(57)【要約】    【課題】  空燃比センサが排気分岐通路の集合部の直ぐ下流側に配置される場合に、オーバラップ期間において吹き抜ける吸気の影響を考慮した検出空燃比の算出をより適切に行うことによって、実際の空燃比を高い精度で検出し、空燃比制御の精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する。    【解決手段】吸気弁と排気弁が共に開弁するオーバラップ期間がある場合には、一定クランク角度毎に空燃比センサ出力をサンプリングすることによって得られる瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧを単純に平均化して検出当量比ＫＡＣＴを算出すると、検出当量比ＫＡＣＴが実際の（真の）空燃比よりリーン側にずれるので、複数の瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの重み付け平均化演算を行うことにより、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧをリッチ方向へ補正して検出当量比ＫＡＣＴを算出する。【選択図】  図５
2018184863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の気筒を有する内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサを備える、内燃機関の制御装置において、
前記機関の吸気弁及び排気弁の開弁期間が重複するオーバラップ期間において、前記吸気弁を介して燃焼室内に流入する吸気の一部がそのまま前記排気弁を介して流出する量に相関する吹き抜け量パラメータを算出する吹き抜け量パラメータ算出手段と、
算出された吹き抜け量パラメータ及び前記空燃比センサの出力から算出される検出値に基づいて、検出空燃比を算出する検出空燃比算出手段と、
算出された検出空燃比を用いて前記燃焼室において燃焼する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、
前記空燃比センサは前記Ｎ個の気筒に連通するＮ個の排気分岐通路の集合部の直ぐ下流側に配置され、
前記検出空燃比算出手段は、前記検出値を、前記吹き抜け量パラメータが増加するほどよりリッチ方向に補正することによって前記検出空燃比を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記検出空燃比算出手段は、
所定クランク角度期間内において取得される前記検出値の最大値を示す最大値パラメータと、前記所定クランク角度期間内において取得される前記検出値の最小値を示す最小値パラメータとを算出し、
前記最大値パラメータ及び最小値パラメータの重み付け平均化演算を行うことによって、前記検出空燃比を算出し、
前記重み付け平均化演算では、前記吹き抜け量パラメータが増加するほど前記最小値パラメータの重みを増加させ、
前記所定クランク角度期間は、一つの気筒のピストンが上死点に達する時期を基準とした７２０／Ｎ［度］の角度期間であることを特徴する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記最大値パラメータは、前記空燃比センサの出力を所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最大値であり、前記最小値パラメータは、前記空燃比センサの出力を前記所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最小値であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記最大値パラメータは、前記空燃比センサの出力を所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最大値を含む複数の検出値の平均値であり、前記最小値パラメータは、前記空燃比センサの出力を前記所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最小値を含む複数の検出値の平均値であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記機関は、排気エネルギによって駆動されるタービンと、該タービンによって駆動され、吸入空気を加圧するコンプレッサとを有する過給機を備え、前記空燃比センサは前記タービンの上流側に配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒を有する内燃機関の制御装置に関し、特に複数の気筒に連通する複数の排気分岐通路の集合部の下流側に空燃比センサが設けられた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の気筒に連通する複数の排気分岐通路の集合部の下流側に空燃比センサが設けられた内燃機関の制御装置が示されており、この制御装置によれば、内燃機関の吸気弁の開弁期間と、排気弁の開弁期間とが重複するオーバラップ期間における吸気吹け抜け率に応じて、空燃比センサによって得られる検出値を補正して検出空燃比が算出される。ここで、吸気吹け抜け率は、燃焼室内に流入する吸気のうち、オーバラップ期間においてそのまま排気分岐通路に流出する吸気の割合として定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の制御装置では、空燃比センサが排気分岐通路の集合部よりかなり下流側に配置される場合（具体的には過給機タービンの下流側に配置される場合）が示されており、オーバラップ期間において吹き抜ける吸気と、燃焼した後の排気との混合の度合が高まった状態で空燃比センサによって検出空燃比が取得される。このような状態では、検出空燃比が実際の空燃比よりリッチ側にずれることが確認されており、基本的には検出値がリーン方向への補正されて検出空燃比が算出され、吸気吹き抜け率が高いほど、リーン方向への補正の度合が増加される。
【０００５】
しかし、空燃比センサが排気分岐通路の集合部の直ぐ下流側に配置される場合には、吹き抜ける吸気と燃焼後の排気とがほとんど混合していない状態で、空燃比センサに到達することから特許文献１に示された補正方法をそのまま適用しても、正確な検出空燃比を得ることはできない。
【０００６】
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、空燃比センサが排気分岐通路の集合部の直ぐ下流側に配置される場合に、オーバラップ期間において吹き抜ける吸気の影響を考慮した検出空燃比の算出をより適切に行うことによって、実際の空燃比を高い精度で検出し、空燃比制御の精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の気筒（６）を有する内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサ（３３）を備える、内燃機関の制御装置において、前記機関の吸気弁及び排気弁の開弁期間（ＣＡＩＮＯＰＮ，ＣＡＥＸＯＰＮ）が重複するオーバラップ期間（ＣＡＯＶＬ）において、前記吸気弁を介して燃焼室内に流入する吸気の一部がそのまま前記排気弁を介して流出する量に相関する吹き抜け量パラメータ（ＧＩＮＧＳＣＶ）を算出する吹き抜け量パラメータ算出手段と、算出された吹き抜け量パラメータ（ＧＩＮＧＳＣＶ）及び前記空燃比センサの出力から算出される検出値（ＫＡＣＴＳＴＧ）に基づいて、検出空燃比（ＫＡＣＴ）を算出する検出空燃比算出手段と、算出された検出空燃比（ＫＡＣＴ）を用いて前記燃焼室において燃焼する混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、前記空燃比センサ（３３）は前記Ｎ個の気筒に連通するＮ個の排気分岐通路（９）の集合部の直ぐ下流側に配置され、前記検出空燃比算出手段は、前記検出値（ＫＡＣＴＳＴＧ）を、前記吹き抜け量パラメータ（ＧＩＮＧＳＣＶ）が増加するほどよりリッチ方向に補正することによって前記検出空燃比（ＫＡＣＴ）を算出することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、吸気弁を介して燃焼室内に流入する吸気の一部がそのまま排気弁を介して流出する量に相関する吹き抜け量パラメータが算出され、その吹き抜け量パラメータ及び空燃比センサの出力から算出される検出値に基づいて、検出空燃比が算出され、算出された検出空燃比を用いて燃焼室において燃焼する混合気の空燃比が制御される。空燃比センサは複数（Ｎ個）の気筒に連通する複数の排気分岐通路の集合部の直ぐ下流側に配置されているため、燃焼後の排気と、吹き抜ける吸気とがほとんど混合していない状態で空燃比センサに到達する。その結果、一定クランク角度毎に空燃比センサ出力をサンプリングすることによって得られる検出値を単純に平均化して検出空燃比を算出すると、検出空燃比が実際の（真の）空燃比よりリーン側にずれることが確認されている。したがって、空燃比センサの出力から得られる検出値を吹き抜け量パラメータが増加するほどよりリッチ方向に補正して検出空燃比を算出することによって、実際の空燃比を高い精度で検出し、空燃比制御の精度を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記検出空燃比算出手段は、所定クランク角度期間（ＣＡＰＴＤＣ）内において取得される前記検出値の最大値を示す最大値パラメータ（ＫＡＣＴＭＩＮ）と、前記所定クランク角度期間内において取得される前記検出値の最小値を示す最小値パラメータ（ＫＡＣＴＭＡＸ）とを算出し、前記最大値パラメータ（ＫＡＣＴＭＩＮ）及び最小値パラメータ（ＫＡＣＴＭＡＸ）の重み付け平均化演算を行うことによって、前記検出空燃比（ＫＡＣＴ）を算出し、前記重み付け平均化演算では、前記吹き抜け量パラメータ（ＧＩＮＧＳＣＶ）が増加するほど前記最小値パラメータ（ＫＡＣＴＭＡＸ）の重みを増加させ、前記所定クランク角度期間（ＣＡＰＴＤＣ）は、一つの気筒のピストンが上死点に達する時期を基準とした７２０／Ｎ［度］の角度期間であることを特徴する。
【００１０】
この構成によれば、所定クランク角度期間内、すなわち一つの気筒のピストンが上死点に達する時期を基準とした７２０／Ｎ［度］の角度期間内において取得される検出値の最大値を示す最大値パラメータと、所定クランク角度期間内において取得される検出値の最小値を示す最小値パラメータとが算出され、最大値パラメータ及び最小値パラメータの重み付け平均化演算を行うことによって検出空燃比が算出され、吹き抜け量パラメータが増加するほど最小値パラメータの重みを増加させて、重み付け平均化演算が行われる。吹き抜け量パラメータが増加するほど、吹き抜ける吸気の量が増加し、検出値のリーン方向へのずれが増加するので、最小値パラメータの重みを増加させることによって、検出値をリッチ方向へ補正した検出空燃比を高い精度で算出することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記最大値パラメータ（ＫＡＣＴＭＩＮ）は、前記空燃比センサの出力を所定サンプリング角度（３０ｄｅｇ）毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最大値であり、前記最小値パラメータ（ＫＡＣＴＭＡＸ）は、前記空燃比センサの出力を前記所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最小値であることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、最大値パラメータは、空燃比センサの出力を所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最大値とされ、最小値パラメータは、空燃比センサの出力を所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最小値とされるので、最大値パラメータ及び最小値パラメータは直接的に簡便に取得することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記最大値パラメータ（ＫＡＣＴＭＩＮ）は、前記空燃比センサの出力を所定サンプリング角度（１０ｄｅｇ）毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最大値を含む複数の検出値の平均値（ＫＡＣＴＭＩＮＡＶ）であり、前記最小値パラメータ（ＫＡＣＴＭＡＸ）は、前記空燃比センサの出力を前記所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最小値を含む複数の検出値の平均値（ＫＡＣＴＭＡＸＡＶ）であることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、最大値パラメータは、空燃比センサの出力を所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最大値を含む複数の検出値の平均値とされ、最小値パラメータは、空燃比センサの出力を所定サンプリング角度毎にサンプリングすることによって得られる検出値の最小値を含む複数の検出値の平均値とされるので、比較的短い周期でサンプリングする場合において空燃比センサ出力の微少な変動の影響を低減することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関は、排気エネルギによって駆動されるタービン（２１）と、該タービンによって駆動され、吸入空気を加圧するコンプレッサ（２３）とを有する過給機（１２）を備え、前記空燃比センサ（３３）は前記タービン（２１）の上流側に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、空燃比センサはタービンの上流側に配置されるので、空燃比センサ近傍における、燃焼後の排気と吹き抜ける吸気との混合度合が過給機を備えていない機関と比べてより低下し、検出空燃比の精度向上効果がより顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる直噴式内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】吸気弁及び排気弁の作動特性（リフトカーブ）を示す図である。
【図３】図１に示す内燃機関の制御を行う制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の概要を説明するためのタイムチャートである。
【図５】空燃比フィードバック制御に適用される検出当量比（ＫＡＣＴ）を算出する処理のフローチャートである。
【図６】図５の処理で参照されるテーブルを示す図である。
【図７】図５に示す処理の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる直噴式内燃機関の構成を模式的に示す図である。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）１は、４つの気筒６を有し、気筒６の燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴式エンジンであり、各気筒６にはインジェクタ７、点火プラグ８が設けられ、各気筒６は図示しない吸気弁、排気弁、及びピストンを備えている。
【００１９】
エンジン１は、吸気通路２、排気通路１０、及びターボチャージャ（過給機）１２を備えている。吸気通路２は、サージタンク４に接続され、サージタンク４は吸気分岐通路５を介して各気筒６の燃焼室に接続されている。吸気通路２には、加圧された空気を冷却するためのインタークーラ３及びスロットル弁１３が設けられ、スロットル弁１３は、スロットルアクチュエータ１３ａによって駆動可能に構成されている。サージタンク４には、吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ３１が設けられ、吸気通路２には吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ３２が設けられている。
【００２０】
ターボチャージャ１２は、排気通路１０に設けられ、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービン２１と、シャフト２２を介してタービン２１に連結されたコンプレッサ２３とを備えている。コンプレッサ２３は、吸気通路２に設けられ、エンジン１に吸入される空気の加圧（圧縮）を行う。
【００２１】
エンジン１の各気筒６の燃焼室は排気分岐通路９を介して排気通路１０に接続されている。排気通路１０の最上流部、すなわち排気分岐通路９の集合部の直ぐ下流側には、燃焼室内で燃焼する混合気の空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ３３が設けられている。
【００２２】
排気通路１０には、タービン２１をバイパスするバイパス通路１１が接続されており、バイパス通路１１には、バイパス通路１１を通過する排気の流量を制御するウエストゲート弁（以下「ＷＧ弁」という）１４が設けられている。
【００２３】
エンジン１は、各気筒の吸気弁の作動位相ＣＡＩＮを連続的に変更する吸気弁作動位相可変機構１５を備えている。吸気弁作動位相可変機構１５によれば、吸気弁は、図２に実線Ｌ１で示す作動特性を最遅角位相として、カム軸の作動位相の進角に伴って破線Ｌ２で示す最進角位相までの間の位相で駆動される。なお、排気弁は実線Ｌ３で示す一定の作動特性で駆動される。吸気弁作動位相ＣＡＩＮが進角されると、排気弁の開弁期間ＣＡＥＸＯＰＮと、吸気弁の開弁期間ＣＡＩＮＯＰＮとが重複するオーバラップ期間ＣＡＯＶＬが増加し、吸気弁を介して燃焼室内（気筒内）に流入する吸気の一部が燃焼に寄与することなくそのまま排気弁を介して流出する（吸気の一部が燃焼室を吹き抜ける）。その吹き抜ける吸気の量に相関するパラメータとして、以下の説明では「吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶ」を使用する。
【００２４】
図３は、エンジン１の制御を行う制御系の構成を示すブロック図であり、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０には、上述した吸気圧センサ３１、吸入空気流量センサ３２、空燃比センサ３３の他、エンジン１のクランク軸の回転角度（クランク角度）ＣＡを検出するクランク角度センサ３４、吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸（図示せず）の回転角度ＣＡＭを検出するカム角度センサ３５、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３６、及び図示しない他のセンサ（エンジン冷却水温センサ、吸気温センサ、車速センサなど）が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ３０に供給される。ＥＣＵ３０の出力側には、インジェクタ７、点火プラグ８、スロットルアクチュエータ１３ａ、吸気弁作動位相可変アクチュエータ１５ａ、及びＷＧ弁１４が接続されている。クランク角度センサ３４及びカム角度センサ３５の検出出力に基づいて、燃料噴射時期、点火時期などの各種タイミング制御が行われるとともに、エンジン回転数ＮＥが算出される。また、カム角度センサ３５より出力されるカムパルスと、クランク角度センサ３４より出力されるクランクパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相である吸気弁作動位相ＣＡＩＮが検出される。
【００２５】
ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態（主としてエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱＤ）に応じて、インジェクタ７による燃料噴射制御、点火プラグ８による点火制御、ＷＧ弁１４によるタービン駆動制御、スロットル弁１３による吸入空気量制御を行う。要求トルクＴＲＱＤは、主としてアクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出され、アクセルペダル操作量ＡＰが増加するほど増加するように算出される。
【００２６】
インジェクタ７による燃料噴射量ＱＩＮＪは、吸入空気流量ＧＡＩＲに応じて算出される基本燃料量を、空燃比センサ３３により検出される空燃比ＡＦＡＣＴに応じた空燃比補正係数ＫＡＦによって補正することによって制御される。空燃比補正係数ＫＡＦは、検出空燃比ＡＦＡＣＴが目標空燃比ＡＦＣＭＤと一致するように算出される。
【００２７】
なお、以下の説明では検出空燃比ＡＦＡＣＴ及び目標空燃比ＡＦＣＭＤに代えて検出当量比ＫＡＣＴ及び目標当量比ＫＣＭＤを用いる。実際の制御では当量比が使用されるからである。検出当量比ＫＡＣＴと検出空燃比ＡＦＡＣＴとの関係は、下記式（１）で示される。式（１）のＡＦＳＴは、理論空燃比（≒１４．７、但し燃料がガソリンの場合）である。
ＫＡＣＴ＝ＡＦＳＴ／ＡＦＡＣＴ              （１）
【００２８】
図４は、本発明の概要を説明するためのタイムチャートであり、オーバラップ期間ＣＡＯＶＬが比較的大きい状態における検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの推移（同図（ａ））、及び空燃比センサ３３が装着された位置における排気圧ＰＥＸの推移（同（ｂ））が示されている。ＫＡＣＴＳＴＧは、空燃比センサ３３の出力をクランク角度３０度毎にサンプリングすることによって得られる電圧値を当量比に変換することによって取得される検出値であり、以下「瞬時検出当量比」という。
【００２９】
４つの気筒の排気弁の開閉に伴って排気圧ＰＥＸが変化し、それに伴って瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧも変化する。図４に示す１８０度の角度期間（一つの気筒のピストンが上死点に位置するタイミングを基準とする角度期間であり、以下「所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣ」という）における瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧを下記式（２）に適用して単純に平均化とすることによって平均当量比ＫＡＣＴＡＶを算出すると、以下に説明するように当量比の検出誤差が発生する。
ＫＡＣＴＡＶ＝ΣＫＡＣＴＳＴＧ／６        （２）
ここでΣＫＡＣＴＳＴＧは、所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣにおいて取得される６個の瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの合計である。
【００３０】
図４（ｃ）はこの検出誤差が発生する理由を説明するための図であり、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの推移が破線で示されている。この図に実線の矢印で示す角度範囲Ｒ１は、空燃比センサ３３の近傍を通過するガス流量が比較的大きい範囲であり、破線の矢印で示す角度範囲Ｒ２は、空燃比センサ３３の近傍を通過するガス流量が比較的小さい範囲である。角度範囲Ｒ１において通過するガスは、燃焼室内で燃焼した燃焼後の排気を主成分とする一方、角度範囲Ｒ２において通過するガスは、燃焼室を吹き抜ける吸気を主成分とする。瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧを単純に平均化するとガス流量の違いが反映されないため、太い実線Ｌ１１で示す実際（真）の当量比よりも小さい、細い実線Ｌ１２で示す当量比（実際の当量比よりリーン側にずれた当量比）が算出される。
【００３１】
そこで本実施形態では、所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣにおける瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの最大値ＫＡＣＴＭＡＸと最小値ＫＡＣＴＭＩＮを下記式（３）に適用して、両者の重み付け平均化演算を行うことによって、検出当量比ＫＡＣＴを算出する。
ＫＡＣＴ＝ＫＡＣＴＭＡＸ×ＫＳＣＶ＋ＫＡＣＴＭＩＮ×（１−ＫＳＣＶ）    （３）
ここで、ＫＳＣＶは０．５から１の間の値に設定される重み付け係数であり、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶが増加するほど増加するように設定される。
【００３２】
式（３）を用いることによって、所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣにおいて比較的流量の大きいときに取得される最大値ＫＡＣＴＭＡＸの方が、比較的流量の小さいときに取得される最小値ＫＡＣＴＭＩＮより重み付けを大きくした平均化演算が行われる。その結果、ガス流量の変化を加味した瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの平均化が行われ、精度の高い検出当量比ＫＡＣＴを得ることができる。
【００３３】
図５は、空燃比フィードバック制御に適用される検出当量比ＫＡＣＴを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ３０においてクランク角度３０度毎に実行される。
【００３４】
ステップＳ１１では、空燃比センサ３３の出力をサンプリングして瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)を算出する。ここでｉは０から５までの整数値をとるインデクスパラメータであり、例えば１つの気筒のピストンが上死点に位置するタイミングで「０」となるように設定される。
【００３５】
ステップＳ１２では、インデクスパラメータｉの値が「０」であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、最小値ＫＡＣＴＭＩＮ及び最大値ＫＡＣＴＭＡＸを何れも今回の瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(O)に設定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちにステップＳ１４に進む。
【００３６】
ステップＳ１４では、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)が最小値ＫＡＣＴＭＩＮより小さいか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、最小値ＫＡＣＴＭＩＮを瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)に設定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４の答が否定（ＮＯ）であるときは、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)が最大値ＫＡＣＴＭＡＸより大きい否かを判別する（ステップＳ１６）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、最大値ＫＡＣＴＭＡＸを瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)に設定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１６の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちにステップＳ１８に進む。
【００３７】
ステップＳ１８では、インデクスパラメータｉの値が「５」と等しいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）である間はステップＳ１９に進んで、インデクスパラメータｉの値を「１」だけ増加させる。
【００３８】
ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ２０〜Ｓ２２を実行して、検出当量比ＫＡＣＴを算出する。ステップＳ２０では、オーバラップ期間ＣＡＯＶＬ及び吸気弁開弁期間ＣＡＩＮＯＰＮを下記式（４）に適用し、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶを算出する。式（４）で算出されるＧＩＮＧＳＣＶは、１つの気筒においてオーバラップ期間ＣＡＯＶＬ中に吹き抜ける吸気量を近似するパラメータである。
ＧＩＮＧＳＣＶ＝ＧＡＩＲＣＹＬ×（ＣＡＯＶＬ／ＣＡＩＮＯＰＮ）      （４）
ここでＧＡＩＲＣＹＬは、気筒吸入空気量であり、検出される吸入空気流量ＧＡＩＲ[g/sec]を、エンジン回転数ＮＥの用いて１気筒当たりの吸入空気量に変換することによって算出される。
【００３９】
ステップＳ２１では、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶ及びエンジン回転数ＮＥに応じて図６に示すＫＳＣＶマップを検索し、重み付け係数ＫＳＣＶを算出する。ＫＳＣＶマップは、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶが増加するほど重み付け係数ＫＳＣＶが増加し、エンジン回転数ＮＥが増加するほど重み付け係数ＫＳＣＶが増加するように設定されている。図６に示すＮＥ１，ＮＥ２，ＮＥ３は、ＮＥ１＜ＮＥ２＜ＮＥ３なる関係を満たす。
【００４０】
ステップＳ２２では、ステップＳ１３〜Ｓ１７によって算出された最大値ＫＡＣＴＭＡＸ及び最小値ＫＡＣＴＭＩＮと、ステップＳ２１で算出された重み付け係数ＫＳＣＶを上記式（３）に適用して、検出当量比ＫＡＣＴを算出する。ステップＳ２３では、インデクスパラメータｉを「０」に設定する。
【００４１】
以上のように本実施形態では、吸気弁を介して燃焼室内に流入する吸気の一部がそのまま排気弁を介して流出する量に相関する吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶが算出され、その吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶ及び空燃比センサ３３の出力から算出される瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧに基づいて、空燃比フィードバック制御に適用される検出当量比ＫＡＣＴが算出される。空燃比センサ３３は４つの気筒に連通する４つの排気分岐通路９の集合部の直ぐ下流側に配置されているため、燃焼後の排気と、吹き抜ける吸気とがほとんど混合していない状態で空燃比センサ３３に到達する。その結果、一定クランク角度（３０度）毎に空燃比センサ出力をサンプリングすることによって得られる瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧを単純に平均化して検出当量比ＫＡＣＴを算出すると、検出当量比ＫＡＣＴが実際の（真の）空燃比よりリーン側にずれることが確認されている（図４（ｃ）参照）。したがって、空燃比センサ３３の出力から得られる瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの最大値ＫＡＣＴＭＡＸ及び最小値ＫＡＣＴＭＩＮと、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶが増加するほど増加するように設定される重み付け係数ＫＳＣＶを上記式（３）に適用して、検出当量比ＫＡＣＴを算出することによって、リーン側へのずれを補正することができる。その結果、実際の当量比を高い精度で検出し、空燃比制御の精度を向上させることができる。式（３）を用いることによって、所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣにおいて比較的流量の大きいときに取得される最大値ＫＡＣＴＭＡＸの方が、比較的流量の小さいときに取得される最小値ＫＡＣＴＭＩＮより重み付けを大きくした平均化演算が行われる。吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶが増加するほど、吹き抜ける吸気の量が増加し、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧのリーン方向へのずれが増加するので、最大値ＫＡＣＴＭＡＸの重みを増加させることによって、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧをリッチ方向へ補正した検出当量比ＫＡＣＴを高い精度で算出することができる。
【００４２】
また、エンジン１はタービン２１を含むターボチャージャ１２を備えており、空燃比センサ３３はタービン２１の上流側に配置されるので、空燃比センサ３３の近傍における、燃焼後の排気と吹き抜ける吸気との混合度合がターボチャージャを備えていないエンジンと比べてより低下し、検出当量比ＫＡＣＴの精度向上効果がより顕著となる。
【００４３】
［変形例］
上述した実施形態では、クランク角度３０度毎に空燃比センサ出力をサンプリングすることによって得られる瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの最大値をそのまま所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣ内の最大値ＫＡＣＴＭＡＸとして算出し、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの最小値をそのまま所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣ内の最小値ＫＡＣＴＭＩＮとして算出するようにしたが、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの最大値を含む複数の瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの平均値を最大値ＫＡＣＴＭＡＸとして算出し、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの最小値を含む複数の瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの平均値を最小値ＫＡＣＴＭＩＮとして算出するようにしてもよい。
【００４４】
図７はこのような最大値ＫＡＣＴＭＡＸ及び最小値ＫＡＣＴＭＩＮの算出方法を用いて、検出当量比ＫＡＣＴを算出する処理のフローチャートである。この変形例では、クランク角度１０度毎に空燃比センサ３３の出力をサンプリングし、図７の処理はクランク角度１０度毎に実行される。所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣにおけるサンプリング数は１８となり、インデクスパラメータｉは、「０」から「１７」までの値をとる。
【００４５】
図７の処理は、図５のステップＳ１５，Ｓ１６，及びＳ１８をそれぞれステップＳ１５ａ，Ｓ１６ａ，及びＳ１８ａに代えるとともに、ステップＳ３１を追加したものである。
【００４６】
ステップＳ１５ａでは、最小値ＫＡＣＴＭＩＮをその時点の瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)に設定するとともに、インデクスパラメータｉの値を最小値インデクスｉＭＩＮとして記憶する。ステップＳ１７ａでは、最大値ＫＡＣＴＭＡＸをその時点の瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)に設定するとともに、インデクスパラメータｉの値を最大値インデクスｉＭＡＺとして記憶する。ステップＳ１８ａでは、インデクスパラメータｉの値が「１７」と等しいか否かを判別する。
【００４７】
ステップＳ１８ａの答が肯定（ＹＥＳ）となった時点でステップＳ３１に進み、最小値ＫＡＣＴＭＩＮ及び最大値ＫＡＣＴＭＡＸを、それぞれ下記式（５）及び（６）によって算出される平均化最小値ＫＡＣＴＭＩＮＡＶ及び平均化最大値ＫＡＣＴＭＭＡＸＡＶに設定する。
ＫＡＣＴＭＩＮＡＶ＝（ＫＡＣＴＳＴＧ(iMIN-1)＋ＫＡＣＴＳＴＧ(iMIN)
＋ＫＡＣＴＳＴＧ(iMIN+1)）／３                  （５）
ＫＡＣＴＭＡＸＡＶ＝（ＫＡＣＴＳＴＧ(iMAX-1)＋ＫＡＣＴＳＴＧ(iMAX)
＋ＫＡＣＴＳＴＧ(iMAX+1)）／３                  （６）
【００４８】
ただし、図４（ａ）を参照すれば明らかなように、最小値インデクスｉＭＩＮは、「０」または「１７」となる可能性が高いので、最小値インデクスｉＭＩＮが「０」であるときは、下記式（５ａ）を用いて、また「１７」であるときは下記式（５ｂ）を用いて平均化最小値ＫＡＣＴＭＩＮＡＶを算出する。
ＫＡＣＴＭＩＮＡＶ＝（ＫＡＣＴＳＴＧ(17)＋ＫＡＣＴＳＴＧ(0)
＋ＫＡＣＴＳＴＧ(1)）／３                      （５ａ）
ＫＡＣＴＭＩＮＡＶ＝（ＫＡＣＴＳＴＧ(16)＋ＫＡＣＴＳＴＧ(17)
＋ＫＡＣＴＳＴＧ(0)）／３                      （５ｂ）
【００４９】
図７の処理によれば、最大値ＫＡＣＴＭＡＸは、空燃比センサ出力を所定サンプリング角度（１０度）毎にサンプリングすることによって得られる瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)の最大値ＫＡＣＴＳＴＧ(iMAX)を含む３つの瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)の平均値とされ、最小値ＫＡＣＴＭＩＮは、空燃比センサ出力を所定サンプリング角度（１０度）毎にサンプリングすることによって得られる瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)の最小値ＫＡＣＴＳＴＧ(iMIN)を含む３つの瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧ(i)の平均値とされるので、比較的短い周期でサンプリングする場合において空燃比センサ出力の微少な変動の影響を低減することができる。
【００５０】
本実施形態では、ＥＣＵ３０が吹き抜け量パラメータ算出手段、検出空燃比算出手段、及び空燃比制御手段を構成する。
【００５１】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、吹き抜け量パラメータは、式（４）によって算出されるものに限るものではなく、特許文献１に示される吸気吹き抜け率や、式（４）に含まれるオーバラップ期間ＣＡＯＶＬと吸気弁開弁期間ＣＡＩＮＯＰＮとの比率（ＣＡＯＶＬ／ＣＡＩＮＯＰＮ）を使用してもよい。
【００５２】
また上述した実施形態では、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶ及びエンジン回転数ＮＥに応じて重み付け係数ＫＳＣＶを算出するようにしたが、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ（オーバラップ期間ＣＡＯＶＬ）を決定するためのパラメータとして使用可能な特定パラメータ（例えば吸入空気流量ＧＡＩＲ、スロットル弁開度ＴＨ、吸気圧ＰＢＡ）及びエンジン回転数ＮＥに応じて重み付け係数ＫＳＣＶを算出するようにしてもよい（吸入空気流量ＧＡＩＲなどの特定パラメータとオーバラップ期間ＣＡＯＶＬとの対応関係が一律である場合に限る）。また、エンジン回転数ＮＥの変化に関わらず、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶのみに応じて重み付け係数ＫＳＣＶを決定するようにしてもよい。
【００５３】
さらに重み付け係数ＫＳＣＶをエンジン回転数ＮＥの変化に関わらず下記式（７）によって算出するようにしてもよい。
ＫＳＣＶ＝ＧＥＸＣＹＬ／（ＧＩＮＧＳＣＶ＋ＧＥＸＣＹＬ）            （７）
ここでＧＥＸＣＹＬは、１つの気筒において燃焼したガスの量である排気量であり、式（７）は下記式（７ａ）に変形可能である。
ＫＳＣＶ＝（ＧＡＩＲＣＹＬ−ＧＩＮＧＳＣＶ）／ＧＡＩＲＣＹＬ        （７ａ）
【００５４】
また、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧの単純な平均値である平均当量比ＫＡＣＴＡＶにリッチ補正係数ＫＲＩＣＨ（＞１）を乗算することによって、検出当量比ＫＡＣＴを算出するようにしてもよい。その場合に、リッチ補正係数ＫＲＩＣＨは、吹き抜け量パラメータＧＩＮＧＳＣＶが増加するほど増加するように設定する。
【００５５】
また、上述した実施形態では、４気筒の直噴エンジンを示したが、本発明は気筒数Ｎ（２以上の整数）のエンジンの制御に適用可能であり、また吸気ポートに燃料を噴射するエンジンの制御にも適用可能である。所定クランク角度期間ＣＡＰＴＤＣは、気筒数Ｎに対応して７２０／Ｎ［度］に設定する。また上述した実施形態では、ターボチャージャを備えるエンジンに本発明を適用したが、ターボチャージャ（過給機）を備えていないエンジンの制御にも適用可能である。
【００５６】
また、上述した実施形態では、吸気弁作動位相可変機構を備えるエンジンを示したが、本発明は吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間が重複するオーバラップ期間が存在するように、吸気弁及び／または排気弁の作動特性が設定されているエンジン（吸気弁作動位相可変機構の有無にかかわらず）の制御に適用可能である。
【００５７】
また、上述した実施形態では、空燃比センサ出力から瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧを算出し、瞬時検出当量比ＫＡＣＴＳＴＧを用いて検出当量比ＫＡＣＴを算出して空燃比制御に適用しているが、空燃比センサ出力から瞬時検出空燃比ＡＦＡＣＴＳＴＧを算出し、瞬時検出空燃比ＡＦＡＣＴＳＴＧを用いて検出空燃比ＡＦＡＣＴを算出して空燃比制御に適用してもよい。その場合には、大小関係が逆となるため、当量比の最大値ＫＡＣＴＭＡＸは、空燃比の最小値ＡＦＡＣＴＭＩＮに対応し、当量比の最小値ＫＡＣＴＭＩＮは空燃比の最大値ＡＦＡＣＴＭＡＸに対応する。
【符号の説明】
【００５８】
１  内燃機関
２  吸気通路
６  気筒
７  インジェクタ
９  排気分岐通路
１０  排気通路
１２  ターボチャージャ
２１  タービン
２３  コンプレッサ
３０  電子制御ユニット（吹き抜け量パラメータ算出手段、検出空燃比算出手段、空燃比制御手段）
３３  空燃比センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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