(57)【要約】【課題】この発明は、排気バルブの閉弁時期を進角させた場合や、排気ガスの吹き戻し量が増大した場合でも、吸入空気量を正確に算出することを目的とする。【解決手段】ＥＣＵ５０は、排気バルブ３６の閉弁時期の進角量αが進角基準値θ1以内である場合には、吸入空気量の算出精度及び応答性が高い過給圧センサ４８の出力に基いて、吸入空気量を算出する。また、バルブタイミング制御により進角量αが進角基準値θ1よりも大きくなった場合には、排気ガスの吹き戻しにより過給圧センサ４８の出力に誤差が生じていると判断し、エアフローセンサ２４の出力に基いて吸入空気量を算出する。従って、排気バルブ３６の進角量α（排気ガスの吹き戻し量）に基いて吸入空気量の算出方法を適切に使い分けることができ、吸入空気量を用いる各種の制御を高い精度で実行することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサと、
内燃機関の排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャと、
前記エアフローセンサの下流側に配置され、前記ターボチャージャにより過給された吸入空気の過給圧を検出する過給圧センサと、
内燃機関の運転状態に応じて排気バルブの閉弁時期を基準閉弁時期よりも進角させる排気バルブ制御手段と、
前記排気バルブの閉弁時期の進角量が所定の基準値以下であるときに、前記過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を取得する第１の吸入空気量取得手段と、
前記排気バルブの閉弁時期の進角量が前記基準値よりも大きいときに、前記エアフローセンサの出力に基いて吸入空気量を取得する第２の吸入空気量取得手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気バルブの閉弁時期の進角量が前記基準値よりも大きな値に設定された他の基準値を超えているときに、前記第１，第２の吸入空気量取得手段に代わって作動し、内燃機関の回転数及び負荷率に基いて吸入空気量を取得する第３の吸入空気量取得手段を備えてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサと、
内燃機関の排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャと、
前記エアフローセンサの下流側に配置され、前記ターボチャージャにより過給された吸入空気の過給圧を検出する過給圧センサと、
内燃機関の吸気系に吹き戻す排気ガスの吹き戻し量を、前記過給圧センサの出力に基いて取得する吹き戻し量取得手段と、
前記排気ガスの吹き戻し量が所定の基準値以下であるときに、前記過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を取得する第１の吸入空気量取得手段と、
前記排気ガスの吹き戻し量が前記基準値よりも大きいときに、前記エアフローセンサの出力に基いて吸入空気量を取得する第２の吸入空気量取得手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸気系の上流部に到達する排気ガスの吹き戻し量を、前記エアフローセンサの出力に基いて取得する上流側の吹き戻し量取得手段と、
前記上流側の吹き戻し量取得手段により取得した排気ガスの吹き戻し量が前記エアフローセンサに対応する他の基準値よりも大きいときに、前記第１，第２の吸入空気量取得手段に代わって作動し、内燃機関の回転数及び負荷率に基いて吸入空気量を取得する第３の吸入空気量取得手段と、
を備えてなる請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記吹き戻し量取得手段は、センサ出力の振幅値を前記排気ガスの吹き戻し量として取得する構成としてなる請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記過給圧の脈動が大きいほど、前記過給圧センサの出力の読取り期間を短く設定し、かつ前記読取り期間を脈動の谷間に設定する読取り期間可変手段を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか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、内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボチャージャを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００２−２２７６３０号公報）に開示されているように、排気バルブの開弁時期を進角させ、これにより触媒を加熱する構成とした内燃機関の制御装置が知られている。排気バルブの開弁時期を進角（早開き）させた場合には、筒内から燃焼直後の高温な排気ガスが排出され、排気温度が上昇する。従来技術では、これを利用して触媒を加熱するようにしている。
【０００３】
一方、他の従来技術としては、ターボチャージャを備えた内燃機関において、過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を算出する構成とした制御装置が知られている。一般に、ターボチャージャの作動時には、エアフローセンサよりも過給圧センサの方が吸入空気量を算出するのに適している場合があり、従来技術では、このような場合に過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を求めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２７６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来技術において、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）により排気バルブの早開きを実施する場合には、バルブの位相を進角させることになるので、閉弁時期も進角される（早閉じ）。一般に、排気バルブの閉弁時期を進角させた場合には、内部ＥＧＲ量が増加し、筒内から吸気通路に吹き戻す排気ガスの量（吹き戻し量）が増大することになる。この現象は、ＶＶＴ以外の可変動弁機構でも、排気バルブの早閉じ制御等を実施することにより生じるものである。
【０００６】
一方、ターボチャージャを備えた内燃機関において、過給圧センサは、各気筒の吸気ポートから比較的近いインテークマニホールドに取付けられることが多い。このため、過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を算出している場合には、排気バルブの早閉じ制御を実施すると、排気ガスの吹き戻しにより過給圧センサの検出圧力が変動し、吸入空気量の算出値に誤差が生じるという問題がある。なお、この問題は、排気バルブの早閉じ制御に限って発生するものではなく、何らかの理由により排気ガスの吹き戻し量が増大した場合に生じるものである。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ターボチャージャを備えた内燃機関において、排気バルブの閉弁時期を進角させた場合や、排気ガスの吹き戻し量が増大した場合でも、吸入空気量を正確に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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサと、
内燃機関の排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャと、
前記エアフローセンサの下流側に配置され、前記ターボチャージャにより過給された吸入空気の過給圧を検出する過給圧センサと、
内燃機関の運転状態に応じて排気バルブの閉弁時期を基準閉弁時期よりも進角させる排気バルブ制御手段と、
前記排気バルブの閉弁時期の進角量が所定の基準値以下であるときに、前記過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を取得する第１の吸入空気量取得手段と、
前記排気バルブの閉弁時期の進角量が前記基準値よりも大きいときに、前記エアフローセンサの出力に基いて吸入空気量を取得する第２の吸入空気量取得手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、前記排気バルブの閉弁時期の進角量が前記基準値よりも大きな値に設定された他の基準値を超えているときに、前記第１，第２の吸入空気量取得手段に代わって作動し、内燃機関の回転数及び負荷率に基いて吸入空気量を取得する第３の吸入空気量取得手段を備える構成としている。
【００１０】
第３の発明は、内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローセンサと、
内燃機関の排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャと、
前記エアフローセンサの下流側に配置され、前記ターボチャージャにより過給された吸入空気の過給圧を検出する過給圧センサと、
内燃機関の吸気系に吹き戻す排気ガスの吹き戻し量を、前記過給圧センサの出力に基いて取得する吹き戻し量取得手段と、
前記排気ガスの吹き戻し量が所定の基準値以下であるときに、前記過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を取得する第１の吸入空気量取得手段と、
前記排気ガスの吹き戻し量が前記基準値よりも大きいときに、前記エアフローセンサの出力に基いて吸入空気量を取得する第２の吸入空気量取得手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、前記吸気系の上流部に到達する排気ガスの吹き戻し量を、前記エアフローセンサの出力に基いて取得する上流側の吹き戻し量取得手段と、
前記上流側の吹き戻し量取得手段により取得した排気ガスの吹き戻し量が前記エアフローセンサに対応する他の基準値よりも大きいときに、前記第１，第２の吸入空気量取得手段に代わって作動し、内燃機関の回転数及び負荷率に基いて吸入空気量を取得する第３の吸入空気量取得手段と、
を備える構成としている。
【００１２】
第５の発明によると、前記吹き戻し量取得手段は、センサ出力の振幅値を前記排気ガスの吹き戻し量として取得する構成としている。
【００１３】
第６の発明は、前記過給圧の脈動が大きいほど、前記過給圧センサの出力の読取り期間を短く設定し、かつ前記読取り期間を脈動の谷間に設定する読取り期間可変手段を備える構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、排気バルブの閉弁時期の進角量が基準値以下である場合には、過給圧センサの出力が排気ガスの吹き戻しの影響を殆ど受けていないと考えられる。この場合、第１の吸入空気量取得手段は、吸入空気量の算出精度及び応答性が高い過給圧センサの出力に基いて、吸入空気量を正確に取得することができる。また、前記進角量が基準値よりも大きい場合には、過給圧センサの出力に誤差が生じていると考えられる。この場合、エアフローセンサは、過給圧センサよりも上流側に配置されている分だけ吹き戻しの影響を受け難いので、第２の吸入空気量取得手段は、エアフローセンサの出力に基いて吸入空気量を正確に取得することができる。従って、排気バルブの進角量に基いて吸入空気量の取得方法を適切に使い分けることができ、排気ガスの吹き戻し量に応じて出来るだけ正確な取得方法を選択することができる。
【００１５】
第２の発明によれば、排気バルブの閉弁時期の進角量が前記基準値よりも大きな他の基準値を超えている場合には、過給圧センサとエアフローセンサの両方の出力に誤差が生じていると考えられる。この場合、第３の吸入空気量取得手段は、センサの出力を使用せず、機関回転数及び負荷率に基いて吸入空気量を可能な限り正確に取得することができる。
【００１６】
第３の発明によれば、吹き戻し量取得手段は、吸気系に吹き戻す排気ガスの吹き戻し量を、過給圧センサの出力に基いて取得することができる。この吹き戻し量が基準値以下である場合には、過給圧センサの出力が正常であると考えられるので、第１の吸入空気量取得手段により過給圧センサの出力に基いて吸入空気量を正確に算出することができる。また、吹き戻し量が基準値よりも大きい場合には、第１の発明の場合と同様に、第２の吸入空気量取得手段によりエアフローセンサの出力に基いて吸入空気量を正確に取得することができる。従って、排気ガスの吹き戻し量に基いて吸入空気量の取得方法を適切に使い分けることができ、吸入空気量を用いる各種の制御を高い精度で実行することができる。
【００１７】
第４の発明によれば、上流側の吹き戻し量取得手段は、吸気系の上流部に到達する排気ガスの吹き戻し量をエアフローセンサの出力に基いて取得することができる。この上流側の吹き戻し量がエアフローセンサに対応する他の基準値よりも大きい場合には、過給圧センサとエアフローセンサの両方の出力に誤差が生じていると考えられる。この場合、第３の吸入空気量取得手段は、センサの出力を使用せず、機関回転数及び負荷率に基いて吸入空気量を可能な限り正確に取得することができる。
【００１８】
第５の発明によれば、過給圧センサやエアフローセンサの出力が排気ガスの吹き戻しにより変動（振動）するときの振幅値は、排気ガスの吹き戻し量が増えるほど大きくなる傾向がある。従って、吹き戻し量取得手段は、これらのセンサ出力の振幅値を排気ガスの吹き戻し量として取得することができる。
【００１９】
第６の発明によれば、読取り期間可変手段は、過給圧の脈動が大きいほど、過給圧センサの出力の読取り期間を短く設定し、かつ前記読取り期間を脈動の谷間に設定することができる。これにより、脈動の大きさに応じてセンサ出力の読取り期間を適切に設定することができ、脈動の影響でセンサ出力に誤差が生じるタイミングを読取り期間から除外することができる。従って、排気ガスの吹き戻しが生じている状態でも、過給圧センサにより過給圧を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】排気バルブの位相を進角させた場合の筒内圧の変化を示す特性線図である。
【図３】排気バルブの位相を進角させることにより吸気系の各部位に生じる圧力変動を示す特性線図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３において、過給圧センサの出力を読取るタイミングを示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３おいて、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型のディーゼルエンジンからなる内燃機関１０を備えている。なお、図１では、内燃機関１０に搭載された複数気筒のうちの１気筒を例示している。内燃機関１０の各気筒には、ピストン１２の往復動作により拡大，縮小する燃焼室１４が設けられている。ピストン１２は、内燃機関１０の出力軸であるクランク軸１６に連結されている。また、内燃機関１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路２０とを備えている。吸気通路１８は、その一部を構成するインテークマニホールドを介して各気筒の吸気ポートに接続されており、排気通路２０も同様に、各気筒の排気ポートに接続されている。
【００２２】
また、吸気通路１８には、エアクリーナ２２の下流側で吸入空気量を検出するエアフローセンサ２４と、電子制御式のスロットルバルブ２６とが設けられている。スロットルバルブ２６は、アクセル開度等に基いてスロットルモータ２８により駆動され、吸入空気量を増減させる。一方、排気通路２０には、排気ガスを浄化する触媒３０が設けられている。また、各気筒には、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁３２と、吸気ポートを筒内に対して開，閉する吸気バルブ３４と、排気ポートを筒内に対して開，閉する排気バルブ３６とが設けられている。
【００２３】
上述したバルブ３４，３６のうち、少なくとも排気バルブ３６の位相は、内燃機関１０に搭載されたＶＶＴ（Variable Valve Timing system）３８により可変に設定される。ＶＶＴ３８は、例えば特開２０００−８７７６９号公報に開示されているような公知の構成を有している。具体的に述べると、まず、排気バルブ３６を駆動するカムシャフト（図示せず）にはタイミングプーリが設けられており、このタイミングプーリは、タイミングチェーンを介してクランク軸１８に連結されている。従って、クランク軸１８の回転がタイミングチェーン及びタイミングプーリを介してカムシャフトに伝達されると、排気バルブ３６がカムシャフトの回転角に応じた所定のタイミングで開，閉する。一方、ＶＶＴ３８は、カムシャフトとタイミングプーリとを相対回転させるアクチュエータを備えており、両者の相対回転角に応じて排気バルブ３６の位相を可変に設定することができる。
【００２４】
また、内燃機関１０には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ４０が搭載されている。ターボチャージャ４０は、排気通路２０に設けられたタービン４０ａと、エアフローセンサ２４の下流側で吸気通路１８に設けられたコンプレッサ４０ｂとを備えており、タービン４０ａとコンプレッサ４０ｂとは連結されている。ターボチャージャ４０の作動時には、タービン４０ａが排気圧を受けて回転すると、コンプレッサ４０ｂが一緒に回転することにより吸入空気を過給する。吸気通路１８には、コンプレッサ４０ｂにより過給された吸入空気を冷却するインタークーラ４２が設けられている。また、排気通路２０には、タービン４０ａをバイパスして排気ガスを流通させる電磁駆動式のウェイストゲートバルブ４４が設けられている。
【００２５】
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ４６、過給圧センサ４８等を含むセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。クランク角センサ４６は、クランク軸１８の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いて機関回転数を検出したり、クランク角を検出することができる。過給圧センサ４８は、エアフローセンサ２４の下流側となる位置でインテークマニホールドに設けられており、コンプレッサ４０ｂにより過給された吸入空気の過給圧を検出する。
【００２６】
センサ系統には、前記センサ２４，４６，４８に加えて、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサ（例えば内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ２８、燃料噴射弁３２、ＶＶＴ３８、ウェイストゲートバルブ４４等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２７】
そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動することにより、運転状態を制御する。具体的に述べると、燃料噴射制御では、後述の吸気量算出切換制御により取得した吸入空気量と、目標空燃比等とに基いて燃料噴射量を算出し、この算出結果に基いて燃料噴射弁３２を駆動する。また、過給圧制御では、過給圧センサ４８により検出した過給圧に基いてウェイストゲートバルブ４４を駆動し、過給圧をフィードバック制御する。
【００２８】
一方、排気バルブ３６のバルブタイミング制御（以下、排気バルブ制御と称す）では、例えば始動時のような特定の運転状態において、ＶＶＴ３８により排気バルブ３６の位相を進角させる。これにより、排気バルブ３６の開弁時期は基準閉弁時期よりも早くなるので、燃焼直後の高温な排気ガスを排気通路２０に流通させることができる。なお、基準閉弁時期とは、排気バルブ制御を実行していない通常時の閉弁時期であり、予め設定されている。従って、排気バルブ制御によれば、排気温度を上昇させ、触媒３０の暖気を促進することができる。
【００２９】
[実施の形態１の特徴]
ターボチャージャ付きの内燃機関において、吸入空気量を算出する場合には、以下に示す３つの算出方法が知られている。
（１）過給圧センサの出力に基いて算出する
（２）エアフローセンサの出力に基いて算出する
（３）機関回転数と負荷率とに基いてマップデータにより算出する
【００３０】
上記の方法（１）は、シリンダの体積効率が一定であると仮定した上で、過給圧センサ４８の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、方法（２）は、エアフローセンサ２４の出力に対して応答遅れ等の補正を行うことにより、吸入空気量を算出する。方法（３）は、吸入空気量、機関回転数及び負荷率の関係をマップデータ化してＥＣＵ５０に予め記憶させておき、このマップデータに基いて吸入空気量を算出する。なお、ディーゼルエンジンでは、負荷率が燃料噴射量に対応しているので、上記マップデータは、吸入空気量、機関回転数及び燃料噴射量の関係をデータ化したものでもよい。これらの方法を算出値の精度及び応答性が高い順に並べると、方法（１）＞方法（２）＞方法（３）となる。従って、基本的には、過給圧センサ４８の出力に基いて吸入空気量を算出するのが好ましい。
【００３１】
しかし、排気バルブ制御の実行時には、排気バルブ３６の開弁時期と共に閉弁時期も進角されるので、吸気系に対する排気ガスの吹き戻し量が増大し、これによりセンサの出力が影響を受ける場合がある。図２は、排気バルブの位相を進角させた場合の筒内圧の変化を示す特性線図である。この図において、「ＥＸ６５°」、「ＥＸ３５°」は、排気バルブの位相を６５°ＣＡ進角させた場合と、同じく位相を３５°ＣＡ進角させた場合を示している。また、「ベース」とは、排気バルブの位相を進角させていない通常の状態、即ち、排気バルブの閉弁時期を前述の基準閉弁時期に設定した状態を示している。図２に示すように、排気バルブの位相（閉弁時期）を進角させると、吸気バルブの開弁時（ＩＶＯ）における筒内圧が上昇する。この結果、吸気系への吹き戻し量が増大し、エアフローセンサ２４や過給圧センサ４８の出力が変動し易くなる。
【００３２】
（吸気量算出切換制御）
そこで、本実施の形態では、排気バルブ３６の閉弁時期の進角量αに応じて吸入空気量の算出方法を上記（１）〜（３）の何れかに切換える吸気量算出切換制御を実行する。ここで、進角量αとは、排気バルブ制御等により設定された排気バルブの実際の閉弁時期と、前述した基準閉弁時期との差分であり、クランク角の進角方向を正方向とすれば、進角量α＝閉弁時期−基準閉弁時期として定義される。
【００３３】
吸気量算出切換制御では、まず、排気バルブの進角量αが所定の進角基準値θ1以下である場合（θ1≧α）に、前記方法（１）を採用し、過給圧センサ４８の出力に基いて吸入空気量を取得する。過給圧センサ４８の出力に対する排気ガスの吹き戻しの影響は、排気バルブの進角量αが大きい場合に増大するが、進角基準値θ1とは、この影響が軽微で済むような進角量αの最大値として定義される。従って、進角量αが進角基準値θ1以下である場合には、過給圧センサ４８の出力が正常である（吹き戻しの影響を殆ど受けていない）と考えられるので、吸入空気量の算出精度及び応答性が高い過給圧センサ４８の出力に基いて、吸入空気量を迅速かつ正確に算出することができる。そして、ＥＣＵ５０は、筒内に流入するガス量を、過給圧センサ４８の出力に基いてフィードバック制御することができる。
【００３４】
また、進角量αが進角基準値θ1よりも大きい場合には、過給圧センサ４８の出力に対する吹き戻しの影響が大きくなる。図３は、排気バルブの位相を進角させることにより吸気系の各部位に生じる圧力変動を示す特性線図である。この図において、図３（ａ）はエアクリーナ（Ａ／Ｃ）の下流近傍での圧力変動を示し、図３（ｂ）はインタークーラ（Ｉ／Ｃ）の入口での圧力変動、図３（ｃ）はインタークーラの出口での圧力変動をそれぞれ示している。図３に示すように、過給圧センサ４８の位置（インタークーラ４２の出口側）では、排気ガスの吹き戻しによる圧力変動が大きいのに対し、これよりも上流側となるエアフローセンサ２４の位置（エアクリーナ２２の下流近傍）では、吹き戻しによる圧力変動が比較的小さい。
【００３５】
そこで、排気バルブの進角量αが進角基準値θ1よりも大きく、かつ所定の大進角基準値θ2以下である場合（θ2≧α＞θ1）には、前記方法（２）を採用し、エアフローセンサ２４の出力に基いて吸入空気量を取得する。上記の大進角基準値θ2とは、進角基準値θ1よりも大きな値に設定された他の基準値であり、エアフローセンサ２４の出力に対する吹き戻しの影響が軽微で済むような進角量αの最大値として定義される。従って、進角量αがθ2≧α＞θ1である場合には、過給圧センサ４８の出力には誤差が生じているものの、エアフローセンサ２４の出力は正常であると考えられる。そこで、この場合には、エアフローセンサ２４の出力に基いて吸入空気量を正確に算出することができる。これにより、ＥＣＵ５０は、筒内に流入するガス量を、エアフローセンサ２４の出力に基いてフィードバック制御することができる。
【００３６】
上述したように、エアフローセンサ２４は、過給圧センサ４８よりも上流側に配置されている分だけ吹き戻しの影響を受け難いが、進角量αがある程度大きくなると、エアフローセンサ２４の出力にも吹き戻しの影響が生じるようになる。このため、排気バルブの進角量αが大進角基準値θ2よりも大きい場合（α＞θ2）には、過給圧センサ４８及びエアフローセンサ２４の出力を使用せず、前記方法（３）を採用する。即ち、この場合には、機関回転数と負荷率（燃料噴射量）とに基いて前記マップデータにより吸入空気量を取得する。この構成によれば、吹き戻しの影響によりセンサ出力の精度が低い場合でも、マップデータに基いて吸入空気量を可能な限り正確に算出することができる。
【００３７】
なお、排気ガスの吹き戻し量は、例えば実験で直接計測したり、断熱圧縮状態での筒内圧の理論計算値から算出することができる。このため、上述した進角基準値θ1と大進角基準値θ2は、吹き戻し量と進角量αとの関係を求めることにより容易に決定することができる。一例を挙げれば、進角基準値θ1を２０°程度に設定し、大進角基準値θ2を４０°程度に設定するのが好ましい。
【００３８】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。図４に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図４に示すルーチンでは、まず、内燃機関の運転状態に基いて前述の排気バルブ制御を実行する（ステップ１００）。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、排気バルブ制御を図４中に記載したが、本発明はこのフローチャートに限定されるものではない。即ち、排気バルブ制御は、図４に示すルーチンと実行タイミングが異なる他のルーチンで実行する構成としてもよい。
【００３９】
次の処理では、排気バルブ制御により設定された排気バルブ３６の閉弁時期の進角量αを取得する（ステップ１０２）。そして、進角量αが進角基準値θ1以下であるか否かを判定し（ステップ１０４）、この判定成立時には、過給圧センサ４８の出力に基いて吸入空気量を算出する（ステップ１０６）。また、ステップ１０４の判定が不成立のときには、進角量αが大進角基準値θ2以下であるか否かを判定し（ステップ１０８）、この判定成立時には、エアフローセンサ２４の出力に基いて吸入空気量を算出する（ステップ１１０）。また、ステップ１０８の判定が不成立のときには、機関回転数及び負荷率と前記マップデータとに基いて吸入空気量を算出する（ステップ１１２）。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、排気バルブ３６の進角量αに基いて吸入空気量の算出方法を適切に使い分けることができ、排気ガスの吹き戻し量が増減する場合でも、状況に応じて出来るだけ正確な算出方法を選択することができる。これにより、吸入空気量を用いる各種の制御を高い精度で実行することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態１では、図４中のステップ１００が請求項１に記載された排気バルブ制御手段の具体例を示し、ステップ１０４，１０６が請求項１に記載された第１の吸入空気量取得手段の具体例を示している。また、ステップ１０４，１１０は、請求項１に記載された第２の吸入空気量取得手段の具体例を示し、ステップ１０８，１１２は、請求項２に記載された第３の吸入空気量取得手段の具体例を示している。
【００４２】
また、実施の形態１では、排気バルブ３６の位相を変化させるＶＶＴ３８によりバルブ制御を実行するものとした。しかし、本発明はＶＶＴに限らず、排気バルブ３６の少なくとも閉弁時期を可変に設定することが可能な他の可変動弁機構を用いてもよい。また、本発明は、必ずしも排気バルブの位相を進角させる必要はなく、例えば排気バルブの早閉じ制御のように、閉弁時期だけを進角させる制御に適用してもよい。
【００４３】
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。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様のシステム構成（図１）を採用しているものの、以下に述べる制御内容において、実施の形態１と構成が異なっている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４４】
［実施の形態２の特徴］
本実施の形態では、過給圧センサ４８及びエアフローセンサ２４の出力に基いて排気ガスの吹き戻し量を取得し、この吹き戻し量に応じて吸入空気量の算出方法を前記（１）〜（３）の何れかに切換える構成としている。センサ２４，４８の出力は、図３に示す圧力変動の波形とほぼ同様に、排気ガスの吹き戻しが生じることにより周期的に変動（振動）するが、その振幅値は、排気ガスの吹き戻し量が増えるほど大きくなる。そこで、吸気量算出切換制御では、過給圧センサ４８の出力の振幅値Ａtと、エアフローセンサ２４の出力の振幅値Ａaとを、それぞれ排気ガスの吹き戻し量として取得する。
【００４５】
具体的に述べると、センサ出力の振幅値Ａt，Ａaは、例えばセンサ２４，４８から出力される信号波形のピーク値、または信号波形の時間平均値等として算出される。また、過給圧センサ４８は、エアフローセンサ２４よりも下流側に配置されているので、過給圧センサ４８の振幅値Ａtは、吸気系の少なくとも下流部（過給圧センサの位置）に到達する排気ガスの吹き戻し量として算出される。これに対し、エアフローセンサ２４の振幅値Ａaは、吸気系の上流部（エアフローセンサの位置）に到達する排気ガスの吹き戻し量として算出される。
【００４６】
そして、吸気量算出切換制御では、まず、過給圧センサ４８の振幅値Ａtが所定の振幅基準値Ａ1以下である場合（Ａ1≧Ａt）に、前記方法（１）を採用し、過給圧センサ４８の出力に基いて吸入空気量を取得する。ここで、振幅基準値Ａ1は、過給圧センサ４８に対応して設定されるもので、例えば過給圧センサ４８の出力により吸入空気量を正確に算出することが可能な最大の吹き戻し量（振幅値）として定義される。より具体的に述べると、振幅基準値Ａ1は、例えば吹き戻しの影響が軽微である場合の振幅値に対して、一定の余裕代（マージン）を加えることにより設定される。従って、過給圧センサ４８の振幅値Ａtが振幅基準値Ａ1以下である場合には、吸気系の下流部に到達する吹き戻し量が少ないので、過給圧センサ４８の出力は正常であると考えられる。そこで、この場合には、過給圧センサ４８の出力に基いて吸入空気量を正確に算出することができる。
【００４７】
また、上記の振幅基準値Ａ1は、例えば排気ガスの吹き戻しが生じた状態でも、筒内の酸素濃度が十分に確保されるような最大の吹き戻し量に応じて設定してもよい。この場合、振幅基準値Ａ1は、例えば筒内の新気量、ＥＧＲ率等に応じて可変に設定される。この構成によれば、過給圧センサ４８の振幅値Ａtが振幅基準値Ａ1以下である場合には、排気ガスの吹き戻しが生じた状態でも、筒内で良好な燃焼状態を維持することができる。
【００４８】
一方、過給圧センサ４８の振幅値Ａtが振幅基準値Ａ1よりも大きく、かつエアフローセンサ２４の振幅値Ａaが他の振幅基準値Ａ2以下である場合（Ａt＞Ａ1，かつＡ2≧Ａa）には、前記方法（２）を採用し、エアフローセンサ２４の出力に基いて吸入空気量を取得する。ここで、振幅基準値Ａ2は、エアフローセンサ２４に対応して振幅基準値Ａ1と別個に設定されるもので、例えばエアフローセンサ２４の出力により吸入空気量を正確に算出することが可能な最大の振幅値として定義される。従って、振幅値ＡaがＡ2≧Ａaである場合には、吸気系の上流部に到達する吹き戻し量がエアフローセンサ２４の出力に影響を与えるほどの量ではないと考えられる。そこで、この場合には、エアフローセンサ２４の出力に基いて吸入空気量を正確に算出することができる。
【００４９】
さらに、エアフローセンサ２４の振幅値Ａaが振幅基準値Ａ2よりも大きい場合（Ａa＞Ａ2）には、エアフローセンサ２４の出力にも誤差が生じていると考えられるので、センサ２４，４８の出力を使用せず、前記方法（３）を採用する。即ち、機関回転数と負荷率（燃料噴射量）とに基いて前記マップデータにより吸入空気量を取得する。この構成によれば、吹き戻しの影響によりセンサ出力の精度が低い状態でも、マップデータに基いて吸入空気量を正確に算出することができる。なお、上述の振幅基準値Ａ1，Ａ2は、実験による計測や筒内圧の理論計算等から求めた排気ガスの吹き戻し量と振幅値Ａt，Ａaとの関係に基いて、容易に決定することができる。
【００５０】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図５は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。図５に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図５に示すルーチンでは、まず、実施の形態１と同様の排気バルブ制御を実行する（ステップ２００）。なお、本実施の形態では、排気バルブ制御を例に挙げて説明したが、本発明は排気バルブ制御に限らず、排気ガスの吹き戻しが生じる制御であれば、任意の制御に適用することができる。また、この制御の実行タイミングについても、必ずしも図４に示すルーチン中で制御を実行する必要はなく、他のルーチンで実行する構成としてもよい。
【００５１】
次の処理では、過給圧センサ４８及びエアフローセンサ２４の出力を取得し、これらのセンサ出力の振幅値Ａt，Ａaを算出する（ステップ２０２）。そして、過給圧センサ４８の振幅値Ａtが振幅基準値Ａ1以下であるか否かを判定し（ステップ２０４）、この判定成立時には、過給圧センサ４８の出力に基いて吸入空気量を算出する（ステップ２０６）。また、ステップ２０４の判定が不成立のときには、エアフローセンサ２４の振幅値Ａaが振幅基準値Ａ2以下であるか否かを判定し（ステップ２０８）、この判定成立時には、エアフローセンサ２４の出力に基いて吸入空気量を算出する（ステップ２１０）。また、ステップ２０８の判定が不成立のときには、機関回転数及び負荷率と前記マップデータとに基いて吸入空気量を算出する（ステップ２１２）。
【００５２】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。即ち、排気ガスの吹き戻し量（センサ出力の振幅値Ａt，Ａa）に応じて吸入空気量の算出方法を適切に使い分けることができる。また、本実施の形態では、排気ガスの吹き戻し量に基いて吸入空気量の算出方法を選択するので、例えば排気バルブ制御以外の原因で排気ガスの吹き戻しが生じる任意のシステムに対しても、本発明を適用することができ、その適用範囲を広げることができる。
【００５３】
なお、上記実施の形態２では、図５中のステップ２０２が請求項３，４に記載された吹き戻し量取得手段及び上流側の吹き戻し量取得手段の具体例を示している。また、ステップ２０４，２０６は、請求項３に記載された第１の吸入空気量取得手段の具体例を示し、ステップ２０４，２１０は、請求項３に記載された第２の吸入空気量取得手段の具体例を示している。さらに、ステップ２０８，２１２は、請求項４に記載された第３の吸入空気量取得手段の具体例を示している。
【００５４】
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。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様のシステム構成（図１）を採用しているものの、以下に述べる制御内容において、実施の形態１と構成が異なっている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５５】
［実施の形態３の特徴］
図６は、本発明の実施の形態３において、過給圧センサの出力を読取るタイミングを示す説明図である。この図に示すように、過給圧の脈動（排気ガスの吹き戻し）が小さい状態では、過給圧センサ４８の出力を脈動周期の全区間Ａにわたって読取り、読取り値の時間平均をセンサ出力として用いるのが好ましい。これにより、センサ出力に対するノイズ等の影響を除去することができる。しかし、過給圧の脈動が大きい場合には、脈動が生じている区間でセンサ出力を読取ると、吹き戻しの圧力により上昇した過給圧を読取ることになるので、読取り値に誤差が生じる。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、過給圧の脈動が大きいほど、過給圧センサ４８の出力の読取り期間を短く設定し、かつ前記読取り期間を脈動の谷間に設定する読取り区間可変制御を実行する。この読取り区間可変制御は、前記実施の形態１，２で述べた吸気量算出切換制御の何れかと組合わせて実行されるものである。また、脈動の大きさを判定するパラメータとしては、実施の形態２と同様の方法で得られる過給圧センサ４８の振幅値Ａtが用いられる。即ち、本実施の形態では、過給圧センサ４８の振幅値Ａtが大きいほど、センサ出力の読取り期間を短く設定し、かつ前記読取り期間を脈動の谷間に設定する。
【００５７】
読取り区間可変制御では、まず、過給圧センサ４８の振幅値Ａtが所定の基準値Ａ3以下である場合（Ａ3≧Ａt）に、センサ出力の読取り期間を前述の全区間Ａに設定し、全区間Ａにおける読取り値の時間平均を最終的なセンサ出力として用いる。ここで、基準値Ａ3は、センサ出力として全区間の時間平均値を用いることが可能な最大の振幅値（最大の脈動レベル）として定義される。即ち、振幅値Ａtが基準値Ａ3以下である場合には、センサ出力に対する過給圧の脈動（排気ガスの吹き戻し）の影響が軽微であると考えられるので、全区間Ａにおけるセンサ出力の時間平均値を最終的な出力として用いることができる。
【００５８】
また、振幅値Ａtが基準値Ａ3よりも大きく、かつ基準値Ａ3よりも大きな値に設定された他の基準値Ａ4以下である場合（Ａ4≧Ａt＞Ａ3）には、図６に示すように、センサ出力の読取り期間を脈動の谷間に位置する所定の区間Ｂに制限する。さらに、振幅値Ａtが他の基準値Ａ4を超えた場合（Ａt＞Ａ4）には、センサ出力の読取り期間を脈動の谷間において区間Ｂよりも狭い区間Ｃに縮小する。ここで、基準値Ａ3，Ａ4及び区間Ｂ，Ｃは、各基準値Ａ3，Ａ4に対応する大きさの脈動が生じたときに、脈動の谷間にそれぞれ区間Ｂ，Ｃを確保することが可能となるような値として設定される。
【００５９】
これにより、脈動の大きさに応じてセンサ出力の読取り期間を適切に設定することができ、脈動の影響でセンサ出力に誤差が生じるタイミングを読取り期間から除外することができる。従って、排気ガスの吹き戻しが生じている状態でも、過給圧センサ４８により過給圧を高い精度で検出することができる。
【００６０】
なお、上記構成では、脈動の大きさを判定するパラメータとして、過給圧センサ４８の振幅値Ａtを用いるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、上記パラメータとしては、例えば実施の形態１で述べた排気バルブ３６の進角量αを用いてもよい。即ち、本発明では、排気バルブ３６の進角量αが大きいｋほど、過給圧センサ４８の出力の読取り期間を短く設定し、かつ前記読取り期間を脈動の谷間に設定する構成としてもよい。具体的に述べると、進角量αが所定の基準値Ａ3′以下である場合には、センサ出力の読取り期間を全区間Ａに設定する。また、進角量αが基準値Ａ3′よりも大きく、かつ他の基準値Ａ4′以下である場合には、読取り期間を区間Ｂに設定し、進角量αが基準値Ａ4′よりも大きい場合には、読取り期間を区間Ｃに設定する。なお、基準値Ａ3′，Ａ4′は、前記基準値Ａ3，Ａ4と同様の基準により設定される。この構成でも、脈動の大きさに応じてセンサ出力の読取り期間を適切に設定することができる。
【００６１】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
図７は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。図７に示すルーチンは、実施の形態１，２で説明したルーチン（図４，図５）の何れかと並行して、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図７に示すルーチンでは、まず、過給圧センサ４８の出力を取得し、その振幅値Ａtを算出する（ステップ３００）。
【００６２】
そして、振幅値Ａtが振幅基準値Ａ3以下であるか否かを判定し（ステップ３０２）、この判定成立時には、センサ出力の読取り期間を全期間Ａに設定する（ステップ３０４）。また、ステップ３０２の判定が不成立のときには、振幅値Ａtが振幅基準値Ａ4以下であるか否かを判定し（ステップ３０６）、この判定成立時には、センサ出力の読取り期間を区間Ｂに制限する（ステップ３０８）。また、ステップ３０６の判定が不成立のときには、センサ出力の読取り期間を区間Ｃに縮小する（ステップ３１０）。
【００６３】
なお、上記実施の形態３では、図７中のステップ３０２〜３１０が読取り期間可変手段の具体例を示している。また、本発明では、実施の形態１，２の何れに対しても実施の形態３を組合わせることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  クランク軸
１８  吸気通路
２０  排気通路
２２  エアクリーナ
２４  エアフローセンサ
２６  スロットルバルブ
２８  スロットルモータ
３０  触媒
３２  燃料噴射弁
３４  吸気バルブ
３６  排気バルブ
３８  ＶＶＴ
４０  ターボチャージャ
４０ａ  タービン
４０ｂ  コンプレッサ
４２  インタークーラ
４４  ウェイストゲートバルブ
４６  クランク角センサ
４８  過給圧センサ
５０  ＥＣＵ
α  排気バルブの閉弁時期の進角量
θ1，θ2  進角基準値（基準値）
Ａt，Ａa  センサ出力の振幅値
Ａ1，Ａ2  振幅基準値（基準値）
【図１】
2011149290.tif 000003
【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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