(57)【要約】  内燃機関は、過給機と、可変動弁装置と、排気通路に設けられた空燃比センサと、空燃比フィードバック制御手段と、スカベンジ空燃比制御手段と、を備える。可変動弁装置は、吸気弁及び排気弁を駆動し、バルブオーバーラップを設けた開弁特性での駆動が可能なものである。空燃比フィードバック制御手段は、空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正し、フィードバック補正の補正量から空燃比制御に関連する情報の学習値を取得する。スカベンジ空燃比制御手段は、スカベンジ開弁特性で可変動弁装置を作動させる場合に、スカベンジ開弁特性ではない開弁特性での内燃機関運転中に学習した学習値を用いて空燃比制御を実施する。スカベンジ開弁特性とは、過給機作動中の吸気行程で吸入空気の吹き抜けが生ずる程度のバルブオーバーラップ量を有する開弁特性である。
2014006721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機と、
吸気弁及び排気弁を駆動し、バルブオーバーラップを設けた開弁特性での駆動が可能な可変動弁装置と、
排気通路に設けられた空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正し、前記フィードバック補正の補正量から空燃比制御に関連する情報の学習値を取得する空燃比フィードバック制御手段と、
前記過給機作動中の吸気行程で吸入空気の吹き抜けが生ずる程度のバルブオーバーラップ量を有する開弁特性であるスカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる場合に、前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性での内燃機関運転中に学習した前記学習値を用いて空燃比制御を実施するスカベンジ空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記空燃比フィードバック制御手段は、
排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように前記空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正する手段と、
前記フィードバック補正における燃料噴射量についての補正量を学習し、この学習により得た値を、前記空燃比制御に関連する情報の学習値として吸入空気量に対応づけて記憶する手段と、
前記空燃比センサの出力から得られる空燃比と前記排気ガスの空燃比との間のずれを前記学習値を用いて補正する手段と、
を含み、
前記スカベンジ空燃比制御手段は、前記過給機の作動中において前記スカベンジ開弁特性での駆動により前記吹き抜けが生ずるスカベンジ負荷領域に属する特定負荷での運転要求があった場合に、前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で前記可変動弁装置を作動させたときの内燃機関運転中に学習した複数の前記学習値のなかから前記特定負荷に応じた吸入空気量に対応付けられた学習値を選択して、空燃比のフィードバック制御又はフィードフォワード制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記過給機の作動中において前記スカベンジ開弁特性での駆動により前記吹き抜けが生ずるスカベンジ負荷領域に属する特定負荷での運転要求があった場合に、前記特定負荷に応じた吸入空気量についての学習値が学習済みのときには前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させ、前記特定負荷に応じた吸入空気量についての学習値が学習済みではないときには前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる動弁機構制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記スカベンジ空燃比制御手段は、空燃比のフィードバック制御を実施するものであり、
前記スカベンジ空燃比制御手段は、前記動弁機構制御手段が前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させている期間に、前記空燃比センサの出力信号を時間方向に平滑化する、なまし処理を実行し、
かつ、
前記スカベンジ空燃比制御手段は、前記動弁機構制御手段が前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させている期間に、前記学習値および前記平滑化された信号に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
エアフローメータと、
前記排気通路において前記空燃比センサの下流に設けられた触媒と、
を備え、
前記スカベンジ空燃比制御手段は、前記過給機の作動中において前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる場合に前記エアフローメータの出力から得た吸入空気量を用いて制御目標空燃比に基づいて燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
過給機と、
吸気弁及び排気弁を駆動し、バルブオーバーラップを設けた開弁特性での駆動が可能な可変動弁装置と、
排気通路に設けられた空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正し、前記フィードバック補正の補正量から空燃比制御に関連する情報の学習値を取得し、前記学習値を用いて空燃比制御を実施する空燃比制御手段と、
前記過給機作動中の吸気行程で吸入空気の吹き抜けが生ずる程度のバルブオーバーラップ量を有する開弁特性であるスカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を駆動させる制御が可能であって、前記過給機の作動中において所定高負荷域内の特定負荷での運転要求があった場合に、前記特定負荷の等吸入空気量領域で前記空燃比制御手段による制御が前記運転要求前に実施された場合には前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させ、前記特定負荷の等吸入空気量領域で前記空燃比制御手段による制御が前記運転要求前に実施されていない場合には前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる動弁機構制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、日本特開２００６−１９４１１２号公報に開示されているように、吸入空気（新気）の吹き抜けが発生する内燃機関が知られている。この種の内燃機関は、過給機を備え、過給機作動中の高吸気圧状況下において所定量のバルブオーバーラップ量が設けられることで、吸入空気の一部が排気ポートへと吹き抜けるものである。この吹き抜けが生ずると、エアフローメータから予測した吸入空気量よりも筒内充填空気量が少なくなる。【０００３】
このような新気の吹き抜けは「スカベンジ」とも称され、これを利用した「スカベンジ制御」が実施されることもある。スカベンジ制御とは、吸気バルブと排気バルブの両方が開弁するオーバーラップ期間を利用して、吸入空気を筒内の燃焼ガスと共に排気通路に流出させるものであり、筒内残留ガスを掃気する効果がある。以下、便宜上、スカベンジが生ずる運転領域を「スカベンジ成立領域」とも称す。【０００４】
スカベンジ制御中に空燃比制御を精度良く行うためには、新気の吹き抜け分を考慮したうえで筒内充填空気量を精度良く求める必要がある。筒内圧センサの出力値を基礎とすれば、現実の筒内充填空気量を精度良く算出できる。この点を利用して、上記公報にかかる先行技術では、新気の吹き抜けが認められる場合には、筒内圧センサの出力値に基づいて筒内充填空気量を算出するようにしている。これにより、筒内充填空気量に対して制御目標空燃比から適切な燃料噴射量を算出し、筒内空燃比を制御目標空燃比に一致させることができる。その結果、空燃比制御性を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特開２００６−１９４１１２号公報
【特許文献２】日本特開２００８−１７５２０１号公報
【特許文献３】日本特開２００６−２５０１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気通路における空燃比センサ側で生ずる事態により、空燃比制御性が低下しうるという問題がある。すなわち、スカベンジ制御中には、吹き抜けた新気が排気通路の空燃比センサへと到達し、空燃比センサはリーン出力を発する。その後、吹き抜けずに筒内に残存した新気で燃焼が行われ、既燃ガスが空燃比センサに到達する。この繰り返しにより、空燃比センサは、一旦、新気によるリーン空燃比を検出して、その後、既燃ガス空燃比（リッチまたはストイキ）を検出するという検出動作を繰り返す。【０００７】
このような状況下では、新気によるリーン出力に起因して、空燃比センサ出力を利用した空燃比フィードバック制御を精度良く安定的に実施することが困難となる。仮に、スカベンジ制御中には、空燃比センサ出力を用いたフィードバック制御を中止してフィードフォワード的に空燃比制御を実施することも考えられる。しかし、単にフィードバック制御を中止しただけでは、良好なエミッション特性が確保されるとは限らない。従来の技術は、このようなスカベンジ制御中の空燃比制御性低下に対する対処措置について、未だ改善の余地があった。【０００８】
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、吸入空気の吹き抜けが生ずる状況下における空燃比制御性低下を抑制することのできる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明にかかる内燃機関は、過給機と、可変動弁装置と、排気通路に設けられた空燃比センサと、空燃比フィードバック制御手段と、スカベンジ空燃比制御手段と、を備える。可変動弁装置は、吸気弁及び排気弁を駆動し、バルブオーバーラップを設けた開弁特性での駆動が可能なものである。空燃比フィードバック制御手段は、前記空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正し、前記フィードバック補正の補正量から空燃比制御に関連する情報の学習値を取得する。スカベンジ空燃比制御手段は、スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる場合に、前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性での内燃機関運転中に学習した前記学習値を用いて空燃比制御を実施する。スカベンジ開弁特性とは、前記過給機作動中の吸気行程で吸入空気の吹き抜けが生ずる程度のバルブオーバーラップ量を有する開弁特性である。【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明の更に好ましい態様であって、前記空燃比フィードバック制御手段は、排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように前記空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正する手段を備えている。さらに、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記フィードバック補正における燃料噴射量についての補正量を学習し、この学習により得た値を、前記空燃比制御に関連する情報の学習値として吸入空気量に対応づけて記憶する手段も備えている。さらに、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記空燃比センサの出力から得られる空燃比と前記排気ガスの空燃比との間のずれを前記学習値を用いて補正する手段も備えている。
前記スカベンジ空燃比制御手段は、スカベンジ負荷領域に属する特定負荷での運転要求があった場合に、複数の前記学習値のなかから、前記特定負荷に応じた吸入空気量に対応付けられた学習値を選択して用いる。スカベンジ負荷領域とは、前記過給機の作動中において前記スカベンジ開弁特性での駆動により前記吹き抜けが生ずる負荷領域である。この複数の前記学習値は、前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で前記可変動弁装置を作動させたときの内燃機関運転中に学習したものである。前記スカベンジ空燃比制御手段は、前記特定負荷に応じた吸入空気量に対応付けられた学習値を選択して、空燃比のフィードバック制御又はフィードフォワード制御を実施する。【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明の更に好ましい態様であって、動弁機構制御手段が備えられている。動弁機構制御手段は、スカベンジ負荷領域に属する特定負荷での運転要求があった場合に、次のいずれかの制御を行う。すなわち、動弁機構制御手段は、前記特定負荷に応じた吸入空気量についての学習値が学習済みのときには、前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる。一方、動弁機構制御手段は、前記特定負荷に応じた吸入空気量についての学習値が学習済みではないときには、前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる。スカベンジ負荷領域とは、前記過給機の作動中において前記スカベンジ開弁特性での駆動により前記吹き抜けが生ずる負荷領域である。【００１２】
第４の発明は、上記第３の発明の更に好ましい態様であって、前記スカベンジ空燃比制御手段は、空燃比のフィードバック制御を実施するものである。ここで、前記スカベンジ空燃比制御手段は、なまし処理を実行する。なまし処理は、前記動弁機構制御手段が前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させている期間に、前記空燃比センサの出力信号を時間方向に平滑化するものである。さらに、前記スカベンジ空燃比制御手段は、前記動弁機構制御手段が前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させている期間に、前記学習値および前記平滑化された信号に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正する。【００１３】
第５の発明は、上記第１乃至４の発明のうちいずれか１つの発明の更に好ましい態様であって、エアフローメータと、前記排気通路において前記空燃比センサの下流に設けられた触媒と、を備えている。そして、前記スカベンジ空燃比制御手段は、前記過給機の作動中において前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる場合に、前記エアフローメータの出力から得た吸入空気量を用いて制御目標空燃比に基づいて燃料噴射量を算出する。【００１４】
第６の発明にかかる内燃機関は、過給機と、可変動弁装置と、排気通路に設けられた空燃比センサと、空燃比制御手段と、動弁機構制御手段と、を備える。可変動弁装置は、吸気弁及び排気弁を駆動し、バルブオーバーラップ量を設けた開弁特性での駆動が可能なものである。空燃比制御手段は、前記空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正し、前記フィードバック補正の補正量から空燃比制御に関連する情報の学習値を取得し、前記学習値を用いて空燃比制御を実施する。
動弁機構制御手段は、スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を駆動させる制御が可能である。スカベンジ開弁特性とは、前記過給機作動中の吸気行程で吸入空気の吹き抜けが生ずる程度のバルブオーバーラップ量を有する開弁特性である。さらに、動弁機構制御手段は、前記過給機の作動中において所定高負荷域内の特定負荷での運転要求があった場合に、つぎの制御を行う。すなわち、動弁機構制御手段は、前記特定負荷の等吸入空気量領域で前記空燃比制御手段による制御が前記運転要求前に実施された場合には、前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる。一方、動弁機構制御手段は、前記特定負荷の等吸入空気量領域で前記空燃比制御手段による制御が前記運転要求前に実施されていない場合には、前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で前記可変動弁装置を作動させる。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、スカベンジ制御中においても、非スカベンジ制御中に得た学習値を適切に用いて空燃比制御を精度良く実施することができる。【００１６】
第２の発明によれば、空燃比制御に関連する情報の学習値として吸入空気量に対応づけて記憶する手段により、記憶した複数の学習値のなかから吸入空気量に応じた学習値を適切に選択することができる。その選択した学習値を用いて、スカベンジ制御中であっても、排気ガス空燃比と空燃比センサ出力との間のずれを精度良く補正することができる。【００１７】
第３の発明によれば、スカベンジ成立領域での運転要求があった場合に、空燃比制御に使用しうる学習値が学習済みであることを正確に確認したうえで、スカベンジ開弁特性へと切り替えることができる。【００１８】
第４の発明によれば、スカベンジ制御中においても、制御性を過度に損なうことなく空燃比フィードバック制御を継続することができる。【００１９】
第５の発明によれば、スカベンジ制御中においてもエアフローメータ出力に基づく空燃比制御を行うことにより、排気ポート下流の触媒から見て、排気ガス空燃比が制御目標空燃比に適合する値となることができる。吹き抜け空気分はリーンガスが触媒へ流れ込む。その一方で、吹き抜け空気分だけリッチ空燃比で燃焼を行うことができ、筒内空燃比を出力空燃比へと近づけることができる。その結果、出力空燃比側への移行等によるエンジン出力向上効果を享受しつつ、その一方で、触媒への排気ガス空燃比は平均的には制御目標空燃比近傍に維持することができる。従って、スカベンジ制御中において、出力性能向上とエミッション悪化抑制とを両立することができる。【００２０】
第６の発明によれば、運転要求に応じたスカベンジ開弁特性の利用時に、スカベンジ成立領域での空燃比フィードバック制御が既に実施された場合には、スカベンジ開弁特性へと切り替えることができる。空燃比制御に関連する情報についての学習を行う機会があったと判断ができるからである。逆に、スカベンジ成立領域での空燃比フィードバック制御が未だ行われていない場合には、未だ学習機会が得られていないので、スカベンジ開弁特性への切り替えは行われない。これにより、空燃比フィードバック制御の履歴に基づいて、可変動弁装置におけるスカベンジ開弁特性の使用可否を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ＥＣＵが内蔵ＲＡＭに記憶する学習値マップを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において、運転領域上で等吸入空気量を一定間隔で区分する様子を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるスカベンジ開弁特性（図５（ｂ））と、非スカベンジ開弁特性（図５（ａ））とを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる内燃機関においてスカベンジ制御中に空燃比フィードバック制御が実施される様子を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる内燃機関において、エミッション特性確保、および出力空燃比での出力向上が実現される仕組みを説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施の形態においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態．
［実施の形態の装置の構成］
図１および図２は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の構成を模式的に示す図である。本実施の形態にかかる内燃機関は、シリンダブロック１０を備えている。シリンダブロック１０は、１番気筒〜４番気筒（図１中では便宜上「＃１〜＃４」と記す）を備える直列４気筒式過給ガソリンエンジンである。１番気筒〜４番気筒は、それぞれ、図２に示す気筒１００の構成を備えている。
【００２３】
シリンダブロック１０の各気筒の吸気ポートは、吸気マニホールド１２と連通している。吸気マニホールド１２は、スロットル１４を介して吸気通路２０に連通している。吸気通路２０には、吸気圧センサ１５が取り付けられている。吸気通路２０はインタークーラ１６に接続し、インタークーラ１６は吸気通路２２と接続している。吸気通路２２と吸気通路２４との間には、過給機６０のコンプレッサ６２が介在している。吸気通路２４の上流にはエアフローメータ１７およびエアクリーナ１８が設けられている。
【００２４】
シリンダブロック１０の各気筒の排気ポートは、排気マニホールド３０に連通している。排気マニホールド３０は過給機６０のタービン６４へと連通し、その下流には排気管３２が接続されている。排気管３２は触媒３４と連通し、触媒３４の下流はさらに排気管３６と接続する。排気管３６は、CO、HCおよびNoxを同時に浄化することのできる三元触媒である。排気管３２にはＡ／Ｆセンサ３８が取り付けられている。Ａ／Ｆセンサ３８は、触媒３４に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆに対してほぼリニアな出力を発するセンサである。
【００２５】
本実施の形態に係る内燃機関は、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置およびＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置を備えている。ＬＰＬ−ＥＧＲ装置について説明すると、排気管３６にはＬＰＬ−ＥＧＲ通路４０の一端が接続し、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路４０の他端はＥＧＲバルブ４２を介して吸気通路２４に接続している。ＨＰＬ−ＥＧＲ装置について説明すると、排気マニホールド３０にはＨＰＬ−ＥＧＲ通路４４の一端が接続し、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路４４はＥＧＲクーラ４６およびＥＧＲバルブ４８を介して吸気マニホールド１２に接続している。
【００２６】
吸気通路２２にはバイパス通路６６の一端が接続し、吸気通路２４にはバイパス通路６６の他端が接続している。バイパス通路６６にはエアバイパスバルブ６８が設けられている。排気マニホールド３０と排気管３２はウエイストゲートバルブ７０を介して接続されている。
【００２７】
図２に示すように、シリンダブロック１０に形成された気筒１００ごとに各種構成が組み込まれている。気筒内壁１０２で囲まれた空間にはピストン１０４が往復運動可能に配置されている。シリンダブロック１０に一体化されるシリンダヘッドには、吸気ポート１０６および排気ポート１１６が設けられている。吸気ポート１０６にはポート噴射弁１０８が設けられており、さらに筒内噴射弁１１０も備えられている。これらは何れも電磁弁であり、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０による電子制御が可能である。
【００２８】
吸気ポート１０６を開閉する吸気弁１１２は、吸気ＶＶＴ装置１２０によりその位相角を変更することができる。排気ポート１１６を開閉する排気弁１１８も、排気ＶＶＴ装置１２２によりその位相角を変更することができる。位相角可変であるため、吸気弁１１２および排気弁１１８は、開弁期間を重複させて両者を開状態とするためのバルブオーバーラップ量を設けることができ、そのバルブオーバーラップ量を調節可能である。
【００２９】
本実施の形態に係る内燃機関は、エンジン制御用のＥＣＵ８０を備えている。ＥＣＵ８０は、図示しないが、演算処理を担うＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置および入出力インターフェース等の各種構成を内蔵している。
【００３０】
ＥＣＵ８０の入力部（入力インターフェース）には、吸気圧センサ１５の出力、エアフローメータ１７の出力、回転数センサ（図示せず）の出力、およびＡ／Ｆセンサ３８の出力が供給されている。吸気圧センサ１５は、吸気通路２０内の吸気圧を検出するセンサであり、過給機６０の作動中においてその過給圧を検出することができる。エアフローメータ１７は、内燃機関の吸入空気量Gaを検出するセンサである。回転数センサは機関回転数Neに応じた出力を発するセンサである。ＥＣＵ８０の入力部（入力インターフェース）には、アクセルペダル（図示せず）の開度を検出するアクセル開度センサ８２や、その他図示しない各種センサ（エンジン水温センサ、必要に応じてカム角センサ等）が接続されている。
【００３１】
ＥＣＵ８０の出力部（出力インターフェース）は、いずれも電磁弁であるポート噴射弁１０８および筒内噴射弁１１０と接続しており、これらの電磁弁に対してそれぞれの燃料噴射量、噴射タイミングに基づく電子制御を行うための信号Injを供給することができる。また、ＥＣＵ８０の出力部は、吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２それぞれのアクチュエータと接続しており、これらに対しＥＣＵ８０内蔵の制御プログラムに従って運転条件に応じた制御信号VVTin、VVTexが与えられる。これにより吸気弁１１２、排気弁１１８のそれぞれについて位相角、開弁期間およびバルブオーバーラップ量等を所望量に調節することができる。
【００３２】
ＥＣＵ８０の出力部には、ほかにもスロットル１４、ＥＧＲバルブ４２、ＥＧＲバルブ４８、点火プラグ１１４、エアバイパスバルブ６８が接続されており、これらに対して制御信号を供給することができる。これによりスロットル開度TA、ＥＧＲ量、点火時期SA、およびエアバイパスバルブ６８の開閉についてＥＣＵ８０からの制御が行われる。
【００３３】
ＥＣＵ８０は、内蔵の記憶装置にエンジン運転制御用のプログラムが記憶されている。エンジンの運転情報をセンサ系統により検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、ドライバがアクセルペダルを操作することで、その操作量がアクセル開度センサ８２で検知され、ＥＣＵ８０に入力される。この入力値に基づいて要求負荷が算出され、ＥＣＵ８０は、その要求負荷を算入したうえで適正なスロットル開度TAを算定し、そのスロットル開度TAを実現するようにスロットル１４に制御信号を与える。ＥＣＵ８０は、クランク角センサ（図示せず）の出力に基づいてエンジン回転数Neとクランク角CAとを検出し、エアフローメータ１７により吸入空気量Gaを算出する。また、ＥＣＵ８０は、吸入空気量Ga、エンジン回転数Ne等に基いてエンジンの負荷kl（負荷率）を算出する。そして、ＥＣＵ８０は、クランク角CAに基づいて燃料噴射時期や点火時期SAを算出し、これらの時期が到来したときには、ポート噴射弁１０８、筒内噴射弁１１０や点火プラグ１１４を駆動するための制御信号（駆動信号）を出力する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ８０は、後述する空燃比フィードバック制御を実施するためのプログラムも記憶している。空燃比フィードバック制御においてストイキ点学習を行った学習値をＲＡＭに記憶するためのプログラム等もこれに含まれている。
【００３５】
［実施の形態の装置の空燃比フィードバック制御］
本実施形態の装置は、Ａ／Ｆセンサ３８の出力に基づいて空燃比フィードバック制御を実行する。この空燃比フィードバック制御は、より具体的には、下記の（ａ）および（ｂ）の処理を実行するものである。なお、以下の説明では、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを、「排気Ａ／Ｆ」とも称す。
【００３６】
（ａ）補正後Ａ／Ｆ出力算出処理
補正後Ａ／Ｆ出力算出処理は、Ａ／Ｆセンサ３８の出力evafbseを基礎として補正後Ａ／Ｆ出力evabyfを算出する処理である。
【００３７】
Ａ／Ｆセンサ３８は、既述した通り、排気Ａ／Ｆに対してほぼリニアな出力を発するものとして製造される。このセンサが理想的な特性を示す場合は、その出力evafbseと排気Ａ／Ｆとの間に一義的な関係が成立する。この場合、Ａ／Ｆセンサ３８の出力evabyfは、排気Ａ／Ｆの代用値として用いることが可能である。しかしながら、Ａ／Ｆセンサ３８の出力evafbseには、センサ自身のばらつきや、ワイヤーハーネス等の信号伝送系のばらつきなどに起因する影響が重畳する。このため、ＥＣＵ８０により検知されるＡ／Ｆセンサ３８の出力evafbseと排気Ａ／Ｆとの間には、必ずしも一義的な関係は成立しない。
【００３８】
そこで、ＥＣＵ８０は、Ａ／Ｆセンサ３８の出力evafbseに適当な補正を施し、Ａ／Ｆセンサ３８が発するべき理想的な出力としての意味を有する補正後Ａ／Ｆ出力evabyfを生成する。補正後Ａ／Ｆ出力evabyfが、Ａ／Ｆセンサ３８が発するべき理想的な出力であるとすれば、補正後Ａ／Ｆ出力evabyfと排気Ａ／Ｆとの間には一義的な関係が成立する。この場合、補正後Ａ／Ｆ出力evabyfは、排気Ａ／Ｆの代用値として取り扱うことができる。
【００３９】
ＥＣＵ８０は、補正後Ａ／Ｆ出力evabyfを算出するにあたり、Ａ／Ｆセンサ３８の出力evafbseにストイキ学習量evafofsを加算する。このような処理によれば、補正後Ａ／Ｆ出力evabyfから、ワイヤーハーネス等のバラツキに起因する恒常的な誤差を排除することが可能である。
【００４０】
ストイキ学習量evafofsの取得は、具体的には、ＦＢ補正量学習部および学習値記憶部の協力によって実現される。ＦＢ補正量学習部は、後述するフィードバック補正の補正量を複数取得してその平均的な値を学習するための処理を実行する。学習値記憶部は、ＥＣＵ８０内のＲＡＭにおける所定領域に、吸入空気量ごとに、ＦＢ補正量学習部で得られた学習値を記憶するためのマップの形態で提供される記憶領域である。本実施の形態では、ＦＢ補正量学習部および学習値記憶部は、いずれも、ＥＣＵ８０内にソフトウェア機能として搭載されている。
【００４１】
図３は、本発明の実施の形態において、ＥＣＵ８０が内蔵ＲＡＭに記憶する学習値マップを示す図である。補正後Ａ／Ｆ出力evabyfを算出するに当たっては、Ａ／Ｆセンサ３８の出力evafbseに対して、ストイキ点学習に基づく補正が行われる。ストイキ点学習は、ワイヤーハーネスのバラツキなどがＡ／Ｆセンサ３８の出力に与える影響を補正するために行われる。具体的には、下記に述べる（ｂ）燃料噴射量制御処理におけるフィードバック制御の際のフィードバック補正量の平均的な値を求め、これを吸入空気量Gaごとに学習値ｂとして記憶するという処理を、ＦＢ補正量学習部が実行する。その結果、ＥＣＵ８０が認識するＡ／Ｆセンサ３８の出力evafbseに重畳している恒常的な誤差分が学習されることになる。
【００４２】
ここで問題視している恒常的な誤差分は、下記の（ｂ）燃料噴射量制御処理を行ううえで、制御目標空燃比（本実施の形態ではストイキ）を中心（基準）としてフィードバック補正量を算出することを妨げる。そこで、本実施の形態では、上記の通り、補正後Ａ／Ｆ出力evabyfを算出するにあたり、Ａ/Ｆセンサ３８の出力evafbseにストイキ学習量evafofsが加算される。これにより、恒常的な誤差分を排除し、フィードバック補正量の算出の中心点（基準点）としてのストイキを正確に把握することができる。
【００４３】
ＥＣＵ８０のＦＢ補正量学習部は、学習値記憶部（具体的には、マップの形態で提供される所定記憶領域内）に対して、学習値ｂを吸入空気量Gaごとに記憶する。ＥＣＵ８０には、予め設定された複数の等吸入空気量領域Ａ１、Ａ２、Ａ３，・・・、Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１、Ａｋ＋２、・・・Ａｍが記憶されている。図４は、本発明の実施の形態において、運転領域上で等吸入空気量を一定間隔で区分する様子を示す模式図である。その等吸入空気量領域ごとに、学習値が１つずつ記憶および更新されていく。その結果、複数の等吸入空気量領域Ａ１、Ａ２、Ａ３，・・・、Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１、Ａｋ＋２、・・・Ａｍに対して、学習値ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１、ｂｋ＋２・・・ｂｍが記憶される。
【００４４】
ＥＣＵ８０は、先ず、今回のフィードバック補正実施時におけるエアフローメータ１７の吸入空気量Gaが属する領域がＡ１〜Ａｍのいずれに属するかを判定する判定ルーチンを実行する。例えばＡｋに属するのであれば、ＥＣＵ８０はこれに対応する学習値ｂｋを読み出し、ストイキ学習量evafofsに代入し、出力evafbseにストイキ学習量evafofsを加算して補正後Ａ／Ｆ出力evabyfを算出する処理を実行する。これにより、吸入空気量Gaの値に応じて適正な補正後Ａ／Ｆ出力evabyfを算出することができる。
【００４５】
なお、図４は模式的に示す図であり、等吸入空気量の区分の仕方（区分の幅、領域の個数など）は、実際の内燃機関の機体に合わせて適宜に定めればよい。
【００４６】
（ｂ）燃料噴射量制御処理
ＥＣＵ８０は、排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射量制御処理を実施する。より詳細には、燃料噴射量制御処理は、補正後Ａ／Ｆ出力evabyfに基づいて、排気Ａ／Ｆが制御目標Ａ／Ｆと現実に一致するように燃料噴射量を制御する処理である。
【００４７】
補正後Ａ／Ｆ出力evabyfに基づいて推定される排気Ａ／Ｆが制御目標Ａ／Ｆより大きい場合は、その排気Ａ／Ｆがリーンであると判断できる。ＥＣＵ８０が実行するフィードバック制御では、この場合、原理的には、排気Ａ／Ｆと制御目標Ａ／Ｆとの差に所定のリッチ側ゲインを乗ずることにより得られる制御量分だけ燃料噴射量が増量される。その結果、排気Ａ／Ｆがリッチ側に変化して制御目標Ａ／Ｆに近づけられる。
【００４８】
一方、補正後Ａ／Ｆ出力evabyfに基づいて推定される排気Ａ／Ｆが制御目標Ａ／Ｆより小さい場合は、その排気Ａ／Ｆがリッチであると判断できる。この場合、ＥＣＵ８０の実行するフィードバック制御では、原理的には、排気Ａ／Ｆと制御目標Ａ／Ｆとの差に所定のリーン側ゲインを乗ずることにより算出される制御量分だけ燃料噴射量が減量される。その結果、排気Ａ／Ｆがリッチ側に変化して制御目標Ａ／Ｆに近づけられる。ＥＣＵ８０は、このようにして排気Ａ／Ｆを制御目標Ａ／Ｆの近傍に制御する。
【００４９】
このリーン側ゲインやリッチ側ゲインを乗ずることにより得られる制御量が、フィードバック補正の「補正量」に相当している。ＦＢ補正量学習部は、この補正量の平均的な値を学習値として取り込む。その結果、図３に示すように、等吸入空気量領域ごとの学習値を記憶したマップが得られ、内燃機関の運転中に更新される。学習値が使用される処理の具体的な内容は、上記の「（ａ）補正後Ａ／Ｆ出力算出処理」において既に説明したとおりである。
【００５０】
［実施の形態の装置におけるスカベンジ制御およびＥＣＵが実行する具体的処理］
（スカベンジにより生ずる課題）
図２を用いて、本実施の形態にかかる内燃機関において吸入空気の吹き抜け（スカベンジ）が生じている様子およびその影響について説明する。図２（ａ）は排気行程を示す図である。図２（ｂ）は吸気行程中のバルブオーバーラップ中の様子を示す図である。図２（ｃ）は吸気行程において排気弁１１８が閉じた後の燃料噴射時の様子を示す図である。
【００５１】
燃焼の後、図２（ａ）のごとくリッチ排気ガスが排気通路に流出したとする。その後、図２（ｂ）のように吸気行程となるが、このときバルブオーバーラップにより吹き抜ける新気の一部はリーンである。次に、図２（ｃ）のように吹き抜けなかった空気が筒内に残存し、その筒内空気に対して燃料噴射がされ、燃焼が行われる。
【００５２】
制御目標空燃比を、例えばエアフローメータに基づく吸入空気量に対してストイキに設定していたとする。しかしながら、新気の吹き抜けが生じている状況下では、吹きぬけた空気量分だけ空気が不足した状態で燃焼するので、排出ガスはリッチとなる。結果的に、排気ポートに流出する排気ガスの空燃比は、リッチ、リーン、リッチというようにリーンとリッチを繰り返す。Ａ／Ｆセンサ３８がこのような排気ガスを感知すると、出力がハンチングしてしまい、正確な空燃比フィードバック制御が実施できない。仮に、筒内空燃比をストイキに制御するようにしたとしても、新気の一部が吹き抜けてリーン出力が繰り返し表れることは同様である。
【００５３】
（空燃比フィードバック制御の学習値の利用）
このようなＡ／Ｆセンサ３８のハンチングの問題を防ぎ、エミッション特性悪化を抑制するため、本実施の形態にかかる装置は次の制御を実施する。本実施の形態においてＥＣＵ８０が実施する空燃比制御は、スカベンジ制御の実行中と非スカベンジ制御の実行中とで空燃比制御を異ならしめる。
【００５４】
「スカベンジ制御」とは、スカベンジ開弁特性で吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２を作動させる制御である。「スカベンジ開弁特性」とは、過給機６０作動中の吸気行程で吸入空気の吹き抜けが生ずる程度のバルブオーバーラップ量を設けた開弁特性である。スカベンジ開弁特性は、本実施の形態では吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２それぞれの位相角の調整により実現される。
一方、「非スカベンジ制御」とは、「スカベンジ制御ではない制御」を意味している。つまり、非スカベンジ制御とは、スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２を作動させる制御である。非スカベンジ制御によれば、新気の吹き抜けを生じさせない運転が可能である。
【００５５】
本実施の形態では、ＥＣＵ８０が、「非スカベンジ制御期間」における内燃機関運転中に学習した学習値のなかから、吸入空気量Gaに応じた学習値ｂを選択的に用いて空燃比制御を実施する処理を実行する。例えば吸入空気量Gaが図３のマップのＡｋに属するのであれば、スカベンジ制御中には学習値ｂｋを用いて空燃比制御を行う。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態においてＥＣＵ８０が備えるフィードバック補正量（フィードバック要求量とも称す）の学習値を記憶したマップの一例である。図４は、前述したように、実施の形態にかかる等吸入空気量の領域区分の一例を示す模式図である。図３にあるように、本実施の形態では、複数の等吸入空気量領域Ａ１、Ａ２、Ａ３，・・・、Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１、Ａｋ＋２、・・・Ａｍを設定する。その等吸入空気量領域ごとに、１つずつ学習量ｂを記憶するものとする。この「等吸入空気量領域」は、エアフローメータ１７の出力から検知した新気量が同等となる運転領域を意味している。例えば、本実施の形態では、領域Ａ１内においては、エアフローメータ１７の出力から検知した新気量が同等であるものとする。同様に、領域Ａｋ内においては、エアフローメータ１７の出力から検知した新気量が同等であるものとする。
【００５７】
図３の学習履歴が「有」の等吸入空気量領域については、既に学習が行われており、「無」の等吸入空気量領域については未だ学習が行われていない。なお、学習履歴の欄には、フラグの役割を果たすために、例えば学習履歴の有無に応じて０又は１の値を保持させてもよい。
【００５８】
図４には、本実施の形態にかかる内燃機関におけるスカベンジ成立領域を模式的に示している。「スカベンジ成立領域」とは、スカベンジ制御が可能となる条件を満たす領域であり、内燃機関ごとに予め設定された運転領域である。また、「スカベンジ制御が可能」とは、バルブオーバーラップ量を所定量にした場合に新気の吹き抜けが生ずるための条件を意味している。例えば、負荷kl及びエンジン回転数Neで定まる運転領域上で所定運転領域に属するか否かという条件や、過給機６０の作動により過給圧が所定値以上に高くなっているか否か等の各種条件が想定される。過給圧の検出は、吸気圧センサ１５の出力値に基づいて行えばよい。図４からわかるように、本実施の形態にかかるスカベンジ成立領域は、等吸入空気量領域Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１およびＡｋ＋２と部分的に重複している。
なお、図４に示すスカベンジ領域は本実施の形態において示す一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。機体の相違などにより、個々の内燃機関ごとにスカベンジ成立領域は異なるものとなりうる。
【００５９】
本実施の形態では、ＥＣＵ８０が、スカベンジ制御を実行する時には負荷ｋｌに応じて学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１またはｂｋ＋２を選択して、空燃比制御を実施する。なお、ＥＣＵ８０は、スカベンジ制御の実行中には、学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２についてのストイキ点学習（ＦＢ補正量学習部の処理）を停止してもよい。これにより、スカベンジ制御中には空燃比センサ出力に基づくフィードバック制御および学習が、実施されない。
【００６０】
以上説明した本実施の形態によれば、スカベンジ制御中に非スカベンジ制御中に得た学習値を用いるようにしたので、Ａ／Ｆセンサ３８の出力がハンチングするおそれのある環境下での不安定な学習値が利用されるのを回避できる。すなわち、吸入空気の吹き抜けが生ずる期間には、この吹き抜け空気が空燃比センサに当たることで急なリーン出力振動がセンサ出力に含まれる。このため空燃比センサに頼った空燃比制御が困難となる。そのようなスカベンジ制御中であっても、本実施の形態によれば、非スカベンジ制御中に取得済みの学習値をスカベンジ制御中の空燃比制御に使用することができるので、空燃比制御性低下を抑制できる。
【００６１】
なお、ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２のそれぞれの学習は、図４における等吸入空気量領域Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１またはＡｋ＋２に属するそれぞれの運転領域（負荷及び回転数）において、上述した空燃比フィードバック制御およびストイキ点学習が実施されていることで完了する。つまり、ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２のそれぞれの学習が行われるには、大別して次の２種類のケースが想定される。
第１のケースは、スカベンジ成立領域内において、バルブオーバーラップを設けない開弁特性で、内燃機関の運転が行われ、空燃比フィードバック制御およびストイキ点学習が実施されたケースである。
第２のケースは、スカベンジ成立領域外であって、かつ等吸入空気量領域Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１およびＡｋ＋２のいずれかに属する運転領域（負荷及び回転数）において、内燃機関の運転が行われ、空燃比フィードバック制御およびストイキ点学習が実施されたケースである。
【００６２】
（吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２の制御）
図４には、所定の運転領域として定めたスカベンジ成立領域が模式的に図示されている。スカベンジ成立領域に属する負荷での運転要求があった場合、既に等吸入空気量領域Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１およびＡｋ＋２についてのそれぞれの学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２の学習が完了していれば、それらの学習値を空燃比制御に用いることができる。しかしながら、スカベンジ制御を実施しようとするタイミングで、学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２のうち一部または全部の値が図３のマップ中に未だ記憶されていないか、又は現在の状態に適合した最新の値とはなっていない場合がある。具体的には、内燃機関始動後に、等吸入空気量領域Ａｋ−１、Ａｋ、Ａｋ＋１およびＡｋ＋２の一部または全部において内燃機関の運転が行われる前のタイミングで、スカベンジ成立領域に属する負荷での運転要求がなされることもありうる。この場合、学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２の一部または全部について、その値を空燃比制御に用いてスカベンジ制御を実施することができない。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、スカベンジ制御を実施したいと言う運転要求があった場合に、使用したい学習値が学習済みであるか否かを正確に確認したうえでスカベンジ開弁特性へと切り替えることとした。すなわち、スカベンジ制御を実施したいと言う運転要求があった場合に、ＥＣＵ８０が学習値記憶部内における必要学習値（本実施の形態であれば学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２のうち今回の制御に使用したい値）が存在しないとき、つまり当該学習値の学習履歴が「無」であるときには、ＥＣＵ８０はスカベンジ制御を実施しない。そして、その後の運転および学習が進んだ結果、必要学習値が取得済みとなった場合には、スカベンジ制御を実施したいと言う運転要求があった場合にはこれに応じてスカベンジ制御が実施される。これにより、空燃比制御性低下を確実に抑制することができる。
【００６４】
図５は、本発明の実施の形態におけるスカベンジ開弁特性（図５（ｂ））と、非スカベンジ開弁特性（図５（ａ））とを示す図である。スカベンジ開弁特性はバルブオーバーラップ量が設けられており、非スカベンジ開弁特性はバルブオーバーラップ量が無い。ＥＣＵ８０は、アクセル開度センサ８２の出力信号にもとづき、過給機６０の作動中においてスカベンジ成立領域に属する負荷での運転要求があったかどうかを判定する。この要求負荷に応じた吸入空気量についての学習値がＥＣＵ８０内の学習値記憶部にあるときには、スカベンジ開弁特性（図５（ｂ））で吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２を作動させ、スカベンジ制御を実施する。一方、要求負荷に応じた吸入空気量についての学習値が学習値記憶部にないときには、新気の吹き抜けが生じない開弁特性（図５（ａ））で、吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２を作動させる。
【００６５】
なお、運転要求に応じたスカベンジ制御時に、スカベンジ成立領域での空燃比フィードバック制御実施が既に行われたか否かに基づいて、スカベンジ開弁特性へと切り替えるか否かを決定しても良い。つまり、スカベンジ成立領域での空燃比フィードバック制御が未だ実施されていない場合には、スカベンジ開弁特性への切り替えを禁止してもよい。これにより、空燃比フィードバック制御の履歴に基づいて、吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２におけるスカベンジ開弁特性の使用可否を適正に決定することができる。
【００６６】
（なまし処理）
図６は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関においてスカベンジ制御中に空燃比フィードバック制御が実施される様子を説明するための図である。図６に示すように、スカベンジ制御中には実センサ出力がリーンとリッチの間を大きく変化する。この場合に、Ａ／Ｆ中心ずれ等により空燃比フィードバック制御の制御性が大きく損なわれてしまう。
【００６７】
そこで、本実施の形態では、ＥＣＵ８０は、スカベンジ制御中に、「なまし処理」を実行するものとする。この「なまし処理」は、Ａ／Ｆセンサ３８の出力信号を時間方向に平滑化する処理である。そして、スカベンジ制御中における空燃比フィードバック制御においては、学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２をそれぞれ用いて補正後ＦＢ中心（ストイキ点）を精度良く特定し、さらになまし処理部で平滑化された信号（図６の破線）に基づいて、燃料噴射量をフィードバック補正するものとする。これにより、スカベンジ制御中においても、制御性を過度に損なうことなく空燃比フィードバック制御を継続することができる。
【００６８】
（エミッション特性確保、およびエンジン出力向上）
図７は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関において、エミッション特性確保、および出力空燃比での出力向上が実現される仕組みを説明するための模式図である。スカベンジ時には、過給圧の増加、筒内残留ガスの掃気、筒内空燃比のリッチ化によるエンジン出力向上が期待できる。筒内空燃比を出力空燃比に近づけることで、エンジン出力を高めることができる。
図７では、エアフローメータ１７に基づく吸入空気量をAflwと図示している。本実施の形態では、ＥＣＵ８０は、図７の左側の非スカベンジ運転中（つまり新気の吹き抜けが無い場合）には、Aflwに基づいて燃料噴射量Ｆを算出する。筒内空気量をAcylとすると、非スカベンジ運転中では新気の吹き抜けがないのでAflwとAcylが精度良く一致するから、排気ガス空燃比AbyFcatをストイキに精度良く一致させることができる。
【００６９】
一方、図７の右側のスカベンジ運転中には、Aflwのうち、一部の新気が吹き抜け空気Ascvとなり、残りの空気が筒内空気量A´cylとなる。吹き抜けの発生により、筒内残留ガスの掃気などスカベンジ時の利益を享受できる。本実施の形態では、ＥＣＵ８０が、スカベンジ運転中においても、燃料噴射量Ｆを、エアフローメータ１７に基づく吸入空気量Aflwに基づいて算出する。これによりスカベンジ運転中の筒内空燃比AbyFcylはA´cyl／Ｆとなり、結果的に空気が不足してリッチ空燃比（好ましくは出力空燃比Ａ／Ｆ＝１２に近い値）での燃焼が行われる。その結果、エンジン出力を向上させることができる。さらに、触媒３４に流れ込む排気ガスの空燃比は、平均的な値としては、排気ガス空燃比AbyFcatである。リーンな吹き抜け空気Ascvと、リッチな排気ガスとが流れ込むことで、平均的には、Aflw／Ｆの値がストイキとなるため、良好なエミッション特性も確保できる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、スカベンジ制御中においてもエアフローメータ１７の出力に基づく空燃比制御を行うことにより、排気ポート１１６下流の触媒３４から見て、平均的な排気ガス空燃比AbyFcatが制御目標空燃比（ストイキ）に適合する値となることができる。吹き抜け空気Ascvの分はリーンガスが触媒３４へ流れ込む。その一方で、吹き抜け空気Ascvの分だけリッチ空燃比で燃焼を行うことができ、筒内空燃比AbyFcylを出力空燃比へと近づけることができる。その結果、出力空燃比側への移行等によるエンジン出力向上効果を享受しつつ、その一方で、触媒３４への排気ガス空燃比は平均的にはストイキ近傍に維持することができる。従って、スカベンジ制御中において、出力性能向上とエミッション悪化抑制とを両立することができる。
【００７１】
［実施の形態でＥＣＵが実行する具体的処理］
図８は、本発明の実施の形態においてＥＣＵ８０が実行するルーチンのフローチャートである。図８のルーチンは、本実施の形態に係る内燃機関の実行中に所定の周期で繰り返し実行されるものとする。
【００７２】
図８のルーチンでは、先ず、ＥＣＵ８０が、スカベンジ負荷領域の使用要求があったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１）。このステップの処理は、先ずアクセル開度センサ８２の出力信号に基づき要求負荷を算出し、次いで、その要求負荷が過給機６０の作動中においてスカベンジ成立領域に属する負荷での運転要求があったかどうかを判定する処理である。具体的には、要求負荷が所定負荷以上であるか否か、および、クランク角センサ出力から得たエンジン回転数Neが所定回転数以下であるか否かを判定すればよい。吸気圧センサ１５で検知した過給圧の値を判定処理に算入しても良い。図４のスカベンジ成立領域内に、要求運転条件が属するか否かを判定すればよい。このステップの条件が成立しない場合には、今回のルーチンが終了する。
【００７３】
ステップＳ１における条件が成立した場合には、ＥＣＵ８０が、Ａ／Ｆ学習履歴があるか否かを検出するための処理を実行する（ステップＳ２）。このステップでは、具体的には、図３で模式的に示したマップにおいて、例えば要求負荷が領域Ａｋに属するならば学習値ｂｋの学習履歴があるか否かが確認され、例えば要求負荷が領域Ａｋ＋１に属するのであればｂｋ＋１について学習履歴があるか否かが確認される。
【００７４】
ステップＳ２の判定処理において、学習履歴が無い場合には、処理はステップＳ３に移る。ステップＳ３では、ＥＣＵ８０が、新気の吹き抜けの生じないバルブタイミングに設定する処理を実行する。つまり、ＥＣＵ８０が、図５における非スカベンジ開弁特性（図５（ａ））を実現する位相角にて吸気弁１１２および排気弁１１８が駆動するように、吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２の各アクチュエータに対して制御信号を供給する。その後、今回のルーチンが終了し、この状態で空燃比フィードバック制御および学習が実施される。
【００７５】
ステップＳ２の判定処理において、学習履歴が有る場合には、処理はステップＳ４に移る。ステップＳ４では、ＥＣＵ８０が、新気の吹き抜けの生じるバルブタイミングに設定する処理を実行する。つまり、ＥＣＵ８０が、図５におけるスカベンジ開弁特性（図５（ｂ））を実現する位相角にて吸気弁１１２および排気弁１１８が駆動するように、吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２の各アクチュエータに対して制御信号を供給する。
【００７６】
このように、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４のルーチンにおいて、上記の「吸気ＶＶＴ装置１２０および排気ＶＶＴ装置１２２の制御」で説明した制御動作が実施されている。
【００７７】
スカベンジ制御の開始とともに、上記の「空燃比フィードバック制御の学習値の利用」で説明したように、ＥＣＵ８０における空燃比フィードバック制御には学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２が使用されるようになる。スカベンジ制御中にはストイキ点学習等を停止しても良い。
ステップＳ４においては、さらに、ＥＣＵ８０が、Ａ／Ｆセンサ出力のなまし処理を実行する。具体的には、図６を用いて説明した上記「なまし処理」の説明内容のとおり、Ａ／Ｆセンサ３８の出力信号を時間方向に平滑化する処理が実行される。
【００７８】
その後、今回のルーチンが終了し、この状態で空燃比フィードバック制御が実施される。つまり、なまし処理後のＡ／Ｆセンサ３８の出力信号に基づいて、学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２のそれぞれを用いて、（ａ）補正後Ａ／Ｆ出力算出処理および（ｂ）燃料噴射量制御処理が実行される。また、エアフローメータ１７の出力に基づく燃料噴射量算出も継続され、上記の「エミッション特性確保、およびエンジン出力向上」で述べた制御動作が実現される。
【００７９】
なお、本実施の形態では、スカベンジ制御の開始後も、ステップＳ４において「なまし処理」を実施しつつ空燃比フィードバック制御を継続した。しかしながら、本発明はこれに限られない。スカベンジ制御の開始後には、上記ステップＳ４において空燃比をフィードフォワード制御する制御処理へと切り替えても良い。この場合においても、学習値ｂｋ−１、ｂｋ、ｂｋ＋１およびｂｋ＋２の値をそれぞれ空燃比制御に利用することができ、例えば、「吸入空気量および制御目標空燃比から算出した燃料噴射量」を「排気ガスの空燃比を現実にストイキに一致させるための燃料噴射量」に一致させるための燃料噴射量補正を行うことができる。従って、スカベンジ制御中における空燃比制御性低下を抑制することができる。
【００８０】
なお、本実施の形態では、気筒１００ごとに、ポート噴射弁１０８および筒内噴射弁１１０を備えるデュアルインジェクションシステムが設けられた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、ポート噴射弁１０８のみを備える構成でもよく、筒内噴射弁１１０のみを備える構成であってもよい。また、本実施の形態ではＬＰＬ−ＥＧＲ装置やＨＰＬ−ＥＧＲ装置を設けたが、これらのＥＧＲ装置の一方または双方を省略しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１０  シリンダブロック、１２  吸気マニホールド、１４  スロットル、１５  吸気圧センサ、１６  インタークーラ、１７  エアフローメータ、１８  エアクリーナ、２０  吸気通路、２２  吸気通路、２４  吸気通路、３０  排気マニホールド、３２  排気管、３４  触媒、３６  排気管、３８  Ａ／Ｆセンサ、４０  ＬＰＬ−ＥＧＲ通路、４２  ＥＧＲバルブ、４４  ＨＰＬ−ＥＧＲ通路、４６  ＥＧＲクーラ、４８  ＥＧＲバルブ、６０  過給機、６２  コンプレッサ、６４  タービン、６６  バイパス通路、６８  エアバイパスバルブ、７０  ウエイストゲートバルブ、８２  アクセル開度センサ、１００  気筒、１０２  気筒内壁、１０４  ピストン、１０６  吸気ポート、１０８  ポート噴射弁、１１０  筒内噴射弁、１１２  吸気弁、１１４  点火プラグ、１１６  排気ポート、１１８  排気弁、１２０  吸気ＶＶＴ装置、１２２  排気ＶＶＴ装置
【図１】
2014006721.tif 000003
【図２】
2014006721.tif 000004
【図３】
2014006721.tif 000005
【図４】
2014006721.tif 000006
【図５】
2014006721.tif 000007
【図６】
2014006721.tif 000008
【図７】
2014006721.tif 000009
【図８】
2014006721.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月14日(2015.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
過給機と、
吸気弁及び排気弁を駆動し、バルブオーバーラップを設けた開弁特性での駆動が可能な可変動弁装置と、
排気通路に設けられた空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック補正し、前記フィードバック補正の補正量から空燃比制御に関連する情報の学習値を取得し、前記学習値を用いて空燃比制御を実施する空燃比制御手段と、
前記過給機作動中の吸気行程で吸入空気の吹き抜けが生ずる程度のバルブオーバーラップ量を有する開弁特性であるスカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を駆動させる制御が可能な動弁機構制御手段と、
を備え、
前記空燃比制御手段は、予め定めた高負荷域内の特定負荷に吸入空気量が等しくなる等吸入空気量領域について前記学習値を取得し、
前記動弁機構制御手段は、
前記等吸入空気量領域で前記空燃比制御手段による制御が実施された後に、前記過給機の作動中において前記特定負荷での運転要求があった場合には、前記スカベンジ開弁特性で前記可変動弁装置を作動させ、
前記等吸入空気量領域で前記空燃比制御手段による制御が実施される前に、前記過給機の作動中において前記特定負荷での運転要求があった場合には、前記スカベンジ開弁特性ではない開弁特性で前記可変動弁装置を作動させることを特徴とする内燃機関。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
第６の発明によれば、運転要求に応じたスカベンジ開弁特性の利用時に、スカベンジ成立領域の等吸入空気量領域での空燃比フィードバック制御が既に実施された場合には、スカベンジ開弁特性へと切り替えることができる。空燃比制御に関連する情報についての学習を行う機会があったと判断ができるからである。逆に、スカベンジ成立領域の等吸入空気量領域での空燃比フィードバック制御が未だ行われていない場合には、未だ学習機会が得られていないので、スカベンジ開弁特性への切り替えは行われない。これにより、空燃比フィードバック制御の履歴に基づいて、可変動弁装置におけるスカベンジ開弁特性の使用可否を決定することができる。
【国際調査報告】
2014006721.tif 000011
2014006721.tif 000012
2014006721.tif 000013
2014006721.tif 000014