第１及び第２空燃比の差分が基準値以上である場合に、吹き抜け新気量の算出が許可される。従って、第２排気通路への新気の吹き抜けが発生したと判別される場合のみ、吹き抜け新気量の算出が実行される。
第７の発明によれば、吸入空気量と吹き抜け新気量とを用いて筒内新気量が算出され、吸入空気量に基づき算出された燃料噴射量が該筒内新気量に基づいて補正される。よって、第２排気通路への新気の吹き抜け発生時においても、空燃比Ｆ／Ｂ制御を精度良く実行することができる。
第８の発明では、前記第１及び第２空燃比を用いて前記第１及び第２排気通路の合流部下流の第３空燃比が算出され、この第３空燃比が目標の空燃比となるように、第２排気弁のリフト量又は閉弁時期が制御される。第２排気通路への新気の吹き抜け量を制御することで、第３空燃比が目標の空燃比に制御される。よって、第２排気通路への新気の吹き抜け発生時においても、空燃比Ｆ／Ｂ制御を精度良く実行することができる。
第９の発明によれば、第１排気通路に設けられた第１空燃比センサにより第１空燃比を検出することができると共に、第２排気通路に設けられた第２空燃比センサにより第２空燃比を検出することができる。
第１０の発明によれば、第１排気通路に設けられた第１空燃比センサにより第１空燃比を検出することができると共に、該第１空燃比センサにより検出された第１空燃比と第３空燃比センサにより検出された第１及び第２排気通路の合流部下流の第３空燃比とを用いて第２空燃比を算出することができる。
第１１の発明によれば、第２排気通路に設けられた第２空燃比センサにより第２空燃比を検出することができると共に、該第２空燃比センサにより検出された第２空燃比と第３空燃比センサにより検出された第１及び第２排気通路の合流部下流の第３空燃比とを用いて第１空燃比を算出することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。本実施の形態のシステムは、過給機（ダーボチャージャ）を有する独立排気エンジンである。
図１に示すシステムは、複数の気筒２を有するエンジン本体１を備えている。各気筒２のピストンは、それぞれクランク機構を介して共通のクランク軸４に接続されている。クランク軸４の近傍には、クランク角センサ５が設けられている。クランク角センサ５は、クランク軸４の回転角度（クランク角CA）を検出するように構成されている。
エンジン本体１は、各気筒２に対応して、インジェクタ６を有している。インジェクタ６は、高圧の燃料を気筒２内に直接噴射するように構成されている。各インジェクタ６は、共通のデリバリーパイプ７に接続されている。デリバリーパイプ７は、燃料ポンプ８を介して燃料タンク９に連通している。
また、エンジン本体１は、各気筒２に対応して吸気ポート１０を有している。吸気ポート１０には、複数の吸気弁１２（符号「In」を付すこともある。）が設けられている。吸気弁１２には、吸気弁１２の開弁特性（開閉時期及びリフト量）を変更可能な可変動弁機構１３が接続されている。可変動弁機構１３としては、公知の電磁駆動弁機構や機械式可変動弁機構等を用いることができる。
また、各吸気ポート１０は、吸気マニホールド１６に接続されている。吸気マニホールド１６には、過給圧センサ１７が設けられている。過給圧センサ１７は、後述するコンプレッサ２４ａによって過給された空気（以下「過給空気」という。）の圧力、すなわち、過給圧PIMを測定するように構成されている。
吸気マニホールド１６には吸気通路１８が接続されている。吸気通路１８の途中には、スロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０は、図示しないスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２０は、アクセル開度センサ２１により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２０の近傍には、スロットル開度センサ２０Ａが設けられている。スロットル開度センサ２０Ａは、スロットル開度TAを検出するように構成されている。
スロットルバルブ２０の上流には、インタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２は、過給空気を冷却するように構成されている。
インタークーラ２２の上流には、過給機２４のコンプレッサ２４ａが設けられている。コンプレッサ２４ａは、図示しない連結軸を介してタービン２４ｂと連結されている。タービン２４ｂは、後述する第１排気通路３２に設けられている。このタービン２４ｂが排気動圧（排気エネルギ）により回転駆動されることによって、コンプレッサ２４ａが回転駆動される。
コンプレッサ２４ａの上流にはエアフロメータ２６が設けられている。エアフロメータ２６は、吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ２６の上流にはエアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８の上流は、大気に開放されている。
また、エンジン本体１には、各気筒２に対応して第１排気弁３０Ａ（符号「Ex1」を付すこともある。）と第２排気弁３０Ｂ（符号「Ex2」を付すこともある。）とを有している。この第１排気弁３０Ａは、タービン２４ｂに通じる第１排気通路３２を開閉するものである。タービン２４ｂは、第１排気通路３２を流通する排気動圧によって回転駆動されるように構成されている。また、第２排気弁３０Ｂは、タービン２４ｂを通らずタービン２４ｂの下流に通じる第２排気通路３４を開閉するものである。
これらの排気弁３０Ａ，３０Ｂには、排気弁３０Ａ，３０Ｂの開弁特性（開閉時期及びリフト量）を変更可能な可変動弁機構３１が接続されている。可変動弁機構３１としては、上記可変動弁機構１３と同様に、公知の電磁駆動弁機構や機械式可変動弁機構等を用いることができる。
第１排気通路３２におけるタービン２４ｂ上流には、第１排気通路３２の空燃比である第１空燃比A/F1を検出する第１空燃比センサ３６が設けられている。また、第２排気通路３４における第１排気通路３２との合流点よりも上流には、第２排気通路３４の空燃比である第２空燃比A/F2を検出する第２空燃比センサ３８が設けられている。
第１排気通路３２と第２排気通路３４の合流点３５よりも下流の排気通路４０には、排気ガスを浄化するための触媒４２が設けられている。
本実施の形態１のシステムは、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。
ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ５、過給圧センサ１７、スロットル開度センサ２０Ａ、アクセル開度センサ２１、エアフロメータ２６、空燃比センサ３６，３８等が接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、インジェクタ６、燃料ポンプ８、可変動弁機構１３，３３等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角CAに基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ＥＣＵ６０は、アクセル開度AA（あるいはスロットル開度TA）に基づいて、機関負荷率KL[%]を算出する。
また、ＥＣＵ６０は、目標空燃比（理論空燃比）となるように、吸入空気量Gaに対する基本燃料噴射量Qbaseを算出する。
［実施の形態１の特徴］
上記のような独立排気エンジンにおいて、背圧（排気圧）に比して過給圧PIMを高めることで、排気系（第２排気通路３４）に新気を吹き抜けさせることができる。この新気の吹き抜け（スカベンジ）により、新気と気筒内の既燃ガス（残留ガス）とのガス交換（以下「掃気」という。）が起こる。この掃気により、気筒内における新気に対する残留ガスの割合を最少にすることが可能である。
一方、独立排気エンジンではない通常の過給機付きエンジンでは、排気ガスの全量がタービンに導かれるため、背圧が上昇する。従って、低回転域等の吸入空気量が少ない運転領域においてのみ、背圧よりも過給圧の方が高くなり、筒内の排気ガス掃気効果（以下「掃気効果」という。）が得られる。掃気効果（掃気量）は、図２に示すように、排気弁Exと吸気弁Inとが共に開弁されるオーバラップ期間に得られる。このため、通常の過給機付きエンジンでは、過給効率と掃気効果とを独立して制御することは困難である。
また、既述した特許文献１の装置によれば、第２排気弁を開弁することで、排気ガスをタービンを通さずに排出することができる。よって、背圧の上昇を抑制することができるため、高回転域においても過給により出力を向上させることができる。
しかしながら、該特許文献１には、新気の吹き抜け量（スカベンジ量）を算出することや、該吹き抜け量を用いて所望の掃気効果（排気量）を得るための制御や、掃気時に良好な排気エミッション特性を得るための空燃比制御について開示されていない。
本実施の形態１では、図３に示すように、第１排気弁Ex1と、第２排気弁Ex2と、吸気弁Inの開弁特性が制御される。
具体的には、過給圧PIMが基準値よりも高くなるように、第１排気弁Ex1の開弁特性が決定される。これにより、所望の排気ガス量がタービン２４ｂに導かれるため、所望の過給効率が実現される。
また、所望の空気量を筒内に吸入するように、運転状態に応じて吸気弁Inの開弁特性が決定される。
そして、過給圧PIMが基準値よりも高い場合に、吸気弁Inとの間にオーバラップ期間を形成するように、第２排気弁Ex2の開弁特性が決定される。図３に示す例では、第１排気弁Ex1の閉弁後に第２排気弁Ex2が開弁されている。このオーバラップ期間を変更することで、第２排気通路３４への新気の吹き抜け量を変更することができる。すなわち、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間をＦ／Ｂ制御することで、所望の掃気効果（掃気量）を得ることができる。
図３に示すようなバルブ開弁特性に制御することで、過給効率と掃気効率とを独立して最適に制御することができる。
ところで、上記システムにおいて、第２排気通路３４への新気の吹き抜けが起こると、第２空燃比A/F2が第１空燃比A/F1よりもリーン側の値となる。これらの空燃比A/F1,A/F2の差分ΔA/Fは、吹き抜け新気量に対して相関を有している。より具体的には、吹き抜け新気量が多いほど、第２空燃比A/F2はよりリーン側の値となる。また、第１空燃比A/F1はストイキ近傍でほぼ一定の値をとる。よって、吹き抜け新気量が多いほど、差分ΔA/Fの値は大きくなる。
そこで、本実施の形態１では、この差分ΔA/Fに基づいて、吹き抜け新気量（掃気量）が算出される。
さらに、本実施の形態１では、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間をＦ／Ｂ制御することで、この差分ΔA/Fを所望の範囲内に制御する。これにより、吹き抜け新気量（掃気量）を所望の範囲内に制御することができる。
［実施の形態１における具体的処理］
図４は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するバルブ開弁特性制御ルーチンを示すフローチャートである。
図４に示すルーチンによれば、先ず、エンジン運転パラメータを取得する（ステップ１００）。このステップ１００では、例えば、機関回転数NEと負荷率KLと過給圧PIMが取得される。
次に、第１排気弁Ex1の開弁特性を設定する（ステップ１０２）。このステップ１０２では、例えば、機関回転数NEと負荷率KLとの関係で定められたマップを参照することで、第１排気弁Ex1の開閉時期及びリフト量が設定される。
そして、過給圧PIMが基準値以上であるか否かを判別する（ステップ１０４）。この基準値は、新気の吹き抜けによる掃気効果が生じ得る過給圧値である。このステップ１０４で過給圧PIMが基準値未満であると判別された場合には、新気の吹き抜けによる掃気効果が生じ得る過給圧に未だ達していないと判断される。この場合、第１排気弁Ex1の開弁特性をＦ／Ｂする（ステップ１０６）。このステップ１０６では、例えば、第１排気弁ex1のリフト量が大きくされる。
その後、本ルーチンを一旦終了する。このような第１排気弁Ex1の開弁特性のＦ／Ｂ制御により、排気行程の動圧効果を利用した過給効率が最適に制御される。
一方、上記ステップ１０４で過給圧PIMが基準値以上であると判別された場合には、新気の吹き抜けによる掃気効果が生じ得る過給圧に達していると判断される。この場合、吸気弁Inの開弁特性を設定する（ステップ１０８）。このステップ１０８では、例えば、機関回転数NEと負荷率KLとの関係で定められたマップを参照することで、吸気弁Inの開閉時期（作用角）及びリフト量が設定される。
続いて、第２排気弁Ex2の開弁特性（開閉時期（作用角）及びリフト量）を設定する（ステップ１０８）。このステップ１０８では、図３に示すように、第２排気弁Ex2の開弁時期が、第１排気弁Ex1の閉弁時期よりも後に設定される。これらのステップ１０８，１１０により、第２排気弁Ex2と吸気弁Inが共に開弁するオーバラップ期間が決定する。
次に、第１排気通路３２の空燃比である第１空燃比A/F1と、第２排気通路３４の空燃比である第２空燃比A/F2とを取得する（ステップ１１２）。ここで、第１空燃比A/F1は、第１空燃比センサ３６により検出することができ、第２空燃比A/F2は、第２空燃比センサ３８により検出することができる。
そして、上記ステップ１１２で取得された空燃比A/F1,A/F2の差分である空燃比差ΔA/Fを算出する（ステップ１１４）。ここで、第２排気通路３４への新気の吹き抜けが生じると、第１空燃比A/F1よりも第２空燃比A/F2の方が大きくなる（リーン側の値となる）。このステップ１１４では、第２空燃比A/F2から第１空燃比A/F1を減ずることによって空燃比差ΔA/Fが算出される。この算出された空燃比差ΔA/Fは、吹き抜け新気量（すなわち、掃気量）に対して相関を有している。具体的には、吹き抜け新気量（掃気量）が多いほど、空燃比差ΔA/Fは大きくなる。よって、このステップ１１４では、空燃比差ΔA/Fに基づいて吹き抜け新気量（排気量）が算出されている。
次に、上記ステップ１１４で算出された空燃比差ΔA/Fが下限基準値以上かつ上限基準値以下であるか否かを判別する（ステップ１１６）。例えば、下限基準値は０．２であり、上限基準値は０．５である。このステップ１１６では、所望の範囲内の吹き抜け新気量（掃気量）が得られているか否かが判断される。
このステップ１１６で空燃比差ΔA/Fが下限基準値未満であると判別された場合には、吹き抜け新気量（掃気量）が不足していると判断される。また、上記ステップ１１６で空燃比差ΔA/Fが上限基準値を超えていると判別された場合には、吹き抜け新気量（掃気量）が過剰であると判断される。かかる不足もしくは過剰と判断されるような場合には、オーバラップ期間のＦ／Ｂを実行することで、吹き抜け新気量（掃気量）のＦ／Ｂを実行する（ステップ１１８）。
ここで、上記ステップ１１６で吹き抜け新気量（掃気量）が不足していると判断された場合には、例えば、第２排気弁Ex2の閉弁時期が遅角せしめられるか、もしくは、第２排気弁Ex2のリフト量が増大せしめられる。また、吹き抜け新気量（掃気量）が過剰であると判断された場合には、例えば、第２排気弁Ex2の閉弁時期が進角せしめられるか、もしくは、第２排気弁Ex2のリフト量が減少せしめられる。
なお、第２排気弁Ex2の開弁特性を変更することで、第２排気弁Ex2のリフトカーブ中心がＴＤＣにくるような場合（つまり、スタンプが発生するような場合）や、第２排気弁Ex2の閉弁時期が著しく遅くなる場合が起こることが考えられる。このような場合には、第２排気弁Ex2に代えて、吸気弁Inの開弁特性を変更すればよい。
上記ステップ１１８の処理の後、上記ステップ１０８の処理に戻る。
一方、上記ステップ１１６で空燃比差ΔA/Fが下限基準値以上かつ上限基準値以下であると判別された場合には、所望の範囲内の吹き抜け新気量（掃気量）が得られていると判断される。この場合、本ルーチンを一旦終了する。
次回以降本ルーチンが起動されると、過給圧PIMが基準値以上となるまで、第１排気弁Ex1の開弁特性のＦ／Ｂが実行される。その後、空燃比差ΔA/Fが所定範囲内となるまで、すなわち、所望の掃気量が得られるまで、第２排気弁Ex2と吸気弁Inが共に開弁するオーバラップ期間のＦ／Ｂが実行される。
以上説明したように、本実施の形態１によれば、第１排気弁Ex1の開弁特性のＦ／Ｂ制御を実行することで、排気行程の動圧効果を利用した排気効率が最適に制御される。また、空燃比差ΔA/Fに基づいて、過給圧PIMに応じて逐次変化する吹き抜け新気量を算出することができる。第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間をＦ／Ｂ制御することで、吹き抜け新気量（掃気量）を所望の範囲内に制御することができる。従って、排気効率と掃気効果をそれぞれ独立して最適に制御することができる。
ところで、本実施の形態１では、第１空燃比A/F1を第１空燃比センサ３６により検出しているが、第１空燃比A/Fを必ずしもセンサにより検出する必要はない。つまり、図４に示すルーチンにおいて、第１空燃比A/F1として一定値（理論空燃比）を取得するようにしてもよい（後述する実施の形態２についても同様）。
また、本実施の形態１では、第１排気弁Ex1の開弁特性を制御することによって過給圧PIMが基準値以上となった後に、第２排気弁Ex2と吸気弁Inの開弁特性を制御しているが、これらの制御を独立して実行してもよい。
そうすると、過給圧PIMが基準値よりも低い場合に、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間が形成される事態が生じ得る。しかし、かかるオーバラップ期間が形成されたとしても、過給圧PIMが低いため新気の吹き抜けは生じないことから、特に問題は生じないと考える。
また、本実施の形態１では、第１排気弁Ex1が閉弁した後に第２排気弁Ex2が開弁しているが、第１排気弁Ex1の開弁期間中に第２排気弁Ex2が開弁してもよい。すなわち、第１排気弁Ex1と第２排気弁Ex2のオーバラップ期間が形成されてもよい。この場合、第１排気通路３２よりも排気抵抗の低い第２排気通路３４に流れる排気ガス量が増えるため、過給効率が若干低下する可能性がある。このため、第１排気弁Ex1と第２排気弁Ex2のオーバラップ期間を積極的に形成する必要はない。
尚、本実施の形態１においては、過給機２４が第１の発明における「過給機」に、内燃機関１が第１の発明における「内燃機関」に、タービン２４ｂが第１の発明における「タービン」に、第１排気通路３２が第１の発明における「第１排気通路」に、第１排気弁Ex1（３０Ａ）が第１の発明における「第１排気弁」に、第２排気通路３４が第１の発明における「第２排気通路」に、第２排気弁Ex2（３０Ｂ）が第１の発明における「第２排気弁」に、相当する。
また、本実施の形態１においては、第１空燃比センサ３６が第１の発明における「第１空燃比取得手段」及び第９の発明における「第１空燃比センサ」に、第２空燃比センサ３８が第１の発明における「第２空燃比取得手段」及び第９の発明における「第２空燃比センサ」に、それぞれ相当する。
また、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１４の処理を実行することにより第１の発明における「吹き抜け新気量算出手段」が、ステップ１１８の処理を実行することにより第２の発明における「吹き抜け新気量制御手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより第５の発明における「第１排気弁開弁特性制御手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態２．
次に、図５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２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、排気効率と掃気効果を独立制御するための第１及び第２排気弁Ex1,Ex2並びに吸気弁Inの開弁特性制御について説明した。
ところで、第２排気通路３４への新気の吹き抜けによって掃気効果が得られる場合に、如何にして空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うかに関しては、既述した特許文献１に記載されていない。そこで、掃気時の空燃比Ｆ／Ｂ制御について、以下に検討する。
先ず、エアフロメータ２６により検出された吸入空気量Gaと、筒内に存在する新気量である筒内新気量と、排気（つまり、第２排気通路３４）への吹き抜け新気量との間には、次式(1)のような関係がある。
吸入空気量Ga=筒内新気量+吹き抜け新気量・・・(1)
上式(1)を変形すると、次式(2)が得られる。
筒内新気量=吹き抜け新気量-吸入空気量Ga・・・(2)
理想的には、上記吹き抜け新気量を一定量に安定化させることで、エアフロメータ２６により検出された吸入空気量Gaを用いて、上式(2)に従って筒内新気量を推定（算出）することができる。
しかし、実際には、吹き抜け新気量は過給圧PIMに応じて逐次変化する。このため、吹き抜け新気量を一定量に安定化させることは難しい。よって、エアフロメータ２６により検出された吸入空気量Gaを用いるだけでは、上式(2)から筒内新気量を推定することが難しい。
また、基本燃料噴射量Qbaseは、上述したように、エアフロメータ２６により検出された吸入空気量Gaに基づいて算出される。このため、排気への新気の吹き抜けがある場合には、筒内新気量に対して過剰な量の燃料が算出及び噴射されてしまう。
さらに、通常排気系に設けられた空燃比センサは、新気の吹き抜けによりリーン出力となる。よって、この空燃比センサ出力を用いて基本燃料噴射量QbaseのＦ／Ｂ制御を行うと、基本燃料噴射量Qbaseが過剰にリッチ補正されてしまう。その結果、空燃比Ｆ／Ｂ制御の異常が発生する可能性がある。
そこで、本実施の形態２では、吹き抜け新気量を考慮した空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する。
具体的には、先ず、第１空燃比A/F1と第２空燃比A/F2との差分である空燃比差ΔA/Fを算出する。
次に、算出された空燃比差ΔA/Fと、第１空燃比A/Fと、エアフロメータ２６により検出された吸入空気量Gaとを用いて次式(3)に従って、吹き抜け新気量を算出する。
吹き抜け新気量=Ga×(ΔA/F)/(A/F1)・・・(3)
そして、吹き抜け新気量と吸入空気量Gaとを上式(2)に代入することで、筒内新気量を算出する。
次に、算出された筒内新気量にて基本燃料噴射量Qbaseを補正する。すなわち、吸入空気量Gaベースで算出されている基本燃料噴射量Qbaseを、筒内新気量ベースの噴射量とする。具体的には、次式(4)のように、基本燃料噴射量Qbaseに筒内新気量を乗じるとともに吸入空気量Gaで除することで、補正燃料噴射量が求められる。
補正燃料噴射量=Qbase×筒内新気量/Ga・・・(4)
最後に、吹き抜けの影響が無い第１空燃比A/F1を用いて、最終的な空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する。すなわち、第１空燃比A/F1が目標空燃比（理論空燃比）となるように、上式(4)で求められた補正燃料噴射量をさらに補正することで、最終燃料噴射量Qfinが求められる。
［実施の形態２における具体的処理］
図５は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンを示すフローチャートである。図５に示すルーチンは、図４に示すルーチンとは独立して実行される。なお、本実施の形態２においても、図４に示すルーチンが実行することで、排気弁Ex1,Ex2と吸気弁Inの開弁特性制御が実行されている。
図５に示すルーチンによれば、先ず、過給圧PIMが基準値以上であるか否かを判別する（ステップ１２０）。この基準値は、図４に示すルーチンのステップ１０４における基準値と同様に、新気の吹き抜けにより掃気効果が生じ得る過給圧値である。このステップ１２０で過給圧PIMが基準値未満であると判別された場合には、新気の吹き抜けによる掃気効果が生じ得る過給圧に未だ達していないと判断される。すなわち、第２排気通路３４への新気の吹き抜けが無いと判定され、後述する吹き抜け新気量の算出が禁止される（ステップ１２２）。
その後、第１空燃比A/F1を取得する（ステップ１２４）。続いて、エアフロメータ２６により検出された吸入空気量Gaと、上記ステップ１２４で取得された第１空燃比A/F1とを用いて、通常の空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する（ステップ１２６）。このステップ１２６では、新気の吹き抜けを考慮せず、第１空燃比A/F1が目標空燃比（理論空燃比）となるように、基本燃料噴射量Qbaseが補正される。その後、本ルーチンを一旦終了する。
次回以降本ルーチンが起動されると、上記ステップ１２０の判別が再び実行される。このステップ１２０で過給圧PIMが基準値以上であると判別された場合には、新気の吹き抜けによる掃気効果が生じ得る過給圧に達していると判断される。この場合、第１空燃比A/F1と第２空燃比A/F2とを取得する（ステップ１２８）
次に、上記ステップ１２８で取得された空燃比A/F1,A/F2の差分である空燃比差ΔA/Fを算出する（ステップ１３０）。このステップ１３０では、図４に示すルーチンのステップ１１４と同様に、第２空燃比A/F2から第１空燃比A/F1を減ずることによって空燃比差ΔA/Fが算出される。この空燃比差ΔA/Fは、上述したように、吹き抜け新気量（掃気量）に対して相関を有している。
その後、上記ステップ１３０で算出された空燃比差ΔA/Fが基準値以上であるか否かを判別する（ステップ１３２）。この基準値は、第２排気通路３４への新気の吹き抜けが実際に生じているか否かを判別するための値であり、例えば、０．２である。このステップ１３２で空燃比差ΔA/Fが基準値未満であると判別された場合には、第２排気通路３４への新気の吹き抜けが生じていないと判断される。この場合、上記ステップ１２２に移行する。
一方、上記ステップ１３２で空燃比差ΔA/Fが基準値以上であると判別された場合には、第２排気通路３４への新気の吹き抜けが生じていると判断される（ステップ１３４）。これにより、上記ステップ１２２で禁止されていた吹き抜け新気量の算出が許可されることとなる。本ルーチンでは、新気の吹き抜けが生じていれば、吹き抜けが過剰な場合を含めて、吹き抜け新気量が算出されることとなる。そして、算出された吹き抜け新気量を考慮した空燃比Ｆ／Ｂ制御が実行されることとなる。
その後、上記ステップ１２８で取得された第１空燃比A/F1と、エアフロメータ２６により検出された吸入空気量Gaと、上記ステップ１３０で算出された空燃比差ΔA/Fとを用いて、上式(3)に従って、吹き抜け新気量を算出する（ステップ１３６）。
次に、上記ステップ１３６で算出された吹き抜け新気量と、吸入空気量Gaとを用いて、上式(2)に従って、筒内新気量を算出する（ステップ１３８）。そして、上記ステップ１３８で算出された筒内新気量にて基本燃料噴射量Qbaseを補正する（ステップ１４０）。このステップ１４０では、筒内新気量と、吸入空気量Gaとを用いて、上式(4)に従って、補正燃料噴射量が求められる。すなわち、吸入空気量Gaベースの基本燃料噴射量Qbaseが、筒内新気量ベースの補正燃料噴射量とされる。
最後に、第１空燃比A/F1を用いて空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行する（ステップ１４２）。このステップ１４２では、第１空燃比A/F1が目標空燃比（理論空燃比）になるように、上記ステップ１４２で求められた補正燃料噴射量をさらに補正することで、最終燃料噴射量Qfinが算出される。その後、本ルーチンを一旦終了する。
以上説明したように、本実施の形態２によれば、過給圧PIMが基準値以上であり、かつ、空燃比差ΔA/Fが基準値以上である場合に、空燃比差ΔA/Fに基づいて吹き抜け新気量が算出される。そして、この吹き抜け新気量から筒内新気量が算出される。さらに、吸入空気量Gaベースの基本燃料噴射量Qbaseが、筒内新気量ベースに補正される。最後に、新気吹き抜けの影響がない第１空燃比A/F1を用いて、最終燃料噴射量Qfinが算出される。
従って、過給圧PIMに応じて逐次変化する吹き抜け新気量を精度良く算出することができるため、吸入空気量Gaからは知ることができない筒内新気量を精度良く算出することができる。よって、筒内新気量ベースの燃料噴射量を求めることができる。これにより、掃気時においても精度良く空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行することができるため、良好な排気エミッション特性を得ることができる。
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１３４の処理を実行することにより第６の発明における「許可手段」が、ステップ１３６の処理を実行することにより第１の発明における「吹き抜け新気量算出手段」が、ステップ１３８の処理を実行することにより第７の発明における「筒内新気量算出手段」が、ステップ１４０の処理を実行することにより第７の発明における「燃料噴射量補正手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態３．
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
［システム構成の説明］
図６は、本実施の形態３によるシステム構成を示す図である。
図６に示すシステムと図１に示すシステムとでは、空燃比センサの配置のみが異なっている。図６に示すシステムは、第２空燃比センサ３８の代わりに、第３空燃比センサ３９を有している。この第３空燃比センサ３９は、第１排気通路３２と第２排気通路３４の合流点３５よりも下流の排気通路４０に設けられている。それ以外の構成は、図１にシステムと同様であるため、説明を省略する。
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１では、第１排気通路３２の第１空燃比センサ３６により検出された第１空燃比A/F1と、第２排気通路３４の第２空燃比センサ３８により検出された第２空燃比A/F2の空燃比差ΔA/Fに基づいて、吹き抜け新気量（掃気量）がＦ／Ｂ制御されている。
これに対して、本実施の形態３では、第２空燃比A/F2をセンサにより検出するのではなく算出するようにする。本実施の形態３では、第１排気通路３２に設けられた第１空燃比センサ３６により検出された第１空燃比A/F1と、排気通路４０に設けられた第３空燃比センサ３９により検出された第３空燃比A/F3とを用いて、第２空燃比A/F2を算出する。ここで、第１〜第３空燃比A/F1,A/F2,A/F3の間には、次式(5)のような関係がある。
(A/F1)/V1+(A/F2)/V2=(A/F3)/(V1+V2)・・・(5)
上式(5)中の符号「V1」は、第１排気通路３２側（ターボ側）の排気ガス流量を表し、次式(6)のように表すことができる。上式(5)中の符号「V2」は、第２排気通路３４側（ＮＡ側）の排気ガス流量を表し、次式(7)のように表すことができる。次式(6)における「K1」は第１排気通路３２側（ターボ側）の流量比率、すなわち、全流量（V1+V2=Ga）に対する第１排気通路３２側の流量V1の比率を示している。また、次式(7)における「K2」は第２排気通路３４側（ＮＡ側）の流量比率、すなわち、全流量に対する第２排気通路３４側の流量V2の比率を示している。これらの流量比率K1,K2の合計は１である。流量比率K1,K2の少なくとも何れかは、例えば、マップを参照し、機関回転数NEと過給圧PIMに応じて求めることができる（詳細は後述）。また、吸入空気量Gaは、エアフロメータにより検出することができる。
V1=K1×Ga・・・(6)
V2=K2×Ga・・・(7)
上式(6),(7)で表される流量V1,V2を上式(5)に代入すると、次式(8)が得られる。
(A/F1)/(K1×Ga)+(A/F2)/(K2×Ga)=(A/F3)/Ga・・・(8)
さらに、上式(8)を変形すると、次式(9)が得られる。
A/F2={(A/F3)/Ga-(A/F1)/(K1×Ga)}×(K2×Ga)・・・(9)
そして、上式(9)に従って算出された第２空燃比A/F2と第１空燃比A/F1の空燃比差ΔA/Fに基づいて吹き抜け新気量（掃気量）を算出し、吹き抜け新気量のＦ／Ｂ制御を実施する。本実施の形態３では、空燃比差ΔA/Fが目標空燃比差ΔA/Ftrg±Aとなるように、第２排気弁Ex2のリフト量を制御する。この目標空燃比差ΔA/Ftrgは、例えば、図示しないマップを参照し、機関回転数NEと過給圧PIMに応じて求めることができる（詳細は後述）。
［実施の形態３における具体的処理］
図７は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行する吹き抜け新気量制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の間隔毎に起動されるものである。
図７に示すルーチンによれば、先ず、スカベンジが実施される運転領域（以下「スカベンジ領域」という。）であるか否かを判別する（ステップ１５０）。このステップ１５０では、例えば、高負荷域である場合に、スカベンジ領域であると判別することができる。スカベンジ領域では、図３に示すバルブ開弁特性に制御される。上記ステップ１５０でスカベンジ領域外であると判別された場合、例えば、低負荷域もしくは中負荷域である場合には、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１５０でスカベンジ領域であると判別された場合には、図４に示すステップ１０４と同様に、過給圧PIMが基準値PIMth以上であるか否かを判別する（ステップ１５１）。このステップ１５１で過給圧PIMが基準値PIMth未満であると判別された場合には、掃気効果を得ることができないと判断される。この場合、本ルーチンを終了する。
上記ステップ１５１で過給圧PIMが基準値PIMth以上であると判別された場合には、第１排気通路３２（ターボ側）の第１空燃比A/F1と、排気通路４０（排気合流部）の第３空燃比A/F3とを取得する（ステップ１５２）。ここで、第１空燃比A/F1は第１空燃比センサ３６により検出することができ、第３空燃比A/F3は第３空燃比センサ３９により検出することができる。
次に、上記ステップ１５２で取得された第１及び第３空燃比A/F1,A/F3を用いて、上式(9)に従って、第２排気通路３４（ＮＡ側）の第２空燃比A/F2を算出する（ステップ１５４）。このステップ１５４では、上式(9)における流量比率K1,K2として、ＥＣＵ６０内に予め格納されたマップ（図示せず）を参照して、機関回転数NEと過給圧PIMに応じた流量比率K1,K2が読み込まれる。
そして、上記ステップ１５４で算出された第２空燃比A/F2と、上記ステップ１５２で取得された第１空燃比A/F1との差分である空燃比差ΔA/Fを算出する（ステップ１５６）。ここで、スカベンジによる吹き抜け新気量が多いほど、第２空燃比A/F2は大きな値となり、空燃比差ΔA/Fも大きな値となる。よって、このステップ１５６では、空燃比差ΔA/Fに基づいて、スカベンジによる吹き抜け新気量が算出される。
次に、上記ステップ１５６で算出された空燃比差ΔA/Fが、目標空燃比差ΔA/Ftrgよりも小さいか否かを判別する（ステップ１５８）。この目標空燃比差ΔA/Ftrgは、目標の吹き抜け新気量が得られるときの空燃比差である。このステップ１５８では、ＥＣＵ６０内に予め格納され、機関回転数NEと過給圧PIMとの関係で目標空燃比差ΔA/Ftrgが定められたマップを参照して、機関回転数NEと過給圧PIMに応じた目標空燃比差ΔA/Ftrgが読み込まれる。
上記ステップ１５８で空燃比差ΔA/Fが目標空燃比差ΔA/Ftrgよりも小さいと判別された場合には、空燃比差ΔA/Fが目標空燃比差ΔA/Ftrgから許容値Aを減算した値“ΔA/F-A”よりも小さいか否かを更に判別する（ステップ１６０）。この許容値Aは、目標空燃比差ΔA/Ftrgからの空燃比差ΔA/Fのずれの許容範囲を規定する値である。上記ステップ１６０で空燃比差ΔA/Fが値“ΔA/Ftrg-A”以上であると判別された場合には、目標空燃比差ΔA/Ftrgからの空燃比差ΔA/Fのずれが小さく許容範囲内であると判断される。この場合、第２排気弁Ex2のリフト量を補正することなく、本ルーチンを終了する。許容値Aを設けることで、第２排気弁Ex2のリフト量の過剰な制御が防止されるため、空燃比のハンチングを防止することができる。
一方、上記ステップ１６０で空燃比差ΔA/Fが値“ΔA/Ftrg-A”よりも小さいと判別された場合には、目標空燃比差ΔA/Ftrgからの空燃比差ΔA/Fのずれが大きく許容範囲を超えていると判断される。この場合、第２排気弁Ex2のリフト量が所定値Bだけ大きくされる（ステップ１６２）。このステップ１６２の処理により、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間が大きくされるため、吹き抜け新気量を増加させることができる。その後、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１５８で空燃比差ΔA/Fが目標空燃比差ΔA/Ftrg以上であると判別された場合には、空燃比差ΔA/Fが目標空燃比差ΔA/Ftrgに上記許容値Aを加算した値“ΔA/F+A”よりも大きいか否かを更に判別する（ステップ１６４）。このステップ１６４で空燃比差ΔA/Fが値“ΔA/F+A”以下であると判別された場合には、目標空燃比差ΔA/Ftrgからの空燃比差ΔA/Fのずれが小さく許容範囲内であると判断される。この場合、第２排気弁Ex2のリフト量を補正することなく、本ルーチンを終了する。
上記ステップ１６４で空燃比差ΔA/Fが値“ΔA/F+A”よりも大きいと判別された場合には、目標空燃比差ΔA/Ftrgからの空燃比差ΔA/Fのずれが大きく許容範囲を超えていると判断される。この場合、第２排気弁Ex2のリフト量が所定値Bだけ小さくされる（ステップ１６６）。このステップ１６６の処理により、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間が小さくされるため、吹き抜け新気量を減少させることができる。その後、本ルーチンを終了する。
以上説明したように、本実施の形態３では、第１及び第３空燃比A/F1,A/F3に基づきＮＡ側の第２空燃比A/F2が算出され、第１及び第２空燃比A/F1,A/F2の空燃比差ΔA/Fが算出される。そして、この空燃比差ΔA/Fと目標空燃比差ΔA/Ftrgとの比較結果に基づいて、より具体的には、空燃比差ΔA/Fが目標範囲内ΔA/Ftrg±Aになるように、第２排気弁Ex2のリフト量が補正される。この第２排気弁Ex2のリフト量補正により、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間をＦ／Ｂ制御することができ、吹き抜け新気量をＦ／Ｂ制御することができる。よって、排気効率とは独立して、掃気効果を最適に制御することができる。
ところで、上記実施の形態３では、第２排気弁Ex2のリフト量を変更することで吹き抜け新気量をＦ／Ｂ制御しているが、排気弁Ex1,Ex2のバルブタイミングの遅角量を変更することで吹き抜け新気量をＦ／Ｂ制御してもよい。すなわち、第２排気弁Ex2の閉弁時期を遅角することによって吹き抜け新気量を増加させることができ、該閉弁時期を進角することによって吹き抜け新気量を減少させることができる。
図８は、本実施の形態３の変形例において、ＥＣＵ６０が実行する吹き抜け新気量制御ルーチンを示すフローチャートである。図８に示すルーチンは、図７に示すルーチンのステップ１６２，１６６の代わりに、ステップ１６３，１６７を有している。
図８に示すルーチンによれば、上記ステップ１６０で空燃比差ΔA/Fが値“ΔA/Ftrg-A”よりも小さいと判別された場合には、排気弁Ex1,Ex2のバルブタイミングが所定値Cだけ遅角される（ステップ１６３）。このステップ１６３の処理により、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間が大きくされるため、吹き抜け新気量を増加させることができる。
また、上記ステップ１６４で空燃比差ΔA/Fが値“ΔA/F+A”よりも大きいと判別された場合には、排気弁Ex1,Ex2のバルブタイミングが所定値Cだけ進角される（ステップ１６７）。このステップ１６７の処理により、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間が小さくされるため、吹き抜け新気量を減少させることができる。
本変形例によれば、上記実施の形態３と同様に、排気効率とは独立して、掃気効果を最適に制御することができる。
尚、上記実施の形態３及び変形例においては、第１空燃比センサ３６が第１０の発明における「第１空燃比センサ」に、第３空燃比センサ３９が第１０の発明における「第３空燃比センサ」に、それぞれ相当する。
また、上記実施の形態３及び変形例においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１５２の処理を実行することにより第１の発明における「第１空燃比取得手段」が、ステップ１５４の処理を実行することにより第１の発明における「第２空燃比取得手段」が、ステップ１５６の処理を実行することにより第１の発明における「吹き抜け新気量算出手段」が、ステップ１６２，１６３，１６６，１６７の処理を実行することにより第２〜第４の発明における「吹き抜け新気量制御手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態４．
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
［システム構成の説明］
図９は、本実施の形態４によるシステム構成を示す図である。
図９に示すシステムと図１，図６に示すシステムとでは、空燃比センサの配置が異なっている。図９に示すシステムは、第１空燃比センサ３６の代わりに、第３空燃比センサ３９を有している。この空燃比センサ３９は、図６に示すシステムと同様に、合流点３５下流の排気通路４０に設けられている。それ以外の構成は、図１に示すシステムと同様であるため、説明を省略する。
［実施の形態４の特徴］
上記実施の形態３では、検出した第１空燃比A/Fと算出した第２空燃比A/F2の空燃比差ΔA/Fに基づいて第２排気弁Ex2のリフト量を制御することで、吹き抜け新気量（掃気量）をＦ／Ｂ制御している。
これに対して、本実施の形態４では、上記実施の形態３とは異なり、第２空燃比A/F2を算出するのではなく検出すると共に、第１空燃比A/F1を検出するのではなく算出する。第２及び第３空燃比センサ３８，３９により検出された第２及び第３空燃比A/F2,A/F3を用いて、次式(10)に従って、第１空燃比A/F1を算出することができる。次式(10)は、上式(8)を変形することにより得られる。
A/F1={(A/F3)/Ga-(A/F2)/(K2×Ga)}×(K1×Ga)・・・(10)
そして、上式(10)に従って算出された第１空燃比A/F1と、第２空燃比A/F2の空燃比差ΔA/Fを算出し、この空燃比差ΔA/Fに基づいて吹き抜け新気量（掃気量）を目標値にＦ／Ｂ制御する。具体的には、上記実施の形態３と同様に、空燃比差ΔA/Fが目標範囲内ΔA/Ftrg±Aとなるように、第２排気弁Ex2のリフト量を制御する。
［実施の形態４における具体的処理］
図１０は、本実施の形態４において、ＥＣＵ６０が実行する吹き抜け新気量制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の間隔毎に起動されるものである。図１０に示すルーチンは、図７に示すルーチンのステップ１５２，１５４の代わりに、ステップ１５３，１５５を有している。以下、これらのステップ１５３，１５５の処理を中心に説明する。
図１０に示すルーチンによれば、ステップ１５０でスカベンジ領域であると判別され、ステップ１５１で過給圧PIMが基準値PIMth以上であると判別された場合に、第２排気通路３４（ＮＡ側）の第２空燃比A/F2と、排気通路４０（排気合流部３５下流）の第３空燃比A/F3とを取得する（ステップ１５３）。この第２空燃比A/F2は第２空燃比センサ３８により検出することができ、第３空燃比A/F3は第３空燃比センサ３９により検出することができる。
次に、上記ステップ１５３で取得された第２及び第３空燃比A/F2,A/F3を用いて、上式(10)に従って、第１排気通路３２（ターボ側）の空燃比である第１空燃比A/F1を算出する（ステップ１５５）。このステップ１５５では、上式(10)における流量比率K1,K2として、ＥＣＵ６０内に予め格納されたマップ（図示せず）を参照して、機関回転数NEと過給圧PIMに応じた流量比率K1,K2が読み込まれる。
その後、上記ステップ１５３で検出された第２空燃比A/F2と上記ステップ１５５で算出された第１空燃比A/F1の空燃比差ΔA/Fを算出する（ステップ１５６）。以後、図７に示すルーチンと同様に、ステップ１５８〜１６６の処理を実行する。
以上説明したように、本実施の形態４によれば、第２及び第３空燃比A/F2,A/F3に基づきターボ側の第１空燃比A/F1が算出され、第１及び第２空燃比A/F1,A/F2の空燃比差ΔA/Fが算出される。そして、この空燃比差ΔA/Fと目標空燃比差ΔA/Ftrgとの比較結果に基づいて、第２排気弁Ex2のリフト量が補正される。この第２排気弁Ex2のリフト量補正により、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間をＦ／Ｂ制御することができ、吹き抜け新気量をＦ／Ｂ制御することができる。
ところで、上記実施の形態４では、第２排気弁Ex2のリフト量を変更することで吹き抜け新気量をＦ／Ｂ制御しているが、上記実施の形態３の変形例のように、排気弁Ex1,Ex2のバルブタイミングの遅角量を変更することで吹き抜け新気量をＦ／Ｂ制御してもよい。すなわち、図１０に示すルーチンのステップ１６２，１６６の代わりに、図８に示すルーチンのステップ１６３，１６７を実行してもよい。
尚、本実施の形態４においては、第２空燃比センサ３８が第１１の発明における「第２空燃比センサ」に、第３空燃比センサ３９が第１１の発明における「第３空燃比センサ」に、それぞれ相当する。
また、本実施の形態４においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１５３の処理を実行することにより第１の発明における「第２空燃比取得手段」が、ステップ１５５の処理を実行することにより第１の発明における「第１空燃比取得手段」が、ステップ１５６の処理を実行することにより第１の発明における「吹き抜け新気量算出手段」が、ステップ１６２，１６６の処理を実行することにより第２〜第４の発明における「吹き抜け新気量制御手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態５．
次に、図１１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５のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
［実施の形態５の特徴］
上記実施の形態２では、第１空燃比A/F1と第２空燃比A/F2の空燃比差ΔA/Fを用いて筒内新気量を算出し、この筒内新気量を用いて燃料噴射量を補正し、ターボ側の第１空燃比A/F1を用いて空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施している。
本実施の形態５では、第１空燃比センサ３６により検出されたターボ側の第１空燃比A/F1と第２空燃比センサ３８により検出されたＮＡ側の第２空燃比A/F2とを用いて、次式(11)に従って排気合流点３５下流の第３空燃比A/F3を算出する。次式(11)は、上式(8)を変形することにより得られる。
A/F3={(A/F1)/(K1×Ga)+(A/F2)/(K2×Ga)}×Ga・・・(11)
上式(11)中の流量比率K1,K2は、例えば、機関回転数NEと過給圧PIMに応じて求めることができる。また、吸入空気量Gaは、エアフロメータ２６により検出することができる。
そして、上式(11)に従って算出された第３空燃比A/F3が目標範囲内となるように、第２排気弁Ex2のリフト量を制御する。この目標範囲は、例えば、機関回転数NEと過給圧PIMに応じて設定することができる。
［実施の形態５における具体的処理］
図１１は、本実施の形態５において、ＥＣＵ６０が実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンを示すフローチャートである。
図１１に示すルーチンによれば、先ず、運転領域がスカベンジ領域であるか否かを判別する（ステップ１５０）。このステップ１５０でスカベンジ領域であると判別された場合には、過給圧PIMが基準値PIMth以上であるか否かを判別する（ステップ１５１）。このステップ１５１で過給圧PIMが基準値PIMth未満であると判別された場合には、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１５１で過給圧PIMが基準値PIMth以上であると判別された場合には、図５に示すルーチンと同様に、ステップ１２８〜１４０の処理を順番に実行する。すなわち、ターボ側の第１空燃比A/F1と、ＮＡ側の第２空燃比A/F2とを先ず取得する（ステップ１２８）。
次に、これら第１及び第２空燃比A/F1,A/F2の空燃比差ΔA/Fを算出する（ステップ１３０）。そして、この空燃比差ΔA/Fが基準値以上である場合には、吹き抜け新気量の算出が許可されるため（ステップ１３４）、空燃比差ΔA/Fを用いて吹き抜け新気量を算出する（ステップ１３６）。さらに、この吹き抜け新気量を用いて、筒内新気量を算出する（ステップ１３８）。その後、吸入空気量Gaベースの基本燃料噴射量Qbaseを、筒内新気量ベースに補正する（ステップ１４０）。
次に、上記ステップ１２８で取得された空燃比A/F1,A/F2を用いて、上式(11)に従って第３空燃比A/F3を算出する（ステップ１７０）。このステップ１７０では、上式(11)における流量比率K1,K2として、ＥＣＵ６０内に予め格納されたマップ（図示せず）を参照して、機関回転数NEと過給圧PIMに応じた流量比率K1,K2が読み込まれる。
そして、上記ステップ１７０で算出された第３空燃比A/F3が下限基準値未満であるか否かを判別する（ステップ１７２）。このステップ１７２では、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップ（図示せず）を参照して、機関回転数NEと過給圧PIMに応じた下限基準値が読み込まれる。このステップ１７２では、下記ステップ１７６と共に、第３空燃比A/F3が目標範囲内に収まっているか否かが判別される。
上記ステップ１７２で第３空燃比A/F3が下限基準値未満であると判別された場合には、第２排気弁Ex2のリフト量を所定値Bだけ大きくする（ステップ１７４）。このステップ１７４の処理により、第３空燃比A/F3のＦ／Ｂ制御が実施される。すなわち、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間を大きくすることで、吹き抜け新気量を増加させることができ、その結果第３空燃比A/F3を大きくすることができる。その後、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１７２で第３空燃比A/F3が下限基準値以上であると判別された場合には、第３空燃比A/F3が上限基準値よりも大きいか否かを更に判別する（ステップ１７６）。このステップ１７６では、ＥＣＵ６０内に予め記憶されたマップを参照して、機関回転数NEと過給圧PIMに応じた上限基準値が読み込まれる。このステップ１７６では、上記ステップ１７２と共に、第３空燃比A/F3が目標範囲内に収まっているか否かが判別される。
上記ステップ１７６で第３空燃比A/F3が上限基準値よりも大きいと判別された場合には、第２排気弁Ex2のリフト量を所定値Bだけ小さくする（ステップ１７８）。このステップ１７８の処理により、第３空燃比A/F3のＦ／Ｂ制御が実施される。すなわち、第２排気弁Ex2と吸気弁Inのオーバラップ期間を小さくすることで、吹き抜け新気量を減少させることができ、その結果第３空燃比A/F3を小さくすることができる。その後、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１７６で第３空燃比A/F3が上限基準値以下であると判別された場合、すなわち、第３空燃比A/F3が下限基準値以上かつ上限基準値以下である場合には、第３空燃比A/F3が目標範囲内に収まっていると判断される。この場合、第２排気弁Ex2のリフト量を補正することなく、本ルーチンを終了する。
以上説明したように、本実施の形態５によれば、空燃比差ΔA/Fが基準値以上である場合に、第１及び第２空燃比A/F1,A/F2を用いて排気合流点３５下流の第３空燃比A/F3が算出される。そして、この第３空燃比A/F3が目標範囲内（下限基準値以上かつ上限基準値以下）となるように、第２排気弁Ex2のリフト量が制御される。この第２排気弁Ex2のリフト量制御により、吹き抜け新気量を制御することができ、その結果として精度良く空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行することができる。よって、良好な排気エミッション特性を得ることができる。
ところで、上記実施の形態５では、第３空燃比A/F3が目標範囲内になるように、第２排気弁Ex2のリフト量を変更しているが、上記実施の形態３の変形例のように、排気弁Ex1,Ex2のバルブタイミングの遅角量を変更ようにしてもよい。
尚、上記実施の形態５においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１２８の処理を実行することにより第１の発明における「第１空燃比取得手段」及び「第２空燃比取得手段」が、ステップ１３０の処理を実行することにより第１の発明における「吹き抜け新気量算出手段」が、ステップ１７０の処理を実行することにより第８の発明における「空燃比算出手段」が、ステップ１７２〜１７８の処理を実行することにより第８の発明における「空燃比制御手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態６．
次に、図１２及び図１３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６のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図１３に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
［実施の形態６の特徴］
上記実施の形態１〜５では、空燃比差ΔA/Fに基づいて吹き抜け新気量（掃気量）もしくは空燃比のＦ／Ｂ制御を実施している。よって、空燃比差ΔA/Fを精度良く算出する必要がある。このため、空燃比センサ３６，３８，３９の出力のキャリブレーションを行うことが重要である。
本実施の形態６では、スカベンジ非実施時に、空燃比センサ出力のキャリブレーションを行う。図１２は、本実施の形態６において、空燃比センサ出力のキャリブレーション実施時のバルブ開弁特性の例を示す図である。詳細には、図１２（Ａ）は冷間始動時（ＮＡ運転時）のバルブ開弁特性を、図１２（Ｂ）は中負荷域のバルブ開弁特性を、図１２（Ｃ）は低負荷域のバルブ開弁特性を、それぞれ示している。
冷間始動時には、例えば、図１２（Ａ）に示すように、第２排気弁Ex2のみがリフトされ、第１排気弁Ex2は停止される。これにより、排気ガス全量が第２排気通路３４に流されるため、過給機２４の熱容量による排気エネルギーの低下を防止することができる。このとき、第２空燃比センサ３８出力と第３空燃比センサ３９出力のキャリブレーションを実施することができる。
また、中負荷域では、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、第１排気弁Ex2のみがリフトされ、第２排気弁Ex2は停止される。これにより、排気ガス全量がタービン２４ｂに供給されるため、過給機２４のレスポンスを向上させることができる。このとき、第１空燃比センサ３６出力と第３空燃比センサ３９出力のキャリブレーションを実施することができる。
また、低負荷域では、例えば、図１２（Ｃ）に示すように、第１及び第２排気弁Ex1,Ex2が共にフルリフトにされる。これにより、無過給運転を実現することができる。このとき、第１空燃比センサ３６出力と第２空燃比センサ３８出力のキャリブレーションを実施することができる。
［実施の形態６における具体的処理］
図１３は、本実施の形態６において、ＥＣＵ６０が実行するキャリブレーション制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の間隔毎に起動されるものである。また、本ルーチンは、第１空燃比センサA/F1出力と第２空燃比センサA/F2出力のキャリブレーションを制御するものである。
図１３に示すルーチンによれば、先ず、運転領域がスカベンジ領域外であるか否かを判別する（ステップ１８０）。このステップ１８０では、例えば、図１２（Ｃ）に示すバルブ開弁特性に制御される低負荷域である場合に、スカベンジ領域外であると判別することができる。上記ステップ１８０でスカベンジ領域であると判別された場合、例えば、高負荷域である場合には、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１８０でスカベンジ領域外であると判別された場合には、吸入空気量Gaを燃料噴射量で除算して空燃比A/Fを算出する（ステップ１８２）。その後、第１空燃比A/F1を取得する（ステップ１８４）。この第１空燃比A/F1は、第１空燃比センサ３６により検出することができる。そして、第２空燃比A/F2を取得する（ステップ１８６）。この第２空燃比A/F2は、第２空燃比センサ３８により検出することができる。
次に、上記ステップ１８２で算出された空燃比（以下「計算空燃比」という。）A/Fから第１空燃比A/F1を減算した値の絶対値（|A/F-A/F1|）が、計算空燃比A/Fから第２空燃比A/F2を減算した値の絶対値（|A/F-A/F2|）よりも小さいか否かを判別する（ステップ１８８）。このステップ１８８では、第１空燃比A/F1が第２空燃比A/F2よりも計算空燃比A/Fに近いか否かが判別される。上記ステップ１８８で“YES”と判別された場合、すなわち、第１空燃比A/F1が第２空燃比A/F2よりも計算空燃比A/Fに近いと判別された場合には、計算空燃比A/Fに近い第１空燃比（第１空燃比センサ３６出力）A/F1を基準として、第２空燃比（第２空燃比センサ３８出力）A/F2のキャリブレーションを実施する（ステップ１９０）。
一方、上記ステップ１８８で“NO”と判別された場合、すなわち、第２空燃比A/F2が第１空燃比A/F1よりも計算空燃比A/Fに近いと判別された場合には、計算空燃比A/Fに近い第２空燃比（第２空燃比センサ３８出力）A/F2を基準として、第１空燃比（第１空燃比センサ３６出力）A/F1のキャリブレーションを実施する（ステップ１９２）。
上記ステップ１９０又は１９２でキャリブレーションが実施された後、本ルーチンを終了する。
以上説明したように、本実施の形態６では、スカベンジ領域外であるとき、すなわち、空燃比差ΔA/Fが生じないときに、空燃比センサ出力のキャリブレーションが実施される。これにより、吹き抜け新気量の算出時に、精度良く空燃比差ΔA/Fを算出することができる。よって、吹き抜け新気量のＦ／Ｂ制御を精度良く実施することができる。さらに、空燃比Ｆ／Ｂ制御を精度良く実施することができる。
ところで、上記実施の形態６では、図１に示すシステムにおける第１及び第２空燃比センサ３６，３８のキャリブレーションについて説明したが、図６に示すシステムにおける第１及び第３空燃比センサ３６，３９のキャリブレーションや、図９に示すシステムにおける第２及び第３空燃比センサ３８，３９のキャリブレーションに対しても本発明を適用することができる。
本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す図である。 通常の過給機付きエンジンにおける問題点を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において、過給効率と掃気効果の独立制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するバルブ開弁特性制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３によるシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行する吹き抜け新気量制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３の変形例において、ＥＣＵ６０が実行する吹き抜け新気量制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４によるシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ６０が実行する吹き抜け新気量制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５において、ＥＣＵ６０が実行する空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態６において、空燃比センサ出力のキャリブレーション実施時のバルブ開弁特性の例を示す図である。 本発明の実施の形態６において、ＥＣＵ６０が実行するキャリブレーション制御ルーチンを示すフローチャートである。
符号の説明
１ 内燃機関
２ 気筒
５ クランク角センサ
１２ 吸気弁
１３ 可変動弁機構
１７ 過給圧センサ
２６ エアフロメータ
３０Ａ 第１排気弁
３０Ｂ 第２排気弁
３１ 可変動弁機構
３２ 第１排気通路
３４ 第２排気通路
３５ 合流点
３６ 第１空燃比センサ
３８ 第２空燃比センサ
３９ 第３空燃比センサ
４０ 排気通路
４２ 触媒
６０ ＥＣＵ

Claims (11)

  1. 過給機付き内燃機関の制御装置であって、
    前記過給機のタービンに通じる第１排気通路を開閉する第１排気弁と、
    前記タービンの下流に通じる第２排気通路を開閉する第２排気弁と、
    前記第１排気通路の空燃比である第１空燃比を取得する第１空燃比取得手段と、
    前記第２排気通路の空燃比である第２空燃比を取得する第２空燃比取得手段と、
    前記第１空燃比と前記第２空燃比との差分に基づいて、前記第２排気通路に吹き抜ける新気量である吹き抜け新気量を算出する吹き抜け新気量算出手段とを備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  2. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    吸気弁と前記第２排気弁とが共に開弁されるオーバラップ期間を制御することで、前記吹き抜け新気量を所望の範囲内に制御する吹き抜け新気量制御手段を更に備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  3. 請求項２に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    前記吹き抜け新気量制御手段は、前記吹き抜け新気量算出手段により算出された吹き抜け新気量が目標の吹き抜け新気量となるように、前記第２排気弁のリフト量又は閉弁時期を制御することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  4. 請求項３に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    前記吹き抜け新気量制御手段は、前記第１空燃比と前記第２空燃比との差分が目標の差分となるように、前記第２排気弁のリフト量又は閉弁時期を制御することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  5. 請求項１から４の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    吸気過給圧が基準値以上となるように、前記第１排気弁の開弁特性を制御する第１排気弁開弁特性制御手段を更に備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  6. 請求項５に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    前記吸気過給圧が基準値以上であり、かつ、前記差分が基準値以上である場合に、前記吹き抜け新気量の算出を許可する許可手段とを更に備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  7. 請求項１から６の何れか一項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
    前記吸入空気量と、前記吹き抜け新気量とを用いて、気筒内に存在する新気量である筒内新気量を算出する筒内新気量算出手段と、
    前記吸入空気量に基づき算出された燃料噴射量を、前記筒内新気量に基づいて補正する燃料噴射量補正手段とを更に備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  8. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    前記差分が基準値以上である場合に、前記第１空燃比と前記第２空燃比とを用いて、前記第１及び第２排気通路の合流部よりも下流の空燃比である第３空燃比を算出する空燃比算出手段と、
    前記空燃比算出手段により算出された第３空燃比が目標の空燃比となるように、前記第２排気弁のリフト量又は閉弁時期を制御する空燃比制御手段とを更に備えたことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  9. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    前記第１空燃比取得手段は、前記第１排気通路に設けられ、前記第１空燃比を検出する第１空燃比センサであり、
    前記第２空燃比取得手段は、前記第２排気通路に設けられ、前記第２空燃比を検出する第２空燃比センサであることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  10. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    前記第１空燃比取得手段は、前記第１排気通路に設けられ、前記第１空燃比を検出する第１空燃比センサであり、
    前記第２空燃比取得手段は、前記第１及び第２排気通路の合流部よりも下流の空燃比である第３空燃比を検出する第３空燃比センサを有し、前記第１空燃比と前記第３空燃比とを用いて前記第２空燃比を算出することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
  11. 請求項１に記載の過給機付き内燃機関の制御装置において、
    前記第２空燃比取得手段は、前記第２排気通路に設けられ、前記第２空燃比を検出する第２空燃比センサであり、
    前記第１空燃比取得手段は、前記第１及び第２排気通路の合流部よりも下流の空燃比である第３空燃比を検出する第３空燃比センサを有し、前記第２空燃比と前記第３空燃比とを用いて前記第１空燃比を算出することを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
JP2007289353A 2006-12-20 2007-11-07 内燃機関の制御装置 Expired - Fee Related JP4924365B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007289353A JP4924365B2 (ja) 2006-12-20 2007-11-07 内燃機関の制御装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006343468 2006-12-20
JP2006343468 2006-12-20
JP2007289353A JP4924365B2 (ja) 2006-12-20 2007-11-07 内燃機関の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008175201A JP2008175201A (ja) 2008-07-31
JP4924365B2 true JP4924365B2 (ja) 2012-04-25

Family

ID=39702383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007289353A Expired - Fee Related JP4924365B2 (ja) 2006-12-20 2007-11-07 内燃機関の制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4924365B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5206565B2 (ja) * 2009-04-15 2013-06-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御システム
JP5447696B2 (ja) * 2011-01-24 2014-03-19 トヨタ自動車株式会社 過給機付き内燃機関の制御装置
WO2014002567A1 (ja) * 2012-06-27 2014-01-03 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置及び制御方法
JP5858159B2 (ja) 2012-07-05 2016-02-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
WO2014013769A1 (ja) * 2012-07-18 2014-01-23 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US10202924B2 (en) * 2012-07-25 2019-02-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for supercharged engine
EP2927469A4 (en) * 2012-11-29 2016-07-13 Toyota Motor Co Ltd CONTROL DEVICE FOR A MOTOR EQUIPPED WITH A SUPERVISOR
KR101384023B1 (ko) * 2012-12-27 2014-04-09 주식회사 현대케피코 듀얼 산소센서에 의한 공연비 제어 장치 및 방법
JP6332014B2 (ja) * 2014-12-24 2018-05-30 株式会社デンソー 内燃機関制御装置
US11156176B2 (en) * 2016-12-16 2021-10-26 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4032398B2 (ja) * 1996-09-18 2008-01-16 マツダ株式会社 ターボ過給機付エンジン及びターボ過給機付エンジン搭載車のパワーユニット
JP4225234B2 (ja) * 2004-04-20 2009-02-18 日産自動車株式会社 エンジンの吹抜ガス量算出装置及び内部ｅｇｒ量推定装置
JP2006057461A (ja) * 2004-08-17 2006-03-02 Toyota Motor Corp 異常検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008175201A (ja) 2008-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4924365B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US9074548B2 (en) Method and system for humidity sensor diagnostics
US9828949B2 (en) Method and system for humidity sensor diagnostics
JP4609541B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
JP4277897B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5115629B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US10400697B2 (en) Control apparatus of engine
US20090050119A1 (en) System and Method for Determining Acceleration of an Internal Combustion Engine
WO2009110419A1 (ja) エンジン
WO2013080362A1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5092962B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
JP4893514B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
JP2012097639A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5212552B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP6127906B2 (ja) 内燃機関の制御装置
EP2570644A1 (en) Control device for internal combustion engine
EP2354501B1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP4710729B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4946782B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009085032A (ja) 内燃機関の制御装置
JP6406300B2 (ja) エンジンの制御装置
JP4803097B2 (ja) 過給機付き内燃機関の始動制御装置
EP2584179B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP5857678B2 (ja) 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法
JP2013142338A (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120123

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4924365

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees