JP2001263125A - Air-fuel ratio feedback control device for internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio feedback control device for internal combustion engine

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JP2001263125A
JP2001263125A JP2000075838A JP2000075838A JP2001263125A JP 2001263125 A JP2001263125 A JP 2001263125A JP 2000075838 A JP2000075838 A JP 2000075838A JP 2000075838 A JP2000075838 A JP 2000075838A JP 2001263125 A JP2001263125 A JP 2001263125A
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JP
Japan
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fuel ratio
air
fuel
feedback control
internal combustion
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Application number
JP2000075838A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Takahashi
浩二 高橋
Shigeo Okuma
重男 大隈
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
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Unisia Jecs Corp
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Publication date
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  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the air-fuel ratio fluctuation in the purge cut of the evaporated fuel from a canister in a device for calculating a linear item and an integrated nonlinear item by sliding mode control to feedback control the air-fuel ratio to a target air-fuel ratio. SOLUTION: The nonlinear item UNL is calculated as UNL=(Gain 1)×(Actual air-fuel ratio - Target air-fuel ratio)/(|Actual air-fuel ratio - Target air-fuel ratio|)+Previous value UNL(OLD), the linear item UL is calculated as UL=(Gain 2)×(Actual air-fuel ratio - Target air-fuel ratio)/Actual air-fuel ratio, and the basic injection quantity is feedback-corrected with the added value of them. In the purge cut, an initialization of substituting the previous value UNL(OLD) by a prescribed value according to the target air-fuel ratio at that time is performed, so that the fuel corresponding to the target air-fuel ratio can be injected from just after the purge cut.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
をフィードバック制御する装置に関し、特にスライディ
ングモード制御を用いて燃焼混合気の空燃比を目標空燃
比にフィードバック制御する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for feedback-controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for feedback-controlling the air-fuel ratio of a combustion mixture to a target air-fuel ratio using sliding mode control.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両用内燃機関では、排気浄化や燃費向
上等を目的として、燃焼混合気の空燃比を目標値にフィ
ードバック制御することが一般的である。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine for a vehicle, it is general to perform feedback control of an air-fuel ratio of a combustion mixture to a target value for the purpose of purifying exhaust gas and improving fuel efficiency.

【0003】このため、排気通路等に設けた空燃比セン
サによって空燃比を逐次検出しつつ、該検出空燃比を目
標空燃比に収束させるように、PID制御(比例・積分
・微分)等を用いて燃料供給量をフィードバック制御し
ている。
For this reason, PID control (proportional / integral / differential) or the like is used so that the air-fuel ratio is sequentially detected by an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage or the like and the detected air-fuel ratio converges to a target air-fuel ratio. The fuel supply amount is feedback controlled.

【0004】一方、外乱の影響を抑制したロバスト性の
高い制御として、スライディングモード制御が知られて
おり、ロボット制御等で多用されているが、該スライデ
ィングモード制御を用いて空燃比のフィードバック制御
を行なうことが提案されている(特開平8−23271
3号公報等参照)。
On the other hand, a sliding mode control is known as a highly robust control that suppresses the influence of disturbance, and is often used in robot control and the like. Feedback control of the air-fuel ratio is performed using the sliding mode control. It has been proposed to do this (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-23271).
No. 3).

【0005】また、従来から、活性炭等の吸着剤を備え
たキャニスタに、車両の燃料タンクで発生した蒸発燃料
を吸着捕集させ、所定の機関運転条件のときに、前記キ
ャニスタに吸着捕集されている燃料をパージさせて機関
の吸気系(例えば吸気コレクタ部)に供給させる構成の
蒸発燃料処理装置が知られている。
[0005] Conventionally, a canister provided with an adsorbent such as activated charcoal adsorbs and collects evaporative fuel generated in a fuel tank of a vehicle and, under predetermined engine operating conditions, adsorbs and collects the canister. 2. Description of the Related Art There is known an evaporative fuel processing apparatus having a configuration in which fuel is purged and supplied to an intake system of an engine (for example, an intake collector).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、キャニスタ
に吸着捕集されている燃料をパージさせると、キャニス
タパージにより機関に供給される分だけ、燃料噴射弁に
よる燃料噴射量を減らして目標空燃比を維持するように
フィードバック制御される結果、パージがカットされて
キャニスタから機関に供給される燃料が急に無くなる
と、フィードバック制御の応答遅れの間、空燃比が大き
くリーン側にずれる空燃比変動が発生してしまうという
問題があった。
By the way, when the fuel adsorbed and collected in the canister is purged, the amount of fuel injected by the fuel injection valve is reduced by the amount supplied to the engine by the canister purge to reduce the target air-fuel ratio. When the purge is cut and the fuel supplied from the canister to the engine suddenly runs out as a result of feedback control to maintain the air-fuel ratio, the air-fuel ratio greatly shifts to the lean side during the feedback control response delay, causing a fluctuation. There was a problem of doing it.

【0007】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、スライディングモード制御を用いて空燃比のフィ
ードバック制御を行なう装置において、簡便な構成でパ
ージカット時の空燃比変動を抑制できるようにすること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides an apparatus for performing feedback control of an air-fuel ratio using sliding mode control, which can suppress air-fuel ratio fluctuations during purge cut with a simple configuration. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そのため、請求項1記載
の発明は、スライディングモード制御によって線形項及
び積分される非線形項を含む空燃比フィードバック制御
量を算出するよう構成する一方、パージのカット時に、
前記非線形項を所定値に初期化するよう構成した。
Therefore, the invention according to claim 1 is configured to calculate the air-fuel ratio feedback control amount including the linear term and the non-linear term integrated by the sliding mode control, and at the time of purging cut. ,
The non-linear term is configured to be initialized to a predetermined value.

【0009】かかる構成によると、スライディングモー
ド制御による非線形項が積分される構成であり、パージ
のカット時に非線形項を所定値に初期化し、該初期値か
ら順次積分される。
According to this configuration, the nonlinear term due to the sliding mode control is integrated. When the purge is cut, the nonlinear term is initialized to a predetermined value, and the integration is sequentially performed from the initial value.

【0010】請求項2記載の発明では、前記所定値を、
目標空燃比毎に予め記憶された値とする構成とした。か
かる構成によると、パージのカット時の目標空燃比に応
じて選択される所定値に非線形項が初期化され、該初期
値から順次積分される。
In the invention according to claim 2, the predetermined value is set as
The value was stored in advance for each target air-fuel ratio. According to this configuration, the non-linear term is initialized to a predetermined value selected according to the target air-fuel ratio at the time of cutting the purge, and is integrated sequentially from the initial value.

【0011】請求項3記載の発明では、前記所定値を、
目標空燃比に応じて算出する構成とした。かかる構成に
よると、パージのカット時の目標空燃比に応じて算出さ
れる所定値に非線形項が初期化され、該初期値から順次
積分される。
In the invention according to claim 3, the predetermined value is:
The calculation is performed according to the target air-fuel ratio. According to this configuration, the non-linear term is initialized to a predetermined value calculated according to the target air-fuel ratio at the time of the purge cut, and is sequentially integrated from the initial value.

【0012】請求項4記載の発明では、燃焼混合気の空
燃比と目標空燃比との偏差を切換関数とするスライディ
ングモード制御によって線形項及び非線形項を算出する
よう構成され、前記切換関数の正負に応じて正負が切り
換えられるフィードバックゲインを積分して前記非線形
項を算出する構成とした。
According to a fourth aspect of the present invention, a linear term and a non-linear term are calculated by a sliding mode control using a deviation between the air-fuel ratio of the combustion air-fuel mixture and the target air-fuel ratio as a switching function. The non-linear term is calculated by integrating a feedback gain that can be switched between positive and negative according to.

【0013】かかる構成によると、空燃比の状態が切換
線を横切る毎に切換関数の正負が反転し、これに応じて
正負が反転するフィードバックゲインを積分した値であ
る非線形項により、空燃比の状態を切換線上に拘束しつ
つ目標空燃比に収束させる。
With this configuration, each time the state of the air-fuel ratio crosses the switching line, the sign of the switching function is inverted, and the non-linear term, which is a value obtained by integrating the feedback gain whose sign is inverted, is calculated by the nonlinear term. The state is converged on the target air-fuel ratio while being restricted on the switching line.

【0014】請求項5記載の発明では、前記フィードバ
ックゲインの絶対値が、機関運転状態に応じて可変に設
定される構成とした。かかる構成によると、機関負荷・
回転速度などの機関運転状態に応じて絶対値が可変に設
定されたフィードバックゲインを用いて空燃比フィード
バック制御量の非線形項が算出される。
According to the fifth aspect of the present invention, the absolute value of the feedback gain is variably set according to the engine operating state. According to this configuration, the engine load and
The nonlinear term of the air-fuel ratio feedback control amount is calculated using a feedback gain whose absolute value is variably set in accordance with the engine operating state such as the rotation speed.

【0015】請求項6記載の発明では、前記線形項が、
燃焼混合気の空燃比に対する前記偏差の割合に比例した
値として算出される構成とした。かかる構成によると、
空燃比の状態が切換線から離れたときほど、これに比例
して大きな線形項が設定されることになる。
In the invention according to claim 6, the linear term is:
The calculation is made as a value proportional to the ratio of the deviation to the air-fuel ratio of the combustion mixture. According to such a configuration,
As the state of the air-fuel ratio moves away from the switching line, a larger linear term is set in proportion to this.

【0016】[0016]

【発明の効果】請求項1記載の発明によると、パージカ
ット時に、非線形項の値をパージカット状態に適合する
所定値にステップ的に切り換えることができ、パージカ
ット時の空燃比変動を抑制できるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, the value of the non-linear term can be switched stepwise to a predetermined value suitable for the purge cut state at the time of purge cut, and the fluctuation of the air-fuel ratio at the time of purge cut can be suppressed. This has the effect.

【0017】請求項2記載の発明によると、パージカッ
ト時の目標空燃比が異なっても、そのときの目標空燃比
付近に精度良く制御できるという効果がある。請求項3
記載の発明によると、メモリ容量を節約しつつ、パージ
カット時の目標空燃比に応じた値に非線形項を初期化で
きるという効果がある。
According to the second aspect of the present invention, even if the target air-fuel ratio at the time of the purge cut is different, there is an effect that the target air-fuel ratio at that time can be controlled accurately around the target air-fuel ratio. Claim 3
According to the described invention, there is an effect that the nonlinear term can be initialized to a value corresponding to the target air-fuel ratio at the time of the purge cut while saving the memory capacity.

【0018】請求項4記載の発明によると、空燃比を目
標空燃比付近に拘束して速やかに目標空燃比に収束させ
ることができるという効果がある。請求項5記載の発明
によると、空燃比の検出遅れ時間中に非線形項の値が過
剰に積算されることを回避でき、応答性を確保しつつ実
空燃比の目標空燃比からのずれ量を適度に小さくして、
安定した空燃比フィードバック制御を行えるという効果
がある。
According to the fourth aspect of the invention, there is an effect that the air-fuel ratio can be constrained near the target air-fuel ratio and quickly converged to the target air-fuel ratio. According to the fifth aspect of the invention, it is possible to prevent the value of the nonlinear term from being excessively integrated during the detection delay time of the air-fuel ratio, and to reduce the amount of deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio while ensuring responsiveness. Moderately small,
There is an effect that stable air-fuel ratio feedback control can be performed.

【0019】請求項6記載の発明によると、切換線上を
目標空燃比に向けて速やかにかつオーバーシュートを抑
制しつつ収束させることができるという効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, there is an effect that convergence can be achieved quickly on the switching line toward the target air-fuel ratio while suppressing overshoot.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図1は実施の形態における内燃機関のシステム構
成図である。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine according to the embodiment.

【0021】この図1において、車両に搭載される内燃
機関1の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ2,吸気通
路3,モータで開閉駆動される電子制御式スロットル弁
4を介して空気が吸入される。各気筒の燃焼室内に燃料
(ガソリン)を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁5が設
けられており、該燃料噴射弁5から噴射される燃料と前
記吸入される空気とによって燃焼室内に混合気が形成さ
れる。
In FIG. 1, air is sucked into the combustion chamber of each cylinder of an internal combustion engine 1 mounted on a vehicle via an air cleaner 2, an intake passage 3, and an electronically controlled throttle valve 4 driven to open and close by a motor. Is done. An electromagnetic fuel injection valve 5 for directly injecting fuel (gasoline) into the combustion chamber of each cylinder is provided, and a mixture of air and fuel is injected into the combustion chamber by the fuel injected from the fuel injection valve 5 and the intake air. Is formed.

【0022】燃料噴射弁5は、コントロールユニット2
0から出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通
電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射す
る。そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は
燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行
程噴射の場合は点火栓6回りに集中的に層状の混合気を
形成する。燃焼室内に形成される混合気は、点火栓6に
より着火燃焼する。
The fuel injection valve 5 is connected to the control unit 2
The solenoid is energized by an injection pulse signal output from 0 to open the valve and injects fuel adjusted to a predetermined pressure. The injected fuel diffuses into the combustion chamber in the case of the intake stroke injection to form a homogeneous mixture, and in the case of the compression stroke injection, forms a stratified mixture around the ignition plug 6. . The mixture formed in the combustion chamber is ignited and burned by the ignition plug 6.

【0023】但し、内燃機関1を上記の直接噴射式ガソ
リン機関に限定するものではなく、吸気ポートに燃料を
噴射する構成の機関であっても良い。機関1からの排気
は排気通路7より排出される。前記排気通路7には排気
浄化用の触媒8が介装されている。
However, the internal combustion engine 1 is not limited to the above-described direct injection gasoline engine, but may be an engine configured to inject fuel into the intake port. Exhaust gas from the engine 1 is discharged from an exhaust passage 7. An exhaust purification catalyst 8 is interposed in the exhaust passage 7.

【0024】また、燃料タンク9にて発生した蒸発燃料
を燃焼処理する蒸発燃料処理装置が設けられている。キ
ャニスタ10は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤11
を充填したもので、燃料タンク9から延設される蒸発燃
料導入管12が接続されている。従って、燃料タンク9
にて発生した蒸発燃料は、前記蒸発燃料導入管12を通
って、キャニスタ10に導かれ吸着捕集される。
Further, there is provided an evaporative fuel processing device for performing a combustion process on the evaporative fuel generated in the fuel tank 9. The canister 10 contains an adsorbent 11 such as activated carbon in a closed container.
And an evaporative fuel introduction pipe 12 extending from the fuel tank 9 is connected. Therefore, the fuel tank 9
The evaporative fuel generated in the above is guided to the canister 10 through the evaporative fuel introduction pipe 12, and is adsorbed and collected.

【0025】また、キャニスタ10には、新気導入口1
3が形成されると共に、パージ配管14が導出され、前
記パージ配管14には、コントロールユニット20から
の制御信号によって開閉が制御されるパージ制御弁15
が介装される。
The canister 10 has a fresh air inlet 1
3, a purge pipe 14 is led out, and a purge control valve 15 whose opening and closing is controlled by a control signal from a control unit 20 is connected to the purge pipe 14.
Is interposed.

【0026】上記構成において、パージ制御弁15が開
制御されると、機関1の吸入負圧がキャニスタ10に作
用する結果、新気導入口13から導入される空気によっ
てキャニスタ10の吸着剤11に吸着されていた蒸発燃
料がパージされ、パージエアがパージ配管14を通って
吸気通路3のスロットル弁4下流に吸入され、その後、
機関1の燃焼室内で燃焼処理される。
In the above configuration, when the purge control valve 15 is controlled to open, the suction negative pressure of the engine 1 acts on the canister 10, and the air introduced from the fresh air inlet 13 causes the adsorbent 11 of the canister 10 to act on the adsorbent 11 of the canister 10. The adsorbed fuel vapor is purged, and purge air is sucked into the intake passage 3 downstream of the throttle valve 4 through the purge pipe 14, and thereafter,
The combustion is performed in the combustion chamber of the engine 1.

【0027】コントロールユニット20は、CPU,R
OM,RAM,A/D変換器及び入出力インターフェイ
ス等を含んで構成されるマイコンを備え、各種センサか
らの入力信号を受け、これらに基づいて演算処理して、
燃料噴射弁5,点火栓6及びパージ制御弁15などの作
動を制御する。
The control unit 20 includes a CPU, R
A microcomputer including an OM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like is provided. The microcomputer receives input signals from various sensors and performs arithmetic processing based on the signals.
The operation of the fuel injection valve 5, ignition plug 6, and purge control valve 15 is controlled.

【0028】前記各種センサとして、機関1のクランク
角を検出するクランク角センサ21、カム軸から気筒判
別信号を取り出すカムセンサ22が設けられており、前
記クランク角センサ21からの信号に基づき機関の回転
速度が算出される。
As the various sensors, there are provided a crank angle sensor 21 for detecting a crank angle of the engine 1 and a cam sensor 22 for taking out a cylinder discrimination signal from a cam shaft. The rotation of the engine based on the signal from the crank angle sensor 21 is provided. The speed is calculated.

【0029】この他、吸気通路3のスロットル弁4上流
で吸入空気流量Qaを検出するエアフローメータ23、
アクセルペダルの踏込み量(アクセル開度)APSを検
出するアクセルセンサ24、スロットル弁4の開度TV
Oを検出するスロットルセンサ25、機関1の冷却水温
Twを検出する水温センサ26、排気中の酸素濃度に応
じて燃焼混合気の空燃比をリニアに検出する広域型の空
燃比センサ27、車速VSPを検出する車速センサ28
などが設けられている。
In addition, an air flow meter 23 for detecting the intake air flow rate Qa upstream of the throttle valve 4 in the intake passage 3,
An accelerator sensor 24 for detecting an accelerator pedal depression amount (accelerator opening) APS, an opening TV of the throttle valve 4
A throttle sensor 25 for detecting O, a water temperature sensor 26 for detecting the cooling water temperature Tw of the engine 1, a wide-range air-fuel ratio sensor 27 for linearly detecting the air-fuel ratio of the combustion mixture according to the oxygen concentration in the exhaust gas, and a vehicle speed VSP. Speed sensor 28 for detecting
And so on.

【0030】ここで、前記広域型の空燃比センサ27の
構造を、図2に基づいて説明する。ジルコニア(ZrO
2)等の固体電解質部材からなる基板31上には、酸素
濃度測定用の+電極32が設けられている。また、基板
31には大気が導入される大気導入孔33が開設され、
この大気導入孔33には、−電極34が+電極32に対
向させて取り付けられている。
Here, the structure of the wide-range air-fuel ratio sensor 27 will be described with reference to FIG. Zirconia (ZrO
On a substrate 31 made of a solid electrolyte member such as 2), a + electrode 32 for measuring oxygen concentration is provided. Further, an air introduction hole 33 into which air is introduced is opened in the substrate 31,
A negative electrode 34 is attached to the air introduction hole 33 so as to face the positive electrode 32.

【0031】このようにして、基板31と+電極32と
−電極34とにより酸素濃度検出部35が形成される。
また、ジルコニア等からなる固体電解質部材36の両面
に一対の白金からなるポンプ電極37,38を設けて形
成される酸素ポンプ部39を有している。
As described above, the oxygen concentration detecting section 35 is formed by the substrate 31, the positive electrode 32, and the negative electrode 34.
Further, an oxygen pump section 39 formed by providing a pair of platinum pump electrodes 37 and 38 on both surfaces of a solid electrolyte member 36 made of zirconia or the like is provided.

【0032】そして、該酸素ポンプ部39を、例えばア
ルミナで枠状に形成したスペーサ40を介して酸素濃度
検出部35の上方に積層して、酸素濃度検出部35と酸
素ポンプ部39との間に中空室41が設けられ、かつ、
この中空室41に機関の排気を導入するための導入孔4
2が酸素ポンプ部39の固体電解質部材36に形成され
ている。
The oxygen pump section 39 is stacked above the oxygen concentration detecting section 35 via a spacer 40 formed in a frame shape of, for example, alumina, and the oxygen pump section 39 is disposed between the oxygen concentration detecting section 35 and the oxygen pump section 39. Is provided with a hollow chamber 41, and
Introducing holes 4 for introducing the exhaust of the engine into the hollow chamber 41
2 is formed on the solid electrolyte member 36 of the oxygen pump section 39.

【0033】尚、前記スペーサ40の外周にはガラス製
の接着剤43が充填され、中空室41の密閉性を確保す
ると共に、基板31及びスペーサ40と固体電解質36
とを接着固定するようにしてある。ここで、スペーサ4
0と基板31とは同時焼成して結合されるため、中空室
41の密閉性はスペーサ40と固体電解質部材36とを
接着することによって確保されるものである。また、酸
素濃度検出部39には、暖機用のヒーター44が内蔵さ
れている。
The outer periphery of the spacer 40 is filled with an adhesive 43 made of glass to secure the hermeticity of the hollow chamber 41, and at the same time, the substrate 31 and the spacer 40 and the solid electrolyte 36.
Is fixed by bonding. Here, the spacer 4
Since the substrate 0 and the substrate 31 are simultaneously fired and bonded, the hermeticity of the hollow chamber 41 is ensured by bonding the spacer 40 and the solid electrolyte member 36. Further, the oxygen concentration detection unit 39 has a built-in heater 44 for warming up.

【0034】そして、導入孔42を介して中空室41に
導入された排気の酸素濃度を前記+電極32の電圧から
検出する。具体的には、大気導入孔33内の大気中の酸
素と中空室41内の排気中の酸素との濃度差に応じて基
板31内を酸素イオン電流が流れ、これに伴って、+電
極32に排気中の酸素濃度に対応する電圧が発生する。
Then, the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the hollow chamber 41 through the introduction hole 42 is detected from the voltage of the + electrode 32. Specifically, an oxygen ion current flows in the substrate 31 according to the concentration difference between the oxygen in the atmosphere in the air introduction hole 33 and the oxygen in the exhaust gas in the hollow chamber 41, and accordingly, the positive electrode 32 Then, a voltage corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas is generated.

【0035】そして、この検出結果に応じて中空室41
内の雰囲気を一定(例えば理論空燃比) に保つように酸
素ポンプ部39に流す電流値を可変制御し、その時の電
流値から排気中の酸素濃度を検出する。
Then, according to the detection result, the hollow chamber 41
The value of the current flowing to the oxygen pump section 39 is variably controlled so as to keep the atmosphere in the chamber constant (for example, the stoichiometric air-fuel ratio), and the oxygen concentration in the exhaust is detected from the current value at that time.

【0036】具体的には、前記+電極32の電圧を、制
御回路45によって増幅処理した後、電圧検出抵抗46
を介して電極37,38間に印加し、中空室41内の酸
素濃度を一定に保つようにする。
More specifically, after the voltage of the positive electrode 32 is amplified by the control circuit 45, the voltage detection resistor 46
Is applied between the electrodes 37 and 38 to keep the oxygen concentration in the hollow chamber 41 constant.

【0037】例えば、排気中の酸素濃度の高いリーン領
域での空燃比を検出する場合には、外側のポンプ電極3
7を陽極、中空室41側のポンプ電極38を陰極にして
電圧を印加する。すると、電流に比例した酸素(酸素イ
オンO2- )が中空室41から外側に汲み出される。そし
て、印加電圧が所定値以上になると、流れる電流は限界
値に達し、この限界電流値を前記制御回路45で測定す
ることにより排気中の酸素濃度、換言すれば、空燃比を
検出できる。
For example, when detecting the air-fuel ratio in the lean region where the oxygen concentration in the exhaust gas is high, the outer pump electrode 3
A voltage is applied using 7 as an anode and the pump electrode 38 on the hollow chamber 41 side as a cathode. Then, oxygen (oxygen ion O 2− ) proportional to the current is pumped out of the hollow chamber 41 to the outside. When the applied voltage exceeds a predetermined value, the flowing current reaches a limit value. By measuring the limit current value by the control circuit 45, the oxygen concentration in the exhaust gas, in other words, the air-fuel ratio can be detected.

【0038】逆に、ポンプ電極37を陰極、ポンプ電極
38を陽極にして中空室41内に酸素を汲み入れるよう
にすれば、排気中の酸素濃度の低い空燃比リッチ領域で
の検出ができる。
Conversely, if the pump electrode 37 is used as a cathode and the pump electrode 38 is used as an anode to pump oxygen into the hollow chamber 41, detection can be performed in an air-fuel ratio rich region where the oxygen concentration in the exhaust gas is low.

【0039】かかる限界電流は、前記電圧検出抵抗46
の端子間電圧を検出する差動増幅器47の出力電圧から
検出する。前記コントロールユニット20は、所定の空
燃比フィードバック制御条件が成立するときに、前記空
燃比センサ27で検出される空燃比(実空燃比)を運転
条件に応じた目標空燃比に一致させるべく、本発明に係
るスライディングモード制御による空燃比フィードバッ
ク制御を行なう。
The limit current is determined by the voltage detection resistor 46.
Is detected from the output voltage of the differential amplifier 47 for detecting the voltage between the terminals. When the predetermined air-fuel ratio feedback control condition is satisfied, the control unit 20 sets the air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) detected by the air-fuel ratio sensor 27 to the target air-fuel ratio corresponding to the operating condition. The air-fuel ratio feedback control is performed by the sliding mode control according to the present invention.

【0040】図3は、前記スライディングモード制御に
よる空燃比フィードバック制御を示すブロック図であ
る。非線形項演算部101では、フィードバック制御量の
非線形項UNLを、次式により算出する。
FIG. 3 is a block diagram showing the air-fuel ratio feedback control by the sliding mode control. In the non-linear term calculation unit 101, a nonlinear term U NL feedback control amount is calculated by the following equation.

【0041】UNL=(ゲイン1)×(実空燃比−目標空
燃比)/(|実空燃比−目標空燃比|)+UNL(OLD) 尚、上式で、ゲイン1は予め決定された固定値、目標空
燃比はそのときの運転条件に応じて設定される空燃比の
目標値、実空燃比は前記空燃比センサ27で検出された
そのときの実際の空燃比、UNL(OLD)は非線形項UNL
前回値である。
U NL = (gain 1) × (actual air-fuel ratio−target air-fuel ratio) / (| actual air-fuel ratio−target air-fuel ratio |) + UNL (OLD) In the above equation, the gain 1 is predetermined. The fixed value, the target air-fuel ratio is the target value of the air-fuel ratio set according to the operating conditions at that time, and the actual air-fuel ratio is the actual air-fuel ratio at that time detected by the air-fuel ratio sensor 27, U NL (OLD) Is the previous value of the nonlinear term UNL .

【0042】本実施形態でのスライディングモード制御
では、直接切換関数法によって、切換関数Sを切換関数
S=実空燃比−目標空燃比とすることにより、切換線S
=0が所望の状態である実空燃比=目標空燃比となり、
該切換線を横切る毎にフィードバックゲインの増減方向
(正負)が切り換えられる。そして、このように切換線
S=0で増減方向(正負)が切り換えられるフィードバ
ックゲインを積分した値として非線形項UNLが算出され
る。
In the sliding mode control in the present embodiment, the switching function S is set by the direct switching function method so that the switching function S = the actual air-fuel ratio−the target air-fuel ratio.
= 0 is the desired state, the actual air-fuel ratio = the target air-fuel ratio,
The direction of increase / decrease (positive / negative) of the feedback gain is switched every time the control line is crossed. Then, the nonlinear term UNL is calculated as a value obtained by integrating the feedback gain for switching the increase / decrease direction (positive / negative) at the switching line S = 0.

【0043】また、線形項演算部102では、フィードバ
ック制御量の線形項ULを、次式により算出する。 UL=(ゲイン2)×(実空燃比−目標空燃比)/実空
燃比 尚、上式で、ゲイン2は予め決定された固定値である。
[0043] Further, the linear term calculation unit 102, the linear term U L of the feedback control amount is calculated by the following equation. UL = (gain 2) × (actual air-fuel ratio−target air-fuel ratio) / actual air-fuel ratio In the above equation, the gain 2 is a predetermined fixed value.

【0044】そして、前記線形項制御量ULと、非線形
項制御量UNLとを加算した値を、空燃比フィードバック
補正係数αの中央値(=1.0)に加算し、該加算結果
をリミッタ処理部103で、上・下限値以内となるように
リミッタ処理を行なった後、最終的な空燃比フィードバ
ック補正係数αとして出力する。
[0044] Then, the linear term control amount U L, a value obtained by adding the non-linear term control amount U NL, and adds to the air-fuel ratio feedback correction coefficient median alpha (= 1.0), the addition result The limiter 103 performs limiter processing so as to be within the upper and lower limits, and outputs the final air-fuel ratio feedback correction coefficient α.

【0045】吸入空気量,機関回転速度に応じて算出さ
れる基本燃料噴射量Tp(理論空燃比相当の基本燃料噴
射量Tp)に前記空燃比フィードバック補正係数αを乗
算することで、そのときの目標空燃比相当の噴射量に補
正して、これを最終的な燃料噴射量Tiとし、該燃料噴
射量Tiに相当するパルス幅の噴射パルス信号を燃料噴
射弁5に出力することで燃料を噴射させる。
By multiplying the basic fuel injection amount Tp (basic fuel injection amount Tp corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio) calculated according to the intake air amount and the engine speed by the air-fuel ratio feedback correction coefficient α, The fuel is injected by correcting the injection amount corresponding to the target air-fuel ratio to obtain a final fuel injection amount Ti and outputting an injection pulse signal having a pulse width corresponding to the fuel injection amount Ti to the fuel injection valve 5. Let it.

【0046】また、空燃比の検出遅れ時間が吸入空気量
により変化することに対応して、非線形項UNLのゲイン
1を補正するためのゲイン補正値演算部104が設けられ
ており、ゲイン1の絶対値を、前記遅れ時間が長くなる
吸入空気量が少ないときほど小さい値になるように補正
する。
Further, a gain correction value calculating section 104 for correcting the gain 1 of the nonlinear term UNL is provided in response to the detection delay time of the air-fuel ratio changing according to the intake air amount. Is corrected so that the smaller the intake air amount for which the delay time becomes longer, the smaller the absolute value.

【0047】更に、パージカット判定部105の判定結果
に応じて前記非線形項UNLを所定値に初期化する非線形
項初期化部106が設けられている。前記パージカット判
定部105は、パージ制御弁15を開制御してキャニスタ
10からのパージを行わせている状態から、パージ制御
弁15を閉制御してパージをカットするタイミングを判
定するものであり、パージ制御弁15を開→閉切り換え
するときに、パージカット信号を前記非線形項初期化部
106に出力する。
Further, there is provided a non-linear term initialization section 106 for initializing the non-linear term UNL to a predetermined value according to the judgment result of the purge cut judgment section 105. The purge cut determination unit 105 determines the timing of cutting the purge by closing the purge control valve 15 from the state where the purge from the canister 10 is performed by controlling the opening of the purge control valve 15. When the purge control valve 15 is switched from open to closed, the purge cut signal is transmitted to the non-linear term initialization unit.
Output to 106.

【0048】前記パージカット信号を受けた前記非線形
項初期化部106では、前記非線形項UNL(前回値U
NL(OLD))を所定値に切り換える初期化を行う。前記所
定値として、パージカット時の目標空燃比に応じた値が
設定されるようになっており、具体的には、予め目標空
燃比毎に前記所定値を記憶したテーブルを参照してパー
ジカット時の目標空燃比に応じた値を求めるか、又は、
パージカット時の目標空燃比に基づく演算により前記所
定値を決定する。
Upon receiving the purge cut signal, the non-linear term initialization section 106 generates the non-linear term U NL (previous value U NL ).
NL (OLD) ) is switched to a predetermined value. The predetermined value is set to a value corresponding to the target air-fuel ratio at the time of the purge cut. Specifically, the purge cut is performed by referring to a table in which the predetermined value is stored in advance for each target air-fuel ratio. Find a value according to the target air-fuel ratio at the time, or
The predetermined value is determined by calculation based on the target air-fuel ratio at the time of the purge cut.

【0049】パージカット時には、それまで機関1に供
給されていたキャニスタ10からのパージ燃料がカット
されることで、フィードバック制御の応答遅れの間に空
燃比のリーン変動を招くことになる。そこで、パージの
停止状態で目標空燃比を得られる基本値にまで非線形項
NLをステップ変化させるようにして、前記空燃比変動
を抑止するものである。
At the time of the purge cut, the purge fuel from the canister 10 which has been supplied to the engine 1 is cut off, thereby causing a lean variation in the air-fuel ratio during the response delay of the feedback control. Therefore, the variation of the air-fuel ratio is suppressed by changing the nonlinear term UNL stepwise to a basic value at which the target air-fuel ratio can be obtained when the purge is stopped.

【0050】図4のフローチャートは、前記非線形項U
NL(前回値UNL(OLD))の初期化制御を、予め記憶した
テーブルを参照して行う実施形態を示すものであり、ス
テップS1では、パージカット時(パージ制御弁15を
開→閉切り換え時)であるか否かを判別し、パージカッ
ト時でない場合には、ステップS2へ進み、通常に前回
値UNL(OLD)をそのまま用いて非線形項UNLを演算させ
る。
The flowchart of FIG.
This shows an embodiment in which initialization control of NL (previous value U NL (OLD) ) is performed by referring to a table stored in advance. In step S1, a purge cut (switching of the purge control valve 15 from open to closed) is performed. ), And if it is not during the purge cut, the process proceeds to step S2, where the nonlinear term U NL is calculated normally using the previous value U NL (OLD) as it is.

【0051】一方、パージカット時であるとステップS
1で判別されると、ステップS3へ進み、パージカット
判定後の初回であるか否かを判別し、初回でないときに
はステップS2へ進み、初回であればステップS4へ進
む。
On the other hand, if it is the time of the purge cut, step S
If it is determined in step 1, the process proceeds to step S3 to determine whether or not it is the first time after the purge cut determination. If it is not the first time, the process proceeds to step S2. If it is the first time, the process proceeds to step S4.

【0052】ステップS4では、予め目標空燃比毎に非
線形項UNLの基本値を記憶したテーブルを参照し、パー
ジカット時の目標空燃比に対応する基本値を検索し、該
検索した基本値に前回値UNL(OLD)を置換える初期化を
行う。尚、前記非線形項UNLの基本値は、図4中に示す
ように、目標空燃比が理論空燃比であるときに0で、理
論空燃比よりもリッチ側で値が大きく、リーン側で値が
小さくなるように設定される。
In step S4, a basic value corresponding to the target air-fuel ratio at the time of purge cut is searched by referring to a table in which the basic value of the nonlinear term UNL is stored in advance for each target air-fuel ratio. Initialization is performed to replace the previous value UNL (OLD) . As shown in FIG. 4, the basic value of the nonlinear term UNL is 0 when the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, is larger on the rich side than the stoichiometric air-fuel ratio, and is larger on the lean side. Is set to be small.

【0053】図5のフローチャートは、前記非線形項U
NL(前回値UNL(OLD))の初期化制御を、目標空燃比に
応じた演算で行う実施形態を示すものであり、図4のフ
ローチャートに対してステップS4Aの処理内容のみが
異なる。
The flowchart of FIG.
This shows an embodiment in which initialization control of NL (previous value U NL (OLD) ) is performed by calculation according to the target air-fuel ratio, and only the processing content of step S4A is different from the flowchart of FIG.

【0054】ステップS4Aでは、非線形項UNLを、 非線形項UNL=(14.7/目標空燃比)−1 として演算し、上式で演算された非線形項UNLの値に前
回値UNL(OLD)を置換える初期化を行う。
In step S4A, the non-linear term U NL is calculated as non-linear term U NL = (14.7 / target air-fuel ratio) −1, and the value of the non-linear term U NL calculated by the above equation is added to the previous value U NL. Perform initialization to replace (OLD) .

【0055】尚、上式で目標空燃比に応じて演算される
非線形項UNLと、前記図4のフローチャートにおいてス
テップS4で目標空燃比から検索される非線形項UNL
は同じ値となる。
[0055] Note that the nonlinear term U NL computed according to the target air-fuel ratio in the above formula, the same value from the nonlinear term U NL retrieved from the target air-fuel ratio in step S4 in the flowchart of FIG. 4.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine according to an embodiment.

【図2】実施の形態における空燃比センサ及びその周辺
回路を示す図。
FIG. 2 is a diagram illustrating an air-fuel ratio sensor and peripheral circuits according to the embodiment.

【図3】実施の形態における空燃比フィードバック制御
を示す制御ブロック図。
FIG. 3 is a control block diagram showing air-fuel ratio feedback control in the embodiment.

【図4】実施の形態におけるパージカット時の非線形項
の初期化制御を示すフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart illustrating initialization control of a nonlinear term during purge cut according to the embodiment.

【図5】実施の形態におけるパージカット時の非線形項
の初期化制御を示すフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart illustrating initialization control of a nonlinear term during purge cut according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…内燃機関 3…吸気通路 4…スロットル弁 5…燃料噴射弁 6…点火栓 9…燃料タンク 10…キャニスタ 14…パージ配管 15…パージ制御弁 20…コントロールユニット 27…空燃比センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 3 ... Intake path 4 ... Throttle valve 5 ... Fuel injection valve 6 ... Spark plug 9 ... Fuel tank 10 ... Canister 14 ... Purge piping 15 ... Purge control valve 20 ... Control unit 27 ... Air-fuel ratio sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 301 F02D 45/00 301L F02M 25/08 301 F02M 25/08 301J 301U Fターム(参考) 3G044 BA08 CA13 DA02 EA03 FA08 GA02 GA08 GA11 GA22 3G084 BA09 CA00 DA08 EB14 EB15 EC03 FA07 FA10 FA20 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA14 HA16 JA06 JA07 JA12 JA13 LA03 LB04 MA12 NA03 NA04 ND05 PA01Z PA11Z PB03Z PB10Z PD04Z PD05Z PE01Z PE03Z PE05Z PE08Z PF01Z PF03Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (reference) F02D 45/00 301 F02D 45/00 301L F02M 25/08 301 F02M 25/08 301J 301U F term (reference) 3G044 BA08 CA13 DA02 EA03 FA08 GA02 GA08 GA11 GA22 3G084 BA09 CA00 DA08 EB14 EB15 EC03 FA07 FA10 FA20 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA14 HA16 JA06 JA07 JA12 JA13 LA03 LB04 MA12 NA03 NA04 ND05 PA01Z PA11Z PB03ZPBZZ01 PDBZZ

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料タンクにて発生する蒸発燃料をキャニ
スタに吸着捕集させる一方、該キャニスタからパージさ
せた燃料を機関の吸気系に供給する構成の蒸発燃料処理
装置を備えた内燃機関において、燃焼混合気の空燃比を
目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバ
ック制御装置であって、 スライディングモード制御によって線形項及び積分され
る非線形項を含む空燃比フィードバック制御量を算出す
るよう構成する一方、 前記パージのカット時に、前記非線形項を所定値に初期
化するよう構成したことを特徴とする内燃機関の空燃比
フィードバック制御装置。
An internal combustion engine provided with an evaporative fuel processing device configured to adsorb and collect evaporative fuel generated in a fuel tank in a canister and supply fuel purged from the canister to an intake system of the engine. An air-fuel ratio feedback control device that feedback-controls an air-fuel ratio of a combustion air-fuel mixture to a target air-fuel ratio, while calculating an air-fuel ratio feedback control amount including a linear term and a non-linear term integrated by sliding mode control, An air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine, wherein the nonlinear term is initialized to a predetermined value when the purge is cut.
【請求項2】前記所定値が、目標空燃比毎に予め記憶さ
れた値であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関
の空燃比フィードバック制御装置。
2. The air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined value is a value stored in advance for each target air-fuel ratio.
【請求項3】前記所定値を、目標空燃比に応じて算出す
ることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比フ
ィードバック制御装置。
3. The air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said predetermined value is calculated according to a target air-fuel ratio.
【請求項4】燃焼混合気の空燃比と目標空燃比との偏差
を切換関数とするスライディングモード制御によって線
形項及び非線形項を算出するよう構成され、前記切換関
数の正負に応じて正負が切り換えられるフィードバック
ゲインを積分して前記非線形項を算出することを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の空
燃比フィードバック制御装置。
4. A linear mode and a non-linear term are calculated by sliding mode control using a deviation between an air-fuel ratio of a combustion air-fuel mixture and a target air-fuel ratio as a switching function, and the sign is switched according to the sign of the switching function. The air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the feedback term is integrated to calculate the nonlinear term.
【請求項5】前記フィードバックゲインの絶対値が、機
関運転状態に応じて可変に設定されることを特徴とする
請求項4記載の内燃機関の空燃比フィードバック制御装
置。
5. An air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein an absolute value of said feedback gain is set variably according to an engine operating state.
【請求項6】前記線形項が、燃焼混合気の空燃比に対す
る前記偏差の割合に比例した値として算出されることを
特徴とする請求項4又は5記載の内燃機関の空燃比フィ
ードバック制御装置。
6. An air-fuel ratio feedback control system for an internal combustion engine according to claim 4, wherein said linear term is calculated as a value proportional to a ratio of said deviation to an air-fuel ratio of a combustion air-fuel mixture.
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