JP5267744B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用エンジンとして好適に用いられ、ターボ過給機及びウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来技術として、例えば特許文献１（日本特開２００８−２０８７４０号公報）に開示されているように、ターボ過給機及びＷＧＶを備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、ターボ過給機のタービンの下流側で、かつ、排気浄化触媒の上流側となる位置に空燃比センサが設けられている。そして、エンジンの運転中には、空燃比センサの出力に基いて空燃比フィードバック制御を実行しつつ、そのフィードバック内容を学習する学習制御を実行する。また、従来技術では、ＷＧＶの開弁位置と閉弁位置のうち何れか一方の位置を学習位置（所定状態）として定め、学習制御の実行時には、ＷＧＶを学習位置に保持することにより、学習制御を一定の状態で行うようにしている。

日本特開２００８−２０８７４０号公報

ところで、従来技術では、各気筒の排気ガスが点火順序に応じた一定の順番で空燃比センサに到達し、空燃比センサにより排気空燃比が検出される。この検出結果は、空燃比フィードバック制御により各気筒の燃料噴射量に反映され、排気空燃比が制御される。このとき、気筒間の空燃比ばらつきに対処するためには、任意の時点において、空燃比センサにより排気空燃比を検出する気筒（検出気筒）と、その検出結果を反映させる気筒（制御気筒）とが一致（同期）していることが好ましい。

しかし、ＷＧＶを採用するシステムでは、一般的に、排気浄化触媒の上流側にタービンとＷＧＶ（バイパス通路）とが並列に配置されている。この構成では、排気ガスがタービンを通過する場合とバイパス通路を通過する場合とで、排気流路の経路長や排気ガスの攪拌状態に差異が生じる。このため、従来技術では、空燃比フィードバック制御の実行中にＷＧＶが開閉されると、空燃比センサの出力波形や空燃比の検出気筒が変動し、制御性の低下や空燃比の乱れが生じ易いという問題がある。

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、ＷＧＶが作動する場合でも、排気空燃比を正確かつ安定的に制御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。

第１の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流側で前記排気通路に設けられたタービンを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記タービンの上流側で前記排気通路から分岐し、前記タービンの下流側かつ前記排気浄化触媒の上流側となる位置で前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
前記排気通路と前記バイパス通路との合流部位よりも下流側に配置され、前記排気浄化触媒の上流側で空燃比を検出する空燃比センサと、
排気ガスが筒内から前記ターボ過給機のタービンを経由して前記空燃比センサまで流通するのに必要な時間に対応するタービン通過輸送遅れと、前記空燃比センサの出力とに基いて第１の燃料噴射補正量を算出する第１の補正量算出手段と、
排気ガスが筒内から前記バイパス通路を経由して前記空燃比センサまで流通するのに必要な時間に対応するバイパス通過輸送遅れと、前記空燃比センサの出力とに基いて第２の燃料噴射補正量を算出する第２の補正量算出手段と、
少なくとも前記ウェイストゲートバルブの開閉状態に基いて、前記第１，第２の燃料噴射補正量のうち何れか一方の燃料噴射補正量をメインフィードバック補正量として選択するメイン補正量選択手段と、
前記補正量選択手段により選択した前記メインフィードバック補正量に基いて内燃機関の燃料噴射量を補正し、前記空燃比センサにより検出した空燃比が目標空燃比と一致するように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明によると、前記メイン補正量選択手段は、
前記ウェイストゲートバルブが閉弁している前提で、前記第１の燃料噴射補正量を前記メインフィードバック補正量として選択する第１の選択手段と、
前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第１の燃料噴射補正量が所定の乖離判定値以上となった場合にのみ、前記第１の燃料噴射補正量に代えて前記第２の燃料噴射補正量を前記メインフィードバック補正量として選択する第２の選択手段と、
を備える。

第３の発明は、前記ウェイストゲートバルブが閉弁状態となり、かつ、前記第１の燃料噴射補正量が所定の閉弁時メイン学習判定値以上である場合に、前記第１の燃料噴射補正量に基いて補正量の学習を行う閉弁時メイン学習手段を備える。

第４の発明は、前記ウェイストゲートバルブが閉弁状態となり、かつ、前記第１の燃料噴射補正量が所定の閉弁時メイン学習判定値以上である場合に、前記第１の燃料噴射補正量に基いて補正量の学習を行う閉弁時メイン学習手段と、
前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第２の燃料噴射補正量が所定の開弁時メイン学習判定値以上である場合に、前記第２の燃料噴射補正量に基いて補正量の学習を行う開弁時メイン学習手段と、を備える。

第５の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流側で前記排気通路に設けられたタービンを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボ過給機と、
前記タービンの上流側で前記排気通路から分岐し、前記タービンの下流側かつ前記排気浄化触媒の上流側となる位置で前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
前記排気通路と前記バイパス通路との合流部位よりも下流側に配置され、前記排気浄化触媒の上流側で空燃比を検出する空燃比センサと、
前記排気浄化触媒の下流側で排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、
前記ウェイストゲートバルブの閉弁時に対応する前記酸素濃度センサの出力目標値と、前記酸素濃度センサの出力とに基いて第１のサブ噴射補正量を算出する第１のサブ補正量算出手段と、
前記ウェイストゲートバルブの開弁時に対応する前記酸素濃度センサの出力目標値と、前記酸素濃度センサの出力とに基いて第２のサブ噴射補正量を算出する第２のサブ補正量算出手段と、
少なくとも前記ウェイストゲートバルブの開閉状態に基いて、前記第１，第２のサブ噴射補正量のうち何れか一方のサブ噴射補正量をサブフィードバック補正量として選択するサブ補正量選択手段と、
前記空燃比センサの出力に基いて算出したメインフィードバック補正量と、前記サブフィードバック補正量とに基いて内燃機関の燃料噴射量を補正し、前記空燃比センサにより検出した空燃比が目標空燃比と一致するように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第６の発明は、前記サブ補正量選択手段は、
前記ウェイストゲートバルブが閉弁している前提で、前記第１のサブ噴射補正量を前記サブフィードバック補正量として選択する第１の選択手段と、
前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第１のサブ噴射補正量が所定のサブ乖離判定値以上となった場合にのみ、前記第１のサブ噴射補正量に代えて前記第２のサブ噴射補正量を前記サブフィードバック補正量として選択する第２の選択手段と、
を備える。

第７の発明は、前記ウェイストゲートバルブが閉弁状態となり、かつ、前記第１のサブ噴射補正量が所定の閉弁時サブ学習判定値以上である場合に、前記第１のサブ噴射補正量に基いて補正量の学習を行う閉弁時サブ学習手段と、
前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第２のサブ噴射補正量が所定の開弁時サブ学習判定値以上である場合に、前記第２のサブ噴射補正量に基いて補正量の学習を行う開弁時サブ学習手段と、を備える。

第１の発明によれば、排気ガスの輸送遅れを、ＷＧＶの開閉状態に応じてタービン通過輸送遅れとバイパス通過輸送遅れの何れかに切換えることができ、それぞれの輸送遅れを第１，第２の燃料噴射補正量に反映させることができる。従って、ＷＧＶの開，閉により生じる排気経路長や空燃比変動の差異を、輸送遅れの切換によって適切に補償することができる。これにより、ＷＧＶの作動状態に影響されずに、排気空燃比を正確かつ安定的にフィードバック制御することができる。

第２の発明によれば、ＷＧＶが閉弁した状態では、タービン通過輸送遅れが反映された第１の燃料噴射補正量をメインフィードバック補正量とすることができる。これにより、空燃比が検出される検出気筒と、メインフィードバック補正量が反映される制御気筒とを同期させ、気筒間の空燃比ばらつきを効率よく補正することができる。また、ＷＧＶが開弁した場合でも、第１の燃料噴射補正量が乖離判定値未満の場合には、この燃料噴射補正量を制御に使用しても影響が小さいものと判断して、第１の燃料噴射補正量をメインフィードバック補正量とすることができる。空燃比の制御は、タービンの排気攪拌効果が得られる閉弁状態で行う方が精度が良いので、乖離判定値を用いた判定条件を付加することにより、第１の燃料噴射補正量が用いられる制御領域を開弁側に広げることができる。一方、ＷＧＶが開弁し、かつ、第１の燃料噴射補正量が乖離判定値以上となった場合には、この燃料噴射補正量を制御に使用すると精度が低下するものと判断して、バイパス通過輸送遅れが反映された第２の燃料噴射補正量をメインフィードバック補正量とすることができる。これにより、ＷＧＶの開弁時にも、検出気筒と制御気筒を同期させることができる。

第３の発明によれば、ＷＧＶが閉弁した状態において、第１の燃料噴射補正量が大きく増加（乖離）した場合にのみ、当該補正量の偏差の定常的な部分を学習することができる。この結果、学習制御を、タービンの排気攪拌効果が得られる一定の状態（閉弁状態）で常に精度よく実行することができる。従って、学習の精度や安定性を高め、ＷＧＶの開閉等によるメイン学習値のばらつきを抑制することができる。また、メインフィードバック補正量の増加により学習が必要となった場合にのみ、学習制御を実行するので、過剰な学習動作を回避することができる。

第４の発明によれば、ＷＧＶの開閉状態に応じて閉弁時のメイン学習マップと開弁時のメイン学習マップとを使い分けることができ、燃料噴射量に対する学習値の反映内容を適切に切換えることができる。具体的に述べると、例えばＷＧＶが開弁した状態において、気筒間の空燃比ばらつきが比較的大きい場合等には、閉弁時に学習した学習値を使用すると、輸送遅れを適切に選択したとしても、メインフィードバック量が大きく乖離することがある。この場合には、開弁時の学習値に切換えて制御を行うことにより、メインフィードバック量を減少させ、空燃比の制御を安定化させることができる。

第５の発明によれば、サブフィードバック制御の目標値を、ＷＧＶの開閉状態に応じて閉弁時の目標値と開弁時の目標値の何れかに切換えることができ、それぞれの目標値をサブフィードバック補正量に反映させることができる。従って、ＷＧＶの開，閉により生じる排気浄化触媒の酸素吸蔵能の差異を、制御目標値の切換により適切に補償することができる。これにより、サブフィードバック制御を正確に行うことができ、空燃比の制御精度を向上させることができる。

第６の発明によれば、ＷＧＶが閉弁した状態では、閉弁時における酸素濃度センサの出力目標値が反映された第１のサブ噴射補正量をサブフィードバック補正量とすることができ、サブフィードバック制御を閉弁時の触媒の酸素吸蔵能に適合させることができる。また、ＷＧＶが開弁した場合でも、第１のサブ噴射補正量がサブ乖離判定値未満の場合には、このサブ噴射補正量を制御に使用しても影響が小さいものと判断して、第１のサブ噴射補正量をサブフィードバック補正量とすることができる。空燃比の制御は、タービンの排気攪拌効果が得られる閉弁状態で行う方が精度が良いので、サブ乖離判定値を用いた判定条件を付加することにより、第１のサブ噴射補正量が用いられる制御領域を開弁側に広げることができる。一方、ＷＧＶが開弁し、かつ、第１のサブ噴射補正量がサブ乖離判定値以上となった場合には、このサブ噴射補正量を制御に使用すると精度が低下するものと判断して、開弁時における酸素濃度センサの出力目標値が反映された第２のサブ噴射補正量をサブフィードバック補正量とすることができる。これにより、ＷＧＶの開弁時にも、サブフィードバック補正量の目標値に対する収束精度を確保し、触媒浄化能を速やかに最適化することができる。

第７の発明によれば、ＷＧＶの開閉状態に応じて閉弁時のサブ学習マップと開弁時のサブ学習マップとを使い分けることができ、燃料噴射量に反映されるサブ学習値を、触媒の酸素吸蔵能の消費速度に応じて適切に切換えることができる。これにより、ＷＧＶの開閉状態に関係なく、サブフィードバック補正量の目標値に対する収束精度を確保し、触媒浄化能を速やかに最適化することができる。

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。 空燃比センサの出力波形が排気ガスの流通経路に応じて変化する状態を示す特性線図である。 排気ガスの流通経路に応じて空燃比の検出気筒が変化する状態を示す説明図である。 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を示すフローチャートである。 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を示すフローチャートである。 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を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１及び図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、多気筒型内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１は、エンジン１０に搭載された複数気筒のうちの１気筒のみを例示している。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されており、ピストン１２は、エンジンのクランク軸１６に連結されている。

また、エンジン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には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２２と、吸入空気を冷却するインタークーラ２４とが設けられている。排気通路２０には、排気ガスを浄化する三元触媒等の排気浄化触媒２６が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２８と、筒内の混合気に点火する点火プラグ３０と、吸気ポートを筒内に対して開，閉する吸気バルブ３２と、排気ポートを筒内に対して開，閉する排気バルブ３４とが設けられている。

さらに、エンジン１０は、排気圧を利用して吸入空気を過給する公知のターボ過給機３６を備えている。ターボ過給機３６は、排気浄化触媒２６の上流側で排気通路２０に設けられたタービン３６ａと、吸気通路１８に設けられたコンプレッサ３６ｂとにより構成されている。ターボ過給機３６の作動時には、タービン３６ａが排気圧を受けてコンプレッサ３６ｂを駆動することにより、コンプレッサ３６ｂが吸入空気を過給する。

また、排気通路２０には、タービン３６ａをバイパスするバイパス通路３８と、バイパス通路３８を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）４０とが設けられている。バイパス通路３８は、タービン３６ａと並列に配置されており、タービン３６ａの上流側で排気通路２０から分岐し、タービン３６ａの下流側かつ排気浄化触媒２６の上流側となる位置で排気通路２０に合流している。ＷＧＶ４０は、後述のＥＣＵ６０から入力される制御信号に基いてバイパス通路３８を開閉するように構成されている。

次に、エンジンの制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、センサ５０〜５８を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ５０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力する。また、エアフローセンサ５２はエンジンの吸入空気量を検出し、吸気圧センサ５４は、吸気通路１８内の吸気圧（過給圧）を検出する。

空燃比センサ５６は、排気浄化触媒２６の上流側で空燃比を検出するもので、排気通路２０とバイパス通路３８との合流部位よりも下流側に配置されている。また、空燃比センサ５６は、空燃比を連続的に検出することが可能で、空燃比に比例した信号を出力する公知のセンサにより構成されている。一方、酸素濃度センサ５８は、排気浄化触媒２６の下流側で排気ガス中の酸素濃度を検出するもので、理論空燃比を境界としてリッチ側とリーン側とでセンサ出力が急変する特性（Ｚ特性）を有している。

また、センサ系統には、この他にも、エンジン１０や車両の制御に必要な各種のセンサ（例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ等）が含まれている。これらのセンサは、ＥＣＵ６０の入力側に接続されている。一方、ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２８、点火プラグ３０、ＷＧＶ４０等を含む各種のアクチュエータが接続されている。

ＥＣＵ６０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等の記憶回路と入出力ポートとを備えた演算処理装置により構成されている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、エンジンの運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ５０の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ５２により検出した吸入空気量と、エンジン回転数とに基いて負荷（負荷率）を算出する。また、エンジン回転数、負荷、エンジンの暖機状態、加速操作の有無等に基いて燃料噴射量（基本噴射量）を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を算出する。これらの算出処理は、所定の点火順序等に従って、各気筒に対して順次実行される。

そして、ＥＣＵ６０は、各気筒において、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁２８を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ３０を駆動する。これにより、筒内の混合気を燃焼させ、エンジン１０を運転することができる。また、ＥＣＵ６０は、空燃比センサ５６及び酸素濃度センサ５８の出力に基いて、排気空燃比が目標空燃比と一致するように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御を実行する。目標空燃比は、排気浄化触媒２６の浄化率が高くなる領域（理論空燃比の近傍等）に設定される。従って、本制御により排気エミッションを向上させることができる。

また、空燃比フィードバック制御は、メインフィードバック制御と、サブフィードバック制御とにより構成されている。メインフィードバック制御は、触媒２６に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比と一致するように、空燃比センサ５６の出力に基いてメインフィードバック補正量を算出し、この補正量に基いて燃料噴射量を補正する。サブフィードバック制御は、触媒２６の下流側に流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるように、酸素濃度センサ５８の出力に基いてサブフィードバック補正量を算出し、この補正量に基いて燃料噴射量を補正する。これにより、サブフィードバック制御では、排気浄化触媒２６の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）を適正な状態に制御する。

また、ＥＣＵ６０は、空燃比フィードバック制御により設定された燃料噴射補正量を学習する学習制御を実行する。学習制御では、前述したメインフィードバック補正量及びサブフィードバック補正量の定常的な偏差を、学習値としてＥＣＵ６０に記憶する。ＥＣＵ６０は、これらの学習値をエンジンの運転領域毎に記憶したデータマップ（学習マップ）を備えている。空燃比フィードバック制御では、エンジンの運転状態に応じて前記学習マップから取得した学習値を燃料噴射量に反映させる。なお、空燃比フィードバック制御及び学習制御の詳細については後述する。

また、ＥＣＵ６０は、エンジンの運転状態に応じて過給圧を制御する公知の過給圧制御を実行する。過給圧制御では、ＷＧＶ４０を開閉させることにより、バイパス通路３８（及びターボ過給機３６のタービン３６ａ）を通過する排気ガスの量を調整し、過給圧を変化させる。これにより、過給圧の適正化やターボ過給機３６の保護を図ることができる。

［実施の形態１の特徴］
本実施の形態において、排気ガスは、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じて、ターボ過給機３６のタービン３６ａを通過する経路（タービン通過経路）を流れるか、または、バイパス通路３８を通過する経路（バイパス通過経路）を流れる。しかし、空燃比センサ５６の出力波形は、図２に示すように、排気ガスが何れの経路を流れるかによって異なる傾向がある。図２は、空燃比センサの出力波形が排気ガスの流通経路に応じて変化する状態を示す特性線図である。排気ガスがタービン通過経路を流れる場合には、タービン３６ａにより排気ガスが攪拌されるので、空燃比センサ５６の出力波形は、気筒間の空燃比ばらつきの影響を受け難くなり、図２中に実線で示すように、比較的滑らかな波形となる。これに対し、排気ガスがバイパス通過経路を流れる場合には、点線で示すように、空燃比センサ５６の出力波形が気筒間の空燃比ばらつきに応じて大きく変動し易い。

また、図３は、排気ガスの流通経路に応じて空燃比の検出気筒が変化する状態を示す説明図である。この図は、４気筒エンジンを例に挙げて、各気筒から排出される排気ガスをそれぞれ異なる種類のハッチングで示している。バイパス通過経路の経路長は、タービン通過経路の経路長に対して異なる（短い）ことが多い。このため、図３に示すように、２つの経路において、同一のタイミングで排気ガスが排出されたとしても、バイパス通過経路を流れる排気ガスの方が短時間で空燃比センサ５６に到達することになる。即ち、２つの経路を流れる排気ガスの空燃比を、空燃比センサ５６により同一のタイミングで検出すると、空燃比を検出する気筒がそれぞれ異なることになる。このように、空燃比の検出気筒及び変動量は、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じてそれぞれ異なるので、空燃比フィードバック制御では、この点を考慮しない限り、ある気筒の空燃比ばらつきに基いて当該気筒の燃料噴射量を的確に補正するのは難しい。

このため、本実施の形態では、少なくともＷＧＶ４０の開閉状態に基いて、空燃比フィードバック制御（メインフィードバック制御）で用いるフィードバック補正量を変更する構成としている。具体的にのべると、空燃比フィードバック制御では、まず、閉弁時のメインフィードバック補正量である第１の燃料噴射補正量Δｔを算出する。第１の燃料噴射補正量Δｔは、空燃比センサ５６の出力と、エアフローセンサ５２により検出した吸入空気量と、タービン通過経路定数Ａtとに基いて、下記（１）式により算出される。

上記式において、基本噴射量とは、前述したように、エンジン回転数、負荷等に基いて算出される公知のパラメータである。また、吸入空気量（ｋ）、空燃比センサの出力（ｋ）及び目標空燃比（ｋ）は、ＥＣＵ６０により設定された所定のサンプリングタイミング毎に検出（算出）され、それぞれ時系列データとしてＥＣＵ６０に記憶される。なお、時系列データの番号ｋは、任意の自然数（ｋ＝1,2,3,…）である。また、タービン通過経路定数Ａtとは、ＷＧＶ４０が閉弁した状態において、排気ガスが筒内からタービン通過経路を経由して空燃比センサ５６まで流通するのに必要な時間に対応する輸送遅れを定数化したものである。

このため、タービン通過経路定数Ａtを前記時系列データの番号から減算して過去の時系列データを参照することで、ＷＧＶ４０の閉弁時に生じる排気ガスの輸送遅れを補償することができる。従って、上記（１）式によれば、ＷＧＶ４０が閉弁した状態において、任意の気筒で検出した空燃比の検出結果を当該気筒の燃料噴射量に反映させることができ、検出気筒と制御気筒とを同期させることができる。

また、空燃比フィードバック制御では、ＷＧＶ４０の開弁状態に対応するメインフィードバック補正量として、第２の燃料噴射補正量Δｂを算出する。第２の燃料噴射補正量Δｂは、空燃比センサ５６の出力と、吸入空気量と、バイパス経路定数Ａbとに基いて、下記（２）式により算出される。

上記式において、バイパス経路定数Ａbは、ＷＧＶ４０が開弁した状態において、排気ガスが筒内からバイパス通過経路を経由して空燃比センサ５６まで流通するのに必要な時間に対応する輸送遅れを定数化したものである。このバイパス経路定数Ａbによれば、タービン通過経路定数Ａtと同様の原理により、ＷＧＶ４０の開弁時に生じる排気ガスの輸送遅れを補償して検出気筒と制御気筒とを同期させることができる。なお、タービン通過経路定数Ａtとバイパス経路定数Ａbとは、タービン通過経路とバイパス通過経路の長短に応じて、それぞれ異なる値に設定されている。

次に、空燃比フィードバック制御では、公知の方法によりＷＧＶ４０の開閉状態を検出し、少なくとも当該開閉状態に基いて第１，第２の燃料噴射補正量Δｔ，Δｂのうち何れか一方の燃料噴射補正量を正規のメインフィードバック補正量として選択する。ここで、ＷＧＶ４０の開閉状態を検出する方法としては、例えば開度センサ等によりＷＧＶ４０の開度を直接検出する方法、ＷＧＶ４０の流出口近傍に配置した排気圧センサや排気温度センサの出力に基いて開閉状態を検出する方法等が知られている。また、過給圧制御により設定されたＷＧＶ４０の開度目標値を開閉情報として用いる方法や、例えば日本特開２０１０−１８５３０２号公報に記載されているように、ＷＧＶ４０を駆動する負圧アクチュエータに供給される負圧を開閉情報として用いる構成としてもよい。

次に、メインフィードバック補正量の選択方法について具体的に述べると、まず最初は、ＷＧＶ４０が閉弁している前提で、第１の燃料噴射補正量Δｔを正規のメインフィードバック補正量として選択する。また、ＷＧＶ４０が開弁状態となり、かつ、第１の燃料噴射補正量Δｔが前記乖離判定値α以上となった場合には、第１の燃料噴射補正量Δｔに代えて、第２の燃料噴射補正量Δｂを正規のメインフィードバック補正量として選択する。

乖離判定値αは、ＷＧＶ４０が開弁した状態でも第１の燃料噴射補正量Δｔを用いることが可能な許容限度に対応して設定される。即ち、ＷＧＶ４０の開弁時には、この状態と適合しない閉弁時の燃料噴射補正量Δｔが標準量に対して増加（乖離）する。この状態でも、気筒間の空燃比ばらつきが比較的小さい場合には、空燃比センサ５６の出力波形の変動も抑制される（即ち、図２中に点線で示す出力波形の変動幅が小さくなる）。従って、この場合には、検出気筒と制御気筒とのずれが存在する場合の影響も小さなものとなるので、ＷＧＶ４０の開弁時に、閉弁時の燃料噴射補正量Δｔ（タービン通過経路定数Ａt）を用いたとしても、ある程度まで（Δｔが許容限度を超えるまで）は、燃料噴射量を十分な精度で補正することができる。

しかし、気筒間の空燃比ばらつきが大きい場合には、空燃比センサ５６の出力波形が大きく変動し、検出気筒と制御気筒とのずれが存在する場合の影響が顕著となるので、ＷＧＶ４０の開弁時に閉弁時の燃料噴射補正量Δｔを用いると、補正精度が低下し易い。このため、ＷＧＶ４０が開弁した状態において、閉弁時の燃料噴射補正量Δｔが許容限度を超えた場合、即ち、Δｔ≧αが成立した場合には、開弁時の燃料噴射補正量Δｂに基いて燃料噴射量を補正する。

次の処理では、最終的な燃料噴射量を算出する。具体的には、前述の基本噴射量と、上記選択処理により得られた正規のメインフィードバック補正量と、学習制御により得られたメインフィードバック補正量の学習値（メイン学習値）とに基いて、下記（３）式により燃料噴射量を算出する。これにより、空燃比フィードバック制御（メインフィードバック制御）及びその学習制御の結果が燃料噴射量に反映され、空燃比が目標空燃比と一致するように制御される。

なお、本実施の形態では、上記（３）式で用いる学習値（学習制御）として、公知の制御方法を採用してもよいし、後述する実施の形態２で説明する制御方法を用いてもよい。また、本発明では、必ずしも学習制御を実行しなくてもよい。さらに、本発明では、サブフィードバック制御及びサブ学習制御を併用し、上記（３）式の左辺に対して、サブフィードバック補正量とサブ学習値とを反映させる構成としてもよい。なお、併用する制御の一例については、後述する実施の形態４，５で説明する。

本実施の形態によれば、排気ガスの輸送遅れに対応する定数を、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じてタービン通過経路定数Ａtとバイパス経路定数Ａbの何れかに切換えることができ、それぞれの経路定数をメインフィードバック補正量に反映させることができる。従って、ＷＧＶ４０の開，閉により生じる排気経路長や空燃比変動の差異を、経路定数の切換によって適切に補償することができる。詳しく述べると、まず、ＷＧＶ４０が閉弁した状態では、タービン通過経路定数Ａtが反映された第１の燃料噴射補正量Δｔをメインフィードバック補正量とすることができる。これにより、空燃比が検出される検出気筒と、メインフィードバック補正量が反映される制御気筒とを同期させ、気筒間の空燃比ばらつきを効率よく補正することができる。

また、ＷＧＶ４０が開弁した場合でも、第１の燃料噴射補正量Δｔが乖離判定値α未満の場合には、燃料噴射補正量Δｔを制御に使用しても影響が小さいものと判断して、第１の燃料噴射補正量Δｔをメインフィードバック補正量とすることができる。これにより、ＷＧＶ４０の開弁時であっても、気筒間の空燃比ばらつきが小さい場合には、タービン３６ａにより攪拌（平滑化）された空燃比の検出値を使用することができ、空燃比を精度良く制御することができる。空燃比の制御は、タービン３６ａの排気攪拌効果が得られる閉弁状態で行う方が精度が良いので、乖離判定値αを用いた判定条件を付加することにより、第１の燃料噴射補正量Δｔが用いられる制御領域を開弁側に広げることができる。

一方、ＷＧＶ４０が開弁し、かつ、第１の燃料噴射補正量Δｔが乖離判定値α以上となった場合には、この燃料噴射補正量Δｔを制御に使用すると精度が低下するものと判断して、バイパス経路定数Ａbが反映された第２の燃料噴射補正量Δｂをメインフィードバック補正量とすることができる。これにより、ＷＧＶ４０の開弁時にも、検出気筒と制御気筒を同期させることができる。また、排気ガスがバイパス通路３８を流れることにより気筒間の空燃比ばらつきが大きくなったとしても、これに対応した第２の燃料噴射補正量Δｂに基いて燃料噴射量を補正するので、空燃比を精度良く制御することができる。従って、本実施の形態によれば、ＷＧＶ４０の作動状態に影響されずに、排気空燃比を正確かつ安定的に制御することができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。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を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図４に示すルーチンにおいて、まず、ステップ１００では、ＷＧＶ４０が閉弁している前提で、フィードバック制御（Ｆ／Ｂ制御）の輸送遅れをタービン通過経路定数Ａtに設定する。次に、ステップ１０２では、前記（１）式により、タービン通過経路定数Ａtと、空燃比センサ５６の出力等とに基いて第１の燃料噴射補正量（Ｆ／Ｂ補正量）Δｔを算出する。

次に、ステップ１０４では、ＷＧＶ４０の開閉状態を検出し、ステップ１０６では、ＷＧＶ４０が開弁状態であるか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、ＷＧＶ４０が閉弁状態であるから、後述のステップ１１４に移行し、前記（３）式により燃料噴射量を算出（補正）する。この場合には、燃料噴射量を算出する正規のメインフィードバック補正量として、第１の燃料噴射補正量Δｔが選択されたことになる。

一方、ステップ１０６の判定が成立した場合には、ＷＧＶ４０が開弁状態であるから、ステップ１０８において、第１の燃料噴射補正量Δｔが乖離判定値α以上であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１１０において、Ｆ／Ｂ制御の輸送遅れをバイパス経路定数Ａbに設定する。次に、ステップ１１２では、前記（２）式により、バイパス経路定数Ａbと、空燃比センサ５６の出力等とに基いて第２の燃料噴射補正量（Ｆ／Ｂ補正量）Δｂを算出する。

そして、ステップ１１４では、ステップ１０２，１１２の何れかで算出された正規のメインフィードバック補正量Δｔ（またはΔｂ）と、メイン学習値とに基いて、前記（３）式により燃料噴射量を算出する。以上により、空燃比フィードバック制御（メインフィードバック制御）を実現することができる。

なお、前記実施の形態１では、図４中のステップ１００，１０２が請求項１における第１の補正量算出手段の具体例を示し、ステップ１１０，１１２が第２の補正量算出手段の具体例を示している。また、ステップ１０６，１０８は、メイン補正量選択手段の具体例を示し、このうち、ステップ１０６は請求項２における第１の選択手段の具体例を示し、ステップ１０８は第２の選択手段の具体例を示している。さらに、ステップ１１４は、請求項１における空燃比制御手段の具体例を示している。

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と同様の構成及び制御に加えて、ＷＧＶの閉弁時に学習制御を実行することを特徴としている。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。

［実施の形態２の特徴］
本実施の形態では、メインフィードバック制御量の学習制御（メイン学習制御）を実行する。メイン学習制御では、ＷＧＶ４０が閉弁状態となり、かつ、第１の燃料噴射補正量Δｔが所定の閉弁時メイン学習判定値β以上である場合に、第１の燃料噴射補正量Δｔの偏差のうち定常的な部分を学習する。ここで、閉弁時メイン学習判定値β（以下、単に学習判定値βと称す）は、空燃比フィードバック制御を実行しているにも拘らず、第１の燃料噴射補正量Δｔが増加する場合の許容限度に対応するものである。

具体的に述べると、メイン学習制御では、まず、第１の燃料噴射補正量Δｔと、その時点までのメイン学習値ＧＡＦと、前記学習判定値βとが下記（４）式を満たすように学習値ＧＡＦを徐々に変更しつつ、下記（４）式の判定を繰返す。

｜Δｔ−ＧＡＦ｜＜β ・・・（４）

一例を挙げると、例えばΔｔ＝＋２．５％、β＝２％であった場合には、ＧＡＦを＋０．２％→＋０．４％→＋０．６％というように徐々に増加させていく。この結果、図４に示すルーチンを実行する毎に（同ルーチンの演算サイクル毎に）、メイン学習値ＧＡＦが増大し、その分だけ燃料噴射補正量Δｔが減少する。そして、例えばＧＡＦ＝＋０．６％となった時点で前記（４）式が成立し、その左辺が学習判定値β未満の大きさに収束するので、このときのＧＡＦを新たなメイン学習値として記憶し、学習制御を終了する。

本実施の形態によれば、前記実施の形態１の作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態では、ＷＧＶ４０が閉弁した状態において、第１の燃料噴射補正量（メインフィードバック補正量）Δｔが大きく増加（乖離）した場合にのみ、当該補正量の偏差の定常的な部分を学習することができる。この結果、学習制御を、タービン３６ａの排気攪拌効果が得られる一定の状態（閉弁状態）で常に精度よく実行することができる。従って、学習の精度や安定性を高め、ＷＧＶ４０の開閉等によるメイン学習値のばらつきを抑制することができる。また、メインフィードバック補正量の増加により学習が必要となった場合にのみ、学習制御を実行するので、過剰な学習動作を回避することができる。

［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、図５を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。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を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図５に示すルーチンにおいて、まず、ステップ２００〜２１４では、実施の形態１（図４）のステップ１００〜１１４と同様の処理を実行する。

また、ステップ２０６において、ＷＧＶ４０が閉弁していると判定した場合には、ステップ２１６において、第１の燃料噴射補正量Δｔが学習判定値β以上であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ２１８において、前記（４）式を収束させるメイン学習値ＧＡＦを算出し、前述の学習制御を実行する。そして、ステップ２１４に移行する。また、ステップ２１６の判定が不成立の場合には、学習制御を実行せずに、ステップ２１４に移行する。

なお、前記実施の形態２では、図５中のステップ２００，２０２が請求項１における第１の補正量算出手段の具体例を示し、ステップ２１０，２１２が第２の補正量算出手段の具体例を示している。また、ステップ２０６，２０８は、メイン補正量選択手段の具体例を示し、このうち、ステップ２０６は請求項２における第１の選択手段の具体例を示し、ステップ２０８は第２の選択手段の具体例を示している。さらに、ステップ２１４は、請求項１における空燃比制御手段の具体例を示している。一方、ステップ２１６，２１８は、請求項３における閉弁時メイン学習手段の具体例を示している。

実施の形態３．
次に、図６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と同様の構成及び制御に加えて、ＷＧＶの閉弁時及び開弁時に学習制御を実行することを特徴としている。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。

［実施の形態３の特徴］
本実施の形態では、ＷＧＶ４０の開弁時と閉弁時とで異なるメイン学習制御を実行し、２種類の学習マップを使い分ける構成としている。具体的に述べると、まず、ＷＧＶ４０の閉弁時には、前記実施の形態２と同様のメイン学習制御（閉弁時メイン学習制御）を実行し、閉弁時のメイン学習値ＧＡＦを更新する。一方、ＷＧＶ４０の開弁時には、第２の燃料噴射補正量Δｂが所定の開弁時メイン学習判定値γ以上である場合にのみ、この燃料噴射補正量Δｂの偏差のうち定常的な部分を開弁時のメイン学習値ＧＡＦbとして学習する開弁時メイン学習制御を実行し、それ以外の場合には、閉弁時メイン学習制御を実行する。ここで、開弁時メイン学習判定値γ（以下、単に学習判定値γと称す）は、空燃比フィードバック制御を実行しているにも拘らず、第２の燃料噴射補正量Δｂが増加する場合の許容限度に対応している。

開弁時メイン学習制御では、閉弁時メイン学習制御の場合とほぼ同様に、第２の燃料噴射補正量Δｂと、その時点までの開弁時のメイン学習値ＧＡＦbと、前記学習判定値γとが下記（５）式を満たすようにメイン学習値ＧＡＦbを徐々に変更しつつ、下記（５）式の判定を繰返す。

｜Δｔ−ＧＡＦb｜＜γ ・・・（５）

これにより、前記（５）式が成立した時点では、その左辺が学習判定値γ未満の大きさに収束するので、このときのＧＡＦbを新たな開弁時のメイン学習値として記憶し、学習制御を終了する。ＥＣＵ６０は、閉弁時のメイン学習値ＧＡＦをエンジンの運転領域毎に記憶した閉弁時のメイン学習マップと、開弁時のメイン学習値ＧＡＦbを運転領域毎に記憶した開弁時のメイン学習マップとを備えている。そして、空燃比フィードバック制御では、燃料噴射量の算出に用いる学習値を、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じてメイン学習値ＧＡＦ，ＧＡＦbの何れかに切換える。

本実施の形態によれば、前記実施の形態１の作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態では、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じて閉弁時のメイン学習マップと開弁時のメイン学習マップとを使い分けることができ、燃料噴射量に対する学習値の反映内容を適切に切換えることができる。具体的に述べると、例えばＷＧＶ４０が開弁した状態において、気筒間の空燃比ばらつきが比較的大きい場合等には、閉弁時に学習した学習値ＧＡＦを使用すると、経路定数を適切に選択したとしても、メインフィードバック量が大きく乖離することがある。この場合には、開弁時の学習値ＧＡＦbに切換えて制御を行うことにより、メインフィードバック量を減少させ、空燃比の制御を安定化させることができる。

［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
次に、図６を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図６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を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図６に示すルーチンにおいて、まず、ステップ３００〜３１２では、実施の形態２（図５）のステップ２００〜２１２と同様の処理を実行する。

そして、ステップ３１４では、第２の燃料噴射補正量（メインフィードバック補正量）Δｂが学習判定値γ未満であるか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、ステップ３１６において、前記（５）式を収束させるメイン学習値ＧＡＦbを算出し、前述の開弁時メイン学習制御を実行する。また、ステップ３１４が成立した場合には、ステップ３１８において、算出（選択）したメインフィードバック補正量、メイン学習値等に基いて、前記（３）により燃料噴射量を算出する。

一方、ステップ３０６において、ＷＧＶ４０が閉弁状態であると判定した場合には、図５中のステップ２１６，２１８と同様に、閉弁時メイン学習制御を実行する。従って、ステップ３１８（燃料噴射量の算出）では、ＷＧＶ４０の閉弁時にメイン学習値ＧＡＦが用いられ、ＷＧＶ４０の開弁時にはメイン学習値ＧＡＦbが用いられる。

なお、前記実施の形態３では、図６中のステップ３００，３０２が請求項１における第１の補正量算出手段の具体例を示し、ステップ３１０，３１２が第２の補正量算出手段の具体例を示している。また、ステップ３０６，３０８は、メイン補正量選択手段の具体例を示し、このうち、ステップ３０６は請求項２における第１の選択手段の具体例を示し、ステップ３０８は第２の選択手段の具体例を示している。さらに、ステップ３１８は、請求項１における空燃比制御手段の具体例を示している。一方、ステップ３２０，３２２は、請求項４における閉弁時メイン学習手段の具体例を示し、ステップ３１４，３１６は、開弁時メイン学習手段の具体例を示している。

実施の形態４．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様の構成において、ＷＧＶの開閉状態に基いてサブフィードバック制御の内容を切換えることを特徴としている。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。

［実施の形態４の特徴］
本実施の形態では、少なくともＷＧＶ４０の開閉状態に基いて、サブフィードバック制御で用いるフィードバック補正量を変更する構成としている。具体的に述べると、サブフィードバック制御では、まず、閉弁時のサブフィードバック補正量である第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔを算出する。第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔは、酸素濃度センサ５８の出力Ｏ2outと、ＷＧＶ４０の閉弁時に対応するタービン通過経路目標値Ｔtとに基いて下記（６）式により算出される。ここで、タービン通過経路目標値Ｔtは、ＷＧＶ４０の閉弁時に対応する酸素濃度センサ５８の出力目標値であり、エンジンの運転状態（吸入空気量、負荷率等）に基いて所定の目標値データマップにより算出される。

ΔＯ2ｔ＝（Ｔt−Ｏ2out） ・・・（６）

また、サブフィードバック制御では、ＷＧＶ４０の開弁状態に対応するサブフィードバック補正量として、第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂを算出する。第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂは、酸素濃度センサ５８の出力Ｏ2outと、バイパス経路目標値Ｔbとに基いて下記（７）式により算出される。ここで、バイパス経路目標値Ｔbは、タービン通過経路目標値Ｔtとほぼ同様の方法により算出されるが、その算出には、他の目標値データマップが用いられる。即ち、ＥＣＵ６０には、ＷＧＶ４０の閉弁時に用いられる目標値データマップと、開弁時に用いられる他の目標値データマップとが予め記憶されている。

ΔＯ2ｂ＝（Ｔb−Ｏ2out） ・・・（７）

次に、サブフィードバック制御では、ＷＧＶ４０の開閉状態を検出し、少なくとも当該開閉状態に基いて第１，第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔ，ΔＯ2ｂのうち何れか一方のサブ噴射補正量を正規のサブフィードバック補正量として選択する。この選択処理について詳しく述べると、まず最初は、ＷＧＶ４０が閉弁している前提で、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔを正規のサブフィードバック補正量として選択する。

また、ＷＧＶ４０が開弁状態となり、かつ、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔが前記サブ乖離判定値α′以上となった場合には、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔに代えて、第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂを正規のサブフィードバック補正量として選択する。サブ乖離判定値α′は、前記乖離判定値αとほぼ同様の目的により、ＷＧＶ４０が開弁した状態でも第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔを用いることが可能な許容限度に対応して設定される。

また、本実施の形態では、サブフィードバック補正量の学習制御（サブ学習制御）を実行する。サブ学習制御では、ＷＧＶ４０が閉弁状態となり、かつ、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔが所定の閉弁時サブ学習判定値β′以上である場合に、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔの偏差のうち定常的な部分を学習する。ここで、閉弁時サブ学習判定値β′（以下、単に学習判定値β′と称す）は、空燃比フィードバック制御を実行しているにも拘らず、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔが増加する場合の許容限度に対応するものである。

具体的に述べると、サブ学習制御では、メイン学習制御の場合とほぼ同様に、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔと、その時点までのサブ学習値ＧＯ2と、前記学習判定値β′とが下記（８）式を満たすようにサブ学習値ＧＯ2を徐々に変更しつつ、下記（８）式の判定を繰返す。これにより、下記（８）式が成立した時点では、その左辺が学習判定値β′未満の大きさに収束するので、このときのＧＯ2を新たなサブ学習値として記憶し、学習制御を終了する。

｜ΔＯ2ｔ−ＧＯ2｜＜β′ ・・・（８）

次の処理では、最終的な燃料噴射量を算出する。具体的には、基本噴射量、メインフィードバック補正量、メイン学習値、サブフィードバック補正量及びサブ学習値に基いて、下記（９）式により燃料噴射量を算出する。このうち、基本噴射量、メインフィードバック補正量及びメイン学習値は、実施の形態１，２で説明したものである。また、サブフィードバック補正量は、上記の選択処理によりＷＧＶ４０の開閉状態等に基いて選択されたものである。下記（９）式によれば、メインフィードバック制御、サブフィードバック制御及びこれらの学習制御の結果が燃料噴射量に反映され、空燃比が目標空燃比と一致するように制御される。

なお、本実施の形態では、上記（９）式で用いるメインフィードバック補正量及びメイン学習値（メインフィードバック制御及びメイン学習制御）として、実施の形態１，２で説明したものを用いた。しかし、本発明では、これらと異なる他の公知の制御方法を用いてもよいし、メインフィードバック制御及びメイン学習制御を実行しなくてもよい。

本実施の形態によれば、サブフィードバック制御の目標値を、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じてタービン通過経路目標値Ｔtとバイパス経路目標値Ｔbの何れかに切換えることができ、それぞれの目標値をサブフィードバック補正量に反映させることができる。従って、ＷＧＶ４０の開，閉により生じる排気浄化触媒２６の酸素吸蔵能の差異を、制御目標値の切換により適切に補償することができる。これにより、サブフィードバック制御を正確に行うことができ、空燃比の制御精度を向上させることができる。

詳しく述べると、気筒間の空燃比ばらつきが比較的大きい場合には、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じて触媒２６に流入する排気ガスの特性が異なる。即ち、ＷＧＶ４０の閉弁時には、タービン３６ａの排気攪拌効果により空燃比の変動が抑制され、ＷＧＶ４０の開弁時には、空燃比の変動が相対的に増大するので、これによって触媒２６の酸素吸蔵能の消費速度にも差異が生じる。また、酸素吸蔵能の消費速度は、リーン空燃比において開弁時の方が閉弁時よりも遅くなり、リッチ空燃比において開弁時の方が早くなる。

このように、酸素濃度センサ５８の検出値は、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じて異なるので、この検出値を目標値に収束させるためのサブフィードバック補正量も、開閉状態に応じて異ならせる必要がある。これに対し、本実施の形態では、ＷＧＶ４０の開閉状態、即ち、酸素吸蔵能の消費速度に応じてサブフィードバック補正量を適切に切換えることができる。これにより、メインフィードバック制御に影響を与えることなく、サブフィードバック補正量の目標値に対する収束精度を確保し、触媒浄化能を速やかに最適化することができる。

また、ＷＧＶ４０が閉弁した状態では、タービン通過経路目標値Ｔtが反映された第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔをサブフィードバック補正量とすることができ、サブフィードバック制御を閉弁時の触媒２６の酸素吸蔵能に適合させることができる。また、ＷＧＶ４０が開弁した場合でも、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔがサブ乖離判定値α′未満の場合には、このサブ噴射補正量ΔＯ2ｔを制御に使用しても影響が小さいものと判断して、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔをサブフィードバック補正量とすることができる。空燃比の制御は、タービン３６ａの排気攪拌効果が得られる閉弁状態で行う方が精度が良いので、サブ乖離判定値α′を用いた判定条件を付加することにより、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔが用いられる制御領域を開弁側に広げることができる。

一方、ＷＧＶ４０が開弁し、かつ、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔがサブ乖離判定値α′以上となった場合には、このサブ噴射補正量ΔＯ2ｔを制御に使用すると精度が低下するものと判断して、バイパス経路目標値Ｔbが反映された第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂをサブフィードバック補正量とすることができる。これにより、ＷＧＶ４０の開弁時にも、サブフィードバック補正量の目標値に対する収束精度を確保し、触媒浄化能を速やかに最適化することができる。

また、本実施の形態では、サブ学習制御を、タービン３６ａの排気攪拌効果が得られる閉弁状態で常に実行することができる。従って、学習の精度や安定性を高め、ＷＧＶ４０の開閉等によるサブ学習値のばらつきを抑制することができる。また、サブフィードバック補正量の増加により学習が必要となった場合にのみ、学習制御を実行するので、過剰な学習動作を回避することができる。

［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
次に、図７を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図７は、本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図７に示すルーチンにおいて、まず、ステップ４００では、ＷＧＶ４０が閉弁している前提で、サブフィードバック制御（Ｆ／Ｂ制御）の目標値をタービン通過経路目標値Ｔtに設定する。次に、ステップ４０２では、前記（６）式により、酸素濃度センサ５８の出力Ｏ2outと、タービン通過経路目標値Ｔtとに基いて第１のサブ噴射補正量（サブＦ／Ｂ補正量）ΔＯ2ｔを算出する。

次に、ステップ４０４では、ＷＧＶ４０の開閉状態を検出し、ステップ４０６では、ＷＧＶ４０が開弁状態であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ＷＧＶ４０が開弁状態であるから、ステップ４０８において、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔがサブ乖離判定値α′以上であるか否かを判定する。ステップ４０８の判定が成立した場合には、ステップ４１０において、サブフィードバック制御の目標値をバイパス経路目標値Ｔbに設定する。そして、ステップ４１２では、前記（７）式により、酸素濃度センサ５８の出力Ｏ2outと、バイパス経路目標値Ｔbとに基いて第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂを算出する。この場合には、正規のサブフィードバック補正量として、第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂが選択されたことになり、後述のステップ４１４に移行する。

一方、ステップ４０６の判定が不成立の場合には、ＷＧＶ４０が閉弁状態であるから、正規のサブフィードバック補正量として、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔが選択される。また、この場合には、ステップ４１６において、第１のサブ噴射補正量ΔＯ2ｔが学習判定値β′以上であるか否かを判定する。そして、ステップ４１６の判定が成立した場合には、ステップ４１８において、前記（８）式を収束させるサブ学習値ＧＯ2を算出し、前述のサブ学習制御を実行する。そして、ステップ４１４に移行する。また、ステップ４１６の判定が不成立の場合には、学習制御を実行せずに、ステップ４１４に移行する。

ステップ４１４では、ステップ４０２，４１２の何れかで算出された正規のサブフィードバック補正量ΔＯ2ｔ（またはΔＯ2ｂ）と、ステップ４１８で算出したサブ学習値ＧＯ2と、本ルーチン（図７）とは別のルーチンで算出されたメインフィードバック補正量及びメイン学習値とに基いて、前記（９）式により最終的な燃料噴射量を算出する。以上により、空燃比のメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御を実現することができる。

なお、前記実施の形態４では、図７中のステップ４００，４０２が請求項５における第１のサブ補正量算出手段の具体例を示し、ステップ４１０，４１２が第２のサブ補正量算出手段の具体例を示している。また、ステップ４０６，４０８は、サブ補正量選択手段の具体例を示し、このうち、ステップ４０６は請求項６における第１の選択手段の具体例を示し、ステップ４０８は第２の選択手段の具体例を示している。さらに、ステップ４１４は、請求項５における空燃比制御手段の具体例を示している。

実施の形態５．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様の構成において、ＷＧＶの閉弁時及び開弁時にサブ学習制御を実行することを特徴としている。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。

［実施の形態５の特徴］
本実施の形態では、ＷＧＶ４０の開弁時と閉弁時とで異なるサブ学習制御を実行し、２種類の学習マップを使い分ける構成としている。具体的に述べると、まず、ＷＧＶ４０の閉弁時には、前記実施の形態４と同様のサブ学習制御（閉弁時サブ学習制御）を実行し、閉弁時のサブ学習値ＧＯ2を更新する。一方、ＷＧＶ４０の開弁時には、第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂが所定の開弁時サブ学習判定値γ′以上である場合にのみ、このサブ噴射補正量ΔＯ2ｂの偏差のうち定常的な部分を開弁時のサブ学習値ＧＯ2bとして学習する開弁時サブ学習制御を実行し、それ以外の場合には、閉弁時サブ学習制御を実行する。

ここで、開弁時サブ学習判定値γ′（以下、単に学習判定値γ′と称す）は、空燃比フィードバック制御を実行しているにも拘らず、第２のサブ噴射補正量ΔＯ2ｂが増加する場合の許容限度に対応している。また、開弁時のサブ学習値ＧＯ2bは、サブ学習値ＧＯ2の場合とほぼ同様に、下記（１０）式により算出される。

｜ΔＯ2ｂ−ＧＯ2b｜＜γ′ ・・・（１０）

本実施の形態によれば、前記実施の形態４の作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態では、ＷＧＶ４０の開閉状態に応じて閉弁時のサブ学習マップと開弁時のサブ学習マップとを使い分けることができ、燃料噴射量に反映されるサブ学習値を、触媒２６の酸素吸蔵能の消費速度に応じて適切に切換えることができる。これにより、ＷＧＶ４０の開閉状態に関係なく、サブフィードバック補正量の目標値に対する収束精度を確保し、触媒浄化能を速やかに最適化することができる。

［実施の形態５を実現するための具体的な処理］
次に、図８を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図８は、本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図８に示すルーチンにおいて、まず、ステップ５００〜５１２では、実施の形態４（図７）のステップ４００〜４１２と同様の処理を実行する。

そして、ステップ５１４では、第２のサブ噴射補正量（サブフィードバック補正量）ΔＯ2ｂが学習判定値γ′未満であるか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、ステップ５１６において、前記（１０）式を収束させるサブ学習値ＧＯ2bを算出し、前述の開弁時サブ学習制御を実行する。また、ステップ５１４が成立した場合には、ステップ５１８において、図７中のステップ４１４とほぼ同様に、最終的な燃料噴射量を算出する。

一方、ステップ５０６において、ＷＧＶ４０が閉弁状態であると判定した場合には、図７中のステップ４１６，４１８と同様に、閉弁時サブ学習制御を実行する。従って、ステップ５１８（燃料噴射量の算出）では、ＷＧＶ４０の閉弁時にサブ学習値ＧＯ2が用いられ、ＷＧＶ４０の開弁時にはサブ学習値ＧＯ2bが用いられる。

なお、前記実施の形態５では、図８中のステップ５００，５０２が請求項５における第１のサブ補正量算出手段の具体例を示し、ステップ５１０，５１２が第２のサブ補正量算出手段の具体例を示している。また、ステップ５０６，５０８は、サブ補正量選択手段の具体例を示し、このうち、ステップ５０６は請求項６における第１の選択手段の具体例を示し、ステップ５０８は第２の選択手段の具体例を示している。さらに、ステップ５１８は、請求項５における空燃比制御手段の具体例を示している。一方、ステップ５２０，５２２は、請求項７における閉弁時サブ学習手段の具体例を示し、ステップ５１４，５１６は、開弁時サブ学習手段の具体例を示している。

なお、前記実施の形態１，２，３では、メインフィードバック制御に関連した構成について記載し、実施の形態４．５では、サブフィードバック制御に関連した構成について記載した。しかし、本発明は、実施の形態１，２，３の何れかの構成と、実施の形態４，５の何れかの構成とを組合わせた構成も含むものである。

また、各実施の形態では、ＷＧＶ４０の閉弁状態を基準として、閉弁状態に対応する補正量を予め算出（選択）しておき、ＷＧＶ４０の開弁時に当該補正量が乖離判定値α，α′以上となった場合に、開弁時に対応する補正量を算出（選択）する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばＷＧＶ４０の開弁状態を基準として、開弁状態に対応する補正量を予め算出（選択）しておき、ＷＧＶ４０の閉弁時に当該補正量が乖離判定値α，α′以上となった場合に、閉弁時に対応する補正量を算出（選択）する構成としてもよい。

また、実施の形態２，４では、ＷＧＶ４０の閉弁時にのみ、学習制御を実行する構成としたが、本発明はこれに限らず、ＷＧＶ４０の開弁時にのみ、学習制御を実行する構成としてもよい。

１０ エンジン（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 スロットルバルブ
２４ インタークーラ
２６ 排気浄化触媒
２８ 燃料噴射弁
３０ 点火プラグ
３２ 吸気バルブ
３４ 排気バルブ
３６ ターボ過給機
３６ａ タービン
３６ｂ コンプレッサ
３８ バイパス通路
４０ ウェイストゲートバルブ
５０ クランク角センサ
５２ エアフローセンサ
５４ 吸気圧センサ
５６ 空燃比センサ
５８ 酸素濃度センサ
６０ ＥＣＵ
Ａt タービン通過経路定数（タービン通過輸送遅れ）
Ａb バイパス経路定数（バイパス通過輸送遅れ）
Δｔ，Δｂ 第１，第２の燃料噴射補正量
ＧＡＦ，ＧＡＦb メイン学習値
α 乖離判定値
β 閉弁時メイン学習判定値
γ 開弁時メイン学習判定値
Ｔt タービン通過経路目標値（閉弁時の出力目標値）
Ｔb バイパス経路目標値（開弁時の出力目標値）
ΔＯ2ｔ，ΔＯ2ｂ 第１，第２のサブ噴射補正量
ＧＯ2，ＧＯ2b サブ学習値
α′ サブ乖離判定値
β′ 閉弁時サブ学習判定値
γ′ 開弁時サブ学習判定値

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒の上流側で前記排気通路に設けられたタービンを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボ過給機と、
   前記タービンの上流側で前記排気通路から分岐し、前記タービンの下流側かつ前記排気浄化触媒の上流側となる位置で前記排気通路に合流するバイパス通路と、
   前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
   前記排気通路と前記バイパス通路との合流部位よりも下流側に配置され、前記排気浄化触媒の上流側で空燃比を検出する空燃比センサと、
   排気ガスが筒内から前記ターボ過給機のタービンを経由して前記空燃比センサまで流通するのに必要な時間に対応するタービン通過輸送遅れと、前記空燃比センサの出力とに基いて第１の燃料噴射補正量を算出する第１の補正量算出手段と、
   排気ガスが筒内から前記バイパス通路を経由して前記空燃比センサまで流通するのに必要な時間に対応するバイパス通過輸送遅れと、前記空燃比センサの出力とに基いて第２の燃料噴射補正量を算出する第２の補正量算出手段と、
   少なくとも前記ウェイストゲートバルブの開閉状態に基いて、前記第１，第２の燃料噴射補正量のうち何れか一方の燃料噴射補正量をメインフィードバック補正量として選択するメイン補正量選択手段と、
   前記補正量選択手段により選択した前記メインフィードバック補正量に基いて内燃機関の燃料噴射量を補正し、前記空燃比センサにより検出した空燃比が目標空燃比と一致するように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記メイン補正量選択手段は、
   前記ウェイストゲートバルブが閉弁している前提で、前記第１の燃料噴射補正量を前記メインフィードバック補正量として選択する第１の選択手段と、
   前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第１の燃料噴射補正量が所定の乖離判定値以上となった場合にのみ、前記第１の燃料噴射補正量に代えて前記第２の燃料噴射補正量を前記メインフィードバック補正量として選択する第２の選択手段と、
   を備えてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ウェイストゲートバルブが閉弁状態となり、かつ、前記第１の燃料噴射補正量が所定の閉弁時メイン学習判定値以上である場合に、前記第１の燃料噴射補正量に基いて補正量の学習を行う閉弁時メイン学習手段を備えてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記ウェイストゲートバルブが閉弁状態となり、かつ、前記第１の燃料噴射補正量が所定の閉弁時メイン学習判定値以上である場合に、前記第１の燃料噴射補正量に基いて補正量の学習を行う閉弁時メイン学習手段と、
   前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第２の燃料噴射補正量が所定の開弁時メイン学習判定値以上である場合に、前記第２の燃料噴射補正量に基いて補正量の学習を行う開弁時メイン学習手段と、
   を備えてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒の上流側で前記排気通路に設けられたタービンを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボ過給機と、
   前記タービンの上流側で前記排気通路から分岐し、前記タービンの下流側かつ前記排気浄化触媒の上流側となる位置で前記排気通路に合流するバイパス通路と、
   前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
   前記排気通路と前記バイパス通路との合流部位よりも下流側に配置され、前記排気浄化触媒の上流側で空燃比を検出する空燃比センサと、
   前記排気浄化触媒の下流側で排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、
   前記ウェイストゲートバルブの閉弁時に対応する前記酸素濃度センサの出力目標値と、前記酸素濃度センサの出力とに基いて第１のサブ噴射補正量を算出する第１のサブ補正量算出手段と、
   前記ウェイストゲートバルブの開弁時に対応する前記酸素濃度センサの出力目標値と、前記酸素濃度センサの出力とに基いて第２のサブ噴射補正量を算出する第２のサブ補正量算出手段と、
   少なくとも前記ウェイストゲートバルブの開閉状態に基いて、前記第１，第２のサブ噴射補正量のうち何れか一方のサブ噴射補正量をサブフィードバック補正量として選択するサブ補正量選択手段と、
   前記空燃比センサの出力に基いて算出したメインフィードバック補正量と、前記サブフィードバック補正量とに基いて内燃機関の燃料噴射量を補正し、前記空燃比センサにより検出した空燃比が目標空燃比と一致するように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 前記サブ補正量選択手段は、
   前記ウェイストゲートバルブが閉弁している前提で、前記第１のサブ噴射補正量を前記サブフィードバック補正量として選択する第１の選択手段と、
   前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第１のサブ噴射補正量が所定のサブ乖離判定値以上となった場合にのみ、前記第１のサブ噴射補正量に代えて前記第２のサブ噴射補正量を前記サブフィードバック補正量として選択する第２の選択手段と、
   を備えてなる請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記ウェイストゲートバルブが閉弁状態となり、かつ、前記第１のサブ噴射補正量が所定の閉弁時サブ学習判定値以上である場合に、前記第１のサブ噴射補正量に基いて補正量の学習を行う閉弁時サブ学習手段と、
   前記ウェイストゲートバルブが開弁状態となり、かつ、前記第２のサブ噴射補正量が所定の開弁時サブ学習判定値以上である場合に、前記第２のサブ噴射補正量に基いて補正量の学習を行う開弁時サブ学習手段と、
   を備えてなる請求項５または６に記載の内燃機関の制御装置。

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