(57)【要約】【課題】酸素濃度センサの大気学習を適正に実施して酸素濃度の検出精度を向上させる。【解決手段】ＥＣＵ４０は、エンジン１０の燃焼室２３へのガスの吸入又は排出の状態を調整する開閉弁（吸気バルブ２１、排気バルブ２２、スロットルバルブ１４）と、エンジン１０の排気通路において排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３２とを有するエンジン１０について、排気通路が大気状態にあるときの酸素濃度センサ３２の出力値に基づいて同センサ出力値の大気学習を実施する。特に、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転停止要求があったことを判定し、運転停止要求ありと判定された場合に開閉弁を所定の開弁状態に制御する。そして、開閉弁を所定の開弁状態に制御した後、大気学習を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室へのガスの吸入又は排出の状態を調整する開閉弁と、前記内燃機関の排気通路において排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとを有する内燃機関に適用され、前記排気通路が大気状態にあるときの前記酸素濃度センサの出力値に基づいて同センサ出力値の大気学習を実施する酸素濃度センサの大気学習装置において、
前記内燃機関の運転停止要求があったことを判定する停止要求判定手段と、
前記停止要求判定手段により運転停止要求ありと判定された場合に前記開閉弁を所定の開弁状態に制御する開閉弁制御手段と、
前記開閉弁制御手段により前記開閉弁を前記開弁状態に制御した後、前記大気学習を実行する学習実行手段と、
を備えることを特徴とする酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくともいずれかであり、
前記開閉弁制御手段は、前記開弁状態として、前記内燃機関の停止後に前記吸気バルブ及び前記排気バルブが同時開放される状態でのバルブ開放量の合計が所定の掃気促進量になるよう前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくともいずれかの開弁態様を制御する請求項１に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項３】
前記開閉弁制御手段は、前記開弁状態として、前記吸気バルブの開弁期間と前記排気バルブの開弁期間とがオーバーラップするバルブオーバーラップ量を調整することにより前記バルブ開放量の合計を前記掃気促進量に制御する請求項２に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項４】
前記内燃機関の回転停止後における前記排気通路の掃気状態を検出する掃気状態検出手段と、
前記掃気状態検出手段により検出された掃気状態に基づいて、前記運転停止要求以後の所定タイミングから前記大気学習を実行するまでの所要時間を設定する時間設定手段と、
を備える請求項１又は２に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくともいずれかのバルブタイミングを可変制御する機関駆動式の可変バルブ機構を備える内燃機関に適用され、
前記開閉弁制御手段は、前記開弁状態として、前記吸気バルブの開弁期間と前記排気バルブの開弁期間とがオーバーラップするバルブオーバーラップ量を前記可変バルブ機構により調整し、
前記掃気状態検出手段は、前記掃気状態として前記内燃機関の回転停止時の前記バルブオーバーラップ量を検出し、
前記時間設定手段は、前記掃気状態検出手段により検出したバルブオーバーラップ量に基づいて前記所要時間を設定する請求項４に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項６】
前記開閉弁は、前記内燃機関の吸気通路の流路断面積を調節するスロットルバルブであり、
前記開閉弁制御手段は、前記停止要求判定手段により運転停止要求ありと判定された場合に前記スロットルバルブを全開状態にする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃度センサの大気学習装置に関し、詳しくは、内燃機関の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの出力値の大気学習を実施する大気学習装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排ガスを対象に同ガス中の酸素濃度（空燃比）を検出する酸素濃度センサ（いわゆるＡ／Ｆセンサ）が知られている。この酸素濃度センサは、排ガス中の酸素濃度に応じてセンサ素子に流れる素子電流が変化するよう構成されている。内燃機関においては、センサ素子に流れる素子電流の計測結果を基に空燃比制御が実施される。
【０００３】
酸素濃度センサでは、製造ばらつきや経年変化等に起因して出力誤差が生じることがある。そこで、従来、車両減速時等の燃料カット期間において、同期間に酸素濃度センサで計測した計測値を大気の酸素濃度に相当する値とみなして酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係の較正を行う、いわゆる酸素濃度センサの大気学習を実施することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃料カットの実行開始後、排気通路が大気状態になるまでには十分な掃気時間を要するため、大気学習の完了前に燃料カット期間が終了してしまうことがあり、内燃機関による車両の駆動中に大気学習を好適に実施するための十分な時間を確保できるとは必ずしも言えない。その一方で、大気学習が実行されないと、センサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行うことができず、その結果、酸素濃度の検出精度が低下することが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、酸素濃度センサの大気学習を適正に実施することができ、ひいては酸素濃度の検出精度を向上させることができる酸素濃度センサの大気学習装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００８】
本発明は、内燃機関の燃焼室へのガスの吸入又は排出の状態を調整する開閉弁と、前記内燃機関の排気通路において排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとを有する内燃機関に適用され、前記排気通路が大気状態にあるときの前記酸素濃度センサの出力値に基づいて同センサ出力値の大気学習を実施する酸素濃度センサの大気学習装置に関するものである。そして、請求項１に記載の発明は、前記内燃機関の運転停止要求があったことを判定する停止要求判定手段と、前記停止要求判定手段により運転停止要求ありと判定された場合に前記開閉弁を所定の開弁状態に制御する開閉弁制御手段と、前記開閉弁制御手段により前記開閉弁を前記開弁状態に制御した後、前記大気学習を実行する学習実行手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
酸素濃度センサの大気学習は一般に、内燃機関の運転中において、その運転状態が、排気通路内に大気状態を形成可能な状態（例えば燃料カット）になるのを待って実施される。また、排気通路内を大気状態にするには、上記運転状態が所定時間継続される必要がある。ところが、内燃機関の運転状態は都度変化するため、上記運転状態が十分に長い時間継続されず、結果として大気学習を実施できないことが考えられる。
【００１０】
その点に鑑み、本発明では、内燃機関の運転停止要求があった場合、開閉弁を所定の開弁状態に制御することで内燃機関の排気系を通過するガスの量を増加し、これにより排気通路の掃気を行った後、大気学習を実行する。内燃機関の運転停止後であれば、機関運転状態の変化の影響を受けないため、排気通路の掃気に必要な時間を十分に確保でき、酸素濃度センサ周辺を大気状態とした状況下で大気学習を実行することができる。したがって、本発明によれば、大気学習を適正に実施することができ、ひいては酸素濃度の検出精度を向上させることができる。
【００１１】
ここで、内燃機関の運転停止要求後における開閉弁の制御は、その運転停止要求があった後であれば、内燃機関の回転停止前に開始してもよいし、内燃機関の回転停止後に開始してもよい。
【００１２】
具体的には、請求項２に記載の発明のように、前記開弁状態として、前記内燃機関の停止後に前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブが同時開放される状態でのバルブ開放量の合計が所定の掃気促進量になるよう前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくともいずれかの開弁態様を制御するとよい。なお、バルブ開放量の制御は、例えば機関出力軸（クランク軸）に対するカム軸の回転位相を変更することにより行ってもよいし、バルブリフト量を変更することにより行ってもよい。また、吸気バルブ及び排気バルブの開閉は、内燃機関の回転力によって行う機関駆動式の機構により行ってもよいし電動式の機構により行ってもよい。
【００１３】
吸気バルブ及び排気バルブのバルブ開放量の合計に基づいて開閉弁の開弁態様を制御する構成（請求項２）について具体的には、請求項３に記載の発明のように、前記開弁状態として、前記吸気バルブの開弁期間と前記排気バルブの開弁期間とがオーバーラップするバルブオーバーラップ量を調整することにより前記バルブ開放量の合計を前記掃気促進量に制御するとよい。バルブオーバーラップ量を制御することによりバルブ開放量の合計を増加させることができ、ひいては排気系の掃気を効率よく実施することができる。
【００１４】
排気通路に残留する排ガスと新気とを入れ替える（掃気を行う）場合、排ガスと新気との入れ替えを効率的に実施可能な状況であり掃気状態が良好であれば、比較的短時間で排気通路が大気状態になる。これに対し、入れ替えの際の効率が低く掃気状態がさほど良好でない状況であれば、排気通路が大気状態になるまでの時間が長くなる。したがって、掃気を効率よく実施できる場合とそうでない場合とで掃気の実施時間を同じにすると、掃気を効率よく実施できない場合において、排気通路が大気状態になっていないにもかかわらず大気学習が実施されることが考えられる。
【００１５】
その点に鑑み、請求項４に記載の発明では、前記内燃機関の回転停止後における前記排気通路の掃気状態を検出する掃気状態検出手段と、前記掃気状態検出手段により検出された掃気状態に基づいて、前記運転停止要求以後の所定タイミングから前記大気学習を実行するまでの所要時間を設定する時間設定手段とを備える構成とする。この構成によれば、大気学習を実行するまでの所要時間を排気通路の掃気促進の程度に応じて設定することにより、排気通路の掃気を効率的に実施できない状況であっても、排気通路が確実に大気状態になるのを待ってから大気学習を実行することができる。
【００１６】
なお、「運転停止要求以後の所定タイミングから前記大気学習を実行するまでの所要時間」について、該所要時間の始点である所定タイミングは、運転停止要求以後であって大気学習の実行開始タイミングよりも前であれば特に限定しない。例えば、所定タイミングを、開閉弁が所望の開弁状態になったタイミングとしてもよいし、内燃機関の運転停止要求があったタイミングとしてもよい。あるいは、内燃機関の回転停止のタイミングとしてもよい。
【００１７】
掃気状態に応じて上記所要時間を可変設定する構成（請求項４）では、請求項５に記載の発明のように、前記内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくともいずれかのバルブタイミングを可変制御する機関駆動式の可変バルブ機構を備える内燃機関に適用され、前記開閉弁制御手段が、前記開弁状態として、前記吸気バルブの開弁期間と前記排気バルブの開弁期間とがオーバーラップするバルブオーバーラップ量を前記可変バルブ機構により調整し、前記掃気状態検出手段が、前記掃気状態として前記内燃機関の回転停止後の前記バルブオーバーラップ量を検出し、前記時間設定手段が、前記掃気状態検出手段により検出したバルブオーバーラップ量に基づいて前記所要時間を設定する構成とするとよい。
【００１８】
可変バルブ機構としては、一般に、内燃機関の回転力によって駆動されるポンプにより油圧等を制御することにより吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを可変制御する機関駆動式のものが知られている。このような機関駆動式の可変バルブ機構を備えるシステムでは、内燃機関の停止要求後において機関回転速度が低下するのに伴い可変バルブ機構の油圧が低下し、バルブタイミングが目標時期になる前にバルブタイミングの進角変化又は遅角変化が停止してしまうことが考えられる。ここで、内燃機関の停止要求後における機関回転速度の低下率は様々な運転条件によって変わり得るため、内燃機関の回転停止後のバルブオーバーラップ量にはばらつきが生じる。また、回転停止後のバルブオーバーラップ量にばらつきが生じた場合、バルブオーバーラップ量に応じて排気通路の掃気促進の程度が異なる。この点、上記構成によれば、回転停止後のバルブオーバーラップ量に応じて大気学習を実行するまでの所要時間を設定することにより、回転停止後のバルブオーバーラップ量にかかわらず、排気通路が確実に大気状態になるのを待ってから大気学習を実行することができる。
【００１９】
上記の各構成において、開閉弁を、内燃機関の吸気通路の流路断面積を調節するスロットルバルブとした場合、好ましくは請求項６に記載の発明のように、前記開閉弁制御手段が、前記停止要求判定手段により運転停止要求ありと判定された場合に前記スロットルバルブを全開状態にする。こうすることで、排気通路の掃気を効率よく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】エンジン制御システムの全体概略構成図。
【図２】第１の実施形態における大気学習処理の処理手順を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態の具体的態様を示すタイムチャート。
【図４】バルブオーバーラップ量と掃気所要時間との関係を示す図。
【図５】第２の実施形態における大気学習処理の処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態の具体的態様を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、車載多気筒エンジンに適用されるエンジン制御システムの制御装置に具体化している。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施する。このエンジン制御システムの全体概略を示す構成図を図１に示す。
【００２２】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１（吸気通路）の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３が設けられている。エアフロメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、サージタンク１６には、吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００２３】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２１、排気バルブ２２が設けられている。吸気バルブ２１及び排気バルブ２２（吸排気バルブ２１，２２）は、エンジン１０の回転に伴い開閉する機関駆動式であり、具体的には、エンジン１０の回転に伴いカム軸２７，２８が回転することでカム軸２７，２８に取り付けられたカム（図示略）が回転し、このカムの回転により開閉する。そして、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４（排気通路）に排出される。
【００２４】
吸気バルブ２１及び排気バルブ２２には、同バルブ２１，２２の開閉時期（バルブタイミング）を可変とする可変バルブ機構２５，２６がそれぞれ設けられている。可変バルブ機構２５，２６では、エンジン１０の回転力によって図示しない作動油ポンプが駆動され、それに伴い図示しない油圧回路の油圧が制御されることにより、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２のバルブタイミングが調節される。本実施形態では、エンジン出力軸（クランク軸）に対するカム軸２７，２８の位相が変更されることにより、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２の少なくともいずれかのバルブタイミングが変更される。また、バルブタイミングの変更により、吸気バルブ２１の開弁期間と排気バルブ２２の開弁期間とがオーバーラップするバルブオーバーラップ量が変更される。
【００２５】
エンジン１０のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ２９が取り付けられている。点火プラグ２９には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２９の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
【００２６】
排気管２４には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられている。また、排気管２４において、触媒３１の上流側には、排ガスを検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するための酸素濃度センサ３２が設けられている。酸素濃度センサ３２について詳しくは、センサ素子への電圧印加により排出ガス中の酸素濃度に比例した広域の空燃比信号を出力する広域検出タイプのＡ／Ｆセンサである。
【００２７】
その他、本システムには、冷却水温を検出する冷却水温センサ３４や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ３５、所定カム角毎に矩形状のカム角信号を出力するカム角センサ３６等が取り付けられている。また、エンジン補機として、図示しない空調装置やオルタネータ等が設けられており、これらの補機がエンジン１０の回転力によって駆動されるようになっている。
【００２８】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサのほか、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）５１等から各々信号を入力し、それらの各種信号に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算して燃料噴射弁１９や点火装置の駆動を制御したり、あるいは吸排気バルブ２１，２２の開閉タイミングを制御したりする。
【００２９】
吸排気バルブ２１，２２の開閉タイミング制御について詳しくは、ＥＣＵ４０は、吸気管圧力センサ１７や冷却水温センサ３４等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力に基づいて吸排気バルブ２１，２２の目標バルブタイミングを算出するとともに、クランク角センサ３５及びカム角センサ３６の出力に基づいて吸排気バルブ２１，２２の実バルブタイミングを算出する。そして、可変バルブ機構２５，２６の油圧回路における油圧を制御して吸排気バルブ２１，２２のカム軸位相を変更することにより、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させる。
【００３０】
ＥＣＵ４０には、メインリレー５２のスイッチ５３を介してバッテリ５４が接続されている。ＥＣＵ４０は、ＩＧスイッチ５１からオン信号を入力すると、メインリレー５２のリレー駆動コイル５５に通電してメインリレー５２のスイッチ５３をオンし、バッテリ５４から電力供給を受ける。バッテリ５４からメインリレー５２を通じて供給される電力は、ＥＣＵ４０の他に、スロットルバルブ１４等のアクチュエータにも供給される。メインリレー５２は、ＩＧスイッチ５１のオフ後において、所定時間引き続きオン状態に保持されるようになっている。このメインリレー５２のオン状態の期間では、ＩＧスイッチ５１のオフ後であっても、バッテリ５４からＥＣＵ４０への電力供給が継続される。
【００３１】
本実施形態において、ＥＣＵ４０は、酸素濃度センサ３２を対象にして、センサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行うための処理として大気学習を実施する。大気学習について詳しくは、車両運転中にエンジン１０への燃料供給が停止される期間（例えば車両減速中の燃料カット期間）では、酸素濃度センサ３２の周辺が大気に準ずる酸素濃度になっていると判断し、そのときの酸素濃度センサ３２の出力値に基づいてセンサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行う処理である。より具体的には、大気学習として、例えば燃料カットの実行中であってかつ燃料カットの実行開始から所定時間が経過した時点において酸素濃度センサ３２の出力値Ｖａｔｍを読み取り、その読み取った出力値Ｖａｔｍと、ＲＯＭに予め記憶された大気状態での基準出力値Ｖｓｔｄとの比から学習値Ｆｌｅａ（＝Ｖｓｔｄ／Ｖａｔｍ）を算出してこれをＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭ等のバックアップ用メモリに記憶する。そして、大気学習により求めた学習値Ｆｌｅａを用いて、酸素濃度センサ３２の実際の出力値Ｖａｆを、下記の式（１）により製造ばらつきや経時劣化等による出力誤差を含まない値Ｖｌｅａにする。
Ｖｌｅａ＝Ｖａｆ×Ｆｌｅａ      …式（１）
【００３２】
しかしながら、燃料カット期間中のような車両運転中では、エンジン１０の運転状態が都度変化するため、十分な長さの燃料カット期間を確保することができず、ＩＧスイッチ５１がオンされてからオフされるまでの間に大気学習を実施できないことが考えられる。具体的には、燃料カット開始直後では排気管２４内に排ガスが残存しているため、燃料カットの実行開始後、排気管２４内を大気状態にするには十分な掃気時間が必要になる。そのため、燃料カットが開始されたとしても、例えばアクセル操作等が行われることにより、大気学習が完了する前にその燃料カットが終了し、燃焼制御が再開されることが考えられる。この場合、センサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行うことができない。また、大気学習が実施されない期間が長引く場合、その期間において酸素濃度センサ３２による酸素濃度の検出精度が低下してしまうおそれがある。
【００３３】
そこで、本実施形態では、エンジン１０の運転停止状態において大気学習を実施することとしている。具体的には、ＩＧスイッチ５１のオフ操作等といったエンジン運転停止要求があった場合に、エンジン１０の燃焼室２３へのガスの吸入又は排出の状態を調整する開閉弁としての吸排気バルブ２１，２２及びスロットルバルブ１４を、排気系の掃気促進のための所定の開弁状態に制御し、その後に大気学習を実施する。これにより、エンジン１０の運転停止状態において、排気通路の掃気促進を行った後、大気学習が実施されるようにする。このとき、吸排気バルブ２１，２２の開弁制御として具体的には、エンジンの回転停止後に吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が同時開放される状態でのバルブ開放量の合計が所定の掃気促進量になるようにする。特に本実施形態では、エンジン１０の回転停止後における吸排気バルブ２１，２２のバルブオーバーラップ量を最大にすることで上記バルブ開放量の合計を所定の掃気促進量とし、更にスロットルバルブ１４を全開状態にすることにより、エンジン１０の回転停止後において排気通路の掃気ができるだけ効率よく実施されるようにする。
【００３４】
図２は、大気学習処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。なお、本処理は、ＩＧスイッチ５１のオフ後においてメインリレー５２のオン状態が所定時間保持されるのに伴い、バッテリ５４からＥＣＵ４０への電力供給が行われることによって実行される。
【００３５】
図２において、まずステップＳ１０１では、開弁実行フラグＦＶＬに値０がセットされているか否かを判定する。開弁実行フラグＦＶＬは、ＩＧスイッチ５１のオフ後において吸排気バルブ２１，２２及びスロットルバルブ１４を掃気促進のための所定の開弁状態にする旨の指令信号が出力されたことを示すフラグであり、同指令の出力後の場合に値１にセットされる。
【００３６】
吸排気バルブ２１，２２及びスロットルバルブ１４を所定の開弁状態にする旨の指令前であれば、ステップＳ１０１で肯定判定されてステップＳ１０２へ進み、ＩＧスイッチ５１がオン状態からオフ状態へ切り替えられたタイミングか否かを判定する。ＩＧスイッチ５１のオンからオフへの切替タイミングの場合には、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理を実行する。
【００３７】
すなわち、ステップＳ１０３では、スロットルバルブ１４を所定の開弁状態に制御する。このとき、本実施形態では、スロットルバルブ１４が全開状態になるようにする。また、ステップＳ１０４では、可変バルブ機構２５，２６の油圧制御によってクランク軸に対するカム軸２７，２８の回転位相を変更することにより、エンジン１０の回転停止後における吸気バルブ２１と排気バルブ２２とのバルブオーバーラップ量が所定の掃気促進量（本実施形態では、最大オーバーラップ量）になるよう吸排気バルブ２１，２２のバルブタイミングを変更する。例えば、吸気側の可変バルブ機構２５により、吸気バルブ２１のバルブタイミングを進角側に変更するとともに、排気側の可変バルブ機構２６により、排気バルブ２２のバルブタイミングを遅角側に変更する。なお、吸気バルブ２１のバルブタイミングのみを進角側に変更するか、又は排気バルブ２２のバルブタイミングのみを遅角側に変更することによりバルブオーバーラップ量を所定の掃気促進量にしてもよい。
【００３８】
ステップＳ１０５では、いずれかのピストンの停止位置が排気上死点又はその近傍になるよう、例えばオルタネータの駆動制御等といったエンジン停止位置制御により、エンジン１０の回転停止時におけるピストンの停止位置を調整する。その後、ステップＳ１０６において、開弁実行フラグＦＶＬに値１をセットする。
【００３９】
続くステップＳ１０７では、例えばクランク角センサ３５の出力値に基づいて、エンジン１０の回転が停止したか否かを判定し、エンジン１０の回転が停止したと判定された場合に、イグニッションオフから所定の掃気所要時間が経過したか否かを判定する。この掃気所要時間は、バルブオーバーラップ量最大かつスロットル全開の状態で排気通路の排ガスを新気に入れ替えるのに十分な時間として設定されている。
【００４０】
イグニッションオフから掃気所要時間が経過する前であれば、ステップＳ１０７で否定判定され、本処理を一旦終了する。一方、イグニッションオフから掃気所要時間が経過した場合には、ステップＳ１０８へ進み、大気学習を実行する。具体的には、イグニッションオフから掃気所要時間経過後の酸素濃度センサ３２の出力値を、酸素濃度センサ３２の周辺が大気状態であるときの出力とみなし、その出力値Ｖａｔｍと基準出力値Ｖｓｔｄとの比から学習値Ｆｌｅａを算出し、これをバックアップ用メモリに記憶する。そして、開弁実行フラグＦＶＬを値０にリセットし、本処理を終了する。
【００４１】
図３は、本システムの大気学習の具体的態様を示すタイムチャートである。図３において、（ａ）はＩＧスイッチ５１のオン／オフの推移を示し、（ｂ）はエンジン回転速度の推移を示し、（ｃ）はスロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）の推移を示し、（ｄ）は吸排気バルブ２１，２２のバルブオーバーラップ量の推移を示し、（ｅ）は大気学習の実行／実行停止の推移を示している。
【００４２】
図３において、タイミングｔ１１でＩＧスイッチ５１がオフされると、これに伴いスロットル開度ＴＨが全開位置まで変更されるとともに、バルブオーバーラップ量ＯＬが最大値Ｌｍａｘになるよう可変バルブ機構２５，２６の油圧が制御される。また、ＩＧスイッチ５１のオフに伴いエンジン回転速度ＮＥが徐々に低下し、バルブオーバーラップ量ＯＬが最大値Ｌｍａｘになった後のタイミング１２でエンジン１０の回転が停止する。そして、ＩＧスイッチ５１のオフタイミングｔ１１から掃気所要時間ＴＡが経過すると、そのタイミングｔ１３で大気学習の実行が開始される。なお、大気学習の終了後において、スロットル開度ＴＨは、退避走行（リンプホーム）のための吸入空気量を確保するための所定の中間開度Ｔｌｍｐに保持される。
【００４３】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００４４】
ＩＧスイッチ５１のオフ操作があった場合に吸排気バルブ２１，２２及びスロットルバルブ１４を排気系の掃気促進のための所定の開弁状態に制御し、その後に大気学習を実施する構成としたため、大気学習を実行するのに際してエンジン運転状態の変化の影響を受けることがない。これにより、排気通路の掃気に必要な時間を十分に確保でき、酸素濃度センサ周辺を大気状態とした状況下で大気学習を実行することができる。したがって、大気学習を適正に実施することができ、ひいては酸素濃度の検出精度を向上させることができる。
【００４５】
吸排気バルブ２１，２２の開弁状態について、エンジン１０の回転停止後に吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が同時開放される状態でのバルブ開放量の合計が所定の掃気促進量になるよう吸排気バルブ２１，２２の開弁態様を制御する構成としたため、具体的には吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とがオーバーラップするバルブオーバーラップ量を所定量にする構成としたため、排気系に導入される新気量を増加させることができ、ひいては排気系の掃気を効率よく実施することができる。
【００４６】
吸排気バルブ２１，２２のバルブオーバーラップ量を最大とし、スロットルバルブ１４を全開状態にする構成としたため、排気通路の掃気を効率よく実施することができる。
【００４７】
ＩＧスイッチ５１のオフ後にスロットル開放（スロットル全開）にするため、スロットル開放を実施しない場合に比べてエンジン惰性回転中におけるポンプロスが低減され、ＩＧオフ後のエンジン回転速度の低下率が小さくなる。これにより、ＩＧオフ後にバルブオーバーラップ量を増加させるための時間を確保でき、ひいては排気系の掃気を効率よく実施することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、イグニッションオフから所定の掃気所要時間が経過した後に大気学習を実施する場合について説明したが、本実施形態では、エンジン１０の回転停止後における排気通路内の排ガスを新気と入れ替える際の掃気状態を検出し、その検出した掃気状態に基づいて掃気所要時間を可変に設定する。そして、イグニッションオフから掃気所要時間が経過した後に大気学習を実施する。排気通路内の排ガスと新気との入れ替えに際し、掃気を効率よく実施できる場合とそうでない場合とを比較した場合、排気通路が大気状態になるのに要する時間が相違するからである。
【００４９】
また特に本実施形態では、掃気状態として、エンジン回転停止後のバルブオーバーラップ量を検出し、その検出したバルブオーバーラップ量に基づいて掃気所要時間を可変設定することとしている。
【００５０】
その理由は以下のとおりである。すなわち、ＩＧスイッチ５１のオフ後には、エンジン１０の回転速度の低下に伴い可変バルブ機構２５，２６の油圧が低下する。そして、エンジン回転速度が、作動油のポンプ圧送ができなくなる回転速度まで低下すると、バルブタイミングの進角変化又は遅角変化がその時点で止まってしまい、バルブタイミングを目標時期に変更できないことが考えられる。一方で、ＩＧオフ後のエンジン回転速度の低下速度は、機差やエンジン出力軸の回転負荷（例えば、空調装置やオルタネータ等の駆動状態）、エンジンフリクション、ポンプロスなどといった種々の運転条件によって変化し、例えばエンジン出力軸の回転負荷が大きいほど、ＩＧスイッチ５１のオフ後においてエンジン回転速度が大きく低下する。したがって、エンジン１０の回転停止後のバルブオーバーラップ量は、都度の運転条件によってばらつきが生じると言える。また、バルブオーバーラップ量にばらつきが生じることにより、エンジン１０の回転停止後の掃気状態にもばらつきが生じることが考えられる。そこで、本実施形態では、エンジン１０の回転停止後のバルブオーバーラップ量に応じて掃気所要時間を設定することとしている。
【００５１】
図４に、エンジン回転停止後のバルブオーバーラップ量と掃気所要時間との関係の一例を示す。図４に例示するように、エンジン回転停止後のバルブオーバーラップ量が小さいほど、掃気所要時間が長くなるようにしてある。
【００５２】
なお、エンジン停止後のバルブオーバーラップ量は、例えばイグニッションオフのタイミングからエンジン回転停止までに要した時間を計測し、その停止所要時間に基づいて推定する。このとき、停止所要時間が短いほど、エンジン停止後のバルブオーバーラップ量が小さくなる。また、エンジンフリクションに関するパラメータ（例えばエンジン水温）や、エンジン出力軸の回転負荷に関するパラメータ（例えばエアコンやオルタネータの駆動状態）に基づいてエンジン回転停止後のバルブオーバーラップ量を推定する。具体的には、エンジンフリクションやエンジン出力軸の回転負荷が大きいほどイグニッションオフ後のエンジン回転速度が大きく低下することに鑑み、エンジンフリクション又は回転負荷が大きいほどエンジン停止後のバルブオーバーラップ量を小さくする。あるいは、クランク角センサ３５からのクランク角信号及びカム角センサ３６からのカム角信号に基づいて推定してもよい。また、ＩＧオフ時の吸気バルブタイミング、排気バルブタイミングを加味してもよい。
【００５３】
図５は、大気学習処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。なお、本処理は、ＩＧスイッチ５１のオフ後においてメインリレー５２のオン状態が所定時間保持されるのに伴い、バッテリ５４からＥＣＵ４０への電力供給が行われることによって実行される。また、以下の説明では、上記図２と同様の処理については図２と同じステップ番号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図５において、まずステップＳ２０１では、時間設定フラグＦＴＭに値０がセットされているか否かを判定し、ステップＳ２０２では、開弁実行フラグＦＶＬに値０がセットされているか否かを判定する。時間設定フラグＦＴＭは、ＩＧスイッチ５１のオフ後、大気学習を実行するまでの掃気所要時間が設定済みであることを示すフラグであり、掃気所要時間が設定済みの場合に値１にセットされる。
【００５５】
吸排気バルブ２１，２２及びスロットルバルブ１４を所定の開弁状態にする旨の指令前であり、かつ掃気所要時間が設定されていない場合には、ステップＳ２０１及びＳ２０２で肯定判定される。そして、ステップＳ２０３〜２０６において、上記図２のステップＳ１０２〜Ｓ１０４，Ｓ１０６と同様の処理を実行する。
【００５６】
続くステップＳ２０７では、例えばクランク角センサ３５の出力値に基づいてエンジン１０の回転が停止したか否かを判定する。エンジン１０の回転が停止したと判定された場合には、ステップＳ２０８において、排気通路の掃気状態としてエンジン１０の回転停止後のバルブオーバーラップ量を検出し、その検出したバルブオーバーラップ量及び図４のマップに基づいて、ＩＧオフ後、大気学習を実行するまでの所要時間（掃気所要時間）を設定する。また、時間設定フラグＦＴＭに値１をセットする。
【００５７】
ステップＳ２０９では、ＩＧオフから掃気所要時間が経過したか否かを判定し、掃気所要時間が経過していない場合には、そのまま本処理を終了する。一方、ＩＧオフから掃気所要時間が経過した場合には、ステップＳ２１０へ進み、大気学習を実行する。そして、時間設定フラグＦＴＭ及び開弁実行フラグＦＶＬを値０にリセットした後、本処理を終了する。
【００５８】
図６は、本システムの大気学習の具体的態様を示すタイムチャートである。図６において、（ａ）〜（ｅ）は上記図３と同様である。この図６では、ＩＧオフ後において、バルブオーバーラップ量が所定の掃気促進量（ここでは最大オーバーラップ量）になる前にエンジン１０の回転が停止した場合を想定している。
【００５９】
図６において、タイミングｔ２１でＩＧスイッチ５１がオフされると、スロットル開度ＴＨが全開状態になるとともに、バルブオーバーラップ量ＯＬが最大値Ｌｍａｘになるよう可変バルブ機構２５，２６の油圧制御によりバルブタイミングが進角側又は遅角側に変更される。ＩＧスイッチ５１のオフに伴いエンジン回転速度ＮＥが徐々に低下し、やがて作動油のポンプ圧送ができなくなる回転速度まで低下すると、バルブタイミングの進角変化又は遅角変化がそのタイミングｔ２２で停止され、バルブオーバーラップ量ＯＬが最大値Ｌｍａｘよりも小さい値となる。この場合、掃気所要時間として、バルブオーバーラップ量ＯＬを最大値Ｌｍａｘとした場合よりも長い時間ＴＢが設定される。
【００６０】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００６１】
エンジン１０の回転停止後における排気通路の掃気状態を検出し、その検出した掃気状態に基づいて掃気所要時間を可変に設定する構成としたため、大気学習を実行するまでの所要時間を排気通路の掃気促進の程度に応じて設定することができる。したがって、排気通路の掃気を効率的に実施できない状況であっても、排気通路が確実に大気状態になるのを待ってから大気学習を実行することができる。
【００６２】
エンジン１０の停止要求後におけるエンジン回転速度の低下率が種々の運転条件によって変化することによりエンジンの回転停止後のバルブオーバーラップ量にばらつきが生じることに鑑み、エンジン停止後の排気通路の掃気状態として、エンジン１０の回転停止後のバルブオーバーラップ量を検出し、その検出したバルブオーバーラップ量に基づいて掃気所要時間を設定する構成としたため、エンジン回転停止後のバルブオーバーラップ量にかかわらず、排気通路が確実に大気状態になるのを待ってから大気学習を実行することができる。
【００６３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６４】
・上記実施形態では、ＩＧスイッチ５１のオフに伴い機関駆動式の可変バルブ機構２５，２６によりバルブオーバーラップ量を制御し、かつスロットルバルブ１４を全開状態にする構成としたが、これを変更し、ＩＧスイッチ５１のオフ後、エンジン１０の回転が停止した後にバルブオーバーラップ量を制御し、かつスロットルバルブ１４を全開状態にする構成としてもよい。この場合、可変バルブ機構２５は電動式のものとする。
【００６５】
・バルブオーバーラップ量を制御することで、エンジン停止後に吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が同時開放される状態でのバルブ開放量の合計が所定の掃気促進量になるようにしたが、バルブリフト量を制御することで該バルブ開放量の合計が所定の掃気促進量になるようにしてもよい。
【００６６】
・上記実施形態では、カム軸の位相を可変にすることによりバルブオーバーラップ量を変更したが、吸排気バルブ２１，２２のバルブリフト量を可変にすることによりバルブオーバーラップ量を変更してもよい。あるいは、カム軸の位相及びバルブリフト量の双方によってバルブオーバーラップ量を変更してもよい。
【００６７】
・上記第２の実施形態では、排気通路の掃気状態としてエンジン回転停止後のバルブオーバーラップ量を検出し、その検出したバルブオーバーラップ量に基づいて掃気所要時間を可変設定する構成としたが、バルブオーバーラップ量に代えて又はこれに加え、排気通路の掃気状態としてエンジン回転停止後のバルブリフト量を検出し、その検出したバルブリフト量に基づいて掃気所要時間を可変設定する構成としてもよい。
【００６８】
・上記第２の実施形態では、ＩＧスイッチ５１のオフ後、大気学習を実行するまでの時間を掃気所要時間とし、排気通路の掃気状態に応じて掃気所要時間を設定する構成としたが、掃気所要時間を、スロットルバルブ１４及び吸排気バルブ２１，２２の少なくともいずれかが所定の開弁状態になってから大気学習を実行するまでの時間としてもよい。あるいは、エンジン１０の回転停止から大気学習を実行するまでの時間としてもよい。すなわち、掃気所要時間は、大気学習を実行するまでに排気通路を大気状態にするのに要する時間を示すものであればよく、いずれのタイミングを始点としてもよい。
【００６９】
・大気学習の実施の際にスロットルバルブ１４を全開状態よりも閉側（例えば全閉状態やリンプホーム開度）にして大気学習を実施してもよい。この場合、排気通路内の排気流速がスロットル全開状態に比べて小さくなる。これにより、酸素濃度センサ３２周辺のガス雰囲気を安定させることができ、センサ出力を安定化させることができる。
【００７０】
・上記実施形態では、可変バルブ機構２５，２６を、エンジン１０の回転力によって駆動される作動油ポンプにより油圧回路の油圧が制御されることでバルブタイミングを可変制御する機関駆動式としたが、可変バルブ機構２５，２６の構成はこれに限定しない。例えば、作動油ポンプを、エンジンの回転力によって駆動する機関駆動式に代えて電動式としてもよい。また、作動油ポンプにより油圧回路の油圧を制御することでバルブタイミングを変更する構成に代えて、例えばカム軸２７，２８の回転を電気的に行うことでバルブタイミングを変更する電動式の可変バルブ機構を本発明に適用してもよい。
【００７１】
・上記実施形態では、ＩＧスイッチ５１のオフ後、吸気バルブ２１、排気バルブ２２及びスロットルバルブ１４の３つの開閉弁を所定の開弁状態に制御する構成としたが、それらのうち１又は２の開閉弁を所定の開弁状態に制御する構成としてもよい。この場合、開弁態様の制御対象となるバルブの可変バルブ機構が搭載されていればよい。
【００７２】
・上記実施形態では、ガソリンエンジンについて説明したが、エンジン１０はガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…エンジン、１４…スロットルバルブ（開閉弁）、２１…吸気バルブ（開閉弁）、２２…排気バルブ（開閉弁）、２５，２６…可変バルブ機構、３２…酸素濃度センサ、４０…ＥＣＵ（停止要求判定手段、開閉弁制御手段、学習実行手段、掃気状態検出手段、時間設定手段）。
【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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