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JP7613191B2 - Supercharged engine control device - Google Patents
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Description

本発明は、過給エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a supercharged engine.

車載等のエンジンの排気浄化装置として、酸素ストレージ機能を有した三元触媒装置がある。そうした三元触媒装置を備えるエンジンにおいて、フロント、リアの2つの空燃比センサを備えるものがある。フロント空燃比センサは、排気通路における三元触媒装置よりも上流側の部分に設置されている。リア空燃比センサは、排気通路における三元触媒装置よりも下流側の部分に設置されている。こうした2つの空燃比センサを備えるエンジンでは、下記の2つのフィードバックを通じて空燃比制御が行われる。すなわち、フロント空燃比センサの出力に基づくメインフィードバックと、リア空燃比センサの出力に基づくサブフィードバックと、である。 As an exhaust purification device for vehicle engines, there is a three-way catalytic converter with an oxygen storage function. Some engines equipped with such a three-way catalytic converter are equipped with two air-fuel ratio sensors, one at the front and one at the rear. The front air-fuel ratio sensor is installed in the exhaust passage upstream of the three-way catalytic converter. The rear air-fuel ratio sensor is installed in the exhaust passage downstream of the three-way catalytic converter. In engines equipped with such two air-fuel ratio sensors, air-fuel ratio control is performed through the following two feedbacks: a main feedback based on the output of the front air-fuel ratio sensor, and a sub-feedback based on the output of the rear air-fuel ratio sensor.

空燃比センサの出力特性には、個体差や経年変化によるバラツキが存在する。特許文献1には、既定の期間におけるリア空燃比センサの出力と、理論空燃比に対応する同出力の標準値と、の差に基づき、リア空燃比センサの出力のずれを較正する技術が記載されている。上記既定の期間とは、燃料カット復帰後のリア空燃比センサの出力が安定した状態となる期間である。 The output characteristics of the air-fuel ratio sensor vary due to individual differences and aging. Patent Document 1 describes a technique for calibrating the output deviation of the rear air-fuel ratio sensor based on the difference between the output of the rear air-fuel ratio sensor during a predetermined period and the standard value of the same output corresponding to the theoretical air-fuel ratio. The above-mentioned predetermined period is the period during which the output of the rear air-fuel ratio sensor becomes stable after returning from a fuel cut.

特開2016-31041号公報JP 2016-31041 A

燃料カット復帰後には、三元触媒装置を通過した排気の組成が、一時的に、理論空燃比相当の組成となる期間が存在する。こうした期間におけるリア空燃比センサの出力は、当該センサにおける理論空燃比相当の出力となる。よって、上記偏差に基づき、リア空燃比センサの出力を較正できる。 After fuel cut is resumed, there is a period during which the composition of the exhaust gas that has passed through the three-way catalytic converter temporarily becomes equivalent to the theoretical air-fuel ratio. During this period, the output of the rear air-fuel ratio sensor becomes equivalent to the theoretical air-fuel ratio of the sensor. Therefore, the output of the rear air-fuel ratio sensor can be calibrated based on the above deviation.

ただし、上記従来の技術では、燃料カット復帰時にしか、リア空燃比センサの出力較正を行えない。そのため、エンジンの運転状況によっては、出力較正の機会が得られ難い場合がある。 However, with the above conventional technology, the output of the rear air-fuel ratio sensor can only be calibrated when the engine returns to normal after a fuel cut. Therefore, depending on the engine operating conditions, it may be difficult to obtain an opportunity to calibrate the output.

上記課題を解決する制御装置は、混合気の燃焼が行われる燃焼室と、燃焼室での混合気の燃焼により生じた排気が流れる排気通路と、排気通路に設置されたタービンと、排気通路におけるタービンよりも下流側の部分に設置された三元触媒装置であって酸素ストレージ能を有した三元触媒装置と、排気通路における三元触媒装置よりも下流側の部分に設置された空燃比センサと、を有し、タービンには、排気の流れを受けて回転するタービンホイールと、タービンホイールを迂回する排気の流路であるバイパス通路と、バイパス通路の排気の流路面積を変更する弁であるウェイストゲートバルブと、が設けられている過給エンジンの制御を行う。ここで、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比での燃焼室での混合気の燃焼をリッチ燃焼とし、理論空燃比よりもリーン側の空燃比による前記燃焼室での混合気の燃焼をリーン燃焼とする。また、三元触媒装置を通過した排気がリッチな状態であることを示す空燃比センサの出力をリッチ出力とし、三元触媒装置を通過した排気がリーンな状態にあることを示す空燃比センサの出力をリーン出力とする。このとき、上記過給エンジンの制御装置は、前記過給エンジンの運転中に、リーン出力からリッチ出力への空燃比センサの出力変化に応じてリッチ燃焼からリーン燃焼に切替えるとともに、リッチ出力からリーン出力への空燃比センサの出力変化に応じてリーン燃焼からリッチ燃焼に切替えるサブ空燃比フィードバック処理を行う。また、同制御装置は、サブ空燃比フィードバック処理によりリッチ燃焼が実施されており、かつ空燃比センサの出力の変化量が既定値以下の状態が維持されている期間の同空燃比センサの出力に基づき、同空燃比センサの出力を較正するセンサ出力較正処理を行う。そして、同制御装置は、上記センサ出力較正処理を、ウェイストゲートバルブの開度が既定の開度以下のときに条件に行っている。 The control device for solving the above problem controls a supercharged engine having a combustion chamber in which the mixture is burned, an exhaust passage through which exhaust gas generated by the combustion of the mixture in the combustion chamber flows, a turbine installed in the exhaust passage , a three-way catalytic device having oxygen storage capacity installed in a portion downstream of the turbine in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor installed in a portion downstream of the three-way catalytic device in the exhaust passage, the turbine being provided with a turbine wheel that rotates by receiving the exhaust flow, a bypass passage that is a passage for exhaust gas that bypasses the turbine wheel, and a wastegate valve that is a valve that changes the flow passage area of the exhaust gas in the bypass passage. Here, the combustion of the mixture in the combustion chamber at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio is referred to as rich combustion, and the combustion of the mixture in the combustion chamber at an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio is referred to as lean combustion. Also, the output of the air-fuel ratio sensor indicating that the exhaust gas that has passed through the three-way catalytic device is in a rich state is referred to as a rich output, and the output of the air-fuel ratio sensor indicating that the exhaust gas that has passed through the three-way catalytic device is in a lean state is referred to as a lean output. At this time, the control device for the supercharged engine performs a sub air-fuel ratio feedback process during operation of the supercharged engine, which switches from rich combustion to lean combustion in response to a change in the output of the air-fuel ratio sensor from lean output to rich output, and switches from lean combustion to rich combustion in response to a change in the output of the air-fuel ratio sensor from rich output to lean output. The control device also performs a sensor output calibration process to calibrate the output of the air-fuel ratio sensor based on the output of the air-fuel ratio sensor during a period in which rich combustion is being performed by the sub air-fuel ratio feedback process and a state in which a change in the output of the air-fuel ratio sensor is maintained at or below a preset value. The control device performs the sensor output calibration process under the condition that the opening degree of the wastegate valve is equal to or less than a preset opening degree.

上記エンジン制御装置では、サブ空燃比フィードバック処理において、リーン側目標空燃比とリッチ側目標空燃比とに目標空燃比を交互に切替えている。リーン側目標空燃比を目標空燃比としてのリーン燃焼時には、余剰酸素を含んだ排気が触媒装置に流入する。このとき、触媒装置は、排気中の余剰酸素を吸蔵して、内部をストイキ雰囲気とすることで、三元触媒による排気の浄化を促進する。リーン燃焼が続くと、やがて触媒装置はそれ以上の余剰酸素を吸蔵できなくなり、余剰酸素を含んだ排気の流出、いわゆるリーン破綻が発生する。このときに目標空燃比をリッチ側目標空燃比に切替えてリッチ燃焼を開始すれば、未燃の燃料成分を含んだ排気が触媒装置に流入するようになる。このときの触媒装置は、リーン燃焼中に吸蔵した酸素を放出して、内部をストイキ雰囲気とすることで、三元触媒による排気の浄化を促進する。リッチ燃焼が継続すると、やがて触媒装置は吸蔵した酸素を全て放出してしまい、未燃の燃料成分を含んだ排気の流出、いわゆるリッチ破綻が発生する。このときに目標空燃比をリーン側目標空燃比に切替えてリーン燃焼を開始することで、リーン燃焼とリッチ燃焼とを交互に行えば、メイン空燃比フィードバック処理での空燃比の定常偏差が抑えられる。なお、リーン破綻、リッチ破綻の発生は、リア空燃比センサの出力から確認できる。そこで、サブ空燃比フィードバック処理では、リア空燃比センサの出力に基づき、目標空燃比の切替え時期を決定している。 In the above engine control device, the target air-fuel ratio is alternately switched between the lean side target air-fuel ratio and the rich side target air-fuel ratio in the sub air-fuel ratio feedback process. During lean combustion with the lean side target air-fuel ratio as the target air-fuel ratio, exhaust gas containing excess oxygen flows into the catalytic device. At this time, the catalytic device stores the excess oxygen in the exhaust gas and creates a stoichiometric atmosphere inside, thereby facilitating the purification of the exhaust gas by the three-way catalyst. If lean combustion continues, the catalytic device will eventually be unable to store any more excess oxygen, causing the exhaust gas containing excess oxygen to flow out, i.e., a so-called lean failure. At this time, if the target air-fuel ratio is switched to the rich side target air-fuel ratio and rich combustion is started, exhaust gas containing unburned fuel components will flow into the catalytic device. At this time, the catalytic device releases the oxygen stored during lean combustion and creates a stoichiometric atmosphere inside, thereby facilitating the purification of the exhaust gas by the three-way catalyst. If rich burn continues, the catalytic converter will eventually release all of the stored oxygen, causing exhaust containing unburned fuel components to flow out, a phenomenon known as rich failure. At this time, the target air-fuel ratio can be switched to a lean target air-fuel ratio to start lean burn, alternating between lean and rich burn to reduce the steady-state deviation of the air-fuel ratio in the main air-fuel ratio feedback process. The occurrence of lean failure or rich failure can be confirmed from the output of the rear air-fuel ratio sensor. Therefore, in the sub air-fuel ratio feedback process, the timing of switching the target air-fuel ratio is determined based on the output of the rear air-fuel ratio sensor.

排気タービン式の過給エンジンにおけるタービンには、排気の流勢を受けて回転するタービンホイールが設けられている。タービンホイールを通過して三元触媒装置に向う排気の流れは旋回流となる。一方、ウェイストゲートバルブが開かれると、排気の一部がタービンホイールを迂回して流れるようになる。ウェイストゲートバルブを通過して三元触媒装置に向う排気の流れはブローダウン流となる。よって、ウェイストゲートバルブの開度が小さいほど、三元触媒装置内の排気の流れの偏りが大きくなり、リーン破綻、リッチ破綻の発生周期が短くなる。 The turbine in an exhaust turbine type supercharged engine is equipped with a turbine wheel that rotates due to the force of the exhaust flow. The exhaust flow that passes through the turbine wheel and heads towards the three-way catalyst device becomes a swirling flow. On the other hand, when the wastegate valve is opened, part of the exhaust flows around the turbine wheel. The exhaust flow that passes through the wastegate valve and heads towards the three-way catalyst device becomes a blowdown flow. Therefore, the smaller the opening of the wastegate valve, the greater the bias in the exhaust flow within the three-way catalyst device, and the shorter the period in which lean and rich breakdowns occur.

リーン破綻後のリッチ燃焼中には、空燃比センサの出力が理論空燃比に対応する出力となる時期がある。よって、このときの空燃比センサの出力に基づくことで、同センサの出力のずれ量を確認できる。ただし、リーン破綻、リッチ破綻の発生周期が短いと、空燃比センサの出力が理論空燃比に対応する出力となっている期間も短くなる。そのため、ウェイストゲートバルブの開度が大きく、リーン破綻、リッチ破綻の発生周期が短いときには、リッチ燃焼中の空燃比センサの出力から、同センサの理論空燃比に対応する出力を正確に確認できなくなる。 During rich combustion after a lean breakdown, there is a period when the output of the air-fuel ratio sensor corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the amount of deviation in the output of the air-fuel ratio sensor can be confirmed based on the output of the air-fuel ratio sensor at this time. However, if the cycle in which lean breakdown and rich breakdown occur is short, the period in which the output of the air-fuel ratio sensor corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio will also be short. Therefore, when the wastegate valve opening is large and the cycle in which lean breakdown and rich breakdown occur is short, it will not be possible to accurately confirm the output of the air-fuel ratio sensor corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio from the output of the air-fuel ratio sensor during rich combustion.

これに対して上記制御装置では、リッチ燃焼の実施中の出力変動が小さい状態にあるときのセンサ出力に基づく空燃比センサの出力較正を、ウェイストゲートバルブの開度が既定開度以下のときに行っている。そのため、空燃比センサの出力のずれを適切に較正できる。そしてその結果、空燃比センサの出力のずれによる空燃比の制御精度の悪化が抑えられる。 In response to this, the control device calibrates the output of the air-fuel ratio sensor based on the sensor output when output fluctuations during rich combustion are small, when the opening of the wastegate valve is equal to or smaller than a default opening. This allows the output deviation of the air-fuel ratio sensor to be appropriately calibrated. As a result, deterioration in the control accuracy of the air-fuel ratio due to deviations in the output of the air-fuel ratio sensor is suppressed.

上記制御装置におけるセンサ出力較正処理の開始に先立って、既定の開度以下の開度とすべくウェイストゲートバルブを駆動する駆動処理を行うようにするとよい。こうした場合、ウェイストゲートバルブの開度を成り行きで制御した場合には、開度が上記既定開度を超えているためにセンサ出力較正処理を実施できない場合にも、同処理の実施が可能となる。そのため、センサ出力較正処理の実施機会が得られ易くなる。 Prior to starting the sensor output calibration process in the control device, it is advisable to perform a drive process that drives the wastegate valve so that the opening is equal to or less than a default opening. In this case, if the opening of the wastegate valve is controlled as the situation progresses, the sensor output calibration process can be performed even if it is not possible to perform the process because the opening exceeds the default opening. This makes it easier to obtain an opportunity to perform the sensor output calibration process.

上記センサ出力較正処理は、理論空燃比に対応した空燃比センサの出力の標準値と、上記期間における空燃比センサの出力の平均値と差を、同空燃比センサの出力較正量として演算することで行うようにするとよい。こうした場合、下記(イ)又は(ロ)の態様でサブ空燃比フィードバック処理を行うことで、空燃比センサのずれによる空燃比の制御精度の悪化を抑制できる。(イ)サブ空燃比フィードバック処理でのリーン出力からリッチ出力への出力変化の判定、及びリッチ出力からリーン出力への出力変化の判定を、空燃比センサの出力を出力較正量にて補正した値を用いて行う。(ロ)サブ空燃比フィードバック処理でのリーン出力からリッチ出力への出力変化、及びリッチ出力からリーン出力への出力変化のそれぞれの判定に用いる空燃比センサの出力の判定値を、出力較正量により補正する。 The sensor output calibration process may be performed by calculating the difference between a standard value of the output of the air-fuel ratio sensor corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio and an average value of the output of the air-fuel ratio sensor during the above period as an output calibration amount of the air-fuel ratio sensor. In this case, the sub air-fuel ratio feedback process may be performed in the following manner (a) or (b) to suppress deterioration of the control accuracy of the air-fuel ratio due to deviation of the air-fuel ratio sensor. (a) The output of the air-fuel ratio sensor is corrected by the output calibration amount to determine the output change from lean output to rich output and the output change from rich output to lean output in the sub air-fuel ratio feedback process. (b) The judgment value of the output of the air-fuel ratio sensor used for determining the output change from lean output to rich output and the output change from rich output to lean output in the sub air-fuel ratio feedback process is corrected by the output calibration amount.

過給エンジンの制御装置の一実施形態の構成を模式的に示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a control device for a supercharged engine; 同エンジン制御装置が実行する空燃比制御の制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram of air-fuel ratio control executed by the engine control device. 同制御装置による空燃比制御の実施中の、(a)はフロント空燃比及び目標空燃比の推移を、(b)は酸素吸蔵量の推移を、(c)はリア空燃比の推移を、それぞれ示すタイムチャート。4A is a time chart showing the transitions of the front air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, FIG. 4B is a time chart showing the transitions of the oxygen storage amount, and FIG. 4C is a time chart showing the transitions of the rear air-fuel ratio during the air-fuel ratio control by the control device. 同制御装置が実行するセンサ出力較正ルーチンのフローチャート。4 is a flowchart of a sensor output calibration routine executed by the control device. 同センサ出力較正ルーチンでの出力較正量の演算態様を示すグラフ。6 is a graph showing a calculation manner of an output calibration amount in the sensor output calibration routine; WGV全閉時におけるリッチ燃焼開始直後のフロント三元触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the exhaust flow and oxygen storage state of the front three-way catalytic converter immediately after the start of rich combustion when the WGV is fully closed. WGV全閉時におけるリッチ破綻発生時のフロント三元触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the exhaust flow and oxygen storage state of a front three-way catalytic converter when rich collapse occurs with the WGV fully closed. WGV全開時におけるリッチ燃焼開始直後のフロント三元触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the exhaust flow and oxygen storage state of the front three-way catalytic converter immediately after the start of rich combustion when the WGV is fully open. WGV全開時におけるリッチ破綻発生時のフロント三元触媒装置の排気流、及び酸素吸蔵状態を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the exhaust flow and oxygen storage state of a front three-way catalytic converter when rich collapse occurs with the WGV fully open. WGV全開時及び全閉時のリア空燃比センサの出力波形を併せ示す図。FIG. 13 is a diagram showing the output waveforms of the rear air-fuel ratio sensor when the WGV is fully open and when it is fully closed.

以下、過給エンジンの制御装置の一実施形態を、図1~図10を参照して詳細に説明する。本実施形態の制御装置50は、車両に搭載された過給エンジン10に適用されている。 Below, one embodiment of a control device for a supercharged engine will be described in detail with reference to Figures 1 to 10. The control device 50 of this embodiment is applied to a supercharged engine 10 mounted on a vehicle.

<過給エンジン10の構成>
まず、図1を参照して、本実施形態の制御装置50が適用される過給エンジン10の構成を説明する。過給エンジン10は、混合気の燃焼が行われる燃焼室11を備える。さらに、過給エンジン10は、燃焼室11への吸気の導入路である吸気通路12と、燃焼室11からの排気の排出路である排気通路13を備えている。なお、過給エンジン10は、複数の気筒を備えており、気筒毎に個別の燃焼室11を有している。図1には、複数の燃焼室11のうちの一つのみが示されている。過給エンジン10には、燃焼室11での燃焼に供される吸気中に燃料を噴射するインジェクタ14が気筒別に設けられている。さらに、過給エンジン10の各気筒には、燃焼室11内の混合気を火花放電により着火する点火装置15が設けられている。そして、過給エンジン10は、燃焼室11での混合気の燃焼によりクランク軸16を回転することで、車両の駆動力を発生している。
<Configuration of supercharged engine 10>
First, the configuration of a supercharged engine 10 to which a control device 50 of this embodiment is applied will be described with reference to FIG. 1. The supercharged engine 10 includes a combustion chamber 11 in which a mixture is burned. The supercharged engine 10 also includes an intake passage 12 which is an introduction passage for intake air to the combustion chamber 11, and an exhaust passage 13 which is an exhaust passage for exhaust gas from the combustion chamber 11. The supercharged engine 10 includes a plurality of cylinders, each of which has an individual combustion chamber 11. FIG. 1 shows only one of the plurality of combustion chambers 11. The supercharged engine 10 includes an injector 14 for injecting fuel into the intake air to be burned in the combustion chamber 11, which is provided for each cylinder. Furthermore, each cylinder of the supercharged engine 10 includes an ignition device 15 for igniting the mixture in the combustion chamber 11 by spark discharge. The supercharged engine 10 generates a driving force for a vehicle by rotating a crankshaft 16 by the combustion of the mixture in the combustion chamber 11.

過給エンジン10は、ターボチャージャ20を備えている。ターボチャージャ20は、吸気通路12に設置されたコンプレッサ21と、排気通路13に設置されたタービン22と、を有している。コンプレッサ21には、回転に応じて吸気を圧縮するコンプレッサホイール23が設けられている。タービン22には、排気の流れを受けて回転するタービンホイール24が設けられている。タービンホイール24は、タービン軸25を介してコンプレッサホイール23に連結されている。これにより、タービンホイール24が回転すると、コンプレッサホイール23も連動して回転する。また、タービン22には、バイパス通路26とウェイストゲートバルブ27とが設けられている。バイパス通路26は、タービンホイール24を迂回する排気の流路である。ウェイストゲートバルブ27は、バイパス通路26の排気の流路面積を変更する弁である。なお、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ27として、過給圧PBと大気圧との差圧を、開度変更のための動力として利用するダイアフラム式のバルブを採用している。 The turbocharged engine 10 is equipped with a turbocharger 20. The turbocharger 20 has a compressor 21 installed in the intake passage 12 and a turbine 22 installed in the exhaust passage 13. The compressor 21 is provided with a compressor wheel 23 that compresses the intake air according to its rotation. The turbine 22 is provided with a turbine wheel 24 that rotates by receiving the exhaust flow. The turbine wheel 24 is connected to the compressor wheel 23 via a turbine shaft 25. As a result, when the turbine wheel 24 rotates, the compressor wheel 23 also rotates in conjunction with it. The turbine 22 is also provided with a bypass passage 26 and a wastegate valve 27. The bypass passage 26 is a flow path for exhaust that bypasses the turbine wheel 24. The wastegate valve 27 is a valve that changes the flow path area of the exhaust in the bypass passage 26. In this embodiment, a diaphragm-type valve that uses the differential pressure between the boost pressure PB and atmospheric pressure as power for changing the opening degree is adopted as the wastegate valve 27.

吸気通路12におけるコンプレッサ21よりも下流側の部分には、インタークーラ30が設けられている。また、吸気通路12におけるインタークーラ30よりも下流側の部分には、スロットルバルブ31が設けられている。インタークーラ30は、コンプレッサ21での断熱圧縮により高温となった吸気を、過給エンジン10の冷却水との熱交換により冷却する冷却器である。また、スロットルバルブ31は、吸気通路12における吸気の流路面積を変更する弁である。さらに、吸気通路12には、エアフローメータ32、過給圧センサ33、及びインマニ圧センサ34が設置されている。エアフローメータ32は、吸気通路12におけるコンプレッサ21よりも上流側の部分に設置されている。そして、エアフローメータ32は、吸気通路12を流れる吸気の流量である吸気流量GAを検出する。過給圧センサ33は、吸気通路12におけるインタークーラ30よりも下流側、かつスロットルバルブ31よりも上流側の部分の吸気の圧力を過給圧PBとして検出する。インマニ圧センサ34は、吸気通路12におけるスロットルバルブ31よりも下流側の部分の吸気の圧力をインマニ圧PMとして検出する。 An intercooler 30 is provided in the intake passage 12 downstream of the compressor 21. A throttle valve 31 is provided in the intake passage 12 downstream of the intercooler 30. The intercooler 30 is a cooler that cools the intake air, which has been heated by adiabatic compression in the compressor 21, by heat exchange with the cooling water of the supercharged engine 10. The throttle valve 31 is a valve that changes the flow area of the intake air in the intake passage 12. An airflow meter 32, a supercharging pressure sensor 33, and an intake manifold pressure sensor 34 are also provided in the intake passage 12. The airflow meter 32 is provided in the intake passage 12 upstream of the compressor 21. The airflow meter 32 detects the intake flow rate GA, which is the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 12. The boost pressure sensor 33 detects the pressure of the intake air in the portion of the intake passage 12 downstream of the intercooler 30 and upstream of the throttle valve 31 as the boost pressure PB. The intake manifold pressure sensor 34 detects the pressure of the intake air in the portion of the intake passage 12 downstream of the throttle valve 31 as the intake manifold pressure PM.

排気通路13におけるタービン22よりも下流側の部分には、第1三元触媒装置40が設置されている。さらに、排気通路13における第1三元触媒装置40よりも下流側の部分には、第2三元触媒装置41が設置されている。第1三元触媒装置40には、白金等の貴金属からなる三元触媒が担持されている。三元触媒は、排気中の未燃の燃料成分である炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)の酸化と、排気中の窒素酸化物(NOx)の還元と、を同時に促進する触媒物質である。また、第1三元触媒装置40には、セリア等の金属酸化物からなる酸素吸蔵剤も担持されている。酸素吸蔵剤は、酸素が余剰した酸化雰囲気の下では周囲の酸素を吸蔵し、酸素が不足した還元雰囲気の下では急増した酸素を放出する。こうした酸素吸蔵剤が担持された第1三元触媒装置40は、酸素ストレージ能を有した三元触媒装置となっている。第2三元触媒装置41も第1三元触媒装置40と同様に、三元触媒が担持されるとともに、酸素ストレージ能を有した三元触媒装置となっている。 A first three-way catalytic device 40 is installed in a portion downstream of the turbine 22 in the exhaust passage 13. Furthermore, a second three-way catalytic device 41 is installed in a portion downstream of the first three-way catalytic device 40 in the exhaust passage 13. A three-way catalyst made of a precious metal such as platinum is supported in the first three-way catalytic device 40. The three-way catalyst is a catalytic material that simultaneously promotes the oxidation of unburned fuel components in the exhaust gas, such as hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), and the reduction of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. In addition, the first three-way catalytic device 40 also supports an oxygen storage agent made of a metal oxide such as ceria. The oxygen storage agent stores the surrounding oxygen in an oxidizing atmosphere with an excess of oxygen, and releases a rapidly increased amount of oxygen in a reducing atmosphere with a shortage of oxygen. The first three-way catalytic device 40, which supports such an oxygen storage agent, is a three-way catalytic device with oxygen storage ability. Like the first three-way catalytic converter 40, the second three-way catalytic converter 41 also supports a three-way catalyst and is a three-way catalytic converter with oxygen storage capacity.

さらに、排気通路13には、フロント空燃比センサ42、及びリア空燃比センサ43が設置されている。フロント空燃比センサ42は、排気通路13におけるタービン22よりも下流側、かつ第1三元触媒装置40よりも上流側の部分に設置されている。また、リア空燃比センサ43は、排気通路13における第1三元触媒装置40よりも下流側、かつ第2三元触媒装置41よりも上流側の部分に設置されている。フロント空燃比センサ42は、排気中に晒される検出部を有しており、その検出部に触れる排気の組成に応じた電気信号を出力する。こうしたフロント空燃比センサ42の出力は、燃焼室11で燃焼された混合気の空燃比に対応する。以下の説明では、フロント空燃比センサ42の出力が示す空燃比をフロント空燃比FrAFと記載する。 Furthermore, a front air-fuel ratio sensor 42 and a rear air-fuel ratio sensor 43 are installed in the exhaust passage 13. The front air-fuel ratio sensor 42 is installed in a portion of the exhaust passage 13 downstream of the turbine 22 and upstream of the first three-way catalytic device 40. The rear air-fuel ratio sensor 43 is installed in a portion of the exhaust passage 13 downstream of the first three-way catalytic device 40 and upstream of the second three-way catalytic device 41. The front air-fuel ratio sensor 42 has a detection portion exposed to the exhaust and outputs an electric signal according to the composition of the exhaust that touches the detection portion. The output of the front air-fuel ratio sensor 42 corresponds to the air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber 11. In the following description, the air-fuel ratio indicated by the output of the front air-fuel ratio sensor 42 is referred to as the front air-fuel ratio FrAF.

一方、リア空燃比センサ43も、フロント空燃比センサ42と同様の構造のセンサとなっている。ただし、リア空燃比センサ43の検出部が晒される排気は、第1三元触媒装置40の通過後の排気である。そのため、リア空燃比センサ43の出力が示す空燃比は、第1三元触媒装置40において改質された排気の成分に対応した値となる。以下の説明では、こうしたリア空燃比センサ43の出力が示す空燃比をリア空燃比RrAFと記載する。なお、こうした本実施形態では、第1三元触媒装置40が、排気通路13におけるタービン22よりも下流側、かつリア空燃比センサ43よりも上流側の部分に設置された排気浄化用の三元触媒装置に対応している。 On the other hand, the rear air-fuel ratio sensor 43 is also a sensor with a structure similar to that of the front air-fuel ratio sensor 42. However, the detection section of the rear air-fuel ratio sensor 43 is exposed to the exhaust gas after passing through the first three-way catalytic device 40. Therefore, the air-fuel ratio indicated by the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 is a value corresponding to the components of the exhaust gas reformed in the first three-way catalytic device 40. In the following description, the air-fuel ratio indicated by the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 is referred to as the rear air-fuel ratio RrAF. In this embodiment, the first three-way catalytic device 40 corresponds to a three-way catalytic device for exhaust gas purification installed downstream of the turbine 22 and upstream of the rear air-fuel ratio sensor 43 in the exhaust passage 13.

過給エンジン10が搭載された車両には、制御装置50が搭載されている。制御装置50は、エンジン制御に係る各種処理を実行する演算処理回路と、エンジン制御用のプログラムやデータを記憶した記憶装置と、を備えた電子制御装置である。 A vehicle equipped with a supercharged engine 10 is equipped with a control device 50. The control device 50 is an electronic control device that includes a processing circuit that executes various processes related to engine control, and a storage device that stores programs and data for engine control.

制御装置50には、上述のエアフローメータ32、過給圧センサ33、インマニ圧センサ34、フロント空燃比センサ42、及びリア空燃比センサ43の出力が入力されている。また、制御装置50には、クランク角センサ51の出力、及びアクセルペダルセンサ52の出力も入力されている。クランク角センサ51は、過給エンジン10のクランク軸16の回転角であるクランク角θcを検出するセンサである。アクセルペダルセンサ52は、運転者のアクセルペダルの踏込み量であるアクセルペダル開度ACCを検出するセンサである。なお、制御装置50は、クランク角センサ51の出力から、エンジン回転数NEを求めている。また、制御装置50は、吸気流量GA、過給圧PB、インマニ圧PM、スロットル開度TAなどから、エンジン負荷率KLを求めている。エンジン負荷率KLは、燃焼室11の吸気の充填効率ηcを示している。 The outputs of the air flow meter 32, the boost pressure sensor 33, the intake manifold pressure sensor 34, the front air-fuel ratio sensor 42, and the rear air-fuel ratio sensor 43 are input to the control device 50. The outputs of the crank angle sensor 51 and the accelerator pedal sensor 52 are also input to the control device 50. The crank angle sensor 51 is a sensor that detects the crank angle θc, which is the rotation angle of the crankshaft 16 of the supercharged engine 10. The accelerator pedal sensor 52 is a sensor that detects the accelerator pedal opening ACC, which is the amount of depression of the accelerator pedal by the driver. The control device 50 obtains the engine speed NE from the output of the crank angle sensor 51. The control device 50 also obtains the engine load factor KL from the intake flow rate GA, the boost pressure PB, the intake manifold pressure PM, the throttle opening TA, and the like. The engine load factor KL indicates the intake filling efficiency ηc of the combustion chamber 11.

そして、制御装置50は、それらセンサの検出結果に基づき、スロットル開度TA、燃料噴射量QINJ、点火時期AOPなどを制御している。また、制御装置50は、過給エンジン10の運転状況に応じて過給圧PBの目標値を演算している。そして、制御装置50は、目標値分の過給圧PBが得られるように、WGV開度のフィードバック制御を行っている。 The control device 50 controls the throttle opening TA, fuel injection amount QINJ, ignition timing AOP, etc. based on the detection results of these sensors. The control device 50 also calculates a target value for the boost pressure PB according to the operating conditions of the supercharged engine 10. The control device 50 performs feedback control of the WGV opening so that the target value of the boost pressure PB is obtained.

<空燃比制御>
さらに、制御装置50は、燃焼室11で燃焼する混合気の空燃比を制御している。続いて、図2を参照して、空燃比制御について説明する。
<Air-fuel ratio control>
Furthermore, the control device 50 controls the air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber 11. Next, the air-fuel ratio control will be described with reference to FIG.

図2には、空燃比制御に係る制御装置50の処理の流れが示されている。図2に示すように、制御装置50は、ベース噴射量演算処理P1、メイン空燃比フィードバック処理P2、及びサブ空燃比フィードバック処理P3を通じて、インジェクタ14の燃料噴射量QINJを設定することで空燃比のフィードバック制御を行っている。制御装置50は、過給エンジン10の運転中に図2に示す一連の処理を、既定の制御周期毎に繰り返し実行する。なお、以下の説明、及び図面では、フィードバックを「F/B」と略して記載している。 Figure 2 shows the flow of processing by the control device 50 related to air-fuel ratio control. As shown in Figure 2, the control device 50 performs feedback control of the air-fuel ratio by setting the fuel injection amount QINJ of the injector 14 through a base injection amount calculation process P1, a main air-fuel ratio feedback process P2, and a sub air-fuel ratio feedback process P3. The control device 50 repeatedly executes the series of processes shown in Figure 2 at predetermined control intervals while the supercharged engine 10 is in operation. In the following explanation and drawings, feedback is abbreviated as "F/B."

ベース噴射量演算処理P1では、空燃比の目標値である目標空燃比AFTとエンジン負荷率KLとに基づき、ベース噴射量QBSEの値が演算される。具体的には、ベース噴射量演算処理P1では、吸気の密度ρとエンジン負荷率KLとの積を、目標空燃比AFTで割った商(=KL×ρ/AFT)を、ベース噴射量QBSEの値として演算している。 In the base injection amount calculation process P1, the value of the base injection amount QBSE is calculated based on the target air-fuel ratio AFT, which is the target value of the air-fuel ratio, and the engine load factor KL. Specifically, in the base injection amount calculation process P1, the quotient (= KL x ρ/AFT) obtained by dividing the product of the intake density ρ and the engine load factor KL by the target air-fuel ratio AFT is calculated as the value of the base injection amount QBSE.

メイン空燃比F/B処理P2では、フロント空燃比FrAFと目標空燃比AFTとに基づき、燃料噴射量QINJの補正値である空燃比フィードバック補正値FAFが演算される。具体的には、メイン空燃比F/B処理P2では、フロント空燃比FrAFと目標空燃比AFTとの偏差が「0」に近づく側へと、空燃比フィードバック補正値FAFの値を徐々に更新している。なお、空燃比制御では、ベース噴射量QBSEに空燃比フィードバック補正値FAFを掛けた積(=QBSE×FAF)を、インジェクタ14の燃料噴射量QINJの値として設定している。 In the main air-fuel ratio F/B process P2, an air-fuel ratio feedback correction value FAF, which is a correction value for the fuel injection amount QINJ, is calculated based on the front air-fuel ratio FrAF and the target air-fuel ratio AFT. Specifically, in the main air-fuel ratio F/B process P2, the value of the air-fuel ratio feedback correction value FAF is gradually updated so that the deviation between the front air-fuel ratio FrAF and the target air-fuel ratio AFT approaches "0". In the air-fuel ratio control, the product (=QBSE x FAF) of the base injection amount QBSE multiplied by the air-fuel ratio feedback correction value FAF is set as the value of the fuel injection amount QINJ of the injector 14.

サブ空燃比F/B処理P3では、目標空燃比AFTを、リッチ側目標空燃比AFTRとリーン側目標空燃比AFTLとに交互に切替える。そして、サブ空燃比F/B処理P3では、こうした目標空燃比AFTの切替え時期をリア空燃比センサ43の出力であるリア空燃比RrAFに基づき決定している。リッチ側目標空燃比AFTRの値には、理論空燃比よりも若干リッチ側の空燃比が予め設定されている。リーン側目標空燃比AFTLの値には、理論空燃比よりも若干リーン側の空燃比が設定されている。リッチ側目標空燃比AFTRからリーン側目標空燃比AFTLへの目標空燃比AFTの切替えは、リア空燃比RrAFがリーン破綻判定値LEよりもリッチ側の空燃比から同リーン破綻判定値LEよりもリーン側の空燃比に変化したときに行われる。リーン側目標空燃比AFTLからリッチ側目標空燃比AFTRへの目標空燃比AFTの切替えは、リア空燃比RrAFがリッチ破綻判定値RIよりもリーン側の空燃比から同リッチ破綻判定値RIよりもリッチ側の空燃比に変化したときに行われる。なお、リーン破綻判定値LEには、理論空燃比よりもリーン側、かつリーン側目標空燃比AFTLよりもリッチ側の空燃比が設定されている。また、リッチ破綻判定値RIには、理論空燃比よりもリッチ側、かつリッチ側目標空燃比AFTRよりもリーン側の空燃比が設定されている。 In the sub air-fuel ratio F/B process P3, the target air-fuel ratio AFT is alternately switched between the rich side target air-fuel ratio AFTR and the lean side target air-fuel ratio AFTL. In the sub air-fuel ratio F/B process P3, the timing of switching the target air-fuel ratio AFT is determined based on the rear air-fuel ratio RrAF, which is the output of the rear air-fuel ratio sensor 43. The value of the rich side target air-fuel ratio AFTR is preset to an air-fuel ratio slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The value of the lean side target air-fuel ratio AFTL is preset to an air-fuel ratio slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The switching of the target air-fuel ratio AFT from the rich side target air-fuel ratio AFTR to the lean side target air-fuel ratio AFTL is performed when the rear air-fuel ratio RrAF changes from an air-fuel ratio richer than the lean failure determination value LE to an air-fuel ratio leaner than the lean failure determination value LE. The target air-fuel ratio AFT is switched from the lean target air-fuel ratio AFTL to the rich target air-fuel ratio AFTR when the rear air-fuel ratio RrAF changes from an air-fuel ratio leaner than the rich collapse determination value RI to an air-fuel ratio richer than the rich collapse determination value RI. The lean collapse determination value LE is set to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and richer than the lean target air-fuel ratio AFTL. The rich collapse determination value RI is set to an air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio and leaner than the rich target air-fuel ratio AFTR.

図3に、制御装置50による空燃比制御の実施態様の一例を示す。なお、図3では、ウェイストゲートバルブ27が全閉となった状態で過給エンジン10が定常運転されているときの空燃比制御の実施態様が示されている。なお、図3(a)は、フロント空燃比FrAF、及び目標空燃比AFTの推移を、図3(b)は第1三元触媒装置40の酸素吸蔵量OSAの推移を、図3(c)はリア空燃比RrAFの推移を、それぞれ示している。 Figure 3 shows an example of an embodiment of air-fuel ratio control by the control device 50. Note that Figure 3 shows an embodiment of air-fuel ratio control when the supercharged engine 10 is operating steadily with the wastegate valve 27 fully closed. Note that Figure 3(a) shows the trends in the front air-fuel ratio FrAF and the target air-fuel ratio AFT, Figure 3(b) shows the trends in the oxygen storage amount OSA of the first three-way catalyst device 40, and Figure 3(c) shows the trends in the rear air-fuel ratio RrAF.

リーン側目標空燃比AFTLが目標空燃比AFTの値として設定されると、燃焼室11での混合気の燃焼は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で行われる。以下の説明では、理論空燃比での混合気の燃焼をストイキ燃焼、理論空燃比よりもリーン側の空燃比での混合気の燃焼をリーン燃焼、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比での混合気の燃焼をリッチ燃焼、と記載する。また、以下の説明では、排気中の未燃の燃料成分の完全燃焼に必要な量と等しい量の酸素を含んだ排気をストイキ排気と記載する。さらに、以下の説明では、排気中の未燃の燃料成分の完全燃焼に必要な量よりも多い量の酸素を含んだ排気をリーン排気と記載する。加えて、以下の説明では、排気中の未燃の燃料成分の完全燃焼に必要な量よりも少ない量の酸素を含んだ排気をリッチ排気と記載する。ストイキ燃焼で生じる排気はストイキ排気となり、リーン燃焼で生じる排気はリーン排気となり、リッチ燃焼で生じる排気はリッチ排気となる。 When the lean target air-fuel ratio AFTL is set as the value of the target air-fuel ratio AFT, the mixture in the combustion chamber 11 is burned at an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio. In the following description, the combustion of the mixture at the theoretical air-fuel ratio is described as stoichiometric combustion, the combustion of the mixture at an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio is described as lean combustion, and the combustion of the mixture at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio is described as rich combustion. In addition, in the following description, exhaust gas containing an amount of oxygen equal to the amount required for complete combustion of the unburned fuel components in the exhaust gas is described as stoichiometric exhaust gas. Furthermore, in the following description, exhaust gas containing an amount of oxygen greater than the amount required for complete combustion of the unburned fuel components in the exhaust gas is described as lean exhaust gas. In addition, in the following description, exhaust gas containing an amount of oxygen less than the amount required for complete combustion of the unburned fuel components in the exhaust gas is described as rich exhaust gas. Exhaust produced by stoichiometric combustion is called stoichiometric exhaust, exhaust produced by lean combustion is called lean exhaust, and exhaust produced by rich combustion is called rich exhaust.

リーン燃焼時には、第1三元触媒装置40にリーン排気が流入する。このときの第1三元触媒装置40では、排気中の余剰酸素を吸蔵することで、排気中のNOxを還元浄化する。その結果、第1三元触媒装置40から流出する排気はストイキ排気に近い組成となる。よって、このときのリア空燃比RrAFは、理論空燃比近傍の値となる。 During lean combustion, lean exhaust gas flows into the first three-way catalytic device 40. At this time, the first three-way catalytic device 40 absorbs excess oxygen in the exhaust gas, thereby reducing and purifying the NOx in the exhaust gas. As a result, the exhaust gas flowing out of the first three-way catalytic device 40 has a composition close to that of stoichiometric exhaust gas. Therefore, the rear air-fuel ratio RrAF at this time is close to the theoretical air-fuel ratio.

ただし、第1三元触媒装置40が吸蔵可能な酸素の量には限界がある。よって、リーン燃焼が続けられると、やがては第1三元触媒装置40の酸素吸蔵量OSAがその上限MAXに達してしまい、酸素をそれ以上吸蔵できなくなる。そして、第1三元触媒装置40からリーン排気が流出するようになる。以下の説明では、こうして第1三元触媒装置40からリーン排気が流出するようになった状態を、リーン破綻の状態と記載する。リーン破綻が発生しているときには、リア空燃比センサ43の検出部の周囲を流れる排気がリーン排気となる。よって、このときのリア空燃比RrAFは、理論空燃比よりもリーン側の空燃比となる。 However, there is a limit to the amount of oxygen that the first three-way catalytic device 40 can store. Therefore, if lean combustion continues, the oxygen storage amount OSA of the first three-way catalytic device 40 will eventually reach its upper limit MAX, and it will no longer be able to store any more oxygen. Then, lean exhaust gas will flow out of the first three-way catalytic device 40. In the following explanation, this state in which lean exhaust gas flows out of the first three-way catalytic device 40 will be referred to as a lean failure state. When lean failure occurs, the exhaust gas flowing around the detection portion of the rear air-fuel ratio sensor 43 becomes lean exhaust gas. Therefore, the rear air-fuel ratio RrAF at this time will be an air-fuel ratio that is leaner than the theoretical air-fuel ratio.

制御装置50は、リーン燃焼中にリア空燃比RrAFがリーン破綻判定値LEよりもリーン側の値となることをもって、リーン破綻の発生を確認している。そして、制御装置50は、リーン破綻の発生を確認すると、目標空燃比AFTを、リーン側目標空燃比AFTLからリッチ側目標空燃比AFTRに切替える。これにより、燃焼室11での燃焼がリーン燃焼からリッチ燃焼に切替えられる。図3では、時刻t2、t4、t6に、リーン破綻に応じたリーン燃焼からリッチ燃焼への切替えが行われている。 The control device 50 confirms the occurrence of lean failure when the rear air-fuel ratio RrAF becomes leaner than the lean failure judgment value LE during lean combustion. When the control device 50 confirms the occurrence of lean failure, it switches the target air-fuel ratio AFT from the lean side target air-fuel ratio AFTL to the rich side target air-fuel ratio AFTR. This switches the combustion in the combustion chamber 11 from lean combustion to rich combustion. In FIG. 3, switching from lean combustion to rich combustion in response to lean failure is performed at times t2, t4, and t6.

リッチ燃焼が開始されると、第1三元触媒装置40にリッチ排気が流入するようになる。このときの第1三元触媒装置40は、リーン燃焼中に吸蔵した酸素を放出することで、排気中の未燃燃料成分を酸化浄化している。その結果、第1三元触媒装置40から流出する排気はストイキ排気に近い組成となる。よって、リア空燃比RrAFは、再び理論空燃比近傍の値となる。 When rich combustion begins, rich exhaust gas flows into the first three-way catalytic device 40. At this time, the first three-way catalytic device 40 releases the oxygen stored during lean combustion to oxidize and purify the unburned fuel components in the exhaust gas. As a result, the exhaust gas flowing out of the first three-way catalytic device 40 has a composition close to that of stoichiometric exhaust gas. Therefore, the rear air-fuel ratio RrAF returns to a value close to the theoretical air-fuel ratio.

リッチ燃焼が続くと、やがては第1三元触媒装置40の酸素吸蔵量OSAが「0」となって、未燃燃料成分を十分に酸化できなくなる。その結果、第1三元触媒装置40からリッチ排気が流出するようになり、リア空燃比RrAFが理論空燃比近傍の値からリッチ側に変化する。以下の説明では、こうして第1三元触媒装置40からリッチ排気が流出するようになった状態を、リッチ破綻の状態と記載する。 If rich combustion continues, eventually the oxygen storage amount OSA of the first three-way catalyst device 40 will reach "0" and the unburned fuel components will no longer be able to be sufficiently oxidized. As a result, rich exhaust gas will begin to flow out of the first three-way catalyst device 40, and the rear air-fuel ratio RrAF will change from a value close to the theoretical air-fuel ratio to the rich side. In the following explanation, this state in which rich exhaust gas begins to flow out of the first three-way catalyst device 40 will be referred to as a rich failure state.

制御装置50は、リッチ燃焼中にリア空燃比RrAFがリッチ破綻判定値RIよりもリッチ側の値となることをもって、リッチ破綻の発生を確認している。そして、制御装置50は、リッチ破綻の発生を確認すると、目標空燃比AFTを、リッチ側目標空燃比AFTRからリーン側目標空燃比AFTLに切替えて、リーン燃焼を開始する。以後は、リーン破綻、及びリッチ破綻の発生が確認される毎に、リーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に切替えられる。なお、図3では、時刻t1、t3、t5、t7に、リッチ破綻に応じたリッチ燃焼からリーン燃焼への切替えが行われている。 The control device 50 confirms the occurrence of rich-side collapse when the rear air-fuel ratio RrAF becomes richer than the rich-side collapse determination value RI during rich combustion. When the control device 50 confirms the occurrence of rich-side collapse, it switches the target air-fuel ratio AFT from the rich-side target air-fuel ratio AFTR to the lean-side target air-fuel ratio AFTL and starts lean combustion. After that, lean combustion and rich combustion are alternately switched each time lean collapse and the occurrence of rich collapse are confirmed. Note that in FIG. 3, switching from rich combustion to lean combustion in response to rich collapse is performed at times t1, t3, t5, and t7.

なお、リーン破綻発生時には、第1三元触媒装置40からのNOx排出量が一時的に増加する。また、リッチ破綻発生時には第1三元触媒装置40からのTHC排出量が一時的に増加する。THC排出量は、メタンの排出量と非メタン系炭化水素の排出量とを合計したものである。ちなみに、第2三元触媒装置41は、第1三元触媒装置40で浄化し切れなかったCO、HC、NOxを浄化する役割を担っている。 When lean breakdown occurs, the amount of NOx emissions from the first three-way catalytic device 40 temporarily increases. When rich breakdown occurs, the amount of THC emissions from the first three-way catalytic device 40 temporarily increases. THC emissions are the sum of methane emissions and non-methane hydrocarbon emissions. Incidentally, the second three-way catalytic device 41 plays a role in purifying CO, HC, and NOx that could not be completely purified by the first three-way catalytic device 40.

以上のように制御装置50は、フロント空燃比センサ42の出力に基づくメイン空燃比F/B処理P2と、リア空燃比センサ43の出力に基づくサブ空燃比F/B処理P3と、の2つのフィードバック処理を通じて空燃比制御を行っている。そして、そうした空燃比制御により、過給エンジン10の排気性能を確保している。 As described above, the control device 50 performs air-fuel ratio control through two feedback processes: the main air-fuel ratio feedback process P2 based on the output of the front air-fuel ratio sensor 42, and the sub air-fuel ratio feedback process P3 based on the output of the rear air-fuel ratio sensor 43. This air-fuel ratio control ensures the exhaust performance of the supercharged engine 10.

<センサ出力較正処理>
サブ空燃比F/B処理P3に用いるリア空燃比センサ43の出力特性には、個体差や経年変化によるバラツキが存在する。制御装置50は、こうしたバラツキによるリア空燃比センサ43の出力のずれを較正するためのセンサ出力較正処理を行っている。
<Sensor output calibration process>
The output characteristics of the rear air-fuel ratio sensor 43 used in the sub air-fuel ratio feedback process P3 have variations due to individual differences and aging. The control device 50 performs a sensor output calibration process to calibrate the deviation of the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 due to such variations.

なお、リア空燃比センサ43は、空燃比毎の出力が、既定の公差範囲内となるように製造されている。以下の説明では、出力が公差範囲の中央値となる出力特性を有したリア空燃比センサ43を同リア空燃比センサ43の標準センサと記載する。センサ出力較正処理では、標準センサに対するリア空燃比センサ43の出力のずれ量を、出力較正量ΔSの値として求めている。 The rear air-fuel ratio sensor 43 is manufactured so that the output for each air-fuel ratio falls within a predetermined tolerance range. In the following description, the rear air-fuel ratio sensor 43 having output characteristics in which the output is the median value of the tolerance range is referred to as the standard sensor for the rear air-fuel ratio sensor 43. In the sensor output calibration process, the deviation amount of the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 relative to the standard sensor is obtained as the value of the output calibration amount ΔS.

図4に、センサ出力較正処理のために制御装置50が実行するセンサ出力較正ルーチンのフローチャートを示す。制御装置50は、過給エンジン10の運転中に、既定の制御周期毎に本ルーチンの処理を繰り返し実行する。 Figure 4 shows a flow chart of the sensor output calibration routine executed by the control device 50 for the sensor output calibration process. The control device 50 repeatedly executes the processing of this routine at each predetermined control period while the supercharged engine 10 is operating.

本ルーチンを開始すると、制御装置50はまず、ステップS100において、出力較正の実行条件が成立しているか否かを判定する。出力較正の実行条件は、サブ空燃比フィードバック処理P3の実行中であり、かつ現トリップでの出力較正が未完了であること、等となっている。そして、制御装置50は、実行条件が成立していない場合(NO)には、今回の制御周期における本ルーチンの処理を終了する。一方、制御装置50は、実行条件が成立している場合(YES)には、ステップS110に処理を進める。 When this routine starts, the control device 50 first determines in step S100 whether the conditions for executing output calibration are met. The conditions for executing output calibration include that the sub air-fuel ratio feedback process P3 is being executed and that output calibration for the current trip is incomplete. If the conditions for execution are not met (NO), the control device 50 ends the processing of this routine for the current control cycle. On the other hand, if the conditions for execution are met (YES), the control device 50 proceeds to step S110.

ステップS110の処理に進むと、制御装置50はそのステップS110において、WGV開度が既定開度以下となるように、ウェイストゲートバルブ27を駆動する。そして、制御装置50は、その駆動の完了後にステップS120に処理を進める。 When the process proceeds to step S110, the control device 50 drives the wastegate valve 27 so that the WGV opening is equal to or less than the default opening in step S110. After completing this drive, the control device 50 proceeds to step S120.

ステップS120の処理に進むと、制御装置50はそのステップS120において、次の期間におけるリア空燃比センサ43の平均出力AVEを取得する。すなわち、サブ空燃比フィードバック処理P3によりリッチ燃焼が実施されており、かつリア空燃比センサ43の出力変化が小さい状態にある期間である。以下の説明では、こうした期間を、リーン破綻後の安定期間と記載する。本実施形態では、リーン破綻が確認されてからリッチ破綻が確認されるまでの期間であって、リア空燃比センサ43の出力の変化量が既定値以下の状態が維持されている期間を、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間としている。そして、制御装置50は、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間におけるリア空燃比センサ43の出力の平均値を平均出力AVEの値として求めている。 When the process proceeds to step S120, the control device 50 acquires the average output AVE of the rear air-fuel ratio sensor 43 in the next period in step S120. That is, this is the period during which rich combustion is performed by the sub air-fuel ratio feedback process P3 and the change in the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 is small. In the following description, this period is referred to as the stable period after lean failure. In this embodiment, the period from when lean failure is confirmed to when rich failure is confirmed, during which the change in the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 is maintained at or below a preset value, is defined as the stable period of the sensor output after lean failure. Then, the control device 50 determines the average value of the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 during the stable period of the sensor output after lean failure as the value of the average output AVE.

続いて、制御装置50は、ステップS130において、平均出力AVEから既定の標準ストイキ出力S0を引いた差を出力較正量ΔSの値として演算する。標準ストイキ出力S0には、理論空燃比に対応した標準センサの出力が値として設定されている。すなわち、標準ストイキ出力S0は、理論空燃比に対応するリア空燃比センサ43の出力の標準値である。そして、制御装置50は、出力較正量ΔSの演算後、今回の制御周期における本ルーチンの処理を終了する。 Then, in step S130, the control device 50 calculates the difference between the average output AVE and the predetermined standard stoichiometric output S0 as the value of the output calibration amount ΔS. The standard stoichiometric output S0 is set to the output of the standard sensor corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. In other words, the standard stoichiometric output S0 is the standard value of the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. After calculating the output calibration amount ΔS, the control device 50 ends the processing of this routine for the current control cycle.

なお、制御装置50は、こうして演算した出力較正量ΔSを、下記の態様でサブ空燃比フィードバック処理P3に反映している。すなわち、制御装置50は、既定の標準リッチ破綻判定値RI0に出力較正量ΔSを加えた値を、リッチ破綻判定値RIの値として設定している。標準リッチ破綻判定値RI0には、標準センサを前提に設定されたリッチ破綻判定値RIの値が設定されている。また、制御装置50は、既定の標準リーン破綻判定値LE0に出力較正量ΔSを加えた値を、リーン破綻判定値LEの値として設定している。標準リーン破綻判定値LE0には、標準センサを前提に設定されたリーン破綻判定値LEの値が設定されている。 The control device 50 reflects the output calibration amount ΔS calculated in this manner in the sub air-fuel ratio feedback process P3 in the following manner. That is, the control device 50 sets the value obtained by adding the output calibration amount ΔS to the default standard rich failure judgment value RI0 as the value of the rich failure judgment value RI. The standard rich failure judgment value RI0 is set to the value of the rich failure judgment value RI set on the premise of a standard sensor. The control device 50 also sets the value obtained by adding the output calibration amount ΔS to the default standard lean failure judgment value LE0 as the value of the lean failure judgment value LE. The standard lean failure judgment value LE0 is set to the value of the lean failure judgment value LE set on the premise of a standard sensor.

なお、本実施形態では、こうしたセンサ出力較正ルーチンにおけるステップS120、S130の処理が、リア空燃比センサ43の出力を較正するセンサ出力較正処理に対応している。また、本実施形態では、センサ出力較正ルーチンにおけるステップS110の処理が、センサ出力較正処理の開始に先立って、既定の開度以下の開度とすべくウェイストゲートバルブ27を駆動する駆動処理に対応している。さらに、本実施形態では、リア空燃比RrAFが理論空燃比よりもリッチ側の空燃比となるときのリア空燃比センサ43の出力がリッチ出力に対応している。また、本実施形態では、リア空燃比RrAFが理論空燃比よりもリーン側の空燃比となるときのリア空燃比センサ43の出力がリーン出力に対応している。 In this embodiment, the processing of steps S120 and S130 in the sensor output calibration routine corresponds to a sensor output calibration process that calibrates the output of the rear air-fuel ratio sensor 43. In addition, in this embodiment, the processing of step S110 in the sensor output calibration routine corresponds to a drive process that drives the wastegate valve 27 to an opening degree equal to or less than a predetermined opening degree prior to the start of the sensor output calibration process. Furthermore, in this embodiment, the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 when the rear air-fuel ratio RrAF is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio corresponds to a rich output. In this embodiment, the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 when the rear air-fuel ratio RrAF is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio corresponds to a lean output.

<本実施形態の作用・効果>
本実施形態の作用及び効果について説明する。
図5には、空燃比制御中の標準センサの出力波形が一点鎖線で示されている。また、図5には、標準センサに対して出力がリッチ側にずれたリア空燃比センサ43の出力波形が実線で示されている。
<Actions and Effects of the Present Embodiment>
The operation and effects of this embodiment will be described.
5, the output waveform of the standard sensor during air-fuel ratio control is shown by a dashed line, and the output waveform of the rear air-fuel ratio sensor 43, the output of which is shifted to the rich side compared to the standard sensor, is shown by a solid line.

上述のように、リーン破綻からリッチ破綻までのリッチ燃焼の実施中には、第1三元触媒装置40を通過した排気がストイキ排気となる期間が存在する。このときのリア空燃比センサ43の出力は、当該センサにおける理論空燃比に対応した出力となる。以下の説明では、理論空燃比に対応したリア空燃比センサ43の出力をストイキ出力と記載する。第1三元触媒装置40を通過した排気がストイキ排気となる期間がある程度よりも長い時間続くのであれば、リッチ破綻後のリア空燃比センサ43の出力から当該センサのストイキ出力を確認できる。よって、センサ出力較正処理では、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間におけるリア空燃比センサ43の平均出力AVEを、当該センサのストイキ出力として求めている。そして、その平均出力AVEと標準ストイキ出力S0との差を、標準センサに対する当該リア空燃比センサ43の出力のずれ量を示す出力較正量ΔSの値として求めている。 As described above, during the rich combustion from lean breakdown to rich breakdown, there is a period in which the exhaust gas that has passed through the first three-way catalytic device 40 becomes stoichiometric exhaust gas. The output of the rear air-fuel ratio sensor 43 at this time corresponds to the theoretical air-fuel ratio of the sensor. In the following description, the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 corresponding to the theoretical air-fuel ratio is referred to as stoichiometric output. If the period in which the exhaust gas that has passed through the first three-way catalytic device 40 becomes stoichiometric exhaust gas continues for a certain period of time, the stoichiometric output of the sensor can be confirmed from the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 after rich breakdown. Therefore, in the sensor output calibration process, the average output AVE of the rear air-fuel ratio sensor 43 during the stable period of the sensor output after lean breakdown is obtained as the stoichiometric output of the sensor. Then, the difference between the average output AVE and the standard stoichiometric output S0 is obtained as the value of the output calibration amount ΔS indicating the deviation amount of the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 relative to the standard sensor.

本実施形態では、出力較正量ΔSの値分、リーン破綻判定値LE、及びリッチ破綻判定値RIの値を補正している。よって、センサ出力のずれを補償したかたちで、リーン破綻、及びリッチ破綻を判定できる。 In this embodiment, the lean failure determination value LE and the rich failure determination value RI are corrected by the value of the output calibration amount ΔS. Therefore, lean failure and rich failure can be determined by compensating for the deviation in the sensor output.

なお、本実施形態では、こうしたセンサ出力較正処理に先立って、既定の開度以下の開度とすべくウェイストゲートバルブ27を駆動する駆動処理を行っている。そのため、本実施形態でのセンサ出力較正処理は、ウェイストゲートバルブ27の開度が既定の開度以下であるときに行われる。以下、こうした条件の下で、センサ出力較正処理を行う理由を説明する。 In this embodiment, prior to the sensor output calibration process, a drive process is performed to drive the wastegate valve 27 to an opening degree equal to or less than a default opening degree. Therefore, the sensor output calibration process in this embodiment is performed when the opening degree of the wastegate valve 27 is equal to or less than the default opening degree. The reason for performing the sensor output calibration process under these conditions will be explained below.

図6には、ウェイストゲートバルブ27が全閉となっているときの第1三元触媒装置40に流入する排気の流れが示されている。なお、以下の説明では、第1三元触媒装置40の排気の流れ方向上流側の端を同第1三元触媒装置40の前端と記載する。また、第1三元触媒装置40の排気の流れ方向下流側の端を同第1三元触媒装置40の後端と記載する。 Figure 6 shows the flow of exhaust gas flowing into the first three-way catalytic device 40 when the wastegate valve 27 is fully closed. In the following description, the upstream end of the first three-way catalytic device 40 in the exhaust gas flow direction is referred to as the front end of the first three-way catalytic device 40. The downstream end of the first three-way catalytic device 40 in the exhaust gas flow direction is referred to as the rear end of the first three-way catalytic device 40.

このときには、バイパス通路26が閉塞されているため、燃焼室11から排出された排気は全て、タービンホイール24を経由して第1三元触媒装置40に到達する。排気の流れは、タービンホイール24を通過することで、図6に示されるような旋回流となる。よって、このときの第1三元触媒装置40の前端側の端面における排気当たりの偏りは小さくなる。すなわち、第1三元触媒装置40の前端側の端面全体に一様に排気が当たるようになる。 At this time, because the bypass passage 26 is blocked, all of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 11 reaches the first three-way catalytic device 40 via the turbine wheel 24. By passing through the turbine wheel 24, the exhaust gas flow becomes a swirling flow as shown in FIG. 6. Therefore, the bias of the exhaust gas hitting the front end face of the first three-way catalytic device 40 at this time is reduced. In other words, the exhaust gas hits the entire front end face of the first three-way catalytic device 40 evenly.

図6、及び後述の図7~図9では、第1三元触媒装置40の部位毎の酸素吸蔵状況が併せ示されている。図中の白丸で示された部位は、酸素吸蔵剤が酸素を吸蔵した状態にある部位を示している。また、図中のハッチングで塗り潰された丸で示された部位は、酸素吸蔵剤が酸素を放出した状態にある部位を示している。図6には、リーン破綻の発生に応じてリーン燃焼からリッチ燃焼への切替えが行われた直後の第1三元触媒装置40の酸素吸蔵状態が示されている。また、図7には、その後にリッチ破綻が生じたときの第1三元触媒装置40の酸素吸蔵状態が示されている。 In Fig. 6 and Figs. 7 to 9 described later, the oxygen storage state of each part of the first three-way catalytic device 40 is also shown. The parts indicated by white circles in the figures indicate parts where the oxygen storage agent has stored oxygen. The parts indicated by hatched circles in the figures indicate parts where the oxygen storage agent has released oxygen. Fig. 6 shows the oxygen storage state of the first three-way catalytic device 40 immediately after switching from lean combustion to rich combustion in response to the occurrence of lean breakdown. Fig. 7 shows the oxygen storage state of the first three-way catalytic device 40 when rich breakdown occurs thereafter.

上記のように、ウェイストゲートバルブ27が全閉の場合には、第1三元触媒装置40の前端側の端面全体に一様に排気が当たるため、リッチ燃焼開始後の酸素吸蔵剤の酸素の放出は、第1三元触媒装置40の前端から後端へと偏りなく進行する。そのため、図7に示すように、リッチ破綻発生時の第1三元触媒装置40は、リーン燃焼中に吸蔵した酸素のほぼ全てを放出した状態、すなわち酸素吸蔵量OSAがほぼゼロの状態となる。なお、リーン燃焼中の酸素吸蔵も同様に、第1三元触媒装置40の前端から後端に向って偏りなく進行する。よって、リーン破綻発生時の第1三元触媒装置40は、限界まで酸素を吸蔵した状態、すなわち酸素吸蔵量OSAが上限MAXに達した状態となる。 As described above, when the wastegate valve 27 is fully closed, the exhaust gas hits the entire end face on the front end side of the first three-way catalytic device 40 uniformly, so that the release of oxygen from the oxygen storage agent after the start of rich combustion proceeds evenly from the front end to the rear end of the first three-way catalytic device 40. Therefore, as shown in FIG. 7 , when rich breakdown occurs, the first three-way catalytic device 40 is in a state in which almost all of the oxygen stored during lean combustion has been released, that is, the oxygen storage amount OSA is almost zero. Similarly, the oxygen storage during lean combustion also proceeds evenly from the front end to the rear end of the first three-way catalytic device 40. Therefore, when lean breakdown occurs, the first three-way catalytic device 40 is in a state in which oxygen has been stored to the limit, that is, the oxygen storage amount OSA has reached the upper limit MAX.

図8には、ウェイストゲートバルブ27が全開となっているときの第1三元触媒装置40に流入する排気の流れが示されている。タービンホイール24を経由する経路の排気の圧力損失はバイパス通路26よりも大きいため、このときの燃焼室11から排出された排気の大部分はバイパス通路26を通って第1三元触媒装置40に到達する。このときには、図8に示すように、バイパス通路26から噴き出た強いブローダウン流が、第1三元触媒装置40の前端側の端面の限られた範囲に当たる。そのため、このときの第1三元触媒装置40には、多量の排気が流れる部分と、少量の排気しか流れない部分と、が形成されることになる。 Figure 8 shows the flow of exhaust gas flowing into the first three-way catalytic converter 40 when the wastegate valve 27 is fully open. Because the pressure loss of the exhaust gas in the route via the turbine wheel 24 is greater than that in the bypass passage 26, most of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 11 reaches the first three-way catalytic converter 40 through the bypass passage 26. At this time, as shown in Figure 8, the strong blowdown flow ejected from the bypass passage 26 hits a limited area of the front end face of the first three-way catalytic converter 40. Therefore, the first three-way catalytic converter 40 at this time has a portion through which a large amount of exhaust gas flows and a portion through which only a small amount of exhaust gas flows.

なお、図8には、リーン破綻の発生に応じてリーン燃焼からリッチ燃焼への切替えが行われた直後の第1三元触媒装置40の酸素吸蔵状態が示されている。また、図9には、その後にリッチ破綻が生じたときの第1三元触媒装置40の酸素吸蔵状態が示されている。このときの第1三元触媒装置40での酸素の放出は、排気が多く流れる部位に集中する。そのため、このときには、図9に示すように、第1三元触媒装置40の内部に酸素を吸蔵した部位が残された状態でリッチ破綻が生じることになる。よって、ウェイストゲートバルブ27の全開時には、全閉時に比べて、リーン破綻の発生からリッチ破綻の発生までの時間が短くなる。 Note that FIG. 8 shows the oxygen storage state of the first three-way catalytic device 40 immediately after switching from lean combustion to rich combustion in response to the occurrence of lean breakdown. FIG. 9 shows the oxygen storage state of the first three-way catalytic device 40 when rich breakdown occurs thereafter. At this time, the release of oxygen from the first three-way catalytic device 40 is concentrated in the area where a large amount of exhaust gas flows. Therefore, as shown in FIG. 9, rich breakdown occurs in a state where the area where oxygen is stored remains inside the first three-way catalytic device 40. Therefore, when the wastegate valve 27 is fully opened, the time from the occurrence of lean breakdown to the occurrence of rich breakdown is shorter than when it is fully closed.

図10には、ウェイストゲートバルブ27の全開時のリア空燃比センサ43の出力波形が実線で示されている。また、図10には、ウェイストゲートバルブ27の全閉時のリア空燃比センサ43の出力波形が一点鎖線で示されている。ウェイストゲートバルブ27の全閉時には、リーン破綻後、リア空燃比センサ43の変化量が殆ど変化していない期間、すなわちセンサ出力の安定期間が存在する。よって、そうした安定期間のリア空燃比センサ43の出力から、当該センサのストイキ出力を確認できる。一方、ウェイストゲートバルブ27の全閉時には、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間は殆ど存在しない。 In Figure 10, the output waveform of the rear air-fuel ratio sensor 43 when the wastegate valve 27 is fully open is shown by a solid line. Also in Figure 10, the output waveform of the rear air-fuel ratio sensor 43 when the wastegate valve 27 is fully closed is shown by a dashed line. When the wastegate valve 27 is fully closed, there is a period after lean failure during which the amount of change in the rear air-fuel ratio sensor 43 hardly changes, i.e., a stable period of sensor output. Therefore, the stoichiometric output of the sensor can be confirmed from the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 during such a stable period. On the other hand, when the wastegate valve 27 is fully closed, there is almost no stable period of sensor output after lean failure.

なお、バイパス通路26から第1三元触媒装置40の前端に吹き付ける排気の流量は、ウェイストゲートバルブ27の開度が大きいほど多くなる。そのため、リーン破綻の発生からリッチ破綻の発生までの時間は、ウェイストゲートバルブ27の開度が小さいほど長くなる。そして、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間も、ウェイストゲートバルブ27の開度が小さいほど長くなる。そのため、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ27の開度を既定開度以下とした状態で、センサ出力較正処理を行うようにしている。ちなみに、既定開度としては、ストイキ出力を正確に確認できるだけのセンサ出力の安定期間が得られるウェイストゲートバルブ27の開度範囲の上限値を設定している。 The flow rate of the exhaust gas blown from the bypass passage 26 to the front end of the first three-way catalytic converter 40 increases as the opening of the wastegate valve 27 increases. Therefore, the time from the occurrence of lean breakdown to the occurrence of rich breakdown increases as the opening of the wastegate valve 27 decreases. The stable period of the sensor output after lean breakdown also increases as the opening of the wastegate valve 27 decreases. Therefore, in this embodiment, the sensor output calibration process is performed with the opening of the wastegate valve 27 set to a default opening or less. Incidentally, the default opening is set to the upper limit of the opening range of the wastegate valve 27 that provides a stable period of the sensor output that allows the stoichiometric output to be accurately confirmed.

なお、自然吸気エンジンには、第1三元触媒装置40に吹き付ける排気に、旋回流を発生させるタービンホイール24が存在しないため、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間は短くなる。そのため、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間のリア空燃比センサ43の出力に基づく、センサ出力の較正は困難となっている。 In addition, since a naturally aspirated engine does not have a turbine wheel 24 that generates a swirling flow in the exhaust gas blown into the first three-way catalytic converter 40, the period during which the sensor output remains stable after a lean-state breakdown is short. Therefore, it is difficult to calibrate the sensor output based on the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 during the period during which the sensor output remains stable after a lean-state breakdown.

以上の本実施形態の過給エンジン10の制御装置50によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、リッチ燃焼の実施中、かつリア空燃比センサ43の出力変化が小さい状態にある期間の同リア空燃比センサ43の出力に基づき、同リア空燃比センサ43の出力を較正するセンサ出力較正処理を行っている。さらに、そうしたセンサ出力較正処理を、ウェイストゲートバルブ27の開度が既定開度以下のときに行うようにしている。そのため、リア空燃比センサ43の出力のずれを適切に較正可能となり、同出力のずれによる空燃比の制御精度の悪化が抑えられる。
According to the control device 50 for the supercharged engine 10 of the present embodiment described above, the following effects can be achieved.
(1) In this embodiment, a sensor output calibration process is performed to calibrate the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 based on the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 during rich burn and during a period in which the change in the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 is small. Furthermore, this sensor output calibration process is performed when the opening of the wastegate valve 27 is equal to or smaller than a default opening. This makes it possible to appropriately calibrate the output of the rear air-fuel ratio sensor 43, and prevents deterioration of the control accuracy of the air-fuel ratio due to the output deviation.

(2)センサ出力較正処理に先立って、既定開度以下の開度となるようにウェイストゲートバルブ27を駆動する駆動処理を行っている。こうした場合には、ウェイストゲートバルブ27の開度を成り行きで制御した場合には、同開度が既定開度以下でないためにセンサ出力較正処理を実施できない状況にも、同処理の実施が可能となる。よって、センサ出力較正処理の実施機会を得られ易くなる。 (2) Prior to the sensor output calibration process, a drive process is performed to drive the wastegate valve 27 so that the opening is equal to or less than the default opening. In such a case, if the opening of the wastegate valve 27 is controlled as the situation progresses, the sensor output calibration process can be performed even in a situation in which the sensor output calibration process cannot be performed because the opening is not equal to or less than the default opening. This makes it easier to obtain an opportunity to perform the sensor output calibration process.

(3)センサ出力の安定期間においても、リア空燃比センサ43の出力が一時的に微小変動することがある。そうした一時的に微小変動したときのリア空燃比センサ43の出力に基づくと、正確に出力較正を行えなくなる。これに対して本実施形態では、センサ出力の安定期間におけるリア空燃比センサ43の出力の平均値である平均出力AVEを当該センサのストイキ出力として求めている。そして、標準ストイキ出力S0に対する平均出力AVEの差を、出力較正量ΔSの値として求めている。そのため、リア空燃比センサ43の出力較正の精度が高まる。 (3) Even during a stable period of the sensor output, the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 may temporarily fluctuate slightly. If the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 is based on such a temporary fluctuating output, accurate output calibration cannot be performed. In contrast, in this embodiment, the average output AVE, which is the average value of the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 during a stable period of the sensor output, is obtained as the stoichiometric output of the sensor. The difference between the average output AVE and the standard stoichiometric output S0 is then obtained as the value of the output calibration amount ΔS. This improves the accuracy of the output calibration of the rear air-fuel ratio sensor 43.

(4)出力較正量ΔSによりリーン破綻判定値LE、及びリッチ破綻判定値RIを補正した上でサブ空燃比フィードバック処理P3を行っている。そのため、リア空燃比センサ43の出力のずれが生じても、空燃比の制御精度を確保できる。 (4) The sub air-fuel ratio feedback process P3 is performed after correcting the lean failure determination value LE and the rich failure determination value RI using the output calibration amount ΔS. Therefore, even if a deviation occurs in the output of the rear air-fuel ratio sensor 43, the control accuracy of the air-fuel ratio can be ensured.

(他の実施形態)
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
Other Embodiments
This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.

・上記実施形態では、センサ出力較正処理に先立って、開度を既定開度以下とすべくウェイストゲートバルブ27の駆動処理を行っていた。こうした駆動処理を割愛してもよい。こうした場合にも、ウェイストゲートバルブ27の開度が既定開度以下であることを条件にセンサ出力較正処理を行えば、リア空燃比センサ43の出力のずれを適切に較正できる。 - In the above embodiment, prior to the sensor output calibration process, the wastegate valve 27 was driven to set the opening to a default opening or less. This drive process may be omitted. Even in this case, if the sensor output calibration process is performed on the condition that the wastegate valve 27 opening is set to a default opening or less, the deviation in the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 can be appropriately calibrated.

・上記実施形態では、出力較正量ΔSによりリーン破綻判定値LE、及びリッチ破綻判定値RIを補正していた。リーン破綻判定値LE、及びリッチ破綻判定値RIではなく、リア空燃比センサ43の出力を出力較正量ΔSにより補正するようにしてもよい。こうした場合にも、補正後のリア空燃比センサ43の出力を用いてリーン破綻、リッチ破綻を判定すれば、上記実施形態の場合と同様に、リア空燃比センサ43の出力のずれによる空燃比の制御精度の悪化を抑えられる。 - In the above embodiment, the lean failure judgment value LE and the rich failure judgment value RI were corrected by the output calibration amount ΔS. Instead of the lean failure judgment value LE and the rich failure judgment value RI, the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 may be corrected by the output calibration amount ΔS. Even in such a case, by determining lean failure or rich failure using the corrected output of the rear air-fuel ratio sensor 43, deterioration of the air-fuel ratio control accuracy due to deviations in the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 can be suppressed, as in the above embodiment.

・上記実施形態では、リーン破綻後のセンサ出力の安定期間におけるリア空燃比センサ43の出力の平均値である平均出力AVEに基づいて、センサ出力の較正を行っていた。安定期間として判定する、リア空燃比センサ43の出力変化量の上限が十分に小さいのであれば、安定期間内のリア空燃比センサ43の瞬時出力に基づいて、同リア空燃比センサ43の出力較正を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, the sensor output was calibrated based on the average output AVE, which is the average value of the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 during the stable period of the sensor output after lean failure. If the upper limit of the output change amount of the rear air-fuel ratio sensor 43, which is determined as the stable period, is sufficiently small, the output of the rear air-fuel ratio sensor 43 may be calibrated based on the instantaneous output of the rear air-fuel ratio sensor 43 during the stable period.

10…過給エンジン
11…燃焼室
12…吸気通路
13…排気通路
14…インジェクタ
15…点火装置
16…クランク軸
20…ターボチャージャ
21…コンプレッサ
22…タービン
23…コンプレッサホイール
24…タービンホイール
25…タービン軸
26…バイパス通路
27…ウェイストゲートバルブ
30…インタークーラ
31…スロットルバルブ
32…エアフローメータ
33…過給圧センサ
34…インマニ圧センサ
40…第1三元触媒装置
41…第2三元触媒装置
42…フロント空燃比センサ
43…リア空燃比センサ
50…制御装置
51…クランク角センサ
52…アクセルペダルセンサ
LIST OF SYMBOLS 10...Supercharged engine 11...Combustion chamber 12...Intake passage 13...Exhaust passage 14...Injector 15...Ignition device 16...Crankshaft 20...Turbocharger 21...Compressor 22...Turbine 23...Compressor wheel 24...Turbine wheel 25...Turbine shaft 26...Bypass passage 27...Wastegate valve 30...Intercooler 31...Throttle valve 32...Air flow meter 33...Supercharge pressure sensor 34...Intake manifold pressure sensor 40...First three-way catalytic device 41...Second three-way catalytic device 42...Front air-fuel ratio sensor 43...Rear air-fuel ratio sensor 50...Control device 51...Crank angle sensor 52...Accelerator pedal sensor

Claims (5)

燃焼室への吸気の導入路である吸気通路に設置されたコンプレッサと、前記燃焼室からの排気の排出路である排気通路に設置されたタービンと、前記排気通路における前記タービンよりも下流側の部分に設置された三元触媒装置であって酸素ストレージ能を有した三元触媒装置と、前記排気通路における前記三元触媒装置よりも下流側の部分に設置された空燃比センサと、を有し
前記タービンには、排気の流れを受けて回転するタービンホイールと、前記タービンホイールを迂回する排気の流路であるバイパス通路と、前記バイパス通路の排気の流路面積を変更する弁であるウェイストゲートバルブと、が設けられている過給エンジンの制御を行う制御装置であって、
理論空燃比よりもリッチ側の空燃比での混合気の燃焼をリッチ燃焼とし、理論空燃比よりもリーン側の空燃比による前記燃焼室での混合気の燃焼をリーン燃焼とし、前記三元触媒装置を通過した排気がリッチな状態であることを示す前記空燃比センサの出力をリッチ出力とし、前記三元触媒装置を通過した排気がリーンな状態にあることを示す前記空燃比センサの出力をリーン出力としたとき、
前記過給エンジンの運転中に、前記リーン出力から前記リッチ出力への前記空燃比センサの出力変化に応じて前記リッチ燃焼から前記リーン燃焼に切替えるとともに、前記リッチ出力から前記リーン出力への前記空燃比センサの出力変化に応じて前記リーン燃焼から前記リッチ燃焼に切替えるサブ空燃比フィードバック処理と、
前記サブ空燃比フィードバック処理により前記リッチ燃焼が実施されており、かつ前記空燃比センサの出力の変化量が既定値以下の状態が維持されている期間の同空燃比センサの出力に基づき、同空燃比センサの出力を較正するセンサ出力較正処理と、
を行うものであって、かつ前記ウェイストゲートバルブの開度が既定の開度以下であるときに前記センサ出力較正処理を行う
過給エンジンの制御装置。
the compressor is disposed in an intake passage which is a passage through which intake air is introduced into a combustion chamber; a turbine is disposed in an exhaust passage which is a passage through which exhaust gas is discharged from the combustion chamber ; a three-way catalytic device which is disposed in a portion of the exhaust passage downstream of the turbine and has an oxygen storage capacity; and an air-fuel ratio sensor which is disposed in a portion of the exhaust passage downstream of the three-way catalytic device ,
A control device for controlling a supercharged engine, the control device comprising: a turbine wheel that rotates by receiving an exhaust flow; a bypass passage that is a flow path of exhaust that bypasses the turbine wheel; and a wastegate valve that is a valve that changes a flow path area of the exhaust of the bypass passage ,
When combustion of an air-fuel mixture at an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is defined as rich combustion, combustion of an air-fuel mixture in the combustion chamber at an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is defined as lean combustion, an output of the air-fuel ratio sensor indicating that the exhaust gas that has passed through the three-way catalytic device is in a rich state is defined as a rich output, and an output of the air-fuel ratio sensor indicating that the exhaust gas that has passed through the three-way catalytic device is in a lean state is defined as a lean output,
a sub air-fuel ratio feedback process for switching from the rich combustion to the lean combustion in response to a change in an output of the air-fuel ratio sensor from the lean output to the rich output during operation of the supercharged engine , and for switching from the lean combustion to the rich combustion in response to a change in an output of the air-fuel ratio sensor from the rich output to the lean output;
a sensor output calibration process for calibrating the output of the air-fuel ratio sensor based on the output of the air-fuel ratio sensor during a period in which the rich combustion is being performed by the sub air-fuel ratio feedback process and a state in which a change in the output of the air-fuel ratio sensor is maintained at or below a predetermined value ;
and performing the sensor output calibration process when the opening degree of the wastegate valve is equal to or smaller than a predetermined opening degree.
前記センサ出力較正処理の開始に先立って、前記既定の開度以下の開度とすべく前記ウェイストゲートバルブを駆動する駆動処理を行う請求項1に記載の過給エンジンの制御装置。 The control device for a supercharged engine according to claim 1, further comprising a drive process for driving the wastegate valve to an opening degree equal to or less than the default opening degree prior to the start of the sensor output calibration process. 前記センサ出力較正処理は、理論空燃比に対応した前記空燃比センサの出力の標準値と、前記期間における前記空燃比センサの出力の平均値と差を、同空燃比センサの出力較正量として演算することで行われる請求項1又は2に記載の過給エンジンの制御装置。 3. The control device for a supercharged engine according to claim 1, wherein the sensor output calibration process is performed by calculating a difference between a standard value of the output of the air-fuel ratio sensor corresponding to a stoichiometric air-fuel ratio and an average value of the output of the air-fuel ratio sensor during the period as an output calibration amount of the air-fuel ratio sensor. 前記サブ空燃比フィードバック処理での前記リーン出力から前記リッチ出力への出力変化の判定、及び前記リッチ出力から前記リーン出力への出力変化の判定を、前記空燃比センサの出力を前記出力較正量にて補正した値を用いて行う請求項3に記載の過給エンジンの制御装置。 The control device for a supercharged engine according to claim 3, wherein the determination of the output change from the lean output to the rich output in the sub air-fuel ratio feedback process and the determination of the output change from the rich output to the lean output are performed using a value obtained by correcting the output of the air-fuel ratio sensor with the output calibration amount. 前記サブ空燃比フィードバック処理での前記リーン出力から前記リッチ出力への出力変化、及び前記リッチ出力から前記リーン出力への出力変化のそれぞれの判定に用いる前記空燃比センサの出力の判定値を、前記出力較正量により補正する請求項3に記載の過給エンジンの制御装置。 The control device for a supercharged engine according to claim 3, wherein the output calibration amount is used to correct the output judgment value of the air-fuel ratio sensor used to judge the output change from the lean output to the rich output and the output change from the rich output to the lean output in the sub air-fuel ratio feedback process.
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