JP2001263136A - 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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JP2001263136A
JP2001263136A JP2000075264A JP2000075264A JP2001263136A JP 2001263136 A JP2001263136 A JP 2001263136A JP 2000075264 A JP2000075264 A JP 2000075264A JP 2000075264 A JP2000075264 A JP 2000075264A JP 2001263136 A JP2001263136 A JP 2001263136A
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JP
Japan
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fuel ratio
air
target air
feedback control
internal combustion
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Pending
Application number
JP2000075264A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Takahashi
浩二 高橋
Shigeo Okuma
重男 大隈
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve converging responsiveness to a target air-fuel ratio in a device for performing a feedback control for an air-fuel ratio by calculating a linear item and a nonlinear item to be integrated by a sliding mode control. SOLUTION: The nonlinear item UNL is calculated as UNL=(gain 1)×(target air-fuel ratio - actual air-fuel ratio)/(|target air-fuel ratio - actual air-fuel ratio|)+UNL(OLD). The linear item UL is calculated as UL=(gain 2)×(target air-fuel ratio - actual air-fuel ratio)/actual air-fuel ratio. By the addition values, the feedback control is performed for the air-fuel ratio. The value of the nonlinear item UNL when the air-fuel ratio is converted in the vicinity of the target air-fuel ratio is initialized to an initial value for every target air fuel ratio.

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 an air-fuel ratio of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for performing feedback control 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】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、スライディ
ングモード制御では、切換線(S=0)上にシステム状
態を速やかに乗せることが、収束性能を向上させること
になるが、非線形項を単に大きく設定すると、システム
状態がオーバーシュートを生じて切換線を中心として大
きな振れ幅で振動してしまい空燃比の変動を大きく生じ
る。上記スライディングモード制御の場合、目標空燃比
と実空燃比の偏差を切換関数とし、該切換関数の正負に
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
分して非線形項を算出する構成としているが、目標空燃
比の変化が大きいときには、システム状態が切換線上に
到達するのに遅れを生じ、応答性が悪化する。これを抑
制するためにフィードバックゲインを大きくすると、空
燃比センサによる検出遅れ期間中に積分される非線形項
が大きくなって、前記同様にオーバーシュートを大きく
生じて空燃比の変動が増大する。
By the way, in the sliding mode control, if the system state is quickly put on the switching line (S = 0), the convergence performance is improved, but the nonlinear term is simply set large. Then, an overshoot occurs in the system state, and the system oscillates with a large swing around the switching line, resulting in a large variation in the air-fuel ratio. In the case of the above-mentioned sliding mode control, the deviation between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio is used as a switching function, and the feedback gain that switches between positive and negative according to the positive / negative of the switching function is integrated to calculate a nonlinear term. When the change in the air-fuel ratio is large, a delay occurs when the system state reaches the switching line, and the responsiveness deteriorates. If the feedback gain is increased to suppress this, the non-linear term integrated during the detection delay period of the air-fuel ratio sensor increases, and as in the case described above, a large overshoot occurs and the fluctuation of the air-fuel ratio increases.

【0006】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたもので、スライディングモード制御における非線形
項を適切に設定することにより、システム状態を、オー
バーシュートを抑制しつつ切換線上に速やかに乗せて目
標空燃比への収束性を高めた空燃比フィードバック制御
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem. By appropriately setting a nonlinear term in the sliding mode control, the system state can be quickly put on the switching line while suppressing overshoot. To provide an air-fuel ratio feedback control device with improved convergence to a target air-fuel ratio.

【0007】[0007]

【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、内燃機関の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、目標空燃比が切り換
わったときに前記非線形項を目標空燃比に対応する値に
初期化するよう構成した。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an invention according to claim 1 is an air-fuel ratio feedback control device for feedback-controlling an air-fuel ratio of a combustion air-fuel mixture of an internal combustion engine to a target air-fuel ratio. The present invention is configured to calculate the air-fuel ratio feedback control amount including the term and the non-linear term to be integrated, and to initialize the non-linear term to a value corresponding to the target air-fuel ratio when the target air-fuel ratio is switched.

【0008】かかる構成によると、目標空燃比が切り換
わったときに該目標空燃比に制御するのに必要とされる
ように設定された値に非線形項が初期化される。これに
より、目標空燃比の変化に対して、システム状態をオー
バーシュートを抑えながら切換線(S=0)上に速く乗
せることができ、目標空燃比への収束性が向上する。
With this configuration, when the target air-fuel ratio is switched, the nonlinear term is initialized to a value required to control the target air-fuel ratio. Accordingly, the system state can be quickly put on the switching line (S = 0) while suppressing the overshoot with respect to the change in the target air-fuel ratio, and the convergence to the target air-fuel ratio is improved.

【0009】請求項2記載の発明では、目標空燃比毎に
前記非線形項を設定し、切り換え後の目標空燃比に対応
した非線形項に初期化させる構成とした。かかる構成に
よると、目標空燃比が切り換えられると、非線形項の値
が予め切り換え後の目標空燃比に対応して設定されてい
る値に初期化される。
According to the second aspect of the present invention, the non-linear term is set for each target air-fuel ratio and is initialized to a non-linear term corresponding to the target air-fuel ratio after switching. According to this configuration, when the target air-fuel ratio is switched, the value of the nonlinear term is initialized to a value set in advance corresponding to the target air-fuel ratio after switching.

【0010】これにより、任意の目標空燃比に一様な高
応答性で収束させることができる。請求項3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。
Thus, it is possible to converge to an arbitrary target air-fuel ratio with uniform high response. According to the third 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 positive / negative feedback gain.

【0011】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 set by the nonlinear term. The state is converged on the target air-fuel ratio while being restricted on the switching line.

【0012】これにより、目標空燃比が切り換えられる
と、前記非線形項が切換後の目標空燃比に対応した値に
初期化されてシステム状態が速やかに切換線に接近され
てから、積分が行なわれ、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。
Thus, when the target air-fuel ratio is switched, the nonlinear term is initialized to a value corresponding to the switched target air-fuel ratio, and the system state quickly approaches the switching line before integration is performed. The air-fuel ratio can be constrained to the vicinity of the target air-fuel ratio to quickly converge on the target air-fuel ratio.

【0013】請求項4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。
[0013] In 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.

【0014】これにより、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。
Thus, 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 appropriately reduce the deviation amount of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio while ensuring responsiveness. Thus, stable air-fuel ratio feedback control can be performed.

【0015】請求項5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。
According to a fifth aspect of the present invention, 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】これにより、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。
Thus, it is possible to converge quickly on the switching line toward the target air-fuel ratio while suppressing overshoot.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。実施形態における内燃機関のシステ
ム構成を示す図1において、機関11の吸気通路12に
は吸入空気流量Qaを検出するエアフローメータ13及
びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Qaを制御す
る絞り弁14が設けられ、下流の吸気マニホールド部分
には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁15が設けられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1 showing a system configuration of an internal combustion engine in the embodiment, an air flow meter 13 for detecting an intake air flow rate Qa and a throttle valve 14 for controlling the intake air flow rate Qa in conjunction with an accelerator pedal are provided in an intake passage 12 of the engine 11. An electromagnetic fuel injection valve 15 is provided for each cylinder in a downstream intake manifold portion.

【0018】燃料噴射弁15は、マイクロコンピュータ
を内蔵したコントロールユニット16からの噴射パルス
信号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧
送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御
された燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャ
ケット内の冷却水温度Twを検出する水温センサ17が
設けられると共に、排気通路18の排気中酸素濃度に応
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19が設けられ、更に下流側の排気中のC
O,HCの酸化とNOxの還元を行って浄化する三元触
媒20が設けられる。
The fuel injection valve 15 is driven to open by an injection pulse signal from a control unit 16 containing a microcomputer, and is supplied by pressure from a fuel pump (not shown) to inject and supply fuel controlled to a predetermined pressure by a pressure regulator. . Further, a water temperature sensor 17 for detecting a cooling water temperature Tw in a cooling jacket of the engine 11 is provided, and a wide area type air for linearly detecting an air-fuel ratio of a combustion mixture in accordance with an oxygen concentration in exhaust gas in an exhaust passage 18. A fuel ratio sensor 19 is provided.
A three-way catalyst 20 for purifying by oxidizing O and HC and reducing NOx is provided.

【0019】ここで、前記広域型の空燃比センサ19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 19 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.

【0020】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。
In this manner, 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.

【0021】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 detection 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 detection 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.

【0022】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 so as to secure the hermeticity of the hollow chamber 41 and to provide the substrate 31 and the spacer 40 with 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.

【0023】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.

【0024】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.

【0025】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 control circuit 45 amplifies the voltage of the positive electrode 32, the voltage detection resistor 46
Is applied between the electrodes 37 and 38 to keep the oxygen concentration in the hollow chamber 41 constant.

【0026】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 a 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.

【0027】逆に、ポンプ電極7を陰極、ポンプ電極3
8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, the pump electrode 7 is used as a cathode,
If oxygen is pumped into the hollow chamber 41 using the anode 8 as an anode, detection can be performed in an air-fuel ratio rich region where the oxygen concentration in the exhaust gas is low.

【0028】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。図1に戻って、図示しないディストリビュー
タには、クランク角センサ21が内蔵されており、該ク
ランク角センサ21から機関回転と同期して出力される
クランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、ク
ランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Neを
検出する。
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. Returning to FIG. 1, a distributor (not shown) has a built-in crank angle sensor 21 that counts a crank unit angle signal output from the crank angle sensor 21 in synchronization with engine rotation for a certain period of time, or The engine rotation speed Ne is detected by measuring the cycle of the crank reference angle signal.

【0029】そして、前記コントロールユニット16
は、前記燃料噴射弁15からの燃料噴射量や点火時期を
演算して制御する。ここで、空燃比のフィードバック制
御領域では、前記空燃比センサ19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。
Then, the control unit 16
Calculates and controls the amount of fuel injected from the fuel injection valve 15 and the ignition timing. Here, in the air-fuel ratio feedback control region, the air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) detected by the air-fuel ratio sensor 19 is made to coincide with the target air-fuel ratio according to the operating condition by the sliding mode control according to the present invention. Perform fuel ratio feedback control.

【0030】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.

【0031】UNL=(ゲイン1)×(目標空燃比−実空
燃比)/(|目標空燃比−実空燃比|)+UNL(OLD) 尚、上式で、UNL(OLD)は、非線形項UNLの前回値であ
る。
U NL = (gain 1) × (target air-fuel ratio−actual air-fuel ratio) / (| target air-fuel ratio−actual air-fuel ratio |) + UNL (OLD) In the above equation, U NL (OLD) is This is the previous value of the nonlinear term UNL .

【0032】即ち、スライディングモード制御におい
て、直接切換関数法によって、切換関数Sを切換関数S
=目標空燃比−実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
算出される。
That is, in the sliding mode control, the switching function S is changed to the switching function S by the direct switching function method.
= Target air-fuel ratio-actual air-fuel ratio, the switching line (S
= 0) is a desired state, ie, the actual air-fuel ratio = the target air-fuel ratio, and the direction of increase / decrease (positive / negative) of the feedback gain is switched every time the switching 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) by the switching line (S = 0).

【0033】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)×(目標空燃比−実空燃比)/実空
燃比 なお、前記ゲイン1、ゲイン2は、負の値である。
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) × (target air-fuel ratio−actual air-fuel ratio) / actual air-fuel ratio Note that the gain 1 and the gain 2 are negative values.

【0034】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(フィードバック補正無しに相当す
る値:1.0)に加算し、リミッタ処理部103で、上限
値以下、下限値以上となるようにリミッタ処理を行なっ
た後、出力する。
[0034] Then, the linear term control amount U L, the added value and a non-linear term control amount U NL, the air-fuel ratio feedback correction median coefficient alpha (value corresponding to no feedback correction: 1.0) to After adding, the limiter 103 performs limiter processing so as to be equal to or smaller than the upper limit and equal to or larger than the lower limit, and then output.

【0035】以下、通常の空燃比制御と同様にして、吸
入空気量と機関回転速度等に基づいて算出された基本燃
料噴射量Tpを、各種補正係数COEFで補正した値
に、前記のように算出されたフィードバック補正係数α
を乗じ、更に、バッテリ電圧補正分Tsを加算して、燃
料噴射量(燃料噴射パルス幅)Tiを算出し(Ti=T
p×COEF×α+Ts)、燃料噴射弁15に駆動信号
(パルス)を出力して燃料を噴射させる。
Hereinafter, in the same manner as the normal air-fuel ratio control, the basic fuel injection amount Tp calculated based on the intake air amount and the engine speed is corrected to a value corrected by various correction coefficients COEF as described above. The calculated feedback correction coefficient α
, And further adds a battery voltage correction Ts to calculate a fuel injection amount (fuel injection pulse width) Ti (Ti = T
p × COEF × α + Ts), the drive signal to the fuel injector 15
(Pulse) to output fuel.

【0036】ここで、前記基本燃料噴射量Tpは、理論
空燃比相当の値として設定され、前記フィードバック補
正係数αは、次式のように設定される。 α=1.0(前記中央値)+線形項UL+非線形項UNL 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。
Here, the basic fuel injection amount Tp is set as a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, and the feedback correction coefficient α is set as follows. α = 1.0 (the median) + linear term UL + nonlinear term U NL Also, the gain 1 of the non-linear term U NL is corrected in response to the air-fuel ratio detection delay time varying with the intake air amount. A gain correction value calculating unit 104 is provided for correcting the absolute value of the gain 1 so that the smaller the intake air amount with the longer delay time, the smaller the absolute value.

【0037】尚、吸入空気量に応じてゲイン1を補正す
る代わりに、機関回転速度に応じてゲイン1の絶対値を
補正する構成であってもよいし、機関負荷と機関回転速
度との組み合せから補正値を決定する構成であっても良
く、いずれの場合にも前記遅れ時間が長くなるほどゲイ
ン1の絶対値を小さく補正するようにする。
Instead of correcting the gain 1 according to the intake air amount, the absolute value of the gain 1 may be corrected according to the engine speed, or a combination of the engine load and the engine speed may be used. In any case, the absolute value of the gain 1 is corrected to be smaller as the delay time becomes longer.

【0038】非線形項初期化部105では、目標空燃比の
切り換え時に、切り換え後の目標空燃比に対応して設定
されている初期値に前記非線形項UNLを初期化する処理
を行う。
When the target air-fuel ratio is switched, the non-linear term initialization section 105 performs a process of initializing the non-linear term UNL to an initial value set corresponding to the target air-fuel ratio after the switching.

【0039】上記非線形項初期化部105による初期化処
理を、図4のフローチャートに従って説明する。図4の
フローチャートにおいて、ステップS1では、目標空燃
比(目標A/F)が変化したか否かを判別し、目標空燃
比が変化すると、ステップS2へ進む。
The initialization process by the nonlinear term initialization unit 105 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 4, in step S1, it is determined whether or not the target air-fuel ratio (target A / F) has changed. When the target air-fuel ratio changes, the process proceeds to step S2.

【0040】ステップS2では、初期値のテーブルに目
標空燃比毎に設定されている初期値の中から、切り換え
後の目標空燃比に対応して記憶されている初期値を読み
出す。具体的には、次式によって、非線形項の初期値が
算出され、目標空燃比毎に図5に示すようなテーブルが
得られる。
In step S2, from the initial values set in the initial value table for each target air-fuel ratio, the initial values stored corresponding to the switched target air-fuel ratio are read. Specifically, the initial value of the nonlinear term is calculated by the following equation, and a table as shown in FIG. 5 is obtained for each target air-fuel ratio.

【0041】初期値=(14.7/目標空燃比)−1
但し、理論空燃比=14.7 このようにして目標空燃比の変化によって非線形項UNL
を初期化した後、切換線を横切る毎に正負を切り換えな
がら、所定時間周期でフィードバックゲインを積分して
非線形項UNLを更新する。
Initial value = (14.7 / target air-fuel ratio) -1
However, the stoichiometric air-fuel ratio = 14.7 In this way, the nonlinear term U NL is changed by the change of the target air-fuel ratio.
Is initialized, the feedback gain is integrated at a predetermined time period, and the nonlinear term UNL is updated while switching between positive and negative every time the switching line is crossed.

【0042】図6は、本実施の形態による空燃比制御を
行なうもので、キャニスタに一次的に貯留された蒸発燃
料を運転条件に応じて吸気系にパージし、運転条件の変
化によって該パージを停止(カット)するときの様子を
示す。
FIG. 6 shows the control of the air-fuel ratio according to the present embodiment, in which the evaporated fuel temporarily stored in the canister is purged into the intake system according to the operating conditions, and the purge is performed by changing the operating conditions. The state when stopping (cutting) is shown.

【0043】パージが開始されると、蒸発燃料のパージ
による空燃比のリッチ化を抑制するように非線形項が徐
々に減少され、運転条件が変化して目標空燃比が変化す
る(例えばリーン化される)と共にパージを停止する指
令が出力されると、目標空燃比の変化によって非線形項
が変化後の目標空燃比に対応した初期値に切り換えられ
る(図6太線参照)。
When the purge is started, the nonlinear term is gradually reduced so as to suppress the enrichment of the air-fuel ratio due to the purge of the evaporated fuel, and the operating conditions change to change the target air-fuel ratio (for example, the lean air-fuel ratio is increased). When a command to stop purging is output together with the target air-fuel ratio, the nonlinear term is switched to an initial value corresponding to the target air-fuel ratio after the change (see the thick line in FIG. 6).

【0044】従来制御では、目標空燃比が変化してもフ
ィードバック補正係数αは初期化されず、積分によって
徐々に変化後の目標空燃比に収束するため、この間の空
燃比のずれが大きくなってしまうが(図6細線参照)、
上記実施の形態では、非線形項が速やかに変化後の目標
空燃比に対応した初期値に切り換えられることにより、
空燃比のずれを防止できる。
In the conventional control, even if the target air-fuel ratio changes, the feedback correction coefficient α is not initialized, but gradually converges to the changed target air-fuel ratio by integration. (See thin line in Fig. 6)
In the above embodiment, the nonlinear term is quickly switched to the initial value corresponding to the target air-fuel ratio after the change,
The deviation of the air-fuel ratio can be prevented.

【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を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration 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 according to the embodiment;

【図5】実施の形態における目標空燃比毎の非線形項の
初期値を示すテーブル。
FIG. 5 is a table showing an initial value of a nonlinear term for each target air-fuel ratio in the embodiment.

【図6】実施の形態における蒸発燃料のパージ制御時の
空燃比変化の様子を示すタイムチャート。
FIG. 6 is a time chart showing how an air-fuel ratio changes during purge control of evaporated fuel according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…内燃機関 15…燃料噴射弁 16…コントロールユニット 19…空燃比センサ 11 internal combustion engine 15 fuel injection valve 16 control unit 19 air-fuel ratio sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G301 JA07 JA11 KA11 MA01 NB11 NC08 ND02 ND05 ND45 PA01Z PE01Z 5H004 GA02 GA03 GB12 GB20 HA04 HA13 HB04 HB13 JA03 KA62 KA74 KB04 9A001 HH34 JJ77  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3G301 JA07 JA11 KA11 MA01 NB11 NC08 ND02 ND05 ND45 PA01Z PE01Z 5H004 GA02 GA03 GB12 GB20 HA04 HA13 HB04 HB13 JA03 KA62 KA74 KB04 9A001 HH34 JJ77

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関の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、 目標空燃比が切り換わったときに前記非線形項を目標空
燃比に対応する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 air-fuel ratio feedback control device for feedback-controlling an air-fuel ratio of a combustion mixture of an internal combustion engine to a target air-fuel ratio, wherein an air-fuel ratio feedback control amount including a linear term and a non-linear term is calculated by sliding mode control. An air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine, wherein the non-linear term is initialized to a value corresponding to the target air-fuel ratio when the target air-fuel ratio is switched.
【請求項2】目標空燃比毎に前記非線形項を設定し、切
り換え後の目標空燃比に対応した非線形項に初期化させ
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 non-linear term is set for each target air-fuel ratio, and is initialized to a non-linear term corresponding to the target air-fuel ratio after switching. .
【請求項3】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又は2記載の内燃機関の空燃比フィードバ
ック制御装置。
3. A linear mode and a non-linear term are calculated by a 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. 3. The air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the nonlinear term is calculated by integrating a feedback gain obtained.
【請求項4】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3記載の内燃機関の空燃比フィードバック制御装
置。
4. The air-fuel ratio feedback control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the absolute value of the feedback gain is variably set according to an engine operating state.
【請求項5】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3又は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 system for an internal combustion engine according to claim 3, wherein said linear term is calculated as a value proportional to the ratio of said deviation to the air-fuel ratio of the combustion air-fuel mixture.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113325900A (en) * 2020-02-12 2021-08-31 东京毅力科创株式会社 Temperature control device, temperature control method, and inspection device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113325900A (en) * 2020-02-12 2021-08-31 东京毅力科创株式会社 Temperature control device, temperature control method, and inspection device

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