WO2014002567A1

WO2014002567A1 - 内燃機関の制御装置及び制御方法

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Publication number: WO2014002567A1
Application number: PCT/JP2013/060541
Authority: WO
Inventors: 露木　毅; 高志臼田
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-01-03

Abstract

　バルブオーバーラップ期間を調整可能なバルブタイミング変更機構（４１，４２）を備える。エアフロメータ（６）により吸気コレクタ（２Ａ）よりも上流側の吸気通路（２）を通過する吸入新気量を検出する。吸気コレクタ（２Ａ）内の圧力及び温度を検出するセンサ（２７，３０）の検出値に基づいて、吸気コレクタ（２Ａ）の空気密度を演算する。バルブオーバーラップ期間に吸気通路から排気通路へ吹き抜ける掃気の吸入空気量に対する掃気率を推定し、掃気率が高い領域では、掃気の影響により筒内新気量の演算精度が低下することから、空気密度に基づいて筒内新気量を算出する。一方、掃気率が低い領域では、吸入新気量に基づいて筒内新気量を算出する。

Description

内燃機関の制御装置及び制御方法

　本発明は、ターボ過給機を備えた筒内直接噴射式の内燃機関に関し、特に、掃気率を利用した筒内新気量の演算制御に関する。

　ターボ過給機を備えた筒内直接噴射式の内燃機関では、バルブオーバーラップ期間中に吸気通路から排気通路へ吹き抜ける掃気の効果を利用して、排気タービンの回転速度を高め、シリンダ内への充填効率を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

　但し、このような掃気を利用した内燃機関では、シリンダ内に充填される筒内新気量の推定・計量精度が低下するおそれがある。つまり、筒内新気量は、一般的には吸気通路の吸気コレクタよりも上流側に設けられたエアフロメータにより検出される吸入新気量に基づいて求められるが、この吸入新気量には、シリンダ内に充填されることなく吹き抜ける掃気量も含まれているために、求められた筒内新気量は実際の筒内新気量に対して掃気量の分だけ多くなる。従って、このように多く見積もられた筒内新気量に基づいて燃料噴射量を設定すると、空燃比はリッチ方向にずれることになり、空燃比制御等の精度が低下してしまう。

　そこで、特許文献１には、空燃比センサの出力等を利用して掃気量を推定し、エアフロメータにより検出された吸入新気量から掃気量を減じて筒内新気量を求める技術が記載されている。

特開２００８－１７５２０１号公報

　しかしながら、上述したように吸入新気量から掃気量を減じて筒内新気量を求める場合、掃気量の推定精度が低いと、筒内新気量の推定精度が直接的に低下することから、掃気量を正確に推定することが要求される。しかしながら、掃気量は、バルブオーバーラップ期間の他に、吸気圧力、吸気温度、排気圧力、及び吸気脈動効果等の様々な要因により変動するために、精度良く推定することが非常に困難であり、むしろ、掃気量を求めるための適合が煩雑で膨大なものとなるために、演算負荷やメモリ使用量が増大するという問題がある。

　ところで、筒内新気量を求める手法として、上述したようにエアフロメータ等を用いて吸気通路を通過する吸入新気量から求める、いわゆるＬ-Jetro方式（L-Jetronic）と呼ばれる手法の他に、吸気コレクタ内の空気密度とシリンダ実効容積とを用いて筒内新気量を求める、いわゆるＤ-Jetro方式（D-Jetronic）と呼ばれる手法が知られている。空気密度は、例えば、吸気コレクタ内に設けられる過給圧検出用の圧力センサや吸気温検出用の温度センサ等の検出値を用いて求めることができる。

　Ｌ-Jetro方式の場合、例えば排気ガスの一部を吸気通路へ還流するＥＧＲ通路の合流部分よりも上流側の吸気通路を通過する吸入新気量から筒内新気量を求めるために、排気ガスであるＥＧＲガスが筒内新気量として誤って計量されることがなく、ＥＧＲ等の外部要因の影響を受け難い、という利点がある反面、上述したように掃気の分も筒内新気量として計量されることとなるために、掃気が行われている機関運転状態では、掃気により筒内新気量の推定精度の低下を生じる、という欠点がある。

　一方、D-Jetro方式の場合、吸気コレクタ内の空気密度とシリンダ実効容積から筒内新気量を求めるものであるために、掃気による精度低下の影響を受け難い、という利点がある反面、ＥＧＲ通路の合流部分よりも下流側に位置する吸気コレクタ内の空気密度を用いているために、ＥＧＲ等の外部要因の影響を受け易い、という欠点がある。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、機関運転状態に応じて筒内新気量を求める手法を切り換えることで、個々の手法の利点を活かしつつ欠点を抑制し、筒内新気量の推定・計量精度の向上を図るものである。

　すなわち、本発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁と、排気通路に設けられた排気タービンにより吸気通路に設けられた吸気コンプレッサを駆動して吸気を過給するターボ過給機と、吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップ期間を調整可能な可変動弁機構等のバルブオーバーラップ期間可変手段と、を備える。

　また、吸気コレクタよりも上流側の吸気通路を通過する吸入新気量を取得する吸入新気量取得手段と、上記吸気コレクタ内の空気密度を取得する空気密度取得手段と、を有している。吸入新気量は、例えば吸気コレクタよりも上流側に設けられた公知のエアフロメータにより検出される。空気密度は、例えば、吸気コレクタ内に設けられる過給圧検出用の圧力センサ及び吸気温度検出用の吸気温センサの検出値を用いて求められる。

　そして、バルブオーバーラップ期間に吸気通路から排気通路へ吹き抜ける掃気の吸入空気量に対する掃気率を推定し、この掃気率が高い所定の第１の機関運転領域では、上記空気密度に基づいて、シリンダに充填される筒内新気量を算出する。一方、上記第１の機関運転領域よりも上記掃気率が低い第２の機関運転領域では、上記吸入新気量に基づいて上記筒内新気量を算出する。

　本発明によれば、筒内に充填される筒内新気量を求める手法として、吸入新気量を用いる手法と、吸気コレクタ内の空気密度を用いる手法とを、掃気率を含めた機関運転状態に応じて切り換えることで、個々の手法の利点を活かしつつ欠点を抑制し、筒内新気量の推定・計量精度を向上することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一例を示すシステム構成図。機関回転数及び機関負荷に対する掃気量及びバルブオーバーラップ量（Ｏ／Ｌ量）の関係を示す説明図。本発明の第１実施例に係る筒内新気量の演算処理の流れを示すフローチャート。バルブオーバーラップ（Ｏ／Ｌ）量の演算処理の一例を示す機能ブロック図。本発明の第２実施例に係る筒内新気量の演算処理の流れを示すフローチャート。本発明の第３実施例に係る筒内新気量の演算処理を示す機能ブロック図。バルブオーバーラップ量と寄与率との関係の一例を示す説明図。

　以下、図示実施例により本発明を説明する。図１は本発明に係る内燃機関のシステム構成の一例を示している。内燃機関１は、筒内直接噴射式の直列４気筒ガソリン内燃機関である。４つの気筒の各シリンダ１Ａには、吸気通路２を介して吸入空気が供給され、燃焼後の排気ガスが排気通路３を介して排出される。吸気通路２の吸気コレクタ２Ａよりも下流側には、各シリンダ１Ａの吸気ポートへ接続する複数の吸気ブランチを備えた枝管形状の吸気マニホールド４が設けられ、同じく排気通路３には、各シリンダ１Ａの排気ポートに接続する複数の排気ブランチを備えた枝管形状の排気マニホールド８が設けられている。

　吸気コレクタ２Ａよりも上流側の吸気通路２には、上流側より順に、吸入空気内の粉塵等の異物を捕集するエアクリーナ７と、吸気通路２内を通過する吸入新気量を計量するエアフローメータ６と、ターボ過給機１０の吸気コンプレッサ１１と、内燃機関１のシリンダ１Ａ内へ流入する吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ５と、吸入空気を冷却するインタークーラ１３と、が設けられている。

　ターボ過給機１０は、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給するものであり、吸気コンプレッサ１１と排気タービン１２とがシャフトを介して同軸上に接続されており、排気タービン１２が内燃機関１の排気エネルギーにより回転すると、吸気コンプレッサ１１が回転駆動されて、吸入空気を下流側に圧送する。

　リサキュレーション通路１４は、吸気通路２における吸気コンプレッサ１１の上流部分と下流部分とを接続する通路であり、途中に設けたリサキュレーションバルブ１５により開閉される。このリサキュレーションバルブ１５は、一般に知られているものと同様に、過給圧と吸気マニホールド４内の圧力（以下、吸気管圧という）との差圧が所定値以上になったときに開弁する。例えば、内部に備える弁体に対して、内蔵するスプリングの反力が閉弁方向に付勢されており、さらに、弁体の開弁方向に過給圧が作用し、閉弁方向には吸気管圧が作用しており、過給圧と吸気管圧との差圧がスプリングの反力を超えた場合に開弁する。これにより、過給状態で走行中にスロットルバルブ５が全閉となった場合に、過給圧の過上昇を防止することができる。なお、リサキュレーションバルブ１５が開弁するときの過給圧と吸気管圧との差圧は、スプリングのバネ定数により任意の値に設定することができる。

　排気通路３には、排気タービン１２よりも下流側に、排気浄化用の排気触媒９が配置される。この排気触媒９としては、三元触媒等が用いられる。排気バイパス通路１６は、排気通路３における排気タービン１２の上流部分と下流部分とを接続する通路であり、途中に設けたウエストゲートバルブ１７により開度が調整される。ウエストゲートバルブ１７の動作は後述するコントロールユニット２５により制御され、過給圧が所定の設定値に達したらウエストゲートバルブ１７を開くことにより、余剰の排気ガスが排気バイパス通路１６を通して直接排出される。

　ＥＧＲ通路２０は、排気触媒９よりも下流側の排気通路３と、エアフロメータ６よりも下流側かつ吸気コンプレッサ１１よりも上流側の吸気通路２とを接続する通路である。このＥＧＲ通路２０には、吸気通路２へ還流する排気ガスの量であるＥＧＲ量を調整するＥＧＲ制御バルブ２１が設けられるとともに、このＥＧＲ通路２０を通流する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ２２が設けられている。

　内燃機関１の各シリンダ１Ａには、燃料をシリンダ１Ａ内に直接噴射する燃料噴射弁４０が配置されている。また、排気弁と吸気弁のいずれもが開弁したバルブオーバーラップ期間を調整可能な手段として、この実施例では、吸気弁のバルブタイミングを変更可能な吸気バルブタイミング変更機構（吸気ＶＴＣ）４１と、排気弁のバルブタイミングを変更可能な排気バルブタイミング変更機構（排気ＶＴＣ）４２と、が設けられている。これらのバルブタイミング変更機構４１，４２は、公知のように、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることにより、吸気弁もしくは排気弁の開時期と閉時期とを同時かつ連続的に変更可能なものである。なお、バルブオーバーラップ期間を調整可能な機構としてはこれに限らず、吸気弁閉時期（ＩＶＣ）と排気弁開時期（ＥＶＯ）の少なくとも一方を変化させ得るものであればよく、例えば吸気弁や排気弁のリフト量及び作動角を変化させるリフト作動角変更機構のように、一般的に知られている他の形式の可変動弁機構を用いるようにしても良い。

　制御部としてのコントロールユニット２５は、各種センサから検出される機関運転状態に基づいて、各種の機関制御処理を記憶及び実行する機能を有している。上記の各種センサとして、吸気通路２の吸気コレクタ２Ａには、過給圧としての吸気コレクタ２Ａ内の圧力を検出する過給圧検出用の圧力センサ２７と、吸気温度としての吸気コレクタ２Ａ内の温度を検出する吸気温検出用の吸気温センサ３０と、が設けられるとともに、排気通路３には排気温度を検出する排温センサ２８が設けられており、かつ、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ２６や、運転者により操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ２９等が設けられている。

　コントロールユニット２５は、上記の各種機関制御として、燃料噴射弁４０による燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するとともに、バルブタイミング変更機構４１，４２による吸気弁や排気弁のバルブタイミング（ＶＴＣ変換角）を制御し、また燃焼室内に設けられた点火プラグ（図示省略）による点火時期制御等を行う。

　そしてコントロールユニット２５は、バルブオーバーラップ期間等に基づいて、吸気通路２から排気通路３へ吹き抜ける掃気の掃気率を推定し、この掃気率に応じて、シリンダ１Ａ内に充填される筒内新気量の演算・計量手法を切り換える構成としている。

　ここで、「掃気率」とは、シリンダ１Ａ内に吸入される吸入空気量に対して、バルブオーバーラップ期間中に吸気通路２から排気通路３へ吹き抜ける掃気量の比率に相当する。また、「筒内新気量」とは、シリンダ１Ａ内に充填されて燃焼に用いられる新気の量に相当する。なお、この明細書においては、シリンダ１Ａへ供給される吸入ガスに対し、排気ガスであるＥＧＲガス等を含まないものを「新気」もしくは「吸入新気」と呼び、ＥＧＲガス等を含むものを「吸入空気」もしくは単に「空気」と呼ぶ。

　コントロールユニット２５は、吸気マニホールド４内の圧力が排気マニホールド８内の圧力より高い場合には、吸気弁及び排気弁が開弁しているバルブオーバーラップ期間が生ずるバルブタイミングとなるようにバルブタイミング変更機構４１，４２を作動させる。これは、バルブオーバーラップ期間中に、吸気マニホールド４から流入した新気が掃気ガスとしてそのまま排気マニホールド８へ吹き抜ける、いわゆる掃気効果を利用して、排気タービン１２の回転速度を高め、シリンダ１Ａ内への充填効率を高めるためである。

　具体的には図２に示すように、バルブオーバーラップ期間としてのバルブオーバーラップ量（「Ｏ／Ｌ量」あるいは「バルブＯ／Ｌ量」とも呼ぶ）は、低回転高負荷側で大きくなり、高回転低負荷側で小さくなるように設定される。このＯ／Ｌ量に比例するように、掃気率もまた、低回転高負荷側で大きくなり、高回転低負荷側で小さくなるように設定される。

　また、ＥＧＲガスが掃気されることのないように、ＥＧＲ制御バルブ２１を開いてＥＧＲを付与するＥＧＲ領域Ｒｅｇｒは、バルブオーバーラップ量が付与されずに掃気率が０となる高回転側の非掃気領域ＲｓＮｏ内に設定されている。

　図３は、本発明の第１実施例に係る筒内新気量の設定処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１では、バルブオーバーラップ期間が付与される領域、つまり掃気が発生し得る低回転高負荷側の所定の掃気領域Ｒｓ（図２参照）であるか否かを判定する。

　ステップＳ１２では、掃気率に相当するバルブＯ／Ｌ量が第１の所定値ＸＸ＃を超えているかを判定する。図４は、コントロールユニット２５により記憶及び実行されるバルブＯ／Ｌ量の演算処理の一例を示している。符号Ｂ１３は、排気バルブタイミング変更機構（排気ＶＴＣ）４２により遅角もしくは進角される排気弁閉時期の排気上死点に対する遅角量を表す制御マップであり、排気弁閉時期が排気上死点よりも遅角している場合に正の値となるようにマッピングされている。符号Ｂ１４は、吸気バルブタイミング変更機構（吸気ＶＴＣ）４１により遅角もしくは進角される吸気弁開時期の排気上死点に対する進角量を表す制御マップであり、吸気弁開時期が排気上死点よりも進角している場合に正の値となるようにマッピングされている。

　目標負荷（Ｂ１１）とエンジン回転数（Ｂ１２）に基づいて、排気ＶＴＣ用の制御マップＢ１３を参照することにより、排気上死点に対する排気弁閉時期の遅角量を演算するとともに、吸気ＶＴＣ用の制御マップＢ１４を参照することにより、排気上死点に対する吸気弁開時期の進角量を演算し、加算部Ｂ１５において両者を加算することによって、バルブＯ／Ｌ量（Ｂ１６）を求めることができる。

　なお、この例では排気ＶＴＣや吸気ＶＴＣの目標変換角（進角量・遅角量）に基づいてバルブＯ／Ｌ量を求めているが、これに限らず、例えばカムシャフトの回転角を検出するセンサ等の出力を利用して、実際のバルブＯ／Ｌ量を検出するように構成しても良い。

　再び図３を参照して、掃気領域Ｒｓであり、かつ、バルブＯ／Ｌ量が所定値ＸＸ＃を超えている場合には、ステップＳ１１，Ｓ１２の判定が肯定されてステップＳ１３へ進み、吸気コレクタ２Ａ内の空気密度を用いた、いわゆるD-Jetro方式により筒内新気量を計量・算出する。具体的には、図６にも示すように、シリンダ実効容積演算部Ｂ２４では、ＶＴＣ４１，４２の変換角（Ｂ２１）に基づいてシリンダ実効容積を演算するとともに、コレクタ内空気密度演算部（Ｂ２５）では、コレクタ内温度（Ｂ２２）とコレクタ内圧力（Ｂ２３）とに基づいて、吸気コレクタ２Ａ内の空気密度を演算し、第１筒内新気量演算部Ｂ２７では、上記のシリンダ実効容積と、吸気コレクタ２Ａ内の空気密度と、に基づいて、筒内新気量（第１筒内新気量）を演算する。

　ここで、「シリンダ実効容積」は、バルブＯ／Ｌ量等を勘案して求められる実際にシリンダ内に充填されるシリンダ容積に相当する。「コレクタ内温度」は、吸気温検出用の吸気温センサ３０により検出され、あるいは油水温センサ等の出力を利用して推定される。「コレクタ内圧力」は、過給圧検出用の圧力センサ２７により検出され、あるいは機関回転数や負荷等の機関運転状態に応じて推定される。

　再び図３を参照して、掃気領域Ｒｓにない場合、もしくはバルブＯ／Ｌ量が所定値ＸＸ＃以下である場合には、ステップＳ１４へ進み、エアフロメータ６により検出される吸入新気量を用いた、いわゆるL-Jetro方式により筒内新気量を計量・算出する。具体的には、図６に示すように、第２空気量演算部Ｂ３１において、エンジン回転数（Ｂ２９）と、エアフロメータ６により検出される吸入新気量（Ｂ３０）と、に基づいて、筒内新気量（第２筒内新気量）を演算する。

　このように第１実施例では、掃気率の高い所定の第１の機関運転状態である図２の領域ＲｓＨｉｇｈ，ＲｓＭｉｄでは、吸気コレクタ２Ａ内の空気密度とシリンダ実効容積とを用いたD-Jetro方式により筒内新気量を求めることで、掃気の影響を受けることなく精度良く筒内新気量を計量・算出することができる。また、このD-Jetro方式では、ＥＧＲ通路２０が吸気通路３へ合流する部分よりも下流側に位置する吸気コレクタ２Ａ内の空気密度を用いて筒内新気量を求めるために、ＥＧＲの影響により推定精度が低下するという欠点があるものの、本実施例では、図２に示すように、ＥＧＲが付与されることのない領域ＲｓＨｉｇｈ，ＲｓＭｉｄでD-Jetro方式による計量を行うようにしているために、ＥＧＲによる推定精度の低下を招くこともない。

　一方、第１の機関運転状態よりも掃気率が低い第２の機関運転状態である図２の領域ＲｓＬｏｗ，ＲｓＮｏでは、ＥＧＲ通路２０が吸気通路３へ合流する部分よりも上流側に位置するエアフロメータ６を用いたL-Jetro方式により筒内新気量を求めることで、排気ガスであるＥＧＲガス等を除いた新気の量を計量することができ、ＥＧＲの付与による筒内新気量の推定精度の低下を招くことがない。また、このL-Jetro方式では、掃気の分も吸入新気量として計量されることとなるために、掃気により計量精度が低下するという欠点があるものの、本実施例では、図２に示すように、掃気のない領域ＲｓＮｏもしくは掃気率が非常に小さい領域ＲｓＬｏｗでL-Jetro方式による計量を行うようにしているので、掃気の影響による推定精度の低下を解消もしくは十分に低く抑制することができる。

　また本実施例では、筒内新気量の切換に掃気率を用いており、筒内新気量の演算自体には掃気率（掃気量）を用いていないために、掃気率の推定精度が筒内新気量の推定精度に大きく影響を与えることはなく、掃気率の推定精度が過剰に要求されることもない。

　しかも、過給圧検出用の圧力センサ２７や吸気温検出用の吸気温センサ３０の検出値を利用して、D-Jetro方式に用いられる吸気コレクタ２Ａ内の空気密度を精度良く求めることができ、新たに圧力センサや温度センサを追加する必要もない。

　図５は、本発明の第２実施例に係る筒内新気量の設定処理の流れを示すフローチャートである。なお、以下の実施例では、既述した実施例と重複する説明を適宜省略し、既述した実施例と異なる部分について主に説明する。

　ステップＳ１１，Ｓ１２の処理は上記第１実施例と同様である。ステップＳ１２Ａでは、過給圧が所定値ＺＺ＃を超えているか否かを判定する。過給圧は、上記の圧力センサ２７により検出される。

　そして、掃気領域Ｒｓであり、バルブＯ／Ｌ量が所定値ＸＸ＃を超えており、かつ、過給圧が所定値ＺＺ＃を超えている場合に限り、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１２Ａの判定が肯定されてステップＳ１３へ進み、吸気コレクタ２Ａ内の空気密度を用いたD-Jetro方式により筒内新気量を計量・算出する。一方、掃気領域Ｒｓにない場合、バルブＯ／Ｌ量が所定値ＸＸ＃以下である場合、あるいは過給圧が所定値ＺＺ＃を超えている場合のいずれかの条件を満たしていれば、ステップＳ１４へ進み、エアフロメータ６により検出される吸入新気量を用いたL-Jetro方式により筒内新気量を計量・算出する。

　このように、第２実施例では、筒内新気量の計量方式の切換に際し、バルブＯ／Ｌ量に加えて、過給圧の条件（ステップＳ１２Ａ）を加えることで、切換に用いる掃気率をより精度良く推定することができる。つまり、バルブＯ／Ｌ量が付与されている状態であっても、過給圧が上昇していない状態では掃気率が低く抑制されるために、バルブＯ／Ｌ量のみに基づいて切換を行う場合には、L-Jetro方式からD-Jetro方式への切換が早すぎて筒内新気量の推定精度の低下を招くおそれがあるが、本実施例のように過給圧を勘案することで、実際の掃気率をより正確に把握して、切換タイミングのずれを抑制することができる。

　次に、図２，図６及び図７を参照して本発明の第３実施例について説明する。上記第１，第２実施例のように、２つのD-Jetro方式とL-Jetro方式とを単に切り換える構成では、切換の際に２つの方式で求められる筒内新気量の値に差があると、切換時に筒内新気量の値に段差を生じ、これによって燃料噴射量や空燃比の変動を招くなど、円滑な切換を行えないおそれがある。

　そこで、この第３実施例では、図２に示すように、D-Jetro方式が用いられる高掃気領域ＲｓＨｉｇｈ（第１の機関運転状態）と、L-Jetro方式が用いられる非掃気領域ＲｓＮｏ及び低掃気領域ＲｓＬｏｗ（第２の機関運転状態）との間に、所定の切換領域である中掃気領域ＲｓＭｉｄ（第３の機関運転状態）を設定している。この中掃気領域ＲｓＭｉｄは、高掃気領域ＲｓＨｉｇｈよりもバルブＯ／Ｌ量（掃気率）が低く、非掃気領域ＲｓＮｏ及び低掃気領域ＲｓＬｏｗよりもバルブＯ／Ｌ量（掃気率）が高い所定幅の領域である。

　そして、中掃気領域ＲｓＭｉｄでは、D-Jetro方式で求めた第１筒内新気量と、L-Jetro方式で求めた第２筒内新気量と、の双方に基づいて筒内新気量を算出している。具体的には図７に示すように、中掃気領域ＲｓＭｉｄでは、バルブＯ／Ｌ量（掃気率）が大きくなるほど第１筒内新気量の寄与率（％）が高くなるように、掃気率に応じて寄与率を０％から１００％の間で調整し、この寄与率を用いて、下式［数１］により筒内新気量を求めている。

[数１]
筒内新気量＝
寄与率／１００・第１筒内新気量＋（１００－寄与率）／１００・第２筒内新気量
　なお、この実施例では第１筒内新気量の寄与率を用いて筒内新気量を求めているが、第２筒内新気量の寄与率を用いて筒内新気量を求めるようにしても良い。

　図６は、このような第３実施例の筒内新気量の演算処理を簡略的に示す機能ブロック図である。上述したように、シリンダ実効容積演算部Ｂ２４では、ＶＴＣ４１，４２の変換角（Ｂ２１）に基づいてシリンダ実効容積を演算するとともに、コレクタ内空気密度演算部（Ｂ２５）では、コレクタ内温度（Ｂ２２）とコレクタ内圧力（Ｂ２３）とに基づいて、吸気コレクタ２Ａ内の空気密度を演算し、第１筒内新気量演算部Ｂ２７では、上記のシリンダ実効容積と、吸気コレクタ２Ａ内の空気密度とに基づいて、第１筒内新気量を演算する。また、第２空気量演算部Ｂ３１では、エンジン回転数（Ｂ２９）と、エアフロメータ６により検出される吸入新気量（Ｂ３０）と、に基づいて、第２筒内新気量を演算する。

　そして、バルブＯ／Ｌ量演算部Ｂ２６では、図４を用いて上述したように、ＶＴＣ変換角（Ｂ２１）に基づいてバルブＯ／Ｌ量が演算され、寄与率演算部Ｂ２８では、図７を用いて上述したように、第１筒内新気量の寄与率が演算される。そして、空気量演算部Ｂ３２は、高掃気領域ＲｓＨｉｇｈではD-Jetro方式である第１筒内新気量演算部Ｂ２７で求められた第１筒内新気量を筒内新気量とし、非掃気領域ＲｓＮｏ及び低掃気領域ＲｓＬｏｗでは、L-Jetro方式である第２空気量演算部Ｂ３１で求められた第２筒内新気量を筒内新気量とし、中掃気領域ＲｓＭｉｄでは、寄与率演算部Ｂ２８で求められた寄与率と、上記の第１，第２筒内新気量とを用いて、上記の［数１］により筒内新気量が演算される。

　このように第３実施例では、中掃気領域ＲｓＭｉｄでは、D-Jetro方式による第１筒内新気量とL-Jetro方式による第２筒内新気量とを用いて筒内新気量を求めており、かつ、掃気率（バルブＯ／Ｌ量）が大きくなるに従って第１筒内新気量の寄与率が大きくなるようにしているために、切換時に筒内新気量の値に段差を生じることがない。従って、燃料噴射量や空燃比の変動を招くことなく円滑な切換を行うことができる。

　以上のように本発明を図示実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上述した実施例に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

Claims

　筒内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁と、
　排気通路に設けられた排気タービンにより吸気通路に設けられた吸気コンプレッサを駆動して吸気を過給するターボ過給機と、を備えた内燃機関の制御装置において、
　吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップ期間を調整可能なバルブオーバーラップ期間可変手段と、
　上記バルブオーバーラップ期間に吸気通路から排気通路へ吹き抜ける掃気の吸入空気量に対する掃気率を推定する掃気率推定手段と、
　吸気コレクタよりも上流側の吸気通路を通過する吸入新気量を取得する吸入新気量取得手段と、
　上記吸気コレクタ内の空気密度を取得する空気密度取得手段と、
　筒内に充填される筒内新気量を取得する筒内新気量取得手段と、を有し、
　この筒内新気量取得手段は、上記掃気率が高い所定の第１の機関運転領域では、上記空気密度に基づいて上記筒内新気量を算出する一方、上記第１の機関運転領域よりも上記掃気率が低い第２の機関運転領域では、上記吸入新気量に基づいて上記筒内新気量を算出する内燃機関の制御装置。
　上記筒内新気量取得手段は、上記バルブオーバーラップ期間が第１の所定値よりも大きい場合に、上記第１の機関運転領域であると判断して、上記筒内新気量に基づいて上記筒内新気量を算出する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
　上記吸気コンプレッサの下流側の過給圧を取得する過給圧取得手段を有し、
　上記筒内新気量取得手段は、上記バルブオーバーラップ期間が第１の所定値よりも大きく、かつ、上記過給圧が第２の所定値よりも大きい場合に、上記第１の機関運転領域であると判断して、上記筒内新気量に基づいて上記筒内新気量を算出する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
　上記筒内新気量取得手段は、上記掃気率が上記第２の機関運転領域よりも高く上記第１の機関運転領域よりも低い第３の機関運転領域では、上記筒内新気量に基づいて算出した第１筒内新気量と、上記吸入新気量に基づいて算出した第２筒内新気量と、の双方に基づいて、上記筒内新気量を算出する請求項１～３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
　上記筒内新気量取得手段は、上記第３の機関運転領域では、上記掃気率が高くなるほど、上記第２筒内新気量に比して上記第１筒内新気量の寄与率が高くなるように、上記掃気率に応じて上記寄与率を調整する請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
　排気ガスを上記吸気タービンよりも上流側の吸気通路へ還流するＥＧＲ通路を有し、
　上記吸入新気量取得手段は、上記ＥＧＲ通路が吸気通路へ合流する位置よりも上流側の吸気通路に設けられ、上記吸入新気量を計測するエアフロメータを備える請求項１～５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
　筒内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁と、
　排気通路に設けられた排気タービンにより吸気通路に設けられた吸気コンプレッサを駆動して吸気を過給するターボ過給機と、
　吸気弁と排気弁の双方が開弁するバルブオーバーラップ期間を調整可能なバルブオーバーラップ期間可変手段と、を備えた内燃機関の制御方法において、
　吸気コレクタよりも上流側の吸気通路を通過する吸入新気量を取得するとともに、
　上記吸気コレクタ内の空気密度を取得し、
　上記バルブオーバーラップ期間が大きい所定の第１の機関運転領域では、上記筒内新気量に基づいて、筒内に充填される筒内新気量を算出する一方、
　上記第１の機関運転領域よりもバルブオーバーラップ期間が小さい第２の機関運転領域では、上記吸入新気量に基づいて上記筒内新気量を算出する内燃機関の制御方法。