JP2007077869A - Air fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に配設された触媒(三元触媒)の少なくとも上流側の排気通路に空燃比センサを備え、同空燃比センサの出力値に基づいて機関の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。 The present invention includes an air-fuel ratio sensor in at least an upstream exhaust passage of a catalyst (three-way catalyst) disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and feeds back the air-fuel ratio of the engine based on the output value of the air-fuel ratio sensor. The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine to be controlled.
従来より、この種の空燃比制御装置が広く知られている。係る装置として、内燃機関(以下、単に「機関」と称呼することもある。)の排気通路に配設された触媒よりも上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ上流側空燃比センサ、及び下流側空燃比センサを介装しているものがある。この場合、係る装置は、下流側空燃比センサの出力値と所定の下流側目標値との差に基づいて(例えば、差を比例・積分・微分処理(PID処理)して)サブフィードバック補正量を算出するとともに、上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目標値との差に基づいて(例えば、差を比例・積分処理(PI処理)して)メインフィードバック補正量を算出する。 Conventionally, this type of air-fuel ratio control apparatus is widely known. As such a device, an upstream air-fuel ratio sensor and a downstream side of an exhaust passage upstream and downstream of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine (hereinafter also simply referred to as “engine”), respectively. Some are equipped with a side air-fuel ratio sensor. In this case, the apparatus is based on the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and a predetermined downstream target value (for example, by performing the proportional / integral / differential process (PID process) on the difference) and the sub feedback correction amount. And a main feedback correction amount is calculated based on a difference between the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and a predetermined upstream target value (for example, proportional / integral processing (PI processing) of the difference).
そして、係る装置は、機関の運転状態(例えば、アクセル開度、運転速度等)に基づいて取得される、目標空燃比を得るための燃料の量(基本燃料噴射量)を、上記メインフィードバック補正量と上記サブフィードバック補正量とに基づいて補正して得られる指令燃料噴射量を計算するとともに、同指令燃料噴射量の燃料の噴射指示をインジェクタに対して行うことで機関に供給される混合気の空燃比(以下、単に「空燃比」と称呼することもある。)をフィードバック制御するようになっている。 Then, the apparatus relates to the amount of fuel (basic fuel injection amount) for obtaining the target air-fuel ratio, which is acquired based on the operating state of the engine (for example, accelerator opening, operating speed, etc.). A command fuel injection amount obtained by correction based on the amount and the sub feedback correction amount, and an air-fuel mixture supplied to the engine by instructing the injector to inject the fuel of the command fuel injection amount The air-fuel ratio (hereinafter sometimes simply referred to as “air-fuel ratio”) is feedback controlled.
ところで、触媒(三元触媒)は、通常、流入する排ガスの空燃比がリーン空燃比のとき同排ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元して同窒素酸化物から奪った酸素を内部に貯蔵するとともに同流入する排ガスの空燃比がリッチ空燃比のとき同貯蔵している酸素により同排ガス中のHC,CO等の未燃成分を酸化する所謂酸素吸蔵機能を有している。 By the way, the catalyst (three-way catalyst) normally stores oxygen depleted from the nitrogen oxide by reducing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio. In addition, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a rich air-fuel ratio, it has a so-called oxygen storage function that oxidizes unburned components such as HC and CO in the exhaust gas by the stored oxygen.
従って、触媒上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数の高い高周波成分、及び比較的周波数が低くて振幅(理論空燃比からの偏移量)が比較的小さい低周波成分は触媒が有する酸素吸蔵機能により完全に吸収され得ることにより触媒下流の排ガスの空燃比の変動として現れることはない。 Therefore, the high-frequency component having a relatively high frequency in the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst and the low-frequency component having a relatively low frequency and a relatively small amplitude (amount of deviation from the theoretical air-fuel ratio) are oxygen contained in the catalyst. Since it can be completely absorbed by the occlusion function, it does not appear as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst.
一方、触媒上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数が低くて振幅が比較的大きい低周波数成分は前記触媒の酸素吸蔵機能では完全には吸収されず、少し遅れて触媒下流の排ガスの空燃比の変動として現れる。この結果、上流側空燃比センサの出力値と下流側空燃比センサの出力値とが理論空燃比に対して互いに逆方向に偏移した空燃比を示す値となる場合が発生する。この場合、メインフィードバック制御(メインフィードバック補正量)に基づく機関の空燃比制御とサブフィードバック制御(サブフィードバック補正量)に基づく機関の空燃比制御とが互いに干渉することになるので良好な機関の空燃比制御を行うことができない。 On the other hand, a low frequency component having a relatively low frequency and a relatively large amplitude in the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst is not completely absorbed by the oxygen storage function of the catalyst, and the exhaust gas downstream of the catalyst is slightly delayed. Appears as a change in fuel ratio. As a result, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor may be values indicating the air-fuel ratio shifted in the opposite directions with respect to the theoretical air-fuel ratio. In this case, the engine air-fuel ratio control based on the main feedback control (main feedback correction amount) and the engine air-fuel ratio control based on the sub feedback control (sub feedback correction amount) interfere with each other. The fuel ratio cannot be controlled.
以上のことから、上流側空燃比センサの出力値の変動における各周波数成分のうち触媒下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周波数成分(即ち、所定の周波数以下の低周波数成分)をカットした後の同上流側空燃比センサの出力値をメインフィードバック制御に使用すれば、前記機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避することができる。 From the above, among the frequency components in the fluctuation of the output value of the upstream side air-fuel ratio sensor, the frequency components that can appear as fluctuations in the air-fuel ratio downstream of the catalyst (that is, low frequency components below a predetermined frequency) have been cut. If the output value of the subsequent upstream air-fuel ratio sensor is used for main feedback control, it is possible to avoid the occurrence of interference in the air-fuel ratio control of the engine.
このような知見に基づき、下記特許文献1に記載のエンジン制御装置(空燃比制御装置)は、上流側空燃比センサの出力値をハイパスフィルタ処理した後の値と、下流側空燃比センサの出力値(この例では、同出力値をローパスフィルタ処理した後の値)とに基づいて空燃比制御を実行するようになっている。これによれば、上述した機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避できるとともに、触媒下流の空燃比の変動として現れ得る程度の所定の周波数以下の空燃比の変動に対する空燃比制御(定常的な空燃比制御)はサブフィードバック制御により確実に行われ得る。
また、上流側空燃比センサの出力値の変動における前記所定の周波数以上の高周波数成分はハイパスフィルタを通過するからハイパスフィルタ処理した後の値として現れる。従って、内燃機関が過渡運転状態にあって排ガスの空燃比が上記所定の周波数以上の高周波数で大きく変動するような場合、同所定の周波数以上の空燃比の変動に対する空燃比制御(即ち、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償)はメインフィードバック制御により迅速、且つ確実に行われ得る。 In addition, the high frequency component above the predetermined frequency in the fluctuation of the output value of the upstream air-fuel ratio sensor passes through the high pass filter and thus appears as a value after the high pass filter process. Accordingly, when the internal combustion engine is in a transient operation state and the air-fuel ratio of the exhaust gas greatly fluctuates at a high frequency equal to or higher than the predetermined frequency, air-fuel ratio control (ie, transient Compensation for a sudden change in the air-fuel ratio in the operating state) can be performed quickly and reliably by the main feedback control.
ところで、一般に、基本燃料噴射量を取得するために使用されるエアフローメータにより計測される吸気通路における空気流量と実際の空気流量との差、燃料を噴射するインジェクタに対する指令燃料噴射量と実際の燃料噴射量との差(以下、これらを「基本燃料噴射量の誤差」と総称する。)が不可避的に発生する。係る基本燃料噴射量の誤差を補償しつつ空燃比を目標空燃比に収束させる(具体的には、空燃比センサの出力値と前記所定の目標値との定常偏差を「0」にする)ためには、上記メインフィードバック制御及び前記サブフィードバック制御の少なくとも一方において、空燃比センサの出力値と前記所定の目標値との偏差の時間積分値に基づいてフィードバック補正量を算出する処理(即ち、積分処理(I処理))が実行される必要がある。 By the way, generally, the difference between the air flow rate in the intake passage measured by the air flow meter used to obtain the basic fuel injection amount and the actual air flow rate, the command fuel injection amount for the injector that injects the fuel, and the actual fuel flow Differences from the injection amount (hereinafter collectively referred to as “error of basic fuel injection amount”) inevitably occur. In order to converge the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio while compensating for such an error in the basic fuel injection amount (specifically, the steady deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the predetermined target value is set to “0”) In at least one of the main feedback control and the sub feedback control, a process for calculating a feedback correction amount based on a time integral value of the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the predetermined target value (that is, integration) Process (I process)) needs to be executed.
ところが、ハイパスフィルタ処理は微分処理(D処理)と同等の機能を達成する処理である。従って、上記文献に記載の装置においては、メインフィードバック制御が上記積分処理を含んだ処理(例えば、比例・積分処理(PI処理))を実行するものであっても、同メインフィードバック制御において実質的に上記積分処理が実行され得ない。従って、この場合、サブフィードバック制御において上記積分処理が実行される必要がある。 However, the high-pass filter process is a process that achieves the same function as the differential process (D process). Therefore, in the apparatus described in the above document, even if the main feedback control executes a process including the integration process (for example, a proportional / integration process (PI process)), the main feedback control substantially includes the main feedback control. The above integration process cannot be executed. Therefore, in this case, the integration process needs to be executed in the sub feedback control.
しかしながら、上述した触媒の酸素吸蔵機能の影響により機関に供給される混合気の空燃比の変化は少し遅れて触媒下流の排ガスの空燃比の変化として現れる。よって、上記基本燃料噴射量の誤差が急に増大する場合においては、サブフィードバック制御のみでは同基本燃料噴射量の誤差を迅速に補償することができず、その結果、エミッションの排出量が増大する場合が発生するという問題がある。 However, the change in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine due to the influence of the oxygen storage function of the catalyst described above appears as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst with a slight delay. Therefore, when the error in the basic fuel injection amount suddenly increases, the error in the basic fuel injection amount cannot be quickly compensated only by the sub-feedback control, and as a result, the emission amount increases. There is a problem that happens.
このため、メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御とは別に、基本燃料噴射量の誤差を迅速に補償するために、基本燃料噴射量を補正する手段を設ける必要がある。この場合、安定した基本燃料噴射量の補正(基本燃料噴射量補正)を実現するため、基本燃料噴射量補正に使用される値(以下、「基本燃料噴射量補正値」と称呼する。)にローパスフィルタ処理を施す必要がある。このローパスフィルタ処理の時定数は、基本燃料噴射量の誤差の補償における迅速性を阻害しない範囲で可能な限り大きいほうが好ましい。 For this reason, in addition to the main feedback control and the sub feedback control, it is necessary to provide means for correcting the basic fuel injection amount in order to quickly compensate for the error in the basic fuel injection amount. In this case, in order to realize stable correction of the basic fuel injection amount (basic fuel injection amount correction), a value used for the basic fuel injection amount correction (hereinafter referred to as “basic fuel injection amount correction value”). It is necessary to perform low-pass filter processing. It is preferable that the time constant of the low-pass filter process is as large as possible within a range that does not impair the quickness in compensating for the error in the basic fuel injection amount.
一方、ローパスフィルタ処理の時定数を常に大きい値に設定すると、実際の空燃比の目標空燃比からの急変(以下、単に「空燃比の急変」と称呼することもある。)をもたらすような機関の運転状態の変化があった場合(即ち、空燃比制御系に大きな外乱が発生した場合)、ローパスフィルタ処理の応答遅れが大きいことから、上記基本燃料噴射量補正値が、一時的に適切な値と大きく異なる場合が発生し得る。この場合、上述したメインフィードバック制御による空燃比の急変に対応する迅速な補償が逆に阻害され、この結果、一時的にエミッションの排出量が増大する場合が発生するという問題がある。 On the other hand, if the time constant of the low-pass filter process is always set to a large value, the engine that causes an abrupt change of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio (hereinafter sometimes simply referred to as “abrupt change of the air-fuel ratio”). If there is a change in the operating state (i.e., when a large disturbance occurs in the air-fuel ratio control system), the response delay of the low-pass filter processing is large, so the basic fuel injection amount correction value is temporarily appropriate. Cases can arise where the values differ significantly. In this case, there is a problem that the rapid compensation corresponding to the sudden change in the air-fuel ratio by the main feedback control described above is hindered, and as a result, the emission emission amount temporarily increases.
従って、本発明の目的は、基本燃料噴射量の誤差を迅速に補償しつつ、空燃比制御系に大きな外乱が発生した場合であっても、エミッションの排出量の増大を抑制することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of suppressing an increase in emission emission amount even when a large disturbance occurs in the air-fuel ratio control system while quickly compensating for an error in the basic fuel injection amount. An object is to provide an air-fuel ratio control apparatus for an engine.
本発明に係る空燃比制御装置は、内燃機関の排気通路に配設された触媒と、前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、指示に応じて燃料を噴射する燃料噴射手段と、を備えた内燃機関に適用される。 An air-fuel ratio control apparatus according to the present invention includes a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, an upstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst, and fuel according to an instruction. The present invention is applied to an internal combustion engine provided with fuel injection means for injecting.
本発明に係る空燃比制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標空燃比を得るための燃料の量である基本燃料噴射量を取得する基本燃料噴射量取得手段と、前記上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理された値に基づいてフィードバック補正量(以下、「上流側フィードバック補正量」と称呼する。)を算出するフィードバック補正量算出手段と、前記基本燃料噴射量の燃料の噴射指示を受けたときに前記燃料噴射手段が実際に噴射する燃料の量が前記内燃機関に供給される混合気の実際の空燃比を前記目標空燃比とするために必要な量となるように、同基本燃料噴射量を補正するための値であってローパスフィルタ処理された値(即ち、上記基本燃料噴射量補正値)で同基本燃料噴射量を補正する基本燃料噴射量補正手段と、前記補正された基本燃料噴射量を前記フィードバック補正量で補正することで指令燃料噴射量を算出する指令燃料噴射量算出手段と、前記指令燃料噴射量の燃料の噴射指示を前記燃料噴射手段に対して行うことで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段とを備えている。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention comprises basic fuel injection amount acquisition means for acquiring a basic fuel injection amount that is an amount of fuel for obtaining a target air-fuel ratio based on an operating state of the internal combustion engine, and the upstream side air-fuel ratio acquisition means. Feedback correction amount calculation means for calculating a feedback correction amount (hereinafter referred to as “upstream feedback correction amount”) based on a value based on an output value of the fuel ratio sensor and subjected to high-pass filter processing; The amount of fuel actually injected by the fuel injection means when receiving a fuel injection instruction of the fuel injection amount is necessary for the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine to be the target air-fuel ratio The basic fuel injection amount is corrected with a value for correcting the basic fuel injection amount so as to be a low-pass filter (ie, the basic fuel injection amount correction value). Fuel injection amount correction means, command fuel injection amount calculation means for calculating a command fuel injection amount by correcting the corrected basic fuel injection amount with the feedback correction amount, and an instruction for fuel injection of the command fuel injection amount Air-fuel ratio control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine.
これによれば、基本燃料噴射量補正手段により、基本燃料噴射量取得手段により取得された基本燃料噴射量が上記基本燃料噴射量補正値で補正される。換言すれば、上記上流側フィードバック制御とは別に基本燃料噴射量の誤差を迅速に補償することができる。上述したように、上記基本燃料噴射量補正値に施されているローパスフィルタ処理の時定数は、係る基本燃料噴射量の誤差の補償における迅速性を阻害しない範囲内で可能な限り大きい値に設定されることが好適である。 According to this, the basic fuel injection amount correction unit corrects the basic fuel injection amount acquired by the basic fuel injection amount acquisition unit with the basic fuel injection amount correction value. In other words, apart from the upstream feedback control, an error in the basic fuel injection amount can be quickly compensated. As described above, the time constant of the low-pass filter processing applied to the basic fuel injection amount correction value is set as large as possible within a range that does not impair the quickness in the compensation of the basic fuel injection amount error. It is preferred that
本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の特徴は、前記基本燃料噴射量補正手段が、前記内燃機関に供給される混合気の実際の空燃比の前記目標空燃比からの偏移をもたらす同内燃機関の運転状態の変化があった時点以降における所定期間に亘って前記ローパスフィルタ処理の時定数を小さくするように構成されたことにある。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is characterized in that the basic fuel injection amount correction means causes a shift of an actual air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine from the target air-fuel ratio. The time constant of the low-pass filter processing is made small over a predetermined period after the change of the operating state of the internal combustion engine.
これによれば、空燃比制御系に大きな外乱が発生した時点以降の所定期間だけローパスフィルタ処理の時定数が小さくされてローパスフィルタ処理の応答遅れが小さくなる。従って、所定期間を空燃比に大きな乱れが発生し得る期間と一致するように設定することで、上述した「基本燃料噴射量補正値が一時的に適切な値と大きく異なる場合」が発生し難くなる。この結果、上記上流側フィードバック制御による空燃比の急変に対する迅速な補償が阻害され難くなって、一時的なエミッションの排出量の増大を抑制することができる。 According to this, the time constant of the low-pass filter process is reduced for a predetermined period after the time when a large disturbance occurs in the air-fuel ratio control system, and the response delay of the low-pass filter process is reduced. Therefore, by setting the predetermined period so as to coincide with a period in which a large disturbance in the air-fuel ratio can occur, the above-described “case where the basic fuel injection amount correction value is significantly different from an appropriate value” is unlikely to occur. Become. As a result, the rapid compensation for the sudden change in the air-fuel ratio by the upstream side feedback control is hardly hindered, and the temporary increase in the emission amount can be suppressed.
また、所定期間が経過した後(即ち、空燃比が目標空燃比に収束した後)はローパスフィルタ処理の時定数が再び上記大きい値に戻され得る。これにより、上記基本燃料噴射量補正値による安定した基本燃料噴射量の補正が再び開始される。 Further, after the predetermined period has elapsed (that is, after the air-fuel ratio has converged to the target air-fuel ratio), the time constant of the low-pass filter process can be returned to the above-mentioned large value again. Thereby, the stable correction of the basic fuel injection amount by the basic fuel injection amount correction value is started again.
ここで、ローパスフィルタは、アナログフィルタであってもディジタルフィルタであってもよい。ローパスフィルタとしてディジタルフィルタが用いられる場合、前記基本燃料噴射量補正手段は、ローパスフィルタ処理に使用される応答性に関する値(例えば、後述する鈍し制御定数)を変更することで前記ローパスフィルタ処理の時定数を小さくするように構成されても、前記基本燃料噴射量補正値に対して前記ローパスフィルタ処理を行う周期(以下、「演算周期」と称呼する。)を短くすることで前記ローパスフィルタ処理の時定数を小さくするように構成されてもよい。これらは、ディジタルフィルタの時定数は、後述する鈍し制御定数と演算周期の積に比例することに基づく。 Here, the low-pass filter may be an analog filter or a digital filter. When a digital filter is used as the low-pass filter, the basic fuel injection amount correction means changes the value related to the responsiveness (for example, a dull control constant described later) used in the low-pass filter process. Even if the time constant is configured to be small, the low-pass filter processing is performed by shortening the cycle (hereinafter referred to as “calculation cycle”) for performing the low-pass filter processing on the basic fuel injection amount correction value. The time constant may be reduced. These are based on the fact that the time constant of the digital filter is proportional to the product of the dull control constant described later and the calculation cycle.
なお、上記本発明に係る空燃比制御装置においては、触媒よりも下流の排気通路に配設された下流側空燃比センサの出力値に基づく値に基づいて下流側フィードバック補正量を算出する下流側フィードバック補正量算出手段を更に備え、前記指令燃料噴射量算出手段は、前記補正された基本燃料噴射量を前記上流側フィードバック補正量と前記下流側フィードバック補正量とで補正することで前記指令燃料噴射量を算出するように構成されてもよい。この場合、前記下流側空燃比センサの出力値に基づく値は、ローパスフィルタ処理された値であってもよい。 In the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention, the downstream feedback correction amount is calculated based on the value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage downstream of the catalyst. The command fuel injection amount calculation unit further includes a feedback correction amount calculation unit, wherein the command fuel injection amount calculation unit corrects the corrected basic fuel injection amount with the upstream feedback correction amount and the downstream feedback correction amount. It may be configured to calculate the quantity. In this case, the value based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor may be a low-pass filtered value.
また、上記本発明の内燃機関の空燃比制御装置においては、前記基本燃料噴射量補正手段が、前記基本燃料噴射量補正値として、前記上流側空燃比センサの出力値と、前記目標空燃比と、前記指令燃料噴射量と、前記基本燃料噴射量とに基づいて算出されるパラメータ値を用いるように構成されることが好適である。 In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the basic fuel injection amount correction means uses the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, the target air-fuel ratio as the basic fuel injection amount correction value. It is preferable that a parameter value calculated based on the command fuel injection amount and the basic fuel injection amount is used.
一般に、筒内(燃焼室内)に吸入される筒内吸入空気量が一定であるという仮定のもと、燃料噴射量と、空燃比(従って、排ガスの空燃比)の積は一定となる。従って、上記指令燃料噴射量と、上流側空燃比センサの出力値に相当する空燃比(以下、「検出空燃比」と称呼することもある。)の積は、機関に供給される混合気の実際の空燃比を目標空燃比とするために必要な基本燃料噴射量(燃料噴射手段への噴射指令値。以下、「目標基本燃料噴射量」と称呼することもある。)と、目標空燃比の積に等しい、という関係が成立する。 In general, the product of the fuel injection amount and the air-fuel ratio (and hence the air-fuel ratio of exhaust gas) is constant under the assumption that the amount of cylinder intake air taken into the cylinder (combustion chamber) is constant. Therefore, the product of the command fuel injection amount and the air-fuel ratio (hereinafter sometimes referred to as “detected air-fuel ratio”) corresponding to the output value of the upstream air-fuel ratio sensor is the product of the air-fuel mixture supplied to the engine. A basic fuel injection amount (injection command value to the fuel injection means, which may be referred to as a “target basic fuel injection amount” hereinafter) necessary for making the actual air-fuel ratio the target air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio The relationship that is equal to the product of is established.
従って、既知である指令燃料噴射量、検出空燃比、及び目標空燃比の各値と、上記関係とに基づいて上記目標基本燃料噴射量を算出することができる。上記目標基本燃料噴射量が算出できれば、この目標基本燃料噴射量と、既知である基本燃料噴射量(即ち、基本燃料噴射量取得手段により取得された値そのもの)との比較結果に基づいて基本燃料噴射量補正用のパラメータ値(例えば、補正係数)を算出することができる。 Therefore, the target basic fuel injection amount can be calculated based on the known values of the command fuel injection amount, the detected air-fuel ratio, the target air-fuel ratio, and the relationship. If the target basic fuel injection amount can be calculated, the basic fuel injection amount is calculated based on a comparison result between the target basic fuel injection amount and a known basic fuel injection amount (that is, the value itself acquired by the basic fuel injection amount acquisition means). A parameter value (for example, a correction coefficient) for correcting the injection amount can be calculated.
このようにして算出され得るパラメータ値は、基本燃料噴射量の燃料の噴射指示を受けたときに燃料噴射手段が実際に噴射する燃料の量が実際の空燃比を目標空燃比とするために必要な量となるように基本燃料噴射量を補正するための値(即ち、基本燃料噴射量を上記目標基本燃料噴射量に一致させるための値)となる。 The parameter value that can be calculated in this way is necessary for the amount of fuel actually injected by the fuel injection means to receive the actual air-fuel ratio as the target air-fuel ratio when receiving the fuel injection instruction of the basic fuel injection amount. This is a value for correcting the basic fuel injection amount so as to be an appropriate amount (that is, a value for making the basic fuel injection amount coincide with the target basic fuel injection amount).
従って、上記構成のように、係るパラメータ値を用いて基本燃料噴射量を補正するように構成すれば、簡易な計算で、且つ精度良く、基本燃料噴射量を目標基本燃料噴射量に一致するように補正することができる。 Accordingly, if the basic fuel injection amount is corrected using the parameter value as in the above configuration, the basic fuel injection amount can be matched with the target basic fuel injection amount with a simple calculation and with high accuracy. Can be corrected.
ところで、一般に、内燃機関においては、燃料タンク中で液体燃料が蒸発して燃料ガス(以下、「エバポガス」と称呼することもある。)が発生するので、エバポガスが大気中に放出されることを防止するために、エバポガスの機関の吸気通路への導入(以下、「パージ」と称呼することもある。)を行うための蒸発燃料処理機構が設けられている。 By the way, in general, in an internal combustion engine, liquid fuel evaporates in a fuel tank and fuel gas (hereinafter sometimes referred to as “evaporative gas”) is generated, so that the evaporated gas is released into the atmosphere. In order to prevent this, an evaporative fuel processing mechanism is provided for introducing the evaporation gas into the intake passage of the engine (hereinafter also referred to as “purge”).
この蒸発燃料処理機構は、パージを制御するパージ制御弁を備えており、機関の運転状態に基づいてパージ制御弁を制御することで、吸気通路に導入されるエバポガスの導入状態(例えば、パージ率)を制御するようになっている。ここで、パージ率=エバポガス流量/(エバポガス流量+エアフローメータ検出空気流量):単位は質量%、である。このエバポガスの導入状態の急変は、空燃比制御系における大きな外乱となり得る。 The evaporative fuel processing mechanism includes a purge control valve that controls purge, and controls the purge control valve based on the operating state of the engine to thereby introduce an evaporative gas introduced into the intake passage (for example, a purge rate). ) To control. Here, purge rate = evaporation gas flow rate / (evaporation gas flow rate + air flow meter detected air flow rate): the unit is mass%. This sudden change in the state of introduction of the evaporation gas can be a large disturbance in the air-fuel ratio control system.
そこで、内燃機関が、燃料タンク中で蒸発した燃料に基づく燃料ガスを前記内燃機関の吸気通路に導入する燃料ガス導入路と、前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御するパージ制御弁とを更に備えている場合、前記基本燃料噴射量補正手段は、前記内燃機関の運転状態の変化があった時点として、前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態が前記パージ制御弁の制御により変化した時点を用いるように構成されることが好適である。 Therefore, the internal combustion engine introduces a fuel gas introduction path for introducing a fuel gas based on the fuel evaporated in the fuel tank into the intake passage of the internal combustion engine, and an introduction state of the fuel gas introduced into the intake passage of the internal combustion engine. And a purge control valve that is controlled based on the operating state, the basic fuel injection amount correcting means is a fuel gas introduced into the intake passage when the operating state of the internal combustion engine changes. It is preferable to use a point in time when the introduction state of the gas is changed by the control of the purge control valve.
これによれば、空燃比制御系における大きな外乱となり得るエバポガスの導入状態の急変(例えば、パージ率の急変)が発生した時点以降の所定期間だけローパスフィルタの時定数が小さくされる。従って、エバポガスの導入状態の急変に基づく一時的なエミッションの排出量の増大を確実に抑制することができる。 According to this, the time constant of the low-pass filter is reduced only for a predetermined period after the sudden change in the state of introduction of the vapor gas (for example, a sudden change in the purge rate) that can be a large disturbance in the air-fuel ratio control system. Therefore, it is possible to reliably suppress a temporary increase in the amount of emission due to a sudden change in the state of introduction of the evaporation gas.
「燃料ガスの導入状態がパージ制御弁の制御により変化した時点」としては、例えば、前記パージ制御弁の制御により前記燃料ガスの導入が開始された時点(パージ制御開始時点)、及び/又は停止された時点(パージ制御終了時点)が挙げられる。 As the “time when the fuel gas introduction state is changed by the control of the purge control valve”, for example, when the introduction of the fuel gas is started by the control of the purge control valve (purge control start time) and / or is stopped. The time point when the purge control is completed (the time point when the purge control ends).
更には、燃料ガスの導入状態(例えば、パージ率)は、吸気通路における空気流量に応じて変化するように制御される場合が多い。この場合、前記燃料ガスの導入が継続している期間において前記吸気通路における空気流量が変化した時点も、「燃料ガスの導入状態がパージ制御弁の制御により変化した時点」となり得る。 Furthermore, the fuel gas introduction state (for example, the purge rate) is often controlled to change according to the air flow rate in the intake passage. In this case, the time when the air flow rate in the intake passage changes during the period in which the introduction of the fuel gas is continued can also be “the time when the fuel gas introduction state is changed by the control of the purge control valve”.
なお、内燃機関が、燃料タンク中で蒸発した燃料に基づく燃料ガスを前記内燃機関の吸気通路に導入する燃料ガス導入路と、前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御するパージ制御弁とを更に備えている場合、前記基本燃料噴射量取得手段は、前記燃料ガス中の燃料の量を考慮して基本燃料噴射量を取得するように構成してもよい。 The internal combustion engine introduces a fuel gas introduction path for introducing fuel gas based on the fuel evaporated in the fuel tank into the intake passage of the internal combustion engine, and an introduction state of the fuel gas introduced into the intake passage of the internal combustion engine. In the case of further comprising a purge control valve that is controlled based on the operating state, the basic fuel injection amount acquisition means is configured to acquire the basic fuel injection amount in consideration of the amount of fuel in the fuel gas. May be.
また、上記本発明に係る空燃比制御装置においては、前記燃料ガスが前記パージ制御弁から前記内燃機関の燃焼室に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を取得する輸送遅れ時間取得手段を更に備え、前記基本燃料噴射量補正手段は、前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態が前記パージ制御弁の制御により変化した時点から前記輸送遅れ時間が経過した時点から前記所定期間を開始するように構成されることが好適である。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention further includes a transport delay time acquisition means for acquiring a transport delay time that is a time until the fuel gas reaches the combustion chamber of the internal combustion engine from the purge control valve. The basic fuel injection amount correction means starts the predetermined period from the time when the transportation delay time has elapsed from the time when the introduction state of the fuel gas introduced into the intake passage is changed by the control of the purge control valve. It is preferable to be configured as described above.
パージ時、エバポガスは、パージ制御弁を介して吸気通路へ流入し、吸気通路を移動していくことで機関の筒内に到達する。即ち、エバポガスがパージ制御弁から機関の筒内に到達するためには所定の時間(即ち、上記輸送遅れ時間)を要する。 At the time of purging, the evaporated gas flows into the intake passage via the purge control valve, and reaches the cylinder of the engine by moving through the intake passage. That is, a predetermined time (that is, the transportation delay time) is required for the evaporation gas to reach the cylinder of the engine from the purge control valve.
従って、燃料ガスの導入状態の変化は、上記輸送遅れ時間経過後に空燃比制御系における外乱として現れる。換言すれば、ローパスフィルタの時定数が小さくされる前記所定期間を、燃料ガスの導入状態が変化した時点から輸送遅れ時間が経過した時点から開始すればよい。 Therefore, the change in the fuel gas introduction state appears as a disturbance in the air-fuel ratio control system after the transportation delay time has elapsed. In other words, the predetermined period in which the time constant of the low-pass filter is reduced may be started from the time when the transportation delay time has elapsed from the time when the fuel gas introduction state has changed.
上記構成は係る知見に基づくものである。これによれば、燃料ガスの導入状態が変化した時点から直ちに所定期間が開始する場合に比して、所定期間を短くすることができる。換言すれば、ローパスフィルタの時定数が上述した可能な限り大きい値に維持される期間を長くすることができ、この結果、安定した基本燃料噴射量の補正が実現される期間を長くすることができる。 The above configuration is based on such knowledge. According to this, the predetermined period can be shortened as compared with the case where the predetermined period starts immediately after the fuel gas introduction state changes. In other words, the period during which the time constant of the low-pass filter is maintained as large as possible can be lengthened. As a result, the period during which stable correction of the basic fuel injection amount is realized can be lengthened. it can.
この場合、前記輸送遅れ時間取得手段は、機関の運転状態に応じて前記輸送遅れ時間を変更するように構成されることが好適である。前記輸送遅れ時間は、例えば、筒内吸入空気量等、機関の運転状態に応じて変化する。従って、上記構成によれば、内燃機関の運転状態にかかわらず前記輸送遅れ時間を正確に取得することができるから、より適切に所定期間の開始時期を設定することができる。 In this case, it is preferable that the transportation delay time acquisition unit is configured to change the transportation delay time in accordance with an operating state of the engine. The transport delay time varies depending on the operating state of the engine, such as the in-cylinder intake air amount. Therefore, according to the above configuration, since the transport delay time can be accurately acquired regardless of the operating state of the internal combustion engine, the start timing of the predetermined period can be set more appropriately.
以下、本発明による内燃機関の空燃比制御装置(以降の説明では単に「空燃比制御装置」と略称することがある。)の各実施形態(本願の出願時点において最良と考えられる実施形態)について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention (hereinafter simply referred to as “air-fuel ratio control apparatus” in the following description) (embodiments considered to be the best at the time of filing of the present application) This will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態の内燃機関の概要)
図1は、第1実施形態による空燃比制御装置を火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
(Outline of the internal combustion engine of the first embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which the air-fuel ratio control apparatus according to the first embodiment is applied to a spark ignition type multi-cylinder (four-cylinder)
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸24を含んでいる。このシリンダブロック部20においては、ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより当該クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。
The
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに当該インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38、及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。
The
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し当該吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、スロットル弁駆動手段を構成するDCモータからなるスロットル弁アクチュエータ43a、スワールコントロールバルブ(以下、「SCV」と称呼する。)44、DCモータからなるSCVアクチュエータ44a、液体燃料を貯蔵する燃料タンク45、所定量の燃料ガスを吸蔵可能なキャニスタ46、燃料タンク45内で蒸発した燃料ガスをキャニスタ46へ導入するためのベーパー捕集管47、キャニスタ46から脱離した燃料ガスを吸気管41に導入するためのパージ流路48、及びパージ流路48(燃料ガス導入路)に介装された常閉開閉弁であるパージ制御弁49を備えている。ここで、吸気ポート31、及び吸気管41は、吸気通路を構成している。
The
キャニスタ46は、周知のチャコールキャニスタであって、ベーパー捕集管47に接続されたタンクポート46aと、パージ流路48に接続されたパージポート46bと、大気ポート46cとが形成された筐体内に、燃料ガスを吸着するための吸着剤46dを収納することにより構成されている。
The
機関停止中における日光等による加熱によって燃料タンク45中で発生した燃料ガスは、当該燃料タンク45,ベーパー捕集管47,キャニスタ46,及びパージ流路48のパージ制御弁49よりもエバポガスの流れにおける上流側(キャニスタ46側)によって形成される閉空間内に充満する。そして、この閉空間内に充満した燃料ガスは、吸着剤46dに吸着されることでキャニスタ46内に吸蔵されるようになっている。
The fuel gas generated in the
なお、大気ポート46cは、パージ制御弁49が開放された場合に、吸気管41にて生じる負圧により、パージ流路48にて吸気管41に向かうガスの流れが生じるように、外部の空気をキャニスタ46内に導入するための大気連通孔である。
Note that the
加えて、キャニスタ46は、タンクポート46aからパージポート46bへの直接のガス流路を有している。そして、このガス流路により、内燃機関10の運転中であってパージ制御弁49が開放された場合に、燃料タンク45にて発生した燃料ガスがタンクポート46aから当該キャニスタ46の内部に流入した後に吸着剤46dに吸着されることなくそのままパージポート46bから排出され得るようになっている。
In addition, the
即ち、このシステムにおいては、パージ制御弁49が開放された場合にタンクベーパー流路とキャニスタパージ流路とが同時に形成されるようになっている。ここで、「タンクベーパー流路」とは、燃料タンク45からベーパー捕集管47を経てタンクポート46aに至るガス流路、当該タンクポート46aから吸着剤46dの内部を通らずにキャニスタ46の筐体内部を通って直接パージポート46bに至るガス流路、及び当該パージポート46bからパージ流路48を経て吸気管41に至るガス流路を接続した、燃料タンク45から吸気管41に至るガス流路をいう。また、「キャニスタパージ流路」とは、大気ポート46cから吸着剤46dの内部を通ってパージポート46bに至り、当該パージポート46bからパージ流路48を経て吸気管41に至るガス流路をいう。
That is, in this system, when the
パージ制御弁49は、周知のVSV(バキュームスイッチングバルブ)により構成されている(本実施形態の以下の説明では、パージ制御弁49を「VSV49」と略称する。)。VSV49は、後述するパージ実行条件が成立したとき開放されるようになっている。このVSV49が開放された場合、吸気管41にて生じる負圧により、前記タンクベーパー流路を通る第1のガス流(タンクベーパー)と、前記キャニスタパージ流路を通る第2のガス流(キャニスタパージガス)とが混合したエバポガスが、パージ制御弁49を通って吸気管41に吸入され得る構成となっている。
The
また、上述したパージ率(=(エバポガス流量/(エバポガス流量+エアフローメータ検出空気流量)):単位は質量%)の目標値である目標パージ率PGRは、後述するエアフローメータ61により計測される吸入空気量(流量)Gaと、吸入空気流量Gaと目標パージ率PGRとの関係を規定するテーブルMapPGR(Ga)とに基づいて、吸入空気流量Gaが大きくなるほど大きくなるように決定されるようになっている。そして、後述する電気制御装置70の指示によりVSV49がデューティ制御されることにより、実際のパージ率が目標パージ率PGRに一致するように制御されるようになっている。
The target purge rate PGR, which is the target value of the purge rate (= (evaporation gas flow rate / (evaporation gas flow rate + air flow meter detected air flow rate)): unit is mass%), is measured by an
排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51(実際には、各排気ポート34に連通した各々のエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に接続されたエキゾーストパイプ(排気管)52、エキゾーストパイプ52に配設(介装)された上流側触媒装置53(上流側触媒コンバータ、又はスタート・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第1触媒53」と称呼する。)、及びこの第1触媒53の下流のエキゾーストパイプ52に配設(介装)された下流側触媒装置54(車両のフロア下方に配設されるため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第2触媒54」と称呼する。)を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
The
一方、このシステムは、エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、第1触媒53の上流の排気通路(本例では、前記各々のエキゾーストマニホールド51が集合した集合部)に配設された空燃比センサ66(以下、「上流側空燃比センサ66」と称呼する。)、第1触媒53の下流であって第2触媒54の上流の排気通路に配設された空燃比センサ67(以下、「下流側空燃比センサ67」と称呼する。)、アクセル開度センサ68、及び燃料タンク45内の燃料温度を検知するための温度センサである燃料温センサ69を備えている。
On the other hand, this system includes an
エアフローメータ61は、周知の熱線式エアフローメータにより構成されており、吸気管41内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧Vgを出力するようになっている。かかるエアフローメータ61の出力Vgと、計測された吸入空気量(流量)Gaとの関係は、図2に示したとおりである。スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁43の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに当該クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、運転速度NEを表す。水温センサ65は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
The
上流側空燃比センサ66は、限界電流式の酸素濃度センサであり、図3に示したように、空燃比A/Fに応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧である出力値Vabyfsを出力するようになっていて、特に、空燃比が理論空燃比であるときには出力値Vabyfsは上流側目標値Vstoichになる。図3から明らかなように、上流側空燃比センサ66によれば、広範囲にわたる空燃比A/Fを精度良く検出することができる。
The upstream air-
下流側空燃比センサ67は、起電力式(濃淡電池式)の酸素濃度センサであり、図4に示したように、理論空燃比近傍において急変する電圧である出力値Voxsを出力するようになっている。より具体的に述べると、下流側空燃比センサ67は、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは略0.1(V)、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときは略0.9(V)、及び空燃比が理論空燃比のときは0.5(V)の電圧を出力するようになっている。アクセル開度センサ68は、運転者によって操作されるアクセルペダル81の操作量を検出し、当該アクセルペダル81の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
The downstream air-
更にこのシステムは、電気制御装置70を備えている。電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及びパラメータ等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに当該格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、並びにADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース75は、前記センサ61〜69と接続され、CPU71にセンサ61〜69からの信号を供給するとともに、同CPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、インジェクタ39、スロットル弁アクチュエータ43a、SCVアクチュエータ44a、及びVSV49に駆動信号を送出するようになっている。
The system further includes an
(空燃比制御の概要)
次に、上述のように構成された空燃比制御装置が行う機関の空燃比制御の概要について説明する。
(Outline of air-fuel ratio control)
Next, an outline of the air-fuel ratio control of the engine performed by the air-fuel ratio control apparatus configured as described above will be described.
第1触媒53(第2触媒54も同様である。)は、周知の通り、金属製の筐体内に所謂三元触媒を配置することで構成されており、この第1触媒53に流入するガスの空燃比が略理論空燃比であるときに、前記三元触媒によってHC,COを酸化するとともにNOxを還元し、これらの有害成分を高い効率で浄化する。また、第1触媒53に備えられる三元触媒は、酸素を吸蔵・放出する機能(酸素吸蔵機能、酸素吸蔵・放出機能)を有し、この酸素吸蔵・放出機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、HC,CO、及びNOxを浄化することができる。即ち、燃焼室に供給される混合気の空燃比(以下、「空燃比」と云うこともある。)の空燃比がリーンとなって第1触媒53に流入するガスにNOxが多量に含まれると、第1触媒53に備えられた前記三元触媒はNOxから酸素分子を奪って同酸素分子を吸蔵するとともに同NOxを還元し、これによりNOxを浄化する。また、機関の空燃比がリッチになって第1触媒53に流入するガスにHC,COが多量に含まれると、前記三元触媒は吸蔵している酸素分子を放出してHC,COに与えることでHC,COを酸化し、これによりHC,COを浄化する。
As is well known, the first catalyst 53 (the same applies to the second catalyst 54) is configured by arranging a so-called three-way catalyst in a metal casing, and the gas flowing into the
従って、第1触媒53が連続的に流入する多量のHC,COを効率的に浄化するためには、同第1触媒53に備えられた三元触媒が酸素を多量に貯蔵していなければならず、逆に連続的に流入する多量のNOxを効率的に浄化するためには、同三元触媒が酸素を十分に貯蔵し得る状態になければならないことになる。以上のことから、第1触媒53の浄化能力は、同三元触媒が貯蔵し得る最大の酸素量(最大酸素吸蔵量)に依存する。
Therefore, in order to efficiently purify a large amount of HC and CO into which the
一方、第1触媒53に備えられる三元触媒は、燃料中に含まれる鉛や硫黄等による被毒、或いは触媒に加わる熱により劣化し、これに伴い最大酸素吸蔵量が次第に低下してくる。この結果、触媒ウィンドウの範囲も狭くなってくる。このように最大酸素吸蔵量が低下して触媒ウィンドウが狭くなった場合であっても、エミッションの排出量を継続的に抑制するには、第1触媒53から排出されるガスの空燃比(従って、第1触媒53に流入するガスの平均空燃比)が、理論空燃比に極めて近い状態となるように精度よく制御する必要がある。
On the other hand, the three-way catalyst provided in the
そこで、本実施形態の空燃比制御装置は、上流側空燃比センサ66の出力値を用いた上流側フィードバック(以下メインフィードバックと称する)及び下流側空燃比センサ67の出力値を用いた下流側フィードバック(以下サブフィードバックと称する)という2つの空燃比フィードバック制御を行っている。しかも、これらのフィードバック制御だけでは迅速かつ充分に補償することが困難な基本燃料噴射量の誤差は、基本燃料噴射量を補正することで補償される。
In view of this, the air-fuel ratio control apparatus of the present embodiment has an upstream feedback (hereinafter referred to as main feedback) using the output value of the upstream air-
より具体的に述べると、この空燃比制御装置(以下、「本装置」と云うこともある。)は、機能ブロック図である図5及び図8に示したように、A1〜A19の各機能ブロックを含んで構成されている。以下、各図を参照しながら各機能ブロックについて説明していく。 More specifically, this air-fuel ratio control device (hereinafter also referred to as “the present device”) has functions A1 to A19 as shown in FIG. 5 and FIG. 8 which are functional block diagrams. It is composed of blocks. Hereinafter, each functional block will be described with reference to the drawings.
<基本燃料噴射量の算出>
先ず、筒内吸入空気量算出手段A1は、エアフローメータ61が計測している吸入空気流量Gaと、クランクポジションセンサ64の出力に基づいて得られる運転速度NEと、ROM72が記憶しているテーブルMapMcとに基づき、吸気行程を迎える気筒の今回の吸入空気量である筒内吸入空気量Mc(k)を求める。ここで、添え字の(k)は、今回の吸気行程に対する値であることを示している(以下、他の物理量についても同様。)。
<Calculation of basic fuel injection amount>
First, the in-cylinder intake air amount calculation means A1 is a table MapMc stored in the
上流側目標空燃比設定手段A2は、内燃機関10の運転状態である運転速度NE、及びスロットル弁開度TA等に基づいて所定の上流側目標値に相当する上流側目標空燃比abyfr(k)を決定する。この上流側目標空燃比abyfr(k)は、例えば、内燃機関10の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に設定されている。また、上流側目標空燃比abyfrは、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。
The upstream target air-fuel ratio setting means A2 is an upstream target air-fuel ratio abyfr (k) corresponding to a predetermined upstream target value based on the operating speed NE that is the operating state of the
非パージ時基本燃料噴射量算出手段A3は、筒内吸入空気量算出手段A1により求められた筒内吸入空気量Mc(k)を上流側目標空燃比設定手段A2により設定された上流側目標空燃比abyfr(k)で除することにより、非パージ時における空燃比を同上流側目標空燃比abyfr(k)とするための今回の非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)を求める。 The non-purge basic fuel injection amount calculating means A3 uses the upstream target air amount set by the upstream target air-fuel ratio setting means A2 based on the in-cylinder intake air amount Mc (k) obtained by the in-cylinder intake air amount calculation means A1. By dividing by the fuel ratio abyfr (k), the current non-purge basic fuel injection amount Fbaseb0 (k) for obtaining the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) at the non-purging time is obtained.
補正前基本燃料噴射量算出手段A4は、非パージ時基本燃料噴射量算出手段A3により求められた今回の非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)に、後述するパージ補正係数設定手段A16により求められているパージ補正係数KPのうち、パージ補正係数遅延手段A17により読み出された現時点からMAストローク(MA回の吸気行程)前のパージ補正係数KP(k−MA)を乗じることで、エバポガス中の燃料の量を考慮した今回の補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)を求める。パージ補正係数設定手段A16及びパージ補正係数遅延手段A17については後に詳述する。以上、非パージ時基本燃料噴射量算出手段A3、及び補正前基本燃料噴射量算出手段A4が前記基本燃料噴射量取得手段に相当する。 The pre-correction basic fuel injection amount calculation means A4 is obtained by a purge correction coefficient setting means A16, which will be described later, to the current non-purge basic fuel injection quantity Fbaseb0 (k) obtained by the non-purge basic fuel injection quantity calculation means A3. The purge correction coefficient KP is multiplied by the purge correction coefficient KP (k−MA) before the MA stroke (MA intake strokes) from the present time read by the purge correction coefficient delay means A17. The basic fuel injection amount Fbaseb (k) before correction in consideration of the amount of the fuel is obtained. The purge correction coefficient setting means A16 and the purge correction coefficient delay means A17 will be described in detail later. The non-purge basic fuel injection amount calculating means A3 and the uncorrected basic fuel injection amount calculating means A4 correspond to the basic fuel injection amount acquiring means.
補正後基本燃料噴射量算出手段A5は、補正前基本燃料噴射量算出手段A4により求められた今回の補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)に、後述する基本燃料噴射量補正係数設定手段A18により(前回の吸気行程にて既に)求められている基本燃料噴射量補正係数KFを乗じることで、補正後基本燃料噴射量Fbaseを求める。ここで、基本燃料噴射量補正係数設定手段A18にて用いられる、後述するローパスフィルタ時定数(単に「時定数」と称呼することもある)τは、鈍し制御定数設定手段A19により設定された鈍し制御定数nに基づいて決定される。基本燃料噴射量補正係数設定手段A18及び鈍し制御定数設定手段A19については後に詳述する。 The corrected basic fuel injection amount calculating means A5 adds a basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 described later to the current uncorrected basic fuel injection amount Fbaseb (k) obtained by the uncorrected basic fuel injection amount calculating means A4. The corrected basic fuel injection amount Fbase is obtained by multiplying the obtained basic fuel injection amount correction coefficient KF (already in the previous intake stroke). Here, a low-pass filter time constant (to be referred to simply as a “time constant”) τ used in the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 is set by the blunt control constant setting means A19. It is determined based on the dull control constant n. The basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 and the blunt control constant setting means A19 will be described in detail later.
このように、本装置は、筒内吸入空気量算出手段A1、上流側目標空燃比設定手段A2、非パージ時基本燃料噴射量算出手段A3、補正前基本燃料噴射量算出手段A4、補正後基本燃料噴射量算出手段A5、パージ補正係数設定手段A16、パージ補正係数遅延手段A17、基本燃料噴射量補正係数設定手段A18、及び鈍し制御定数設定手段A19を利用して、補正後基本燃料噴射量Fbaseを求める。この補正後基本燃料噴射量Fbaseは、後に詳述するように、前回の吸気行程にて求められた基本燃料噴射量の誤差を補償して、今回の吸気行程における実際の空燃比を今回の上流側目標空燃比abyfr(k)と一致させるようにするためにインジェクタ39に指示すべき(メイン及びサブフィードバック前の)燃料噴射量(前記目標基本燃料噴射量)である。 As described above, the present apparatus includes the cylinder intake air amount calculation means A1, the upstream target air-fuel ratio setting means A2, the non-purge basic fuel injection amount calculation means A3, the uncorrected basic fuel injection amount calculation means A4, and the corrected basic fuel quantity. The corrected basic fuel injection amount using the fuel injection amount calculating means A5, purge correction coefficient setting means A16, purge correction coefficient delay means A17, basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18, and blunt control constant setting means A19 Find Fbase. As will be described in detail later, this corrected basic fuel injection amount Fbase compensates for the error in the basic fuel injection amount obtained in the previous intake stroke, and calculates the actual air-fuel ratio in the current intake stroke This is the fuel injection amount (before the main and sub-feedback) to be instructed to the injector 39 (the target basic fuel injection amount) in order to make it coincide with the side target air-fuel ratio abyfr (k).
<指令燃料噴射量の算出>
指令燃料噴射量算出手段A6は、前記補正後基本燃料噴射量Fbaseに後述するメインフィードバック補正量DFi_main、及びサブフィードバック補正量DFi_subを加えることで、下記(1)式に基づいて今回の指令燃料噴射量Fi(k)を求める。指令燃料噴射量Fi(k)は、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。この指令燃料噴射量算出手段A6は、前記指令燃料噴射量算出手段に相当する。
Fi(k)=Fbase+DFi_main+DFi_sub ・・・(1)
<Calculation of command fuel injection amount>
The command fuel injection amount calculation means A6 adds a main feedback correction amount DFi_main and a sub feedback correction amount DFi_sub, which will be described later, to the corrected basic fuel injection amount Fbase, and based on the following equation (1), Find the quantity Fi (k). The command fuel injection amount Fi (k) is stored in the
Fi (k) = Fbase + DFi_main + DFi_sub (1)
本装置は、このようにして、指令燃料噴射量算出手段A6により、補正後基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック補正量DFi_mainとサブフィードバック補正量DFi_subとに基づいて補正することにより得られる指令燃料噴射量Fi(k)の燃料の噴射指示を今回の吸気行程を迎える気筒についてのインジェクタ39に対して行う。このように燃料の噴射指示を行う手段が前記空燃比制御手段に相当する。
In this apparatus, the command fuel injection obtained by correcting the corrected basic fuel injection amount Fbase based on the main feedback correction amount DFi_main and the sub feedback correction amount DFi_sub by the command fuel injection amount calculation means A6 in this way. An instruction to inject the fuel of the amount Fi (k) is given to the
<サブフィードバック制御>
先ず、下流側目標値設定手段A7は、上述した上流側目標空燃比設定手段A2と同様、内燃機関10の運転状態である運転速度NE、及びスロットル弁開度TA等に基づいて下流側目標空燃比に対応する下流側目標値(所定の下流側目標値)Voxs_refを決定する。この下流側目標値Voxs_refは、例えば、内燃機関10の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に対応する値である0.5(V)に設定されている(図4を参照。)。また、本例では、下流側目標値Voxs_refは、同下流側目標値Voxs_refに対応する下流側目標空燃比が上述した上流側目標空燃比abyfr(k)と常時一致するように設定される。
<Sub feedback control>
First, the downstream target value setting means A7, like the above-described upstream target air-fuel ratio setting means A2, is based on the operating speed NE that is the operating state of the
出力偏差量算出手段A8は、下記(2)式に基づいて、下流側目標値設定手段A7により設定されている現時点(具体的には、今回のFi(k)の噴射指示開始時点)での下流側目標値Voxs_refから同現時点での下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。
DVoxs=Voxs_ref−Voxs ・・・(2)
The output deviation amount calculation means A8 is based on the following equation (2), at the current time set by the downstream target value setting means A7 (specifically, the current Fi (k) injection instruction start time). The output deviation amount DVoxs is obtained by subtracting the current output value Voxs of the downstream air-
DVoxs = Voxs_ref−Voxs (2)
ローパスフィルタA9は、その特性をラプラス演算子sを用いて表した下記(3)式に示すように、一次のフィルタである。下記(3)式において、Tは時定数である。ローパスフィルタA9は、周波数(1/T)以上の高周波数成分が通過することを実質的に禁止する。ローパスフィルタA9は、前記出力偏差量算出手段A8により求められた前記出力偏差量DVoxsの値を入力するとともに、下記(3)式に従って同出力偏差量DVoxsの値をローパスフィルタ処理した後の値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowを出力する。
1/(1+T・s) ・・・(3)
The low-pass filter A9 is a first-order filter as shown in the following formula (3) in which the characteristic is expressed using the Laplace operator s. In the following formula (3), T is a time constant. The low-pass filter A9 substantially prohibits the passage of high frequency components having a frequency (1 / T) or higher. The low-pass filter A9 receives the value of the output deviation amount DVoxs obtained by the output deviation amount calculating means A8 and is a value after low-pass filtering the value of the output deviation amount DVoxs according to the following equation (3). Output the output deviation DVoxs_low after passing a certain low-pass filter.
1 / (1 + T ・ s) (3)
PIDコントローラA10は、ローパスフィルタA9の出力値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowを比例・積分・微分処理(PID処理)することで、下記(4)式に基づいてサブフィードバック補正量DFi_subを求める。
DFi_sub=Kp・DVoxs_low+Ki・SDVoxs_low+Kd・DDVoxs_low ・・・(4)
The PID controller A10 performs proportional / integral / differential processing (PID processing) on the output deviation amount DVoxs_low after passing through the low-pass filter, which is an output value of the low-pass filter A9, so that the sub feedback correction amount DFi_sub is calculated based on the following equation (4) Ask.
DFi_sub = Kp · DVoxs_low + Ki · SDVoxs_low + Kd · DDVoxs_low (4)
前記(4)式において、Kpは予め設定された比例ゲイン(比例定数)、Kiは予め設定された積分ゲイン(積分定数)、Kdは予め設定された微分ゲイン(微分定数)である。また、SDVoxs_lowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowの時間積分値であり、DDVoxs_lowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowの時間微分値である。 In the equation (4), Kp is a preset proportional gain (proportional constant), Ki is a preset integral gain (integral constant), and Kd is a preset differential gain (differential constant). SDVoxs_low is a time integral value of the output deviation amount DVoxs_low after passing through the low-pass filter, and DDVoxs_low is a time differential value of the output deviation amount DVoxs_low after passing through the low-pass filter.
このようにして、本装置は、下流側目標値Voxs_refと下流側空燃比センサ67の出力値Voxsとの偏差である出力偏差量DVoxs(実際には、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_low)に基づいて、サブフィードバック補正量DFi_subを求め、前記補正後基本燃料噴射量Fbaseに同サブフィードバック補正量DFi_subを加えることで、後述するメインフィードバック制御による(前記メインフィードバック補正量DFi_mainによる)補正後基本燃料噴射量Fbaseの補正とは独立に同補正後基本燃料噴射量Fbaseを補正する。
In this way, this apparatus is based on the output deviation amount DVoxs (actually, the output deviation amount DVoxs_low after passing through the low-pass filter) that is the deviation between the downstream target value Voxs_ref and the output value Voxs of the downstream air-
例えば、平均的な空燃比がリーンであるために下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが理論空燃比よりもリーンである空燃比に対応した値を示すと、出力偏差量算出手段A8により求められる出力偏差量DVoxsが正の値となるので(図4を参照。)、PIDコントローラA10にて求められるサブフィードバック補正量DFi_subは正の値となる。これにより、指令燃料噴射量算出手段A6にて求められる指令燃料噴射量Fi(k)は補正後基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、空燃比がリッチとなるように制御される。
For example, if the output value Voxs of the downstream air-
反対に、平均的な空燃比がリッチであるために下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが理論空燃比よりもリッチである空燃比に対応した値を示すと、出力偏差量算出手段A8により求められる出力偏差量DVoxsが負の値となるので、PIDコントローラA10にて求められるサブフィードバック補正量DFi_subは負の値となる。これにより、指令燃料噴射量算出手段A6にて求められる指令燃料噴射量Fi(k)は補正後基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、空燃比がリーンとなるように制御される。
Conversely, if the output value Voxs of the downstream air-
また、PIDコントローラA10は積分項Ki・SDVoxs_lowを含んでいるので、定常状態では出力偏差量DVoxsがゼロになることが保証される。換言すれば、下流側目標値Voxs_refと下流側空燃比センサ67の出力値Voxsとの定常偏差がゼロになる。また、定常状態では、出力偏差量DVoxsがゼロになることで比例項Kp・DVoxs_low、微分項Kd・DDVoxs_lowが共にゼロとなるから、サブフィードバック補正量DFi_subは積分項Ki・SDVoxs_lowの値と等しくなる。この値は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと下流側目標値Voxs_refとの偏差の時間積分値に基づく値である。
Further, since the PID controller A10 includes the integral term Ki · SDVoxs_low, it is guaranteed that the output deviation amount DVoxs becomes zero in a steady state. In other words, the steady deviation between the downstream target value Voxs_ref and the output value Voxs of the downstream air-
PIDコントローラA10においてかかる積分処理が実行されることにより、上述した基本燃料噴射量の誤差が補償され得、且つ、定常状態において第1触媒53の下流の空燃比(従って、空燃比)が前記下流側目標値Voxs_refに対応する下流側目標空燃比(即ち、理論空燃比)に収束し得る。
By executing such integration processing in the PID controller A10, the above-described error in the basic fuel injection amount can be compensated, and the air-fuel ratio (and hence the air-fuel ratio) downstream of the
<メインフィードバック制御>
先に説明したように、第1触媒53は酸素吸蔵機能を有している。従って、第1触媒53の上流の排気ガスの空燃比の変動における比較的周波数の高い(例えば、前記周波数(1/T)以上の)高周波数成分、及び比較的周波数が低くて(例えば、前記周波数(1/T)以下であって)振幅(理論空燃比からの偏移量)が比較的小さい低周波数成分は第1触媒53が有する酸素吸蔵機能により完全に吸収されることにより第1触媒53の下流の排気ガスの空燃比の変動として現れることはない。従って、例えば、内燃機関10が過渡運転状態にあって排気ガスの空燃比が前記周波数(1/T)以上の高周波数で大きく変動するような場合、同空燃比の変動が下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに現れないから、同周波数(1/T)以上の空燃比の変動に対する空燃比制御(即ち、過渡運転状態等における空燃比の急変に対する補償)はサブフィードバック制御により実行することができない。従って、過渡運転状態等における空燃比の急変に対する補償を確実に行うためには、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsに基づいた空燃比制御であるメインフィードバック制御を行う必要がある。
<Main feedback control>
As described above, the
一方、第1触媒53の上流の排気ガスの空燃比の変動における比較的周波数が低くて(例えば、前記周波数(1/T)以下であって)振幅が比較的大きい低周波数成分は第1触媒53の酸素吸蔵機能では完全には吸収されず、少し遅れて第1触媒53の下流の排気ガスの空燃比の変動として現れる。この結果、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsと下流側空燃比センサ67の出力値Voxsとが理論空燃比に対して互いに逆方向に偏移した空燃比を示す値となる場合が存在する。従って、この場合、メインフィードバック制御(後述するメインフィードバック補正量DFi_main)に基づく機関の空燃比制御とサブフィードバック制御(従って、前記サブフィードバック補正量DFi_sub)に基づく機関の空燃比制御とを同時に行うと、2つの空燃比制御が互いに干渉することになるので良好な機関の空燃比制御を行うことができない。
On the other hand, a low frequency component having a relatively low frequency (for example, equal to or less than the frequency (1 / T)) in the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the
以上のことから、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsの変動における各周波数成分のうち第1触媒53の下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周波数成分である所定の周波数(本例では、周波数(1/T))以下の低周波数成分をカットした後の同上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsをメインフィードバック制御に使用すれば、前記機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避することができるとともに、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償を確実に行うことができる。
From the above, a predetermined frequency (in this example, a frequency component that can appear as a fluctuation in the air-fuel ratio downstream of the
そこで、本システムは、前述の図5に示したように、A11〜A15の各機能ブロックを含んで構成されている。以下、図5を参照しながら各機能ブロックについて説明していく。 Therefore, as shown in FIG. 5 described above, the present system is configured to include the functional blocks A11 to A15. Hereinafter, each functional block will be described with reference to FIG.
<<メインフィードバック補正量の算出>>
先ず、テーブル変換手段A11は、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsと、先に説明した図3に示した上流側空燃比センサ出力値Vabyfsと空燃比A/Fとの関係を規定したテーブルとに基づいて、上流側空燃比センサ66が検出する現時点(具体的には、今回のFi(k)の噴射指示開始時点)における今回の検出空燃比abyfs(k)を求める。
<< Calculation of main feedback correction amount >>
First, the table conversion means A11 is a table that defines the output value Vabyfs of the upstream air-
目標空燃比遅延手段A12は、上流側目標空燃比設定手段A2により吸気行程毎に求められRAM73に記憶されている目標空燃比abyfrのうち、現時点からMBストローク(MB回の吸気行程)前の目標空燃比abyfrをRAM73から読み出し、これを目標空燃比abyfr(k−MB)として設定する。この値MBについては後述する。
The target air-fuel ratio delay means A12 is the target before the MB stroke (MB intake strokes) from the present time out of the target air-fuel ratio abyfr obtained for each intake stroke by the upstream target air-fuel ratio setting means A2 and stored in the
上流側空燃比偏差算出手段A13は、下記(5)式に基づいて、今回の検出空燃比abyfs(k)から目標空燃比遅延手段A12により求められた現時点からMBストローク前の目標空燃比abyfr(k−MB)を減じることにより、現時点からMBストローク前の上流側空燃比偏差DAFを求める。
DAF=abyfs(k)−abyfr(k−MB) ・・・(5)
The upstream air-fuel ratio deviation calculating means A13 calculates the target air-fuel ratio abyfr (MB stroke before the MB stroke from the present time obtained by the target air-fuel ratio delay means A12 from the detected air-fuel ratio abyfs (k) this time based on the following equation (5). k−MB) is subtracted to obtain the upstream air-fuel ratio deviation DAF before the MB stroke from the present time.
DAF = abyfs (k) −abyfr (k−MB) (5)
このように、現時点からMBストローク前の上流側空燃比偏差DAFを求めるために、今回の検出空燃比abyfs(k)から現時点からMBストローク前の目標空燃比abyfr(k−MB)を減じるのは、燃焼室25内で燃焼された混合気が上流側空燃比センサ66に到達するまでには、MBストロークに相当する遅れ時間LB(詳細は後述する。)を要しているからである。この上流側空燃比偏差DAFは、MBストローク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足量に対応する値である。
Thus, in order to obtain the upstream air-fuel ratio deviation DAF before the MB stroke from the present time, the target air-fuel ratio abyfr (k−MB) before the MB stroke from the current time is subtracted from the current detected air-fuel ratio abyfs (k). This is because a delay time LB (details will be described later) corresponding to the MB stroke is required until the air-fuel mixture burned in the
ハイパスフィルタA14は、その特性をラプラス演算子sを用いて表した下記(6)式に示すように、一次のフィルタである。下記(6)式において、Tは前記ローパスフィルタA9の時定数Tと同一の時定数である。ハイパスフィルタA14は、周波数(1/T)以下の低周波数成分が通過することを実質的に禁止する。
1−1/(1+T・s) ・・・(6)
The high-pass filter A14 is a first-order filter as shown in the following formula (6) in which the characteristics are expressed using the Laplace operator s. In the following equation (6), T is the same time constant as the time constant T of the low-pass filter A9. The high-pass filter A14 substantially prohibits the passage of low-frequency components having a frequency (1 / T) or less.
1-1 / (1 + T · s) (6)
ハイパスフィルタA14は、前記上流側空燃比偏差算出手段A13により求められた上流側空燃比偏差DAFの値を入力するとともに、前記(6)式に従って上流側空燃比偏差DAFの値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差DAFhiを出力する。従って、ハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差DAFhiは、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsと上流側目標値との偏差に基づく値をハイパスフィルタ処理した後の値である。
The high-pass filter A14 inputs the value of the upstream air-fuel ratio deviation DAF obtained by the upstream air-fuel ratio deviation calculating means A13 and performs high-pass filter processing on the value of the upstream air-fuel ratio deviation DAF according to the equation (6). The upstream air-fuel ratio deviation DAFhi is output after passing through the high-pass filter, which is the later value. Therefore, the upstream air-fuel ratio deviation DAFhi after passing through the high-pass filter is a value after high-pass filtering is performed on a value based on the deviation between the output value Vabyfs of the upstream air-
PコントローラA15は、ハイパスフィルタA14の出力値であるハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差DAFhiを比例処理(P処理)することで、下記(7)式に基づいてMBストローク前の燃料供給量の過不足(における周波数(1/T)以上の高周波数成分のみの過不足)を補償するためのメインフィードバック補正量DFi_mainを求める。
DFi_main=Gphi・DAFhi ・・・(7)
The P controller A15 performs proportional processing (P processing) on the upstream side air-fuel ratio deviation DAFhi that has passed through the high-pass filter, which is the output value of the high-pass filter A14, so that the fuel supply amount before the MB stroke is calculated based on the following equation (7). A main feedback correction amount DFi_main for compensating for excess or deficiency (excess or deficiency of only a high frequency component equal to or higher than the frequency (1 / T)) is obtained.
DFi_main = Gphi ・ DAFhi (7)
前記(7)式において、Gphiは予め設定された比例ゲイン(比例定数)である。係るメインフィードバック補正量DFi_mainは、先に述べたように指令燃料噴射量算出手段A6により指令燃料噴射量Fi(k)を求める際に使用される。 In Equation (7), Gphi is a preset proportional gain (proportional constant). The main feedback correction amount DFi_main is used when the command fuel injection amount Fi (k) is obtained by the command fuel injection amount calculation means A6 as described above.
このようにして、本装置は、メインフィードバック制御回路とサブフィードバック制御回路とを内燃機関10に対して並列に接続している。そして、本装置は、上流側目標空燃比abyfrに対応する上流側目標値と上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsとの偏差に基づく値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差DAFhiに基づいて、メインフィードバック補正量DFi_mainを求め、前記補正後基本燃料噴射量Fbaseに同メインフィードバック補正量DFi_mainを加えることで、上述したサブフィードバック制御による(サブフィードバック補正量DFi_subによる)補正後基本燃料噴射量Fbaseの補正とは独立に同補正後基本燃料噴射量Fbaseを補正する。
In this way, the present apparatus connects the main feedback control circuit and the sub feedback control circuit in parallel to the
例えば、空燃比が急変してリーンとなると、テーブル変換手段A11にて求められる今回の検出空燃比abyfs(k)は上流側目標空燃比設定手段A2により設定されている現時点からMBストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k−MB)よりもリーンな値(より大きな値)として求められる。このため、上流側空燃比偏差DAFは大きい正の値として求められる。また、空燃比の急変によりこの上流側空燃比偏差DAFを示す信号には前記周波数(1/T)以上の高周波数成分が存在するから、ハイパスフィルタA14を通過した後のハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差DAFhiも大きい正の値となる。従って、メインフィードバック補正量DFi_mainが大きい正の値となる。これにより、指令燃料噴射量算出手段A6にて求められる指令燃料噴射量Fi(k)は、補正後基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、空燃比がリッチとなるように制御される。 For example, when the air-fuel ratio suddenly changes and becomes lean, the current detected air-fuel ratio abyfs (k) obtained by the table conversion means A11 is upstream before the MB stroke from the current time set by the upstream target air-fuel ratio setting means A2. It is obtained as a leaner value (a larger value) than the side target air-fuel ratio abyfr (k−MB). For this reason, the upstream air-fuel ratio deviation DAF is obtained as a large positive value. Further, since the signal indicating the upstream air-fuel ratio deviation DAF due to a sudden change in the air-fuel ratio has a high frequency component equal to or higher than the frequency (1 / T), the upstream side after passing through the high-pass filter A14 after passing through the high-pass filter A14. The air-fuel ratio deviation DAFhi is also a large positive value. Therefore, the main feedback correction amount DFi_main is a large positive value. Thus, the command fuel injection amount Fi (k) obtained by the command fuel injection amount calculation means A6 is controlled to be larger than the corrected basic fuel injection amount Fbase and the air-fuel ratio becomes rich.
反対に、空燃比が急変してリッチとなると、今回の検出空燃比abyfs(k)は現時点からMBストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k−MB)よりもリッチな値(より小さな値)として求められる。このため、上流側空燃比偏差DAFは負の値として求められる。また、空燃比の急変によりこの上流側空燃比偏差DAFを示す信号には前記周波数(1/T)以上の高周波数成分が存在するから、ハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差DAFhiも負の値となる。従って、メインフィードバック補正量DFi_mainが負の値となる。これにより、指令燃料噴射量Fi(k)は、補正後基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、空燃比がリーンとなるように制御される。以上、テーブル変換手段A11、目標空燃比遅延手段A12、上流側空燃比偏差算出手段A13、ハイパスフィルタA14、及びPコントローラA15は前記フィードバック補正量算出手段に相当する。 In contrast, when the air-fuel ratio suddenly changes and becomes rich, the detected air-fuel ratio abyfs (k) this time is richer (smaller value) than the upstream target air-fuel ratio abyfr (k-MB) before the MB stroke from the present time. As required. Therefore, the upstream air-fuel ratio deviation DAF is obtained as a negative value. Further, since the signal indicating the upstream air-fuel ratio deviation DAF has a high frequency component equal to or higher than the frequency (1 / T) due to a sudden change in the air-fuel ratio, the upstream air-fuel ratio deviation DAFhi after passing through the high-pass filter is also a negative value. It becomes. Therefore, the main feedback correction amount DFi_main is a negative value. As a result, the command fuel injection amount Fi (k) is controlled to be smaller than the corrected basic fuel injection amount Fbase so that the air-fuel ratio becomes lean. The table conversion unit A11, the target air-fuel ratio delay unit A12, the upstream air-fuel ratio deviation calculation unit A13, the high-pass filter A14, and the P controller A15 correspond to the feedback correction amount calculation unit.
このようにして、第1触媒53の下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周波数(1/T)以下の空燃比の変動に対する定常的な空燃比制御はサブフィードバック制御により確実に行われ得るとともに、同周波数(1/T)以下の低周波数成分はハイパスフィルタA14を通過し得ずPコントローラA15に入力されないから前述した機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避できる。また、空燃比の変動(従って、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsの変動)における前記周波数(1/T)以上の高周波数成分はハイパスフィルタA14を通過するから、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償はメインフィードバック制御により迅速、且つ確実に行われ得る。
In this way, steady air-fuel ratio control with respect to air-fuel ratio fluctuations below a frequency (1 / T) that can appear as air-fuel ratio fluctuations downstream of the
<パージ補正係数の設定>
パージ補正係数設定手段A16は、パージ実行条件(本例では、機関運転中であって、(ア)エンジン暖気後、(イ)空燃比フィードバック制御中、(ウ)今回の吸気行程における現在の筒内吸入空気量Mcの領域における現在のKFmem(m)の更新(後に詳述する)終了)が成立しパージ実行中の場合において、エバポガスに含まれる燃料の量を考慮して非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0を(減量)補正するためのパージ補正係数KPを設定する。以下、パージ補正係数設定手段A16による係るパージ補正係数KPの設定方法について説明する。
<Purge correction coefficient setting>
The purge correction coefficient setting means A16 is a purge execution condition (in this example, during engine operation, (a) after warming up the engine, (b) during air-fuel ratio feedback control, (c) the current cylinder in the current intake stroke Non-purge basic fuel in consideration of the amount of fuel contained in the evaporative gas when the current KFmem (m) renewal in the region of the internal intake air amount Mc (end of details will be described later) is established and purging is in progress A purge correction coefficient KP for correcting (decreasing) the injection amount Fbaseb0 is set. Hereinafter, the purge correction coefficient KP setting method by the purge correction coefficient setting means A16 will be described.
上述したように、非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)にパージ補正係数KPを乗じた値が補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)と等しくなるように同パージ補正係数KPが設定されるから、同パージ補正係数KPは下記(8)式にて表すことができる。
KP=Fbaseb(k)/Fbaseb0(k) ・・・(8)
As described above, the purge correction coefficient KP is set so that the value obtained by multiplying the non-purge basic fuel injection amount Fbaseb0 (k) by the purge correction coefficient KP is equal to the pre-correction basic fuel injection amount Fbaseb (k). Therefore, the purge correction coefficient KP can be expressed by the following equation (8).
KP = Fbaseb (k) / Fbaseb0 (k) (8)
ここで、補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)は、非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)から今回の吸気行程において筒内に吸入されるエバポガスに含まれる燃料の量(以下、「パージ余剰燃料量ΔFbase」と称呼する。)を減じた量(=Fbaseb0(k)−ΔFbase)と等しい。また、上述したように、非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)は筒内吸入空気量Mc(k)を上流側目標空燃比abyfr(k)で除することで取得される。従って、これらの関係を利用すると、パージ補正係数KPは、下記(9)式にて表すことができる。
KP=1−(ΔFbase・abyfr(k)/Mc(k)) ・・・(9)
Here, the pre-correction basic fuel injection amount Fbaseb (k) is the amount of fuel contained in the evaporative gas sucked into the cylinder in the current intake stroke from the non-purge basic fuel injection amount Fbaseb0 (k) (hereinafter referred to as “purge”). It is equal to the amount obtained by subtracting the excess fuel amount ΔFbase ”(= Fbaseb0 (k) −ΔFbase). Further, as described above, the non-purge basic fuel injection amount Fbaseb0 (k) is obtained by dividing the cylinder intake air amount Mc (k) by the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). Therefore, using these relationships, the purge correction coefficient KP can be expressed by the following equation (9).
KP = 1− (ΔFbase · abyfr (k) / Mc (k)) (9)
パージ余剰燃料量ΔFbaseは、下記(10)式で表されるように今回の吸気行程において筒内に吸入されるエバポガスの量(以下、「エバポガス量Geva」と称呼する。)とエバポガス濃度Cevaの積で表される。エバポガス濃度Cevaの取得方法については、後述する。他方、今回の吸気行程における実際のパージ率(=目標パージ率PGR)は、機関10が定常運転状態にある場合、下記(11)式にて表すことができる。下記(10)式と下記(11)式からエバポガス量Gevaを消去してΔFbaseについて解いた式を前記(9)式に代入することで下記(12)式が導かれる。
ΔFbase=Geva・Ceva ・・・(10)
PGR=Geva/(Geva+Mc(k)) ・・・(11)
KP=1−(PGR/(1−PGR))・Ceva・abyfr(k) ・・・(12)
The purge surplus fuel amount ΔFbase is represented by the following equation (10): the amount of evaporation gas sucked into the cylinder in this intake stroke (hereinafter referred to as “evaporation gas amount Geva”) and the evaporation gas concentration Ceva. Expressed as a product. The method for obtaining the evaporation gas concentration Ceva will be described later. On the other hand, the actual purge rate (= target purge rate PGR) in the current intake stroke can be expressed by the following equation (11) when the
ΔFbase = Geva ・ Ceva ・ ・ ・ (10)
PGR = Geva / (Geva + Mc (k)) (11)
KP = 1- (PGR / (1-PGR)) ・ Ceva ・ abyfr (k) (12)
パージ補正係数設定手段A16は、前記(12)式に従って、パージ補正係数KP(k)を設定する。パージ補正係数KPは、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。前記(12)式によれば、パージが実行されない場合、目標パージ率PGRの値が「0」に設定されるから、パージ補正係数KPは「1」となる(即ち、非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0は減量補正されず、補正前基本燃料噴射量Fbasebは、非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0と一致する。)。一方、パージが実行される場合、パージ補正係数KPは「0」より大きく「1」以下の値となり、この結果、補正前基本燃料噴射量Fbasebは、パージ余剰燃料量ΔFbaseの分だけ非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0から減量した値となる。
The purge correction coefficient setting means A16 sets the purge correction coefficient KP (k) according to the equation (12). The purge correction coefficient KP is stored in the
パージ補正係数遅延手段A17は、パージ補正係数設定手段A16により吸気行程毎に求められRAM73に記憶されているパージ補正係数KPのうち、現時点からMAストローク(MA回の吸気行程)前の値をRAM73から読み出し、この値を今回の非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)に乗じるためのパージ補正係数KP(k−MA)として設定する。
The purge correction coefficient delay means A17 calculates the value before the MA stroke (MA intake strokes) from the current time out of the purge correction coefficient KP obtained for each intake stroke by the purge correction coefficient setting means A16 and stored in the
このように、今回の非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0に乗じるためのパージ補正係数KPとして、現時点からMAストローク前のパージ補正係数KP(k−MA)を用いるのは、エバポガスがVSV49から燃焼室25に到達するためにはMAストロークに相当する時間(輸送遅れ時間LA)を要するからである。この輸送遅れ時間LA(従って、ストローク数MA)は、筒内吸入空気量Mcの増加に応じて短くなる傾向がある。従って、ストローク数MAは、筒内吸入空気量Mc(k)と、図6にグラフにより示した、筒内吸入空気量Mcとストローク数MAとの関係を規定するテーブルMapMA(Mc)とに基づいて求めることができる。以上がパージ補正係数KPの設定方法である。パージ補正係数遅延手段A17は、前記輸送遅れ時間取得手段に相当する。 As described above, the purge correction coefficient KP (k-MA) before the MA stroke from the present time is used as the purge correction coefficient KP for multiplying the current non-purge basic fuel injection amount Fbaseb0. This is because a time corresponding to the MA stroke (transport delay time LA) is required to reach 25. This transport delay time LA (and hence the stroke number MA) tends to become shorter as the cylinder intake air amount Mc increases. Accordingly, the stroke number MA is based on the in-cylinder intake air amount Mc (k) and the table MapMA (Mc) that defines the relationship between the in-cylinder intake air amount Mc and the stroke number MA shown in the graph of FIG. Can be obtained. The above is the method for setting the purge correction coefficient KP. The purge correction coefficient delay means A17 corresponds to the transport delay time acquisition means.
<基本燃料噴射量補正係数の設定>
先に説明したように、PIDコントローラA10において積分処理が実行されることにより、サブフィードバック制御において基本燃料噴射量の誤差が補償され得る。しかしながら、上述した第1触媒53の酸素吸蔵機能の影響により空燃比の変化は少し遅れて第1触媒53の下流の排気ガスの空燃比の変化として現れるから、基本燃料噴射量の誤差が急に増大する場合においては、サブフィードバック制御のみでは基本燃料噴射慮の誤差を直ちに補償することができず、その結果、一時的にエミッションの排出量が増大する場合が発生するという問題がある。
<Setting of basic fuel injection correction factor>
As described above, by performing the integration process in the PID controller A10, an error in the basic fuel injection amount can be compensated for in the sub-feedback control. However, since the change in the air-fuel ratio appears as a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the
加えて、PコントローラA15では積分処理が実行されないから、メインフィードバック制御においては基本燃料噴射量の誤差が補償され得ない。以上のことから、メインフィードバック制御、及びサブフィードバック制御によることなく基本燃料噴射量を直ちに補償する必要がある。 In addition, since the integration process is not executed in the P controller A15, an error in the basic fuel injection amount cannot be compensated for in the main feedback control. From the above, it is necessary to immediately compensate the basic fuel injection amount without using the main feedback control and the sub feedback control.
このためには、指令燃料噴射量Fiを決定する値のうちメインフィードバック補正量DFi_main、及びサブフィードバック補正量DFi_sub以外の値である補正後基本燃料噴射量Fbaseが、実際の空燃比を目標空燃比abyfrとするために吸気行程を迎える気筒のインジェクタ39に噴射指示すべき燃料の量(以下、「目標基本燃料噴射量Fbaset」と称呼する。)と一致する(近づく)ように補正された値となる必要がある。
For this purpose, the corrected basic fuel injection amount Fbase, which is a value other than the main feedback correction amount DFi_main and the sub feedback correction amount DFi_sub among the values that determine the command fuel injection amount Fi, sets the actual air-fuel ratio to the target air-fuel ratio. A value corrected so as to coincide with (approach) the amount of fuel to be instructed to be injected into the
そのためには、図5から理解できるように、今回の前記補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)に上述した基本燃料噴射量補正係数設定手段A18により設定される基本燃料噴射量補正係数KFを乗じた値が前記目標基本燃料噴射量Fbasetと一致する(近づく)ように同基本燃料噴射量補正係数KFが設定される必要がある。以下、基本燃料噴射量補正係数設定手段A18による係る基本燃料噴射量補正係数KFの設定方法について説明する。 For this purpose, as can be understood from FIG. 5, the basic fuel injection amount correction coefficient KF set by the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 described above is multiplied by the current uncorrected basic fuel injection amount Fbaseb (k). The basic fuel injection amount correction coefficient KF needs to be set so that the value matches (approaches) the target basic fuel injection amount Fbaset. Hereinafter, a method for setting the basic fuel injection amount correction coefficient KF by the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 will be described.
一般に、燃焼室内に吸入される筒内吸入空気量が一定であるという仮定のもとでは、燃料噴射量と、燃焼室に供給される混合気の空燃比(従って、排気ガスの空燃比)の積は一定となる。従って、係る仮定のもとでは、一般に、前記指令燃料噴射量Fiと、上流側空燃比センサ66による検出空燃比abyfsの積は、燃焼室に供給される混合気の実際の空燃比を今回の目標空燃比abyfr(k)とするために必要な前記目標基本燃料噴射量Fbasetと、目標空燃比abyfr(k)の積に等しい、という関係が成立する。従って、目標基本燃料噴射量Fbasetは、一般に、下記(13)式に従って表すことができる。
Fbaset=(abyfs/abyfr(k))・Fi ・・・(13)
In general, under the assumption that the in-cylinder intake air amount sucked into the combustion chamber is constant, the fuel injection amount and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber (and hence the air-fuel ratio of the exhaust gas) The product is constant. Therefore, under such an assumption, in general, the product of the command fuel injection amount Fi and the air-fuel ratio abyfs detected by the upstream air-
Fbaset = (abyfs / abyfr (k)) ・ Fi (13)
ここで、上述したように、今回の補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)に基本燃料噴射量補正係数KFを乗じた値が前記(13)式に従って求められる目標基本燃料噴射量Fbasetと等しくなるように同補正係数KFが設定されるから、同補正係数KFは下記(14)式に従って設定することができる。
KF=Fbaset/Fbaseb(k) ・・・(14)
Here, as described above, the value obtained by multiplying the basic fuel injection amount Fbaseb (k) before correction by the basic fuel injection amount correction coefficient KF is equal to the target basic fuel injection amount Fbaset obtained according to the equation (13). Thus, the correction coefficient KF can be set according to the following equation (14).
KF = Fbaset / Fbaseb (k) (14)
ところで、燃料の噴射(噴射指示)は、吸気行程中(或いは吸気行程よりも前の時点)にて実行され、噴射された燃料は、その後に到来する圧縮上死点近傍の時点で燃焼室内にて着火(燃焼)させられる。この結果、発生する排ガスは、排気弁を介して燃焼室から排気通路へと排出され、その後、排気通路内を移動していくことで上流側空燃比センサ(の検出部)に到達する。更に、上流側空燃比センサの検出部に到達した排ガスの空燃比の変化が同センサの出力値の変化として現れるまでには所定の時間を要する。 By the way, fuel injection (injection instruction) is executed during the intake stroke (or before the intake stroke), and the injected fuel enters the combustion chamber at a time near the compression top dead center that arrives thereafter. Can be ignited (burned). As a result, the generated exhaust gas is discharged from the combustion chamber to the exhaust passage via the exhaust valve, and then moves in the exhaust passage to reach the upstream air-fuel ratio sensor (detection unit thereof). Furthermore, a predetermined time is required until a change in the air-fuel ratio of the exhaust gas that has reached the detection unit of the upstream air-fuel ratio sensor appears as a change in the output value of the sensor.
以上のことから、燃料の噴射指示から、同噴射指示により噴射された燃料の燃焼に基づく排ガスの空燃比が上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsとして現れるまでには、燃焼行程に係わる遅れ(行程遅れ)、排気通路内での排ガスの移動に係わる遅れ(輸送遅れ)、及び上流側空燃比センサの応答に係わる遅れ(応答遅れ)の和として表される遅れ時間LBが必要である。換言すれば、上流側空燃比センサ66による検出空燃比abyfsは、遅れ時間LB前に実行された燃料の噴射指示に基づいて発生した排ガスの空燃比を表す値となる。
From the above, from the fuel injection instruction until the air-fuel ratio of the exhaust gas based on the combustion of the fuel injected by the injection instruction appears as the output value Vabyfs of the upstream air-
従って、前記(13)式に従って目標基本燃料噴射量Fbasetが計算される際、検出空燃比abyfsとして今回の検出空燃比abyfs(k)が使用される一方で、指令燃料噴射量Fiとしては、現時点(具体的には、今回のFi(k)の噴射指示開始時点)から遅れ時間LBに相当するMBストローク(MB回の吸気行程)前に実行された燃料の噴射指示に係わる指令燃料噴射量である現時点からMBストローク前の指令燃料噴射量Fi(k−MB)が使用されることが好ましい。 Therefore, when the target basic fuel injection amount Fbaset is calculated according to the above equation (13), the current detected air-fuel ratio abyfs (k) is used as the detected air-fuel ratio abyfs, while the command fuel injection amount Fi Specifically, the command fuel injection amount related to the fuel injection instruction executed before the MB stroke (MB intake strokes) corresponding to the delay time LB from the current Fi (k) injection instruction start point). It is preferable that the command fuel injection amount Fi (k-MB) before the MB stroke is used from a certain present time.
そして、上述した行程遅れ、及び輸送遅れに係る時間は、筒内吸入空気量Mcの増加に応じて短くなるとともに、輸送遅れに係る時間は、運転速度NEの上昇に応じて短くなる傾向がある。従って、前記遅れ時間LB(従って、ストローク数MB)は、筒内吸入空気量Mc(k)と、運転速度NEと、図7にグラフにより示した、運転速度NE及び筒内吸入空気量Mcと、ストローク数MBとの関係を規定するテーブルMapMB(Mc,NE)と、に基づいて求めることができる。 Then, the above-described stroke delay and the time related to the transport delay become shorter as the in-cylinder intake air amount Mc increases, and the time related to the transport delay tends to become shorter as the operating speed NE increases. . Accordingly, the delay time LB (and therefore the stroke number MB) is determined by the in-cylinder intake air amount Mc (k), the operation speed NE, and the operation speed NE and in-cylinder intake air amount Mc shown in the graph of FIG. , Based on the table MapMB (Mc, NE) that defines the relationship with the stroke number MB.
また、機関が過渡運転状態にある場合、検出空燃比abyfs、指令燃料噴射量Fi、及び補正前基本燃料噴射量Fbasebが別個独立に所定の周波数以上の高周波数で大きく変動し得る。このような場合、前記(13)式、及び前記(14)式に示した関係が維持され得なくなる可能性がある。従って、安定した基本燃料噴射量の補正を実現するためにローパスフィルタ処理を用いることが好ましい。以上のことから、基本燃料噴射量補正係数設定手段A18は、その機能ブロック図である図8に示したようにA18a〜A18dの各機能ブロックを含んで構成されている。 Further, when the engine is in a transient operation state, the detected air-fuel ratio abyfs, the command fuel injection amount Fi, and the pre-correction basic fuel injection amount Fbaseb can vary greatly at a high frequency equal to or higher than a predetermined frequency. In such a case, there is a possibility that the relationship shown in the equation (13) and the equation (14) cannot be maintained. Therefore, it is preferable to use a low-pass filter process in order to realize stable correction of the basic fuel injection amount. From the above, the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 includes the functional blocks A18a to A18d as shown in FIG. 8 which is a functional block diagram thereof.
指令燃料噴射量遅延手段A18aは、ROM72に記憶されている上述したテーブルMapMB(Mc,NE)と、今回の筒内吸入空気量Mc(k)と、現時点での運転速度NEとに基づいて上述のストローク数MBを求める。そして、指令燃料噴射量遅延手段A18aは、指令燃料噴射量算出手段A6により吸気行程毎に求められRAM73に記憶されている指令燃料噴射量Fiのうち、現時点からMBストローク前の値をRAM73から読み出し、これを指令燃料噴射量Fi(k−MB)として設定する。
The command fuel injection amount delay means A18a is based on the above-described table MapMB (Mc, NE) stored in the
目標基本燃料噴射量算出部A18bは、前記(13)に相当する下記(15)式に従って、検出空燃比abyfs(k)の値を今回の目標空燃比abyfr(k)で除することで得られる値に、指令燃料噴射量Fi(k−MB)の値を乗じることで目標基本燃料噴射量Fbasetを求める。
Fbaset=(abyfs(k)/abyfr(k))・Fi(k−MB) ・・・(15)
The target basic fuel injection amount calculation unit A18b is obtained by dividing the value of the detected air-fuel ratio abyfs (k) by the current target air-fuel ratio abyfr (k) according to the following equation (15) corresponding to the above (13). The target basic fuel injection amount Fbaset is obtained by multiplying the value by the value of the command fuel injection amount Fi (k−MB).
Fbaset = (abyfs (k) / abyfr (k)) ・ Fi (k−MB) (15)
基本燃料噴射量補正係数設定部A18cは、上記(14)に相当する下記(16)式に従って、目標基本燃料噴射量算出部A18bにより求められた目標基本燃料噴射量Fbasetを補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)で除することで、ローパスフィルタ処理前の基本燃料噴射量補正係数KFbを求める。
KFb=Fbaset/Fbaseb(k) ・・・(16)
The basic fuel injection amount correction coefficient setting unit A18c converts the target basic fuel injection amount Fbaset obtained by the target basic fuel injection amount calculation unit A18b according to the following equation (16) corresponding to the above (14) to the basic fuel injection amount before correction. By dividing by Fbaseb (k), the basic fuel injection amount correction coefficient KFb before the low-pass filter processing is obtained.
KFb = Fbaset / Fbaseb (k) (16)
ローパスフィルタA18dは、ラプラス演算子sを用いてその特性を表した下記(17)式に示すように、一次のフィルタである。下記(17)式において、τは時定数である。このローパスフィルタA18dは、ディジタルフィルタであって、後述する鈍し制御定数設定手段A19により変更・設定される鈍し制御定数n(応答性に関する値)に応じて時定数τが変更されるようになっている。
1/(1+τ・s) ・・・(17)
The low-pass filter A18d is a first-order filter as shown in the following equation (17) that expresses the characteristics using the Laplace operator s. In the following equation (17), τ is a time constant. The low-pass filter A18d is a digital filter, and the time constant τ is changed in accordance with a dull control constant n (value related to responsiveness) changed / set by a dull control constant setting means A19 described later. It has become.
1 / (1 + τ ・ s) (17)
ローパスフィルタA18dは、基本燃料噴射量補正係数設定部A18cにより求められたローパスフィルタ処理前の基本燃料噴射量補正係数KFbの値を入力とし、下記(18)式に従って、前記KFbの値をローパスフィルタ処理した後の値である基本燃料噴射量補正係数KF(k)を出力する。下記(18)式において、KF(k−1)は、前回の出力値である。nは、前記鈍し制御定数であって、「1」以上の値に設定される。時定数τは、鈍し制御定数nと上記演算周期の積に比例するから、鈍し制御定数nの値が大きいほど時定数τが大きくなる。
KF(k)=((n−1)/n)・KF(k−1)+(1/n)・KFb ・・・(18)
The low-pass filter A18d receives the value of the basic fuel injection amount correction coefficient KFb before the low-pass filter processing obtained by the basic fuel injection amount correction coefficient setting unit A18c as an input, and converts the KFb value into the low-pass filter according to the following equation (18). A basic fuel injection amount correction coefficient KF (k), which is a value after processing, is output. In the following equation (18), KF (k−1) is the previous output value. n is the dull control constant, and is set to a value of “1” or more. Since the time constant τ is proportional to the product of the dull control constant n and the calculation cycle, the time constant τ increases as the value of the dull control constant n increases.
KF (k) = ((n−1) / n) · KF (k−1) + (1 / n) · KFb (18)
以上が基本燃料噴射量補正係数の設定方法であり、補正後基本燃料噴射量算出手段A5、及び基本燃料噴射量補正係数設定手段A18が前記基本燃料噴射量補正手段に相当する。 The basic fuel injection amount correction coefficient setting method is as described above. The corrected basic fuel injection amount calculation means A5 and the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 correspond to the basic fuel injection amount correction means.
<基本燃料噴射量補正係数の記憶処理>
内燃機関の暖気運転中等、「上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsが正常な値とならない場合」においては、検出空燃比abyfsが排気ガスの空燃比を精度良く表す値とならない。このような場合、検出空燃比abyfsの値を使用して前記(15)式〜(18)式に従って算出される基本燃料噴射量補正係数KFの値も、補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)を、目標基本燃料噴射量Fbasetになるように精度良く補正するための値とならない。従って、このような場合、前記(15)式〜(18)式に従って算出される基本燃料噴射量補正係数KFは補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)の補正に使用されるべきでない。
<Storage processing of basic fuel injection amount correction coefficient>
In “when the output value Vabyfs of the upstream air-
そこで、本装置は、「上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsが正常な値となる場合(具体的には、後述するメインフィードバック条件が成立する場合)」に限り、前記(15)式〜(18)式に従って計算された基本燃料噴射量補正係数KFを使用して補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)を補正していくとともに、計算された基本燃料噴射量補正係数KFの値を逐次バックアップRAM74に記憶・更新していく。
Therefore, the present apparatus is limited to “when the output value Vabyfs of the upstream air-
ここで、吸入空気流量Gaが増大(従って筒内吸入空気量Mcも増大)すると、エアフローメータ61によるGaの測定誤差も当然大きくなる等、基本燃料噴射量の誤差が筒内吸入空気量Mcに応じて増大していく(従って、基本燃料噴射量補正係数KFの値が筒内吸入空気量Mcに応じて増大していく)傾向がある。そこで、本装置は、図9に示すように、筒内吸入空気量Mcのとり得る範囲を複数の(本例では、4つの)分類に区分する。そして、本システムは、新たな基本燃料噴射量補正係数KFを計算する毎に、今回の筒内吸入空気量Mc(k)が属する分類を選択するとともに、同選択された分類に対応する基本燃料噴射量補正係数KFmem(m)(m:1,2,3,4)の値を前記計算された新たな基本燃料噴射量補正係数KFの値に更新・記憶していく。 Here, when the intake air flow rate Ga increases (and therefore the in-cylinder intake air amount Mc also increases), an error in the basic fuel injection amount becomes an in-cylinder intake air amount Mc. Accordingly, there is a tendency that the value of the basic fuel injection amount correction coefficient KF increases in accordance with the in-cylinder intake air amount Mc. Therefore, as shown in FIG. 9, the present apparatus divides the possible range of the cylinder intake air amount Mc into a plurality of (in this example, four) classifications. Then, every time a new basic fuel injection amount correction coefficient KF is calculated, this system selects the class to which the current in-cylinder intake air amount Mc (k) belongs, and the basic fuel corresponding to the selected class. The value of the injection amount correction coefficient KFmem (m) (m: 1, 2, 3, 4) is updated and stored as the calculated new basic fuel injection amount correction coefficient KF.
一方、本装置は、「上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsが正常な値とならない場合(具体的には、後述するメインフィードバック条件が成立しない場合)」においては、今回の筒内吸入空気量Mc(k)が属する分類を選択するとともに、バックアップRAM74に記憶されている基本燃料噴射量補正係数KFmem(m)(m:1,2,3,4)のうち同選択された分類に対応する値を基本燃料噴射量補正係数記憶値KFmemとして設定する。
On the other hand, in the case where “the output value Vabyfs of the upstream side air-
そして、前記(15)式〜(18)式に従って計算される基本燃料噴射量補正係数KF(k)に代えて基本燃料噴射量補正係数記憶値KFmemを利用して補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)を補正していく。これにより、「上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsが正常な値とならない場合」においても、補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)を、ある程度正確に目標基本燃料噴射量Fbasetに一致させていくことができ、この結果、基本燃料噴射量の誤差がある程度補償されていく。
Then, instead of the basic fuel injection amount correction coefficient KF (k) calculated according to the above equations (15) to (18), the basic fuel injection amount correction coefficient stored value KFmem is used and the basic fuel injection amount before correction Fbaseb ( k) is corrected. As a result, even when “the output value Vabyfs of the upstream air-
但し、パージが行われている場合、このパージによる空燃比制御系に対する外乱が入った状態の基本燃料噴射量補正係数KFの値は、「上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsが正常な値とならない場合」のための補正値として使用すべきでない。従って、パージが行われていない場合に限り、上述の基本燃料噴射量補正係数KFのバックアップRAM74への記憶・更新が行われる。
However, when purge is being performed, the value of the basic fuel injection amount correction coefficient KF in a state where disturbance to the air-fuel ratio control system due to the purge has entered is “the output value Vabyfs of the upstream air-
<エバポガス濃度の取得>
先に説明した通り、パージ補正係数KPを算出するためにエバポガス濃度Cevaが取得される必要がある。本装置は、下記(19)式に従って、エバポガス濃度Cevaを取得する。下記(19)式は、前記(10)式と前記(11)式からエバポガス量Gevaを消去してエバポガス濃度Cevaについて解くことで得られる。以下、パージ余剰燃料量ΔFbaseの取得方法について説明する。
Ceva=((1−PGR)/(Mc(k)・PGR))・ΔFbase ・・・(19)
<Acquisition of evaporative gas concentration>
As described above, the evaporation gas concentration Ceva needs to be acquired in order to calculate the purge correction coefficient KP. This apparatus acquires the evaporation gas concentration Ceva according to the following equation (19). The following equation (19) is obtained by eliminating the evaporation gas amount Geva from the equations (10) and (11) and solving for the evaporation gas concentration Ceva. Hereinafter, a method for obtaining the purge surplus fuel amount ΔFbase will be described.
Ceva = ((1-PGR) / (Mc (k) · PGR)) · ΔFbase (19)
筒内吸入空気量Mc(k)が一定である場合、非パージ時とパージ時との間の目標基本燃料噴射量Fbaset(=KF(k)・KP(k−MA)・Fbaseb0(k))の差は、基本燃料噴射量の誤差の影響が除外された、純粋なパージ余剰燃料量ΔFbaseと一致する。また、筒内吸入空気量Mc(k)が一定である場合、非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)は一定である。従って、非パージ時では、パージ補正係数KP(k−MA)=1となることを考慮するとともに、非パージ時のKF値をKFnonpurge、パージ時のKF値をKFpurgeとすると、パージ余剰燃料量ΔFbaseは下記(20)式にて表すことができる。
ΔFbase=(KFnonpurge−KFpurge・KP(k−MA))・Fbaseb0(k) ・・・(20)
When the cylinder intake air amount Mc (k) is constant, the target basic fuel injection amount Fbaset (= KF (k) · KP (k−MA) · Fbaseb0 (k)) between the non-purge and the purge time Is equal to the pure purge surplus fuel amount ΔFbase from which the influence of the error of the basic fuel injection amount is excluded. When the cylinder intake air amount Mc (k) is constant, the non-purge basic fuel injection amount Fbaseb0 (k) is constant. Accordingly, considering that the purge correction coefficient KP (k−MA) = 1 at the time of non-purge, and assuming that the KF value at the time of non-purge is KFnonpurge and the KF value at the time of purge is KFpurge, the excess fuel amount ΔFbase Can be expressed by the following equation (20).
ΔFbase = (KFnonpurge-KFpurge · KP (k-MA)) · Fbaseb0 (k) (20)
従って、パージ時の定常運転状態において、KFpurgeの値を現時点での基本燃料噴射量補正係数KF(k)の値に、KFnonpurgeの値を、現時点での筒内吸入空気量Mc(k)に対応する上記基本燃料噴射量補正係数記憶値KFmemに設定することにより前記(20)式に従ってパージ余剰燃料量ΔFbaseが求められる。以上が、エバポガス濃度Cevaの取得方法である。エバポガス濃度Cevaは、後述するタイミング毎に更新されていく。このようにして更新されるエバポガス濃度Cevaの最新値(以下、「エバポガス濃度学習値」と称呼する。)が、前記(12)式にて使用されて、パージ補正係数設定手段A16は、パージ補正係数KP(k)を設定する。 Therefore, in steady operation during purge, the value of KFpurge corresponds to the current basic fuel injection amount correction coefficient KF (k), and the value of KFnonpurge corresponds to the current in-cylinder intake air amount Mc (k) By setting the basic fuel injection amount correction coefficient stored value KFmem as described above, the purge surplus fuel amount ΔFbase is obtained in accordance with the equation (20). The above is the method for obtaining the evaporation gas concentration Ceva. The evaporation gas concentration Ceva is updated at each timing described later. The latest value of the evaporated gas concentration Ceva updated in this way (hereinafter referred to as “evaporated gas concentration learning value”) is used in the equation (12), and the purge correction coefficient setting means A16 performs purge correction. Set the coefficient KP (k).
<ローパスフィルタの時定数の設定・変更>
基本燃料噴射量補正係数KFによる安定した基本燃料噴射量の補正を実現するためには、基本燃料噴射量補正係数設定手段A18内のローパスフィルタA18dの時定数τは、基本燃料噴射量の誤差の補償における迅速性を阻害しない範囲で可能な限り大きい値(以下、「値τ1」と称呼する。)に設定されることが好ましい。
<Setting / changing the low-pass filter time constant>
In order to realize stable correction of the basic fuel injection amount by the basic fuel injection amount correction coefficient KF, the time constant τ of the low-pass filter A18d in the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 is an error of the basic fuel injection amount. It is preferable to set a value as large as possible (hereinafter referred to as “value τ1”) within a range that does not impede rapidity in compensation.
ところで、上述したエバポガス濃度学習値には必ず推定誤差が含まれている。従って、エバポガス濃度学習値を使用して上記(12)式に従って設定されるパージ補正係数KPにはパージ時においてエバポガス濃度学習値の誤差に起因する誤差が含まれている。このことは、パージが開始された場合において空燃比制御系における大きな外乱となる。 By the way, the evaporative gas concentration learning value described above always includes an estimation error. Therefore, the purge correction coefficient KP set according to the above equation (12) using the evaporative gas concentration learning value includes an error due to the evaporative gas concentration learned value error at the time of purging. This becomes a large disturbance in the air-fuel ratio control system when the purge is started.
また、パージの開始・停止により、目標パージ率PGRがステップ状に変化することで上記(12)式に従って設定されるパージ補正係数KPもステップ状に変化する。一方、パージされたエバポガスが吸気通路中においてVSV49から燃焼室25まで流動する過程におけるエバポガスの分散等の影響により、燃焼室25に吸入されるガスの実際のパージ率は、ステップ状に変化する目標パージ率PGRに或る遅れをもって追従する。
Further, the purge correction coefficient KP set according to the above equation (12) also changes stepwise by the target purge rate PGR changing stepwise by the start / stop of purge. On the other hand, the actual purge rate of the gas sucked into the
従って、目標パージ率PGRを使用して上記(12)式に従って設定されるパージ補正係数KPにはパージの開始・停止後のそれぞれの短期間内において上記吸気通路でのエバポガスの分散に起因する誤差が含まれている。このことは、パージが開始・停止された場合において空燃比制御系における大きな外乱となる。 Therefore, the purge correction coefficient KP set according to the above equation (12) using the target purge rate PGR includes an error caused by the dispersion of the evaporation gas in the intake passage within each short period after the start and stop of the purge. It is included. This becomes a large disturbance in the air-fuel ratio control system when the purge is started / stopped.
以上のようなパージ補正係数KPの誤差に基づく空燃比制御系における大きな外乱が発生した場合においてもローパスフィルタA18dの時定数τが前記値τ1に維持されると、ローパスフィルタA18dの応答遅れが大きいことから、基本燃料噴射量補正係数KFが一時的に適切な値と大きく異なる場合が発生し得る。この場合、上記メインフィードバック制御による空燃比の急変に対する迅速な補償が逆に阻害され、この結果、一時的に空燃比が目標空燃比abyfrから大きく偏移する事態が発生し得る。 Even when a large disturbance occurs in the air-fuel ratio control system based on the error of the purge correction coefficient KP as described above, if the time constant τ of the low-pass filter A18d is maintained at the value τ1, the response delay of the low-pass filter A18d is large. For this reason, there may occur a case where the basic fuel injection amount correction coefficient KF is significantly different from an appropriate value temporarily. In this case, the rapid compensation for the sudden change of the air-fuel ratio by the main feedback control is hindered, and as a result, a situation may occur in which the air-fuel ratio is largely shifted from the target air-fuel ratio abyfr temporarily.
そこで、鈍し制御定数設定手段A19は、前記(18)式に使用される鈍し制御定数nを、通常、前記値τ1に相当する値n0に設定するとともに、パージが開始・停止された時点以降、一時的に小さくする。以下、このことを図10を参照しながら説明する。 Therefore, the blunting control constant setting means A19 normally sets the blunting control constant n used in the equation (18) to a value n0 corresponding to the value τ1, and when the purge is started / stopped. Thereafter, it is temporarily reduced. Hereinafter, this will be described with reference to FIG.
図10は、吸入空気流量Gaが一定の場合において、時刻t1にてパージが開始され、時刻t1以降継続していたパージが時刻t4にて停止された場合における各種変数等の変化の一例を示したタイムチャートである。(B)に示すXPGは、上述したパージ実行条件が成立しているとき(即ち、パージ時)には「1」に設定され、パージ実行条件が成立していないとき(即ち、非パージ時)には「0」に設定されるパージ実行フラグである。 FIG. 10 shows an example of changes in various variables when the purge is started at time t1 and the purge that has been continued after time t1 is stopped at time t4 when the intake air flow rate Ga is constant. It is a time chart. XPG shown in (B) is set to “1” when the purge execution condition described above is satisfied (that is, during purge), and when the purge execution condition is not satisfied (that is, when not purged). Is a purge execution flag set to “0”.
この例では、パージが開始される時刻t1以前において、(G)に示すように、空燃比A/Fが目標空燃比abyfrに維持されていて、(F)に示すように、基本燃料噴射量補正係数KFが値KF0に維持されている。この値KF0の「1」に対する偏移量は、基本燃料噴射量の誤差の大きさに相当している。また、この例では、エバポガス濃度学習値が真値より大きい方向にずれた誤差を含んでいるものとする。 In this example, before the time t1 when the purge is started, the air-fuel ratio A / F is maintained at the target air-fuel ratio abyfr as shown in (G), and the basic fuel injection amount as shown in (F). The correction coefficient KF is maintained at the value KF0. The deviation amount of the value KF0 with respect to “1” corresponds to the error amount of the basic fuel injection amount. In this example, it is assumed that the evaporative gas concentration learning value includes an error that is shifted in a direction larger than the true value.
この場合、(C)に示すように、パージ補正係数KP(k)は、フラグXPGの値に連動して、非パージ時である時刻t1以前と時刻t4以降は「1」に維持され、パージ時である時刻t1〜t4の間は、エバポガス濃度学習値と、吸入空気流量Ga(一定)から決定される目標パージ率PGR(≠0、一定)とを使用して上記(12)式に従って設定される値KP0(0<KP0<1)に維持される。 In this case, as shown in (C), the purge correction coefficient KP (k) is maintained at “1” in conjunction with the value of the flag XPG before the time t1 and after the time t4, which are not purged. Between times t1 to t4, which are hours, is set according to the above equation (12) using the evaporative gas concentration learning value and the target purge rate PGR (≠ 0, constant) determined from the intake air flow rate Ga (constant) Value KP0 (0 <KP0 <1) is maintained.
従って、(D)に実線にて示すように、補正前基本燃料噴射量Fbasebの算出(従って、指令燃料噴射量Fiの算出)に使用されるパージ補正係数KP(k−MA)は、パージが開始された時刻t1からMAストロークに相当する輸送遅れ時間L1が経過した時刻t2にて「1」から値KP0にステップ状に変化し、パージが停止された時刻t4からMAストロークに相当する輸送遅れ時間L2が経過した時刻t5にて値KP0から「1」にステップ状に変化する。 Therefore, as indicated by a solid line in (D), the purge correction coefficient KP (k−MA) used for the calculation of the pre-correction basic fuel injection amount Fbaseb (and hence the calculation of the command fuel injection amount Fi) At time t2 when the transport delay time L1 corresponding to the MA stroke has elapsed from the start time t1, the transport delay corresponding to the MA stroke is changed from “1” to the value KP0 in a stepped manner at time t2. At time t5 when the time L2 has elapsed, the value KP0 changes to “1” stepwise.
一方、(D)の一点鎖線は、真のエバポガス濃度の値と、燃焼室25に吸入されるガスの実際のパージ率とを使用して上記(12)式に従って設定されるパージ補正係数(以下、「必要パージ補正係数」と称呼する。)の変化を示している。この必要パージ補正係数は、上述した「エバポガス濃度学習値の誤差」、及び「吸気通路でのエバポガスの分散」に起因するパージ補正係数KPの誤差の影響が除外された、パージ時における空燃比を目標空燃比abyfrとするために非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0に乗算されるべき真のパージ補正係数である。
On the other hand, the alternate long and short dash line in (D) shows a purge correction coefficient (hereinafter referred to as “purge correction coefficient”) set according to the above equation (12) using the true vapor gas concentration value and the actual purge rate of the gas sucked into the
(D)に一点鎖線にて示すように、必要パージ補正係数は、時刻t2以降の短期間内において、上述した吸気通路でのエバポガスの分散等に起因して、ステップ状に減少したパージ補正係数KP(k−MA)に或る遅れをもって追従する。加えて、エバポガス濃度学習値は真のエバポガス濃度の値より大きい方向にずれているから、時刻t2以降において、必要パージ補正係数は、「1」から前記値KP0よりも大きい値KP1(0<KP1<1)に収束していく。 As indicated by the alternate long and short dash line in (D), the required purge correction coefficient is a purge correction coefficient that decreases in a step-like manner due to the above-described dispersion of the evaporation gas in the intake passage in the short period after time t2. Follow KP (k-MA) with a certain delay. In addition, since the evaporative gas concentration learning value is deviated in a direction larger than the true evaporative gas concentration value, the necessary purge correction coefficient is changed from “1” to a value KP1 (0 <KP1) larger than the value KP0 after time t2. Converge to <1).
この結果、時刻t2の直後から、パージ補正係数KP(k−MA)は必要パージ補正係数よりも小さくなり、パージ補正係数KPに空燃比を目標空燃比abyfrよりもリーンとする方向の誤差が発生する。このことは、空燃比制御系における大きな外乱となる。 As a result, immediately after time t2, the purge correction coefficient KP (k−MA) becomes smaller than the necessary purge correction coefficient, and an error occurs in the purge correction coefficient KP in a direction that makes the air-fuel ratio leaner than the target air-fuel ratio abyfr. To do. This is a large disturbance in the air-fuel ratio control system.
これにより、(G)に示すように、時刻t2まで目標空燃比abyfrに維持されていた空燃比A/Fが、時刻t2の直後からリーン方向へ偏移を開始する。この結果、(F)に示すように、時刻t2まで値KF0に維持されていた基本燃料噴射量補正係数KFが、時刻t2の直後から、値KF1(>値KF0)に向けて変化を開始する。この基本燃料噴射量補正係数KFの値KF0から値KF1への変化は、エバポガス濃度学習値の誤差に起因するパージ補正係数KPの誤差(値KP0の値KP1からの偏移)に基づくものである。 As a result, as shown in (G), the air-fuel ratio A / F maintained at the target air-fuel ratio abyfr until time t2 starts shifting in the lean direction immediately after time t2. As a result, as shown in (F), the basic fuel injection amount correction coefficient KF maintained at the value KF0 until the time t2 starts to change toward the value KF1 (> value KF0) immediately after the time t2. . The change of the basic fuel injection amount correction coefficient KF from the value KF0 to the value KF1 is based on an error in the purge correction coefficient KP (deviation of the value KP0 from the value KP1) due to an error in the evaporated gas concentration learning value. .
ここで、(E)に破線にて示すように、鈍し制御定数nが常に前記値n0に維持される場合について考える。この場合、ローパスフィルタA18dの応答遅れが大きいことから、(F)に破線にて示すように、基本燃料噴射量補正係数KFは、メインフィードバック制御による空燃比の急変に対する迅速な補償を阻害しながら緩やかに値KF1に向けて収束していく。この結果、(G)に破線にて示すように、空燃比A/Fが、時刻t2の直後からリーン方向へ一時的に大きく偏移する。 Here, consider the case where the dull control constant n is always maintained at the value n0 as indicated by the broken line in (E). In this case, since the response delay of the low-pass filter A18d is large, the basic fuel injection amount correction coefficient KF prevents the rapid compensation for the sudden change of the air-fuel ratio by the main feedback control as shown by the broken line in (F). Slowly converge toward the value KF1. As a result, as indicated by a broken line in (G), the air-fuel ratio A / F temporarily shifts greatly in the lean direction immediately after time t2.
これに対し、鈍し制御定数設定手段A19は、(E)に実線にて示すように、時刻t2から所定期間α1だけ鈍し制御定数nを値n0から値n1(<n0)に切換える。これにより、ローパスフィルタA18dの時定数τが小さくなって応答遅れが小さくなるから、(F)に実線にて示すように、基本燃料噴射量補正係数KFは、メインフィードバック制御による空燃比の急変に対する迅速な補償をほとんど阻害することなく比較的急激に値KF1に向けて収束していく。この結果、(G)に実線にて示すように、空燃比A/Fが時刻t2の直後からリーン方向へ一時的に大きく偏移する程度を小さくすることができる。 On the other hand, the dull control constant setting means A19 dulls the control constant n from the value n0 to the value n1 (<n0) as indicated by the solid line in FIG. As a result, the time constant τ of the low-pass filter A18d is reduced and the response delay is reduced. Therefore, as shown by the solid line in FIG. It converges relatively rapidly toward the value KF1 with almost no impediment to rapid compensation. As a result, as indicated by a solid line in (G), the degree to which the air-fuel ratio A / F is temporarily largely shifted in the lean direction immediately after time t2 can be reduced.
同様に、時刻t5以降の短期間内において、(D)に一点鎖線にて示すように、前記必要パージ補正係数は上述した吸気通路でのエバポガスの分散等に起因して、ステップ状に増加したパージ補正係数KP(k−MA)に或る遅れをもって追従する。この結果、時刻t5の直後から、パージ補正係数KP(k−MA)は必要パージ補正係数よりも大きくなり、パージ補正係数KPに空燃比を目標空燃比abyfrよりもリッチとする方向の誤差が発生する。このことは、空燃比制御系における大きな外乱となる。 Similarly, within the short period after time t5, as indicated by the alternate long and short dash line in (D), the necessary purge correction coefficient increased in a step-like manner due to the above-described dispersion of the evaporation gas in the intake passage. The purge correction coefficient KP (k−MA) is followed with a certain delay. As a result, immediately after time t5, the purge correction coefficient KP (k−MA) becomes larger than the required purge correction coefficient, and an error occurs in the purge correction coefficient KP in a direction that makes the air-fuel ratio richer than the target air-fuel ratio abyfr. To do. This is a large disturbance in the air-fuel ratio control system.
これにより、(G)に示すように、時刻t5まで目標空燃比abyfrに維持されていた空燃比A/Fが、時刻t5の直後からリッチ方向へ偏移を開始する。この結果、(F)に示すように、時刻t5まで値KF1に維持されていた基本燃料噴射量補正係数KFが、時刻t5の直後から、値KF0に向けて変化を開始する。 As a result, as shown in (G), the air-fuel ratio A / F maintained at the target air-fuel ratio abyfr until time t5 starts shifting in the rich direction immediately after time t5. As a result, as shown in (F), the basic fuel injection amount correction coefficient KF maintained at the value KF1 until time t5 starts to change toward the value KF0 immediately after time t5.
この場合、鈍し制御定数設定手段A19は、(E)に実線にて示すように、時刻t5から所定期間α2だけ鈍し制御定数nを値n0から値n2(=n1)に切換える。これにより、基本燃料噴射量補正係数KF、及び空燃比A/Fは、(F),(G)に実線にて示すように変化する。 In this case, the dull control constant setting means A19 dulls the control constant n from the value n0 to the value n2 (= n1) as indicated by the solid line in FIG. As a result, the basic fuel injection amount correction coefficient KF and the air-fuel ratio A / F change as indicated by solid lines in (F) and (G).
この結果、(E),(F),(G)に破線にて示される「鈍し制御定数nが前記値n0に維持される場合」に比して、上述した時刻t2の直後の場合と同様の理由により、空燃比A/Fが時刻t5の直後からリッチ方向へ一時的に大きく偏移する程度を小さくすることができる。 As a result, as compared to the case where the dull control constant n is maintained at the value n0, which is indicated by a broken line in (E), (F), and (G), For the same reason, it is possible to reduce the extent to which the air-fuel ratio A / F is temporarily largely shifted in the rich direction immediately after time t5.
このように、鈍し制御定数設定手段A19は、鈍し制御定数nを、通常、「ローパスフィルタA18dの時定数τが前記値τ1となる」値n0に設定するとともに、パージが開始された時点から輸送遅れ時間L1が経過した時点からの所定期間α1、及びパージが停止された時点から輸送遅れ時間L2が経過した時点からの所定期間α2だけ、鈍し制御定数nを値n0よりも小さくすることでローパスフィルタA18dの時定数τを前記値τ1よりも小さくする。 In this way, the blunting control constant setting means A19 normally sets the blunting control constant n to the value n0 that “the time constant τ of the low-pass filter A18d becomes the value τ1”, and when the purge is started. The dull control constant n is made smaller than the value n0 only for a predetermined period α1 from the time when the transportation delay time L1 has elapsed from the time point and for a predetermined period α2 from the time when the transportation delay time L2 has elapsed since the purge was stopped. Thus, the time constant τ of the low-pass filter A18d is made smaller than the value τ1.
なお、前記所定期間α1,α2は、空燃比A/Fに乱れが発生してから空燃比A/Fが目標空燃比abyfrに収束するまでに要する時間に設定され、本例では、鈍し制御定数nが値n1(=n2)の場合のローパスフィルタA18dの時定数τの3倍に設定されている。以上が、本装置による空燃比制御の概要である。 The predetermined periods α1 and α2 are set to the time required for the air-fuel ratio A / F to converge to the target air-fuel ratio abyfr after the air-fuel ratio A / F is disturbed. In this example, the dull control is performed. The constant n is set to three times the time constant τ of the low-pass filter A18d when the value is n1 (= n2). The above is the outline of the air-fuel ratio control by this apparatus.
(実際の作動)
次に、前記空燃比制御装置の実際の作動について説明する。以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、a1,a2,…を引数とする値Xを求めるためのテーブルを表すものとする。また、引数の値がセンサの検出値である場合、現在値が使用される。
(Actual operation)
Next, actual operation of the air-fuel ratio control apparatus will be described. Hereinafter, for convenience of explanation, “MapX (a1, a2,...)” Represents a table for obtaining a value X having a1, a2,. Further, when the value of the argument is a detection value of the sensor, the current value is used.
<空燃比フィードバック制御>
CPU71は、図11にフローチャートにより示した指令燃料噴射量Fiの計算、及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、各気筒のクランク角が各吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度になると、CPU71は「Fiの計算・噴射」ルーチン1100の処理を開始する。
<Air-fuel ratio feedback control>
The
まず、ステップ1105にて、テーブルMapMc(NE,Ga)に基づいて、今回の吸気行程を迎える気筒(以下、「燃料噴射気筒」と云うこともある。)に吸入された今回の筒内吸入空気量Mc(k)が推定・決定される。次に、CPU71はステップ1110に進んで、前記筒内吸入空気量Mc(k)を今回の目標空燃比abyfr(k)で除することにより、今回の非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)を決定する。
First, in
次いで、CPU71はステップ1115に進み、テーブルMapMA(Mc(k))(図6を参照)に基づいてストローク数MAを決定する。続いて、CPU71はステップ1120に進んで、後述するルーチンにて算出され吸気行程毎にRAM73に記憶されているパージ補正係数KPのうち、現時点からMAストローク前のパージ補正係数KP(k−MA)を先のステップ1110にて決定された非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)に乗じることにより、今回の補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)を求める。
Next, the
次に、CPU71はステップ1125に進んで、メインフィードバック条件が成立しているか否かを判定する。ここで、メインフィードバック条件は、例えば、機関の冷却水温THWが第1所定温度以上であって、上流側空燃比センサ66が正常(活性状態となっていることを含む)であって、機関の一回転当りの吸入空気量(負荷)が所定値以下であるときに成立する。即ち、メインフィードバック条件が成立することは、上述した「上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsが正常な値となる場合」に対応する。
Next, the
メインフィードバック条件が成立している場合(ステップ1125=「Yes」)、CPU71はステップ1130に進み、前記補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)に、後述するルーチンにて求められている基本燃料噴射量補正係数KF(k)の最新値を乗じることにより補正後基本燃料噴射量Fbaseを決定する。
When the main feedback condition is satisfied (
一方、メインフィードバック条件が成立していない場合(ステップ1125=「No」)、CPU71はステップ1135に進み、基本燃料噴射量補正係数記憶値KFmemを、バックアップRAM74に記憶されている基本燃料噴射量補正係数KFmem(m)(m:1,2,3,4)のうち筒内吸入空気量Mc(k)の値から選択されたKFmem(m)の値に決定する。続いて、CPU71はステップ1140に進み、前記補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)に、前記基本燃料噴射量補正係数記憶値KFmemを乗じることにより補正後基本燃料噴射量Fbaseを決定する。
On the other hand, when the main feedback condition is not satisfied (
次に、CPU71はステップ1145に進み、前記(1)式に従って、上述のように求めた補正後基本燃料噴射量Fbaseに、後述するルーチンにて(前回の燃料噴射時点にて)求められている最新のメインフィードバック補正量DFi_mainと、後述するルーチンにて(前回の燃料噴射時点にて)求められている最新のサブフィードバック補正量DFi_subとを加えることにより今回の指令燃料噴射量Fi(k)を決定する。この、指令燃料噴射量Fi(k)の値は、上述したように、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。
Next, the
続いて、CPU71はステップ1150に進んで、前記指令燃料噴射量Fi(k)の燃料の噴射指示を行った後、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)が上述した目標基本燃料噴射量Fbasetに一致するように補正されるとともに、同補正された補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)(即ち、補正後基本燃料噴射量Fbase)がメインフィードバック補正、及びサブフィードバック補正された後の指令燃料噴射量Fi(k)の燃料の噴射指示が燃料噴射気筒に対してなされる。
Subsequently, the
<メインフィードバック補正量の計算>
次に、前記メインフィードバック制御において前記メインフィードバック補正量DFi_mainを算出する際の作動について説明すると、CPU71は図12にフローチャートにより示した「メインフィードバック補正量DFi_mainの計算」ルーチン1200を、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期(噴射指示開始時点)が到来する毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期が到来すると、CPU71は前記ルーチン1200の処理を開始し、まず、ステップ1205にて、メインフィードバック条件が成立しているか否かを判定する。このメインフィードバック条件は、先の図11のステップ1125におけるメインフィードバック条件と同一である。
<Calculation of main feedback correction amount>
Next, the operation when calculating the main feedback correction amount DFi_main in the main feedback control will be described. The
いま、メインフィードバック条件が成立しているものとして説明を続けると、CPU71はステップ1205にて「Yes」と判定してステップ1210に進み、テーブルMapabyfs(Vabyfs)(図3を参照)に基づいて、今回の検出空燃比abyfs(k)を求める。
Now, if the description is continued assuming that the main feedback condition is satisfied, the
次に、CPU71はステップ1215に進んで、テーブルMapMB(Mc(k),NE)(図7を参照)に基づいて、ストローク数MBを決定する。次いで、CPU71はステップ1220に進み、前記求めた検出空燃比abyfs(k)から現時点からMBストローク(MB回の吸気行程)前の目標空燃比であるabyfr(k−MB)を減ずることにより、上流側空燃比偏差DAFを求める。
Next, the
続いて、CPU71はステップ1225に進み、前記上流側空燃比偏差DAFをハイパスフィルタA14によりハイパスフィルタ処理してハイパスフィルタ通過後上流側空燃比偏差DAFhiを取得する。次に、CPU71はステップ1230に進んで、前記(7)式に従ってメインフィードバック補正量DFi_mainを求めた後、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Subsequently, the
以上により、メインフィードバック補正量DFi_mainが求められ、このメインフィードバック補正量DFi_mainが前述した図11のステップ1145により指令燃料噴射量Fi(k)に反映されることで上述したメインフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
Thus, the main feedback correction amount DFi_main is obtained, and this main feedback correction amount DFi_main is reflected in the command fuel injection amount Fi (k) in
一方、ステップ1205の判定時において、メインフィードバック条件が不成立であると、CPU71は同ステップ1205にて「No」と判定してステップ1235に進んでメインフィードバック補正量DFi_mainの値を「0」に設定し、その後ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、メインフィードバック条件が不成立であるときは、メインフィードバック補正量DFi_mainを「0」としてメインフィードバック制御に基づく空燃比の補正を行わない。
On the other hand, if the main feedback condition is not satisfied at the time of determination in
<サブフィードバック補正量の計算>
次に、前記サブフィードバック制御において前記サブフィードバック補正量DFi_subを算出する際の作動について説明すると、CPU71は図13にフローチャートにより示した「サブフィードバック補正量DFi_subの計算」ルーチン1300を、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期(噴射指示開始時点)が到来する毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期が到来すると、CPU71は前記ルーチン1300の処理を開始し、まず、ステップ1305にて、サブフィードバック条件が成立しているか否かを判定する。サブフィードバック条件は、例えば、前述したステップ1125(及び、ステップ1205)でのメインフィードバック条件に加え、機関の冷却水温THWが前記第1所定温度よりも高い第2所定温度以上のときに成立する。
<Calculation of sub feedback correction amount>
Next, the operation when calculating the sub-feedback correction amount DFi_sub in the sub-feedback control will be described. The
いま、サブフィードバック条件が成立しているものとして説明を続けると、CPU71はステップ1305にて「Yes」と判定してステップ1310に進み、前記(2)式に従って、下流側目標値Voxs_refから現時点の下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。
Now, assuming that the sub-feedback condition is satisfied, the
次に、CPU71はステップ1315に進んで、前記出力偏差量DVoxsをローパスフィルタA9によりローパスフィルタ処理してローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowを取得し、続くステップ1320にて、下記(21)式に基づきローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowの微分値DDVoxs_lowを求める。
DDVoxs_low=(DVoxs_low−DVoxs_low1)/dt ・・・(21)
Next, the
DDVoxs_low = (DVoxs_low−DVoxs_low1) / dt (21)
前記(21)式において、DVoxs_low1は前回の本ルーチン実行時において後述するステップ1335にて設定(更新)されたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowの前回値である。また、dtは本ルーチンが前回実行された時点から今回実行された時点までの時間である。
In the equation (21), DVoxs_low1 is the previous value of the output deviation amount DVoxs_low after passing through the low-pass filter set (updated) in
次いで、CPU71はステップ1325に進み、前記(4)式に従って、サブフィードバック補正量DFi_subを求めた後、ステップ1330に進んで、その時点におけるローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値SDVoxs_lowに前記ステップ1315にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowを加えて、新たなローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値SDVoxs_lowを求め、続くステップ1335にて、前記ステップ1315にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowをローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxs_lowの前回値DVoxs_low1として設定した後、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
以上により、サブフィードバック補正量DFi_subが求められ、このサブフィードバック補正量DFi_subが前述した図11のステップ1145により指令燃料噴射量Fi(k)に反映されることで上述したサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
Thus, the sub feedback correction amount DFi_sub is obtained, and this sub feedback correction amount DFi_sub is reflected in the command fuel injection amount Fi (k) in
一方、ステップ1305の判定時において、サブフィードバック条件が不成立であると、CPU71は同ステップ1305にて「No」と判定してステップ1340に進んでサブフィードバック補正量DFi_subの値を「0」に設定し、その後、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、サブフィードバック条件が不成立であるときは、サブフィードバック補正量DFi_subを「0」としてサブフィードバック制御に基づく空燃比の補正を行わない。
On the other hand, if the sub feedback condition is not satisfied at the time of determination in
<鈍し制御定数の設定>
次に、前記鈍し制御定数nを設定・変更する際の作動について説明すると、CPU71は図14にフローチャートにより示した「鈍し制御定数nの設定」ルーチン1400を、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期(噴射指示開始時点)が到来する毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期が到来すると、CPU71は前記ルーチン1400の処理を開始し、まず、ステップ1402にて、メインフィードバック条件が成立しているか否かを判定する。このメインフィードバック条件は、先の図11のステップ1125(及び、図12のステップ1205)におけるメインフィードバック条件と同一である。
<Setting of blunt control constant>
Next, the operation when setting / changing the blunting control constant n will be described. The
いま、メインフィードバック条件が成立していて、且つ、パージ実行条件が成立したもの(図10の時刻t1を参照)として説明を続けると、CPU71はステップ1402にて「Yes」と判定してステップ1404に進み、パージ実行条件が成立中か否かを判定する。現時点は、パージ実行条件が成立した直後である。従って、CPU71はステップ1404にて「Yes」と判定してステップ1406に進み、「0」に維持されていたパージ実行フラグXPGの値を「1」に変更する。
Now, if the description is continued assuming that the main feedback condition is satisfied and the purge execution condition is satisfied (see time t1 in FIG. 10), the
次に、CPU71はステップ1408に進んで、パージ実行フラグXPGの値が「0」から「1」に変化したか否かを判定する。現時点は、パージ実行フラグXPGの値が「0」から「1」に変更された直後であるから、CPU71はステップ1408にて「Yes」と判定してステップ1410に進み、上記輸送遅れL1(図10を参照)に相当するストローク数M1を、先の図11のステップ1115にて決定されたストローク数MAに設定する。
Next, the
次いで、CPU71はステップ1412に進んで、パージ開始時点からのストローク数をカウントするためのカウンタzの値を「0」とする。続いて、CPU71はステップ1414に進み、カウンタzが前記ストローク数M1以上であるか否かを判定する。
Next, the
現時点では、カウンタzが「0」であるから、CPU71はステップ1414にて「No」と判定してステップ1416に進んで、鈍し制御定数nを前記値n0に設定する。そして、CPU71はステップ1495に進み、本ルーチンを一旦終了する。以降、CPU71は、ステップ1408に進む毎に「No」と判定してステップ1418に進んでカウンタzを「1」づつインクリメントするようになる。即ち、ステップ1418にてインクリメントされていくカウンタzがストローク数M1に達しない限りにおいて、CPU71は、ステップ1402〜1408,1418,1414,1416の処理を繰り返して実行する。この結果、鈍し制御定数nは値n0に維持される(図10の時刻t1〜t2を参照)。
Since the counter z is currently “0”, the
カウンタzがストローク数M1に達すると(図10の時刻t2を参照)、CPU71はステップ1414に進んだとき「Yes」と判定してステップ1420に進んで、鈍し制御定数nを値n1(<値n0)に設定する。
When the counter z reaches the stroke number M1 (see time t2 in FIG. 10), the
次に、CPU71はステップ1422に進んで、カウンタzがストローク数M1に達した時点からの経過時間TIME1を取得する。経過時間TIME1は、電気制御装置70に内蔵された図示しないタイマによって計時される。次いで、CPU71はステップ1424に進み、経過時間TIME1が前記所定期間α1より短いか否かを判定する。
Next, the
現時点では、カウンタzがストローク数M1に達した直後であるから、CPU71はステップ1424にて「Yes」と判定してステップ1495に進み、本ルーチンを一旦終了する。以降、経過時間TIME1が所定期間α1より短い限りにおいて、CPU71はステップ1402〜1408,1418,1414〜1424の処理を繰り返し実行する。この結果、鈍し制御定数nは値n1に維持される(図10の時刻t2〜t3を参照)。
At this time, since the counter z has just reached the stroke number M1, the
経過時間TIME1が所定期間α1に達すると(図10の時刻t3を参照)、CPU71はステップ1424に進んだとき「No」と判定して、上述した1416に進み、鈍し制御定数nを値n1に代えて値n0に設定するようになる。以降、パージ実行条件が成立中である限りにおいて、CPU71はステップ1402〜1408,1418,1414〜1424,1416の処理を繰り返し実行する。この結果、鈍し制御定数nは値n0に維持される(図10の時刻t3〜t4を参照)。
When the elapsed time TIME1 reaches the predetermined period α1 (see time t3 in FIG. 10), the
次に、この状態にて、パージ実行条件が成立しなくなった場合(図10の時刻t4を参照)について説明する。この場合、CPU71はステップ1404に進んだとき「No」と判定してステップ1426以降の処理を実行するようになる。
Next, a case where the purge execution condition is no longer satisfied in this state (see time t4 in FIG. 10) will be described. In this case, the
ここで、ステップ1426〜ステップ1436の処理は、上述したステップ1406〜ステップ1416にそれぞれ対応しているから、これらの詳細な説明は省略する。これにより、上述したパージ実行条件成立中の場合と同様、鈍し制御定数nは、カウンタzが上記輸送遅れ時間L2(図10を参照)に相当するストローク数M2に達するまでの間は値n0に維持され(図10の時刻t4〜t5を参照)、カウンタzがストローク数M2に達した時点から前記所定期間α2が経過するまでの間は値n2(=n1)に維持され(図10の時刻t5〜t6を参照)、所定期間α2が経過した時点以降は値n0に戻される(図10の時刻t5以降、並びに、時刻t1以前を参照)。
Here, the processing of
一方、ステップ1402の判定時において、メインフィードバック条件が不成立であると、CPU71は同ステップ1402にて「No」と判定して直ちにステップ1495に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、メインフィードバック条件が不成立であるときは、鈍し制御定数nの値は、前回の本ルーチン実行時に設定された値に維持される。このように設定される鈍し制御定数nは、後述する基本燃料噴射量補正係数KFの計算に用いられる。
On the other hand, if the main feedback condition is not satisfied at the time of determination in
<パージ補正係数の計算>
次に、前記パージ補正係数KPを計算する際の作動について説明すると、CPU71は図15にフローチャートにより示した「パージ補正係数KPの計算」ルーチン1500を、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期(噴射指示開始時点)が到来する毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期が到来すると、CPU71は前記ルーチン1500の処理を開始し、まず、ステップ1505にて、パージ実行フラグXPGの値が「1」であるか否かを判定する。
<Calculation of purge correction factor>
Next, the operation for calculating the purge correction coefficient KP will be described. The
先ず、パージ実行フラグXPGの値が「0」である場合(即ち、パージ実行条件が成立していない場合。図10の時刻t1以前、及び時刻t4以降を参照。)について説明する。この場合、CPU71はステップ1505にて「No」と判定してステップ1510に進み、目標パージ率PGRを「0」に設定する。これにより、VSV49は閉状態に維持される。
First, the case where the value of the purge execution flag XPG is “0” (that is, when the purge execution condition is not satisfied; see before time t1 and after time t4 in FIG. 10) will be described. In this case, the
次いで、CPU71はステップ1515に進んで、パージ補正係数KP(k)を「1」に設定した後、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、パージ実行条件が成立していない場合、パージ補正係数KP(k)は「1」に維持される。このパージ補正係数KP(k)の値(=1)は、上述したように、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。
Next, the
次に、パージ実行フラグXPGの値が「1」である場合(即ち、パージ実行条件が成立している場合。図10の時刻t1〜t4を参照。)について説明する。この場合、CPU71はステップ1505にて「No」と判定してステップ1520に進み、テーブルMapPGR(Ga)に基づいて目標パージ率PGRを求める。これにより、VSV49は、実際のパージ率が現時点での吸入空気流量Gaに応じた目標パージ率PGR(≠0)に一致するようにデューティ制御され、この結果、パージが実行される。
Next, a case where the value of the purge execution flag XPG is “1” (that is, when the purge execution condition is satisfied; see times t1 to t4 in FIG. 10) will be described. In this case, the
続いて、CPU71はステップ1525に進んで、エバポガス濃度学習値の更新条件が成立したか否かを判定する。上述したように、エバポガス濃度学習値の更新は、パージ実行中において基本燃料噴射量補正係数KFの値が安定している定常運転状態において実行される必要がある。本例では、エバポガス濃度学習値の更新条件は、機関10が所定の定常運転状態(例えば、運転速度NE、及びアクセルペダル操作量Accpの変動幅が現時点までの所定期間に亘って所定値以下の状態)にあって、パージ補正係数KP(k−MA)≠1であり、且つ、前記経過時間TIME1(図14のステップ1422を参照)が時間αz(≫α1)に達した時点(図10では、時刻t2から時間αzが経過した時点(即ち、時刻t3〜t4の或る時点))で成立する。ここで、時間αzは、基本燃料噴射量補正係数KFに乱れが発生してから基本燃料噴射量補正係数KFが十分に収束するまでに要する時間である。
Subsequently, the
ステップ1525の判定において、エバポガス濃度学習値の更新条件が成立していない場合、CPU71はステップ1525にて「No」と判定してステップ1545に直ちに進み、先のステップ1520にて求められた目標パージ率PGRと、後述するステップ1540にて更新されているエバポガス濃度Cevaの最新値(エバポガス濃度学習値)と、前記目標空燃比abyfr(k)と、前記(12)式とに基づいてパージ補正係数KP(k)を計算する。このパージ補正係数KP(k)の値(0<KP(k)≦1)は、上述したように、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。
If it is determined in
一方、ステップ1525の判定において、エバポガス濃度学習値の更新条件が成立した場合、CPU71はステップ1525にて「Yes」と判定してステップ1530に進み、基本燃料噴射量補正係数記憶値KFmemを、後述するルーチンの実行によりバックアップRAM74に記憶されている基本燃料噴射量補正係数KFmem(m)(m:1,2,3,4)のうち図11のステップ1105にて推定・決定された筒内吸入空気量Mc(k)の値から選択された値に設定する。
On the other hand, if it is determined in
次いで、CPU71はステップ1535に進んで、前記基本燃料噴射量補正係数記憶値KFmemと、後述するルーチンにて計算されている基本燃料噴射量補正係数KF(k)の最新値と、RAM73に記憶されている現時点からMAストローク前のパージ補正係数KP(k−MA)と、図11のステップ1110にて決定された非パージ時基本燃料噴射量Fbaseb0(k)と、前記(20)式に相当する式とに基づいてパージ余剰燃料量ΔFbaseを求める。
Next, the
そして、CPU71はステップ1540に進み、前記目標パージ率PGRと、前記筒内吸入空気量Mc(k)と、前記パージ余剰燃料量ΔFbaseと、前記(19)式とに基づいてエバポガス濃度Cevaを更新(即ち、エバポガス濃度学習値を更新)した後、前述のステップ1545に進む。
Then, the
このように、パージ補正係数KP(k)が計算・記憶されていき、RAM73に記憶されている現時点からMAストローク前のパージ補正係数KP(k−MA)が図11のステップ1120にて使用されていく。加えて、パージ補正係数KP(k)の計算に使用されるエバポガス濃度学習値は、1回のパージ実行期間中において、エバポガス濃度学習値の更新条件が成立した場合に1回のみ更新される。
Thus, the purge correction coefficient KP (k) is calculated and stored, and the purge correction coefficient KP (k−MA) before the MA stroke from the current time stored in the
<基本燃料噴射量補正係数の計算、及び記憶>
次に、前記基本燃料噴射量補正係数KFを計算する際の作動について説明すると、CPU71は図16にフローチャートにより示した「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチン1600を、所定の演算周期Δt0(本例では、8msec)の経過毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU71は前記ルーチン1600の処理を開始し、まず、ステップ1605にて、メインフィードバック条件が成立しているか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1695に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、基本燃料噴射量補正係数KFの計算、及び基本燃料噴射量補正係数KFの値のバックアップRAM74への記憶処理が実行されない。このメインフィードバック条件は、上記ステップ1125,1205,1402におけるメインフィードバック条件と同一である。
<Calculation and storage of basic fuel injection amount correction coefficient>
Next, the operation for calculating the basic fuel injection amount correction coefficient KF will be described. The
いま、メインフィードバック条件が成立しているものとして説明を続けると、CPU71はステップ1605にて「Yes」と判定してステップ1610に進み、テーブルMapMB(Mc(k),NE)に基づいてストローク数MBを決定する。
Now, assuming that the main feedback condition is satisfied, the
次に、CPU71はステップ1615に進んで、図12のステップ1210にて求められている検出空燃比abyfs(k)の最新値と、図11のステップ1110にて使用された目標空燃比abyfr(k)の最新値と、RAM73に記憶されている現時点からMBストローク前の指令燃料噴射量Fi(k−MB)と、前記(15)式とに基づいて目標基本燃料噴射量Fbasetを求める。
Next, the
次いで、CPU71はステップ1620に進み、前記目標基本燃料噴射量Fbasetと、図11のステップ1120にて求められている補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)の最新値と、前記(16)式とに基づいてローパスフィルタ処理前の基本燃料噴射量補正係数KFbを求める。
Next, the
続いて、CPU71はステップ1625に進んで、基本燃料噴射量補正係数KF(k−1)と、図14のステップ1416,1420,1436,1440の何れかにて設定されている鈍し制御定数nの最新値と、前記ローパスフィルタ処理前の基本燃料噴射量補正係数KFbと、前記(18)式とに基づいて、前記ローパスフィルタ処理前の基本燃料噴射量補正係数KFbをローパスフィルタ処理して基本燃料噴射量補正係数KF(k)を求める。ここで、基本燃料噴射量補正係数KF(k−1)としては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ1640にて既に更新されている最新値を使用する。
Subsequently, the
次に、CPU71はステップ1630に進んで、KF値記憶条件が成立したか否かを判定する。基本燃料噴射量補正係数KF値の記憶処理は、非パージ実行中において基本燃料噴射量補正係数KFの値が安定している定常運転状態において実行されることが好ましい。本例では、KF値記憶条件は、機関10が所定の定常運転状態(例えば、運転速度NE、及びアクセルペダル操作量Accpの変動幅が現時点までの所定期間に亘って所定値以下の状態)にあって、パージ補正係数KP(k−MA)=1であり、且つ、前記経過時間TIME2(図14のステップ1442を参照)が前記所定期間α2以上である場合(図10では、時刻t6以降)で成立する。
Next, the
いま、KF値記憶条件が成立しているものとすると、CPU71はステップ1630にて「Yes」と判定してステップ1635に進んで、前記筒内吸入空気量Mc(k)の最新値から選択されるKFmem(m)(m:1,2,3,4)の値を先のステップ1625にて求めた基本燃料噴射量補正係数KF(k)の値に更新し、同更新されたKFmem(m)の値をバックアップRAM74の対応するメモリに記憶した後、ステップ1640に進む。一方、CPU71はステップ1630にて「No」と判定した場合、ステップ1635の処理を実行することなく直ちにステップ1640に進む。
Assuming that the KF value storage condition is satisfied, the
CPU71はステップ1640に進むと、前記KF(k−1)の値を、今回の本ルーチン実行時において先のステップ1625で求められたKF(k)の値に更新し、ステップ1695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
When the
これにより、メインフィードバック条件が成立している場合において、所定の演算周期Δt0の経過毎に、基本燃料噴射量補正係数KF(k)の計算(更新)が実行されていく。そして、前述した図11のルーチンのステップ1130にて、上述のように計算(更新)される基本燃料噴射量補正係数KF(k)の最新値が使用されることで、補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)が補正されていく。加えて、KF値記憶条件が成立している場合、基本燃料噴射量補正係数KF(k)の値のバックアップRAM74への記憶処理が実行されていく。
Thereby, when the main feedback condition is satisfied, the calculation (update) of the basic fuel injection amount correction coefficient KF (k) is executed every elapse of a predetermined calculation cycle Δt0. Then, in
以上、説明したように、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第1実施形態によれば、燃焼室内に吸入される筒内吸入空気量が一定であるという仮定のもと、指令燃料噴射量Fi(k−MB)と、上流側空燃比センサ66による検出空燃比abyfs(k)の積は、実際の空燃比を目標空燃比abyfr(k)とするために噴射指示すべき燃料の量である目標基本燃料噴射量Fbasetと、目標空燃比abyfr(k)の積に等しい、という関係から目標基本燃料噴射量Fbaset(=(abyfs(k)/abyfr(k))・Fi(k−MB))が求められる。この目標基本燃料噴射量Fbasetを補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)で除した値KFb(=Fbaset/Fbaseb(k))をディジタルフィルタである時定数τのローパスフィルタA18dでローパスフィルタ処理して基本燃料噴射量補正係数KF(k)が求められる(図8を参照)。
As described above, according to the first embodiment of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the command fuel injection is performed on the assumption that the in-cylinder intake air amount sucked into the combustion chamber is constant. The product of the amount Fi (k−MB) and the air / fuel ratio abyfs (k) detected by the upstream air /
そして、この基本燃料噴射量補正係数KF(k)を補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)に乗じることで補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)が補正されていく(即ち、補正後基本燃料噴射量Fbaseが決定されていく)。従って、補正後基本燃料噴射量Fbaseが、空燃比を目標空燃比abyfrとするために噴射指示すべき燃料の量と一致する(近づく)ように決定されていき、この結果、メインフィードバック制御及びサブフィードバック制御とは別に基本燃料噴射量の誤差が迅速に補償されていく。 The base fuel injection amount Fbaseb (k) before correction is corrected by multiplying the base fuel injection amount Fbaseb (k) before correction by the base fuel injection amount correction coefficient KF (k) (that is, the base fuel injection after correction is corrected). The injection amount Fbase is determined). Accordingly, the corrected basic fuel injection amount Fbase is determined so as to coincide with (approach) the amount of fuel to be instructed to make the air-fuel ratio the target air-fuel ratio abyfr. Apart from feedback control, errors in the basic fuel injection amount are quickly compensated.
加えて、ローパスフィルタA18dの時定数τに比例する鈍し制御定数nは、通常、「時定数τが基本燃料噴射量の誤差の補償における迅速性を阻害しない範囲で可能な限り大きい値τ1となる」値n0に設定される。一方、鈍し制御定数nは、空燃比に大きな乱れが発生し得る期間である、パージが開始された時点から輸送遅れ時間L1が経過した時点からの所定期間α1、及びパージが停止された時点から輸送遅れ時間L2が経過した時点からの所定期間α2だけ、値n0よりも小さくされ、これにより時定数τが前記値τ1よりも小さくされる(図10を参照)。この結果、通常は、上記基本燃料噴射量補正係数KF(k)による安定した基本燃料噴射量の補正が実現されるとともに、パージの開始・停止に伴って空燃比に大きな乱れが発生し得る場合、メインフィードバック制御による空燃比の急変に対する迅速な補償が阻害され難くなって、一時的なエミッションの排出量の増大を抑制することができる。 In addition, the dull control constant n proportional to the time constant τ of the low-pass filter A18d is normally “a value τ1 that is as large as possible within a range in which the time constant τ does not impede rapidity in compensating for the error in the basic fuel injection amount. Is set to the value n0. On the other hand, the dull control constant n is a period during which a large disturbance in the air-fuel ratio can occur. The predetermined period α1 from the time when the transportation delay time L1 has elapsed from the time when the purge is started, and the time when the purge is stopped From the point of time when the transport delay time L2 elapses, the value is made smaller than the value n0 for a predetermined period α2, thereby making the time constant τ smaller than the value τ1 (see FIG. 10). As a result, normally, when the basic fuel injection amount is stably corrected by the basic fuel injection amount correction coefficient KF (k), a large turbulence in the air-fuel ratio can occur as the purge starts and stops. As a result, it is difficult for the rapid compensation for the sudden change in the air-fuel ratio by the main feedback control to be hindered, and it is possible to suppress the temporary increase in the emission amount.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る空燃比制御装置について説明する。この第2実施形態は、実際の空燃比の目標空燃比abyfrからの偏移をもたらす機関10の運転状態の変化があった時点以降における所定期間に亘って鈍し制御定数nを変更することで前記ローパスフィルタA18dの時定数τを小さくする点では第1実施形態と同じであるが、前記機関10の運転状態の変化があった時点として、パージ時において吸入空気流量Gaが急変した時点を用いる点で第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
Next, an air-fuel ratio control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the control constant n is blunted for a predetermined period after the time when there is a change in the operating state of the
前述したように、目標パージ率PGRは、吸入空気流量が大きくなるほど大きくなるように決定される。従って、パージ時において吸入空気流量Gaが急変すると、目標パージ率PGRがステップ状に変化し、この結果、上記(12)式に従って設定されるパージ補正係数KPもステップ状に変化する。これにより、前述したパージの開始・停止の直後と同様、上記吸気通路でのエバポガスの分散等の影響により、燃焼室25に吸入されるガスの実際のパージ率は、ステップ状に変化する目標パージ率PGRに或る遅れをもって追従する。
As described above, the target purge rate PGR is determined so as to increase as the intake air flow rate increases. Therefore, when the intake air flow rate Ga changes suddenly during the purge, the target purge rate PGR changes in a step shape, and as a result, the purge correction coefficient KP set according to the above equation (12) also changes in a step shape. As a result, the target purge rate in which the actual purge rate of the gas sucked into the
従って、パージ補正係数KPには吸入空気流量Gaの急変後の短期間内において上記吸気通路でのエバポガスの分散に起因する誤差が含まれることになり、このことは、空燃比制御系における大きな外乱となる。以下、このことを、図10に対応する図17を参照しながら説明する。 Therefore, the purge correction coefficient KP includes an error due to the dispersion of the evaporation gas in the intake passage within a short period after the sudden change in the intake air flow rate Ga. This is a large disturbance in the air-fuel ratio control system. It becomes. Hereinafter, this will be described with reference to FIG. 17 corresponding to FIG.
図17は、パージ実行中であって、時刻t11以前において、(A)に示すように、値Ga0に維持されていた吸入空気流量Gaが、時刻t11にて値Ga0から値Ga1(>Ga0)に急増し、その後値Ga1に維持される場合における各種変数等の変化の一例を示したタイムチャートである。 FIG. 17 shows that the purge air is being executed and the intake air flow rate Ga maintained at the value Ga0 before the time t11 is changed from the value Ga0 to the value Ga1 (> Ga0) at the time t11. FIG. 6 is a time chart showing an example of changes in various variables and the like when rapidly increasing to a value Ga1 thereafter.
この例では、吸入空気流量Gaが急増する時刻t11以前において、(G)に示すように、空燃比A/Fが目標空燃比abyfrに維持されていて、(F)に示すように、基本燃料噴射量補正係数KFが値KF2に維持されている。この値KF2の「1」に対する偏移量は、基本燃料噴射量の誤差の大きさに相当している。また、この例では、上記エバポガス濃度学習値が誤差を含んでいないものとする。 In this example, before the time t11 when the intake air flow rate Ga suddenly increases, the air-fuel ratio A / F is maintained at the target air-fuel ratio abyfr as shown in (G), and the basic fuel is shown in (F). The injection amount correction coefficient KF is maintained at the value KF2. The deviation amount of the value KF2 with respect to “1” corresponds to the error amount of the basic fuel injection amount. In this example, it is assumed that the evaporative gas concentration learning value does not include an error.
この場合、(C)に示すように、吸入空気流量Gaに基づいて決定される目標パージ率PGRを使用して上記(12)式に従って設定されるパージ補正係数KP(k)は、時刻t11以前は、値Ga0に対応する値KP2に維持され、時刻t11以降は、値Ga1に対応する値KP3に維持される。 In this case, as shown in (C), the purge correction coefficient KP (k) set in accordance with the above equation (12) using the target purge rate PGR determined based on the intake air flow rate Ga is equal to or before time t11. Is maintained at the value KP2 corresponding to the value Ga0, and is maintained at the value KP3 corresponding to the value Ga1 after the time t11.
従って、(D)に実線にて示すように、補正前基本燃料噴射量Fbasebの算出(従って、指令燃料噴射量Fiの算出)に使用されるパージ補正係数KP(k−MA)は、吸入空気流量Gaが急増した時刻t11からMAストロークに相当する輸送遅れ時間L3が経過した時刻t12にて値KP2から値KP3にステップ状に減少する。 Accordingly, as indicated by a solid line in (D), the purge correction coefficient KP (k−MA) used for calculation of the pre-correction basic fuel injection amount Fbaseb (and hence the calculation of the command fuel injection amount Fi) is the intake air. At time t12 when the transport delay time L3 corresponding to the MA stroke elapses from time t11 when the flow rate Ga suddenly increases, the value decreases from the value KP2 to the value KP3 stepwise.
一方、(D)の一点鎖線は、図10(D)と同様、前記必要パージ補正係数の変化を表している。この必要パージ補正係数は、時刻t12以降の短期間内において、上述した吸気通路でのエバポガスの分散等に起因して、ステップ状に減少したパージ補正係数KP(k−MA)に或る遅れをもって追従する。この例では、エバポガス濃度学習値が誤差を含んでいないから、必要パージ補正係数は、パージ補正係数KP(k−MA)の値そのもの(=KP3)に収束していく。 On the other hand, the alternate long and short dash line in (D) represents the change in the necessary purge correction coefficient, as in FIG. This necessary purge correction coefficient has a certain delay with respect to the purge correction coefficient KP (k−MA) decreased in a step-like manner due to the above-described dispersion of the evaporation gas in the intake passage in a short period after time t12. Follow. In this example, since the evaporative gas concentration learning value does not include an error, the required purge correction coefficient converges to the purge correction coefficient KP (k−MA) value itself (= KP3).
この結果、時刻t12の直後からの短期間、パージ補正係数KP(k−MA)は必要パージ補正係数よりも小さくなり、パージ補正係数KPに空燃比を目標空燃比abyfrよりもリーンとする方向の誤差が発生する。このことは、空燃比制御系における大きな外乱となる。 As a result, for a short period immediately after time t12, the purge correction coefficient KP (k−MA) is smaller than the necessary purge correction coefficient, and the purge correction coefficient KP tends to make the air-fuel ratio leaner than the target air-fuel ratio abyfr. An error occurs. This is a large disturbance in the air-fuel ratio control system.
これにより、(G)に示すように、時刻t12まで目標空燃比abyfrに維持されていた空燃比A/Fが、時刻t12の直後からリーン方向へ偏移を開始する。この結果、(F)に示すように、時刻t12まで値KF2に維持されていた基本燃料噴射量補正係数KFが、時刻t12の直後から、大きくなる方向へ変化を開始する。 As a result, as shown in (G), the air-fuel ratio A / F maintained at the target air-fuel ratio abyfr until time t12 starts shifting in the lean direction immediately after time t12. As a result, as shown in (F), the basic fuel injection amount correction coefficient KF, which has been maintained at the value KF2 until time t12, starts to change in a direction immediately after time t12.
この場合、第2実施形態の鈍し制御定数設定手段A19は、(E)に実線にて示すように、時刻t12から所定期間α3だけ鈍し制御定数nを値n0から値n3(<n0)に切換える。これにより、基本燃料噴射量補正係数KF、及び空燃比A/Fは、(F),(G)に実線にて示すように変化する。 In this case, the dull control constant setting means A19 of the second embodiment dulls the control constant n from the value n0 to the value n3 (<n0) from the time t12 for a predetermined period α3 as shown by a solid line in FIG. Switch to. As a result, the basic fuel injection amount correction coefficient KF and the air-fuel ratio A / F change as indicated by solid lines in (F) and (G).
この結果、(E),(F),(G)に破線にて示される「鈍し制御定数nが前記値n0に維持される場合」に比して、上述した図10の時刻t2の直後の場合と同じ理由により、空燃比A/Fが時刻t12の直後からリーン方向へ一時的に大きく偏移する程度を小さくすることができる。 As a result, immediately after time t2 in FIG. 10 described above, as compared to “when the dull control constant n is maintained at the value n0” indicated by broken lines in (E), (F), and (G). For the same reason as described above, it is possible to reduce the extent to which the air-fuel ratio A / F temporarily shifts greatly in the lean direction immediately after time t12.
このように、第2実施形態の鈍し制御定数設定手段A19は、パージが実行中であって、吸入空気流量Gaが急変した時点から輸送遅れ時間L3が経過した時点からの所定期間α3だけ、鈍し制御定数nを値n0よりも小さくすることでローパスフィルタA18dの時定数τを前記値τ1よりも小さくする。 Thus, the dull control constant setting means A19 of the second embodiment is performing the purge for a predetermined period α3 from the time when the transportation delay time L3 has elapsed from the time when the intake air flow rate Ga suddenly changes. The time constant τ of the low-pass filter A18d is made smaller than the value τ1 by making the control constant n smaller than the value n0.
なお、前記所定期間α3は、上述した所定期間α1,α2と同様、空燃比A/Fに乱れが発生してから空燃比A/Fが目標空燃比abyfrに収束するまでに要する時間に設定され、本例では、鈍し制御定数nが値n3の場合のローパスフィルタA18dの時定数τの3倍に設定されている。 The predetermined period α3 is set to a time required until the air-fuel ratio A / F converges to the target air-fuel ratio abyfr after the disturbance of the air-fuel ratio A / F occurs, similar to the predetermined periods α1 and α2. In this example, the dull control constant n is set to three times the time constant τ of the low-pass filter A18d when the value is n3.
(第2実施形態の実際の作動)
次に、第2実施形態に係る空燃比制御装置の実際の作動について説明する。この第2実施形態のCPU71は、第1実施形態のCPU71が実行する図11〜図16に示したルーチンのうち、図14に示したルーチン以外のルーチンをそれぞれ実行するとともに、図14のルーチンに代えて図18にフローチャートにより示したルーチンを実行する。以下、第2実施形態に特有の図18に示したルーチンについて説明する。
(Actual operation of the second embodiment)
Next, actual operation of the air-fuel ratio control apparatus according to the second embodiment will be described. The
CPU71は、図18に示した「鈍し制御定数nの設定」ルーチンを燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期(噴射指示開始時点)が到来する毎に、繰り返し実行する。従って、燃料噴射気筒について燃料噴射開始時期が到来すると、CPU71は前記ルーチン1800の処理を開始し、まず、ステップ1805にて、メインフィードバック条件が成立しているか否かを判定する。このメインフィードバック条件は、図14のステップ1402の条件と同一である。
The
いま、メインフィードバック条件が成立していて、パージ実行中であって、且つ、吸入空気流量Gaが急変していないもの(図17の時刻t11以前を参照)として説明を続ける。また、後述するステップに示すXATは、吸入空気流量Gaが急変したと判定された時点で「0」から「1」に変更される空気過渡判定フラグである。 The description will be continued assuming that the main feedback condition is satisfied, purge is being executed, and the intake air flow rate Ga does not change abruptly (see before time t11 in FIG. 17). XAT shown in the steps described later is an air transient determination flag that is changed from “0” to “1” when it is determined that the intake air flow rate Ga has suddenly changed.
この場合、CPU71はステップ1805にて「Yes」と判定してステップ1810に進み、空気過渡判定フラグXATが「1」であるか否かを判定する。現時点は、吸入空気流量Gaが急変しておらず空気過渡判定フラグXATは「0」に維持されている。従って、CPU71はステップ1810にて「No」と判定してステップ1815に進み、現時点においてエアフローメータ61により計測された吸入空気流量Ga(k)から前回の本ルーチン実行時において計測されていた吸入空気流量Ga(k−1)を減ずることにより吸入空気流量偏差ΔGaを求める。
In this case, the
次に、CPU71はステップ1820に進んで、パージ実行フラグXPGが「1」であるか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1825に進んで鈍し制御定数nを前記値n0に設定した後、ステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。現時点では、パージ実行フラグXPGの値は「1」であるから、CPU71はステップ1820にて「Yes」と判定してステップ1830に進み、前記吸入空気流量偏差ΔGaの絶対値が所定値βより大きいか否か、即ち、吸入空気流量Gaが急変したか否かを判定する。現時点では、吸入空気流量Gaが急変しておらず吸入空気流量偏差ΔGaの絶対値が所定値β以下である。従って、CPU71はステップ1830にて「No」と判定して前述のステップ1825に進む。以降、ステップ1830の条件が成立しない限りにおいて、CPU71は、ステップ1805,1810〜1820,1830,1825の処理を繰り返して実行する。この結果、鈍し制御定数nは値n0に維持される(図17の時刻t11以前を参照)。
Next, the
次に、吸入空気流量Gaが急変した場合(即ち、吸入空気流量偏差ΔGaの絶対値が所定値βより大きくなった場合、図17の時刻t11を参照)について説明する。この場合、CPU71はステップ1830に進んだとき「Yes」と判定してステップ1835に進んで、空気過渡判定フラグXATの値を「0」から「1」に変更し、続くステップ1840以降の処理を実行する。ここで、ステップ1840〜ステップ1880の処理は、上述した図14のステップ1408〜ステップ1424にそれぞれ対応しているから、これらの詳細な説明は省略する。以降、空気過渡判定フラグXATの値は「1」になっているから、CPU71はステップ1810に進むごとに「Yes」と判定し、ステップ1815〜ステップ1835の処理を実行することなく直ちにステップ1840以降の処理を実行するようになる。
Next, a case where the intake air flow rate Ga changes suddenly (that is, when the absolute value of the intake air flow rate deviation ΔGa becomes larger than the predetermined value β will be described with reference to time t11 in FIG. 17). In this case, when the
これにより、上述した図14の場合と同様、鈍し制御定数nは、カウンタzが上記輸送遅れ時間L3(図17を参照)に相当するストローク数M3に達するまでの間は値n0に維持され(図17の時刻t11〜t12を参照)、カウンタzがストローク数M3に達した時点から前記所定期間α3が経過するまでの間は値n3に維持され(図17の時刻t12〜t13を参照)、所定期間α3が経過した時点以降は値n0に戻される(図17の時刻t13以降を参照)。なお、カウンタzがストローク数M3に達した時点から所定期間α3が経過した時点で、CPU71はステップ1880にて「No」と判定し、ステップ1860に進む前にステップ1885に進んで、空気過渡判定フラグXATの値を「1」から「0」に変更する。
As a result, as in the case of FIG. 14 described above, the blunting control constant n is maintained at the value n0 until the counter z reaches the stroke number M3 corresponding to the transport delay time L3 (see FIG. 17). (Refer to times t11 to t12 in FIG. 17), the value n3 is maintained from the time when the counter z reaches the stroke number M3 until the predetermined period α3 elapses (see times t12 to t13 in FIG. 17). After the elapse of the predetermined period α3, the value is returned to the value n0 (see after the time t13 in FIG. 17). When the predetermined period α3 has elapsed from the time when the counter z reaches the number of strokes M3, the
一方、ステップ1805の判定時において、メインフィードバック条件が不成立であると、CPU71は同ステップ1805にて「No」と判定して直ちにステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、メインフィードバック条件が不成立であるときは、鈍し制御定数nの値は、前回の本ルーチン実行時に設定された値に維持される。このように設定される鈍し制御定数nは、上述した図16に示す基本燃料噴射量補正係数KFの計算に用いられる。
On the other hand, if the main feedback condition is not satisfied at the time of determination in
以上、説明したように、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第2実施形態によれば、ローパスフィルタA18dの時定数τに比例する鈍し制御定数nは、空燃比に大きな乱れが発生し得る期間である、パージ時において吸入空気流量Gaが急変した時点から輸送遅れ時間L3が経過した時点からの所定期間α3だけ、前記値n0よりも小さくされ、これにより時定数τが前記値τ1よりも小さくされる(図17を参照)。この結果、通常は、上記基本燃料噴射量補正係数KF(k)による安定した基本燃料噴射量の補正が実現されるとともに、パージ時における吸入空気流量Gaの急変に伴って空燃比に大きな乱れが発生し得る場合、メインフィードバック制御による空燃比の急変に対する迅速な補償が阻害され難くなって、一時的なエミッションの排出量の増大を抑制することができる。 As described above, according to the second embodiment of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the blunt control constant n proportional to the time constant τ of the low-pass filter A18d causes a large disturbance in the air-fuel ratio. The time constant τ is made smaller than the value n0 by a predetermined period α3 from the time when the transportation delay time L3 has elapsed from the time when the intake air flow rate Ga suddenly changes during the purge, which is a possible period. (See FIG. 17). As a result, normally, the stable basic fuel injection amount correction by the basic fuel injection amount correction coefficient KF (k) is realized, and the air-fuel ratio is greatly disturbed due to the sudden change in the intake air flow rate Ga during the purge. If it can occur, the rapid compensation for the sudden change in the air-fuel ratio by the main feedback control becomes difficult to be inhibited, and the temporary increase in the emission amount can be suppressed.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る空燃比制御装置について説明する。この第3実施形態は、その機能ブロック図である図19に示すように、図5に機能ブロック図が示される上記第1実施形態に対して、鈍し制御定数設定手段A19に代えて演算周期設定手段A20を使用する点で異なる。
(Third embodiment)
Next, an air-fuel ratio control apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 19 which is the functional block diagram of the third embodiment, the calculation cycle is replaced with the dull control constant setting means A19 with respect to the first embodiment whose functional block diagram is shown in FIG. The difference is that the setting means A20 is used.
より具体的に述べると、前述のように、ローパスフィルタA18dの時定数τは、前述の鈍し制御定数nと、ローパスフィルタA18dによる基本燃料噴射量補正係数KFに対するローパスフィルタ処理が行われる周期(即ち、「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチンの実行周期、前記演算周期Δt)の積に比例する。 More specifically, as described above, the time constant τ of the low-pass filter A18d is the period during which the low-pass filter processing is performed on the dull control constant n and the basic fuel injection amount correction coefficient KF by the low-pass filter A18d ( That is, it is proportional to the product of the execution cycle of the “calculation of basic fuel injection amount correction coefficient KF” routine and the calculation cycle Δt).
第1実施形態は、演算周期Δtである図16に示した「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチンの実行周期を前記演算周期Δt0に維持し、鈍し制御定数nの値を値n0から変更することでローパスフィルタA18dの時定数τを値τ1から変更していた。 In the first embodiment, the execution cycle of the “calculation of basic fuel injection amount correction coefficient KF” routine shown in FIG. 16, which is the calculation cycle Δt, is maintained at the calculation cycle Δt0, and the value of the dull control constant n is set to the value n0. The time constant τ of the low-pass filter A18d is changed from the value τ1.
これに対し、第3実施形態は、鈍し制御定数nの値を値n0に維持し、演算周期Δtである「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチンの実行周期を前記演算周期Δt0から変更することでローパスフィルタA18dの時定数τを値τ1から変更する。 In contrast, in the third embodiment, the value of the dull control constant n is maintained at the value n0, and the execution cycle of the “calculation of basic fuel injection amount correction coefficient KF” routine, which is the calculation cycle Δt, is calculated from the calculation cycle Δt0. By changing, the time constant τ of the low-pass filter A18d is changed from the value τ1.
この相違点に基づき、第3実施形態のCPU71は、第1実施形態のCPU71が実行する図11〜図16に示したルーチンのうち、図11〜図13、及び図15に示したルーチンをそれぞれ実行するとともに、図14、図16のルーチンに代えて図14、図16のルーチンにそれぞれ対応する図20、図21にフローチャートにより示したルーチンをそれぞれ実行する。なお、図20、及び図21において、図14、及び図16に示したステップと同一のステップについては図14、及び図16のステップ番号と同一のステップ番号を付している。以下、第3実施形態に特有の図20、及び図21に示したルーチンについて、順に説明する。
Based on this difference, the
図20に示した「演算周期Δtの設定」ルーチンは、後述する図21に示す「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチンの実行周期である演算周期Δtを設定・変更するためのルーチンである。図20に示したルーチンは、ステップ2016,2036にて演算周期Δtを演算周期Δt0に設定する点と、ステップ2020にて演算周期Δtを演算周期Δt1(<Δt0)に設定する点と、ステップ2040にて演算周期Δtを演算周期Δt2(=Δt1)に設定する点とを除き図14に示したルーチンと同じであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
The “setting calculation period Δt” routine shown in FIG. 20 is a routine for setting / changing the calculation period Δt, which is the execution period of the “calculation of basic fuel injection amount correction coefficient KF” routine shown in FIG. is there. In the routine shown in FIG. 20, the calculation cycle Δt is set to the calculation cycle Δt0 in
図21に示した「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチンは、前述の図20のステップ2016,2020,2036,2040の何れかにて設定されている演算周期Δtの経過毎に繰り返し実行される。このルーチンは、ステップ2125にて、前記(18)式において使用される鈍し制御定数nとして、前記値n0(一定)を使用する点を除き図16に示したルーチンと同じであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
The “calculation of basic fuel injection amount correction coefficient KF” routine shown in FIG. 21 is repeatedly executed at every elapse of the calculation period Δt set in any of the
以上、説明したように、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第3実施形態によれば、ローパスフィルタA18dの時定数τに比例する演算周期Δtは、通常、「時定数τが基本燃料噴射量の誤差の補償における迅速性を阻害しない範囲で可能な限り大きい値τ1となる」演算周期Δt0に設定される。一方、演算周期Δtは、空燃比に大きな乱れが発生し得る期間である、パージが開始された時点から輸送遅れ時間L1が経過した時点からの所定期間α1、及びパージが停止された時点から輸送遅れ時間L2が経過した時点からの所定期間α2だけ、演算周期Δt0よりも短くされ、これにより時定数τが前記値τ1よりも小さくされる(図10を参照)。この結果、第1実施形態と同じ効果を奏する。 As described above, according to the third embodiment of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the calculation cycle Δt proportional to the time constant τ of the low-pass filter A18d is normally “the time constant τ is the basic fuel. The calculation period Δt0 is set to the largest possible value τ1 within a range that does not impair the rapidity in compensating the injection amount error. On the other hand, the calculation cycle Δt is a period during which large disturbances in the air-fuel ratio can occur, and the transportation period from the point in time when the transportation delay time L1 elapses from the time when the purge is started and the time point when the purge is stopped. Only the predetermined period α2 from the time when the delay time L2 has elapsed is made shorter than the calculation cycle Δt0, thereby making the time constant τ smaller than the value τ1 (see FIG. 10). As a result, the same effect as the first embodiment is obtained.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る空燃比制御装置について説明する。この第4実施形態は、前記第3実施形態と同様に、鈍し制御定数nの値を値n0から変更することに代えて演算周期Δtである「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチンの実行周期を前記演算周期Δt0から変更することでローパスフィルタA18dの時定数τを値τ1から変更する点で第2実施形態と異なる。
(Fourth embodiment)
Next, an air-fuel ratio control apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, as in the third embodiment, instead of changing the value of the dull control constant n from the value n0, the “calculation of the basic fuel injection amount correction coefficient KF” routine that is the calculation period Δt is executed. Is different from the second embodiment in that the time constant τ of the low-pass filter A18d is changed from the value τ1 by changing the execution period of? From the calculation period? T0.
この相違点に基づき、第4実施形態のCPU71は、第2実施形態のCPU71が実行する図11〜図13、図15、図16、及び図18に示したルーチンのうち、図11〜図13、及び図15に示したルーチンをそれぞれ実行するとともに、図16のルーチンに代えて第3実施形態のCPU71が実行する上述した図21に示したルーチンを実行し、図18のルーチンに代えて図22にフローチャートにより示したルーチンを実行する。なお、図22において、図18に示したステップと同一のステップについては図18のステップ番号と同一のステップ番号を付している。以下、第4実施形態に特有の図22に示したルーチンについて、説明する。
Based on this difference, the
図22に示した「演算周期Δtの設定」ルーチンは、図21に示す「基本燃料噴射量補正係数KFの計算」ルーチンの実行周期である演算周期Δtを設定・変更するためのルーチンである。図22に示したルーチンは、ステップ2225,2260にて演算周期Δtを演算周期Δt0に設定する点と、ステップ2270にて演算周期Δtを演算周期Δt3(<Δt0)に設定する点とを除き図18に示したルーチンと同じであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
The “setting calculation period Δt” routine shown in FIG. 22 is a routine for setting / changing the calculation period Δt, which is the execution period of the “calculation of basic fuel injection amount correction coefficient KF” routine shown in FIG. The routine shown in FIG. 22 is the same except that the calculation cycle Δt is set to the calculation cycle Δt0 in
以上、説明したように、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の第4実施形態によれば、ローパスフィルタA18dの時定数τに比例する演算周期Δtは、通常、第3実施形態と同様、演算周期Δt0に設定される。一方、演算周期Δtは、空燃比に大きな乱れが発生し得る期間である、パージ時において吸入空気流量Gaが急変した時点から輸送遅れ時間L3が経過した時点からの所定期間α3だけ、演算周期Δt0よりも短くされ、これにより時定数τが前記値τ1よりも小さくされる(図17を参照)。この結果、第2実施形態と同じ効果を奏する。 As described above, according to the fourth embodiment of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the calculation cycle Δt proportional to the time constant τ of the low-pass filter A18d is normally the same as in the third embodiment. The calculation cycle Δt0 is set. On the other hand, the calculation period Δt is a period during which a large disturbance in the air-fuel ratio can occur. The calculation period Δt0 is only a predetermined period α3 from the time when the transportation delay time L3 has elapsed from the time when the intake air flow rate Ga suddenly changes during the purge. Thus, the time constant τ is made smaller than the value τ1 (see FIG. 17). As a result, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第1実施形態においては、図14のステップ1420,1440で、鈍し制御定数nとして使用される値n1と値n2が等しい値とされているが、値n1と値n2を異ならせてもよい。同様に、第3実施形態においては、図20のステップ2020,2040で、演算周期Δtとして使用される演算周期Δt1と演算周期Δt2が等しい値とされているが、演算周期Δt1と演算周期Δt2を異ならせるように構成してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, the values n1 and n2 used as the dull control constant n are equal in
また、上記第1、第3実施形態においては、ローパスフィルタA18dの時定数τを値τ1から小さくする期間である所定期間α1を一定としているが、パージ開始時点でのパージ補正係数KP(k)の変動幅に応じて所定期間α1を変更してもよい。同様に、上記第1、第3実施形態においては、パージ停止時点でのパージ補正係数KP(k)の変動幅に応じて所定期間α2を変更してもよい。更には、上記第2、第4実施形態においては、吸入空気流量Gaが急変した時点でのパージ補正係数KP(k)の変動幅に応じて所定期間α3を変更してもよい。 In the first and third embodiments, the predetermined period α1, which is a period during which the time constant τ of the low-pass filter A18d is reduced from the value τ1, is constant, but the purge correction coefficient KP (k) at the start of the purge. The predetermined period α1 may be changed according to the fluctuation range. Similarly, in the first and third embodiments, the predetermined period α2 may be changed according to the fluctuation range of the purge correction coefficient KP (k) at the purge stop time. Furthermore, in the second and fourth embodiments, the predetermined period α3 may be changed according to the fluctuation range of the purge correction coefficient KP (k) at the time when the intake air flow rate Ga suddenly changes.
また、上記各実施形態においては、パージが開始・停止された時点、又はパージ時において吸入空気流量Gaが急変した時点から輸送遅れ時間LAが経過した時点から所定期間に亘って、ローパスフィルタA18dの時定数τを値τ1から小さくするように構成したが、パージが開始・停止された時点、及びパージ時において吸入空気流量Gaが急変した時点からの所定期間に亘って、ローパスフィルタA18dの時定数τを値τ1から小さくするように構成してもよい。 Further, in each of the above embodiments, the low-pass filter A18d is operated for a predetermined period from the time when the purge is started / stopped, or when the transport delay time LA elapses from the time when the intake air flow rate Ga suddenly changes during the purge. Although the time constant τ is configured to be smaller than the value τ1, the time constant of the low-pass filter A18d is set for a predetermined period from the time when the purge is started / stopped and the time when the intake air flow rate Ga suddenly changes during the purge. You may comprise so that (tau) may be made small from value (tau) 1.
また、上記各実施形態においては、輸送遅れ時間LAに相当するストローク数MAを筒内吸入空気量Mcに基づいて求め、輸送遅れ時間LAの経過をストローク数がMA回に達したことで判定しているが、輸送遅れ時間LAそのものを機関10の運転状態(例えば、筒内吸入空気量Mcと、運転速度NE等)に基づいて求めてもよい。 In each of the above embodiments, the stroke number MA corresponding to the transport delay time LA is obtained based on the in-cylinder intake air amount Mc, and the passage of the transport delay time LA is determined by the number of strokes reaching MA times. However, the transport delay time LA itself may be obtained based on the operating state of the engine 10 (for example, the in-cylinder intake air amount Mc and the operating speed NE).
また、上記第2、第4実施形態においては、図18(図22)のステップ1830において吸入空気流量Gaが急変したか否かを判定する場合に吸入空気流量偏差ΔGaと比較される前期所定値βを一定値としているが、機関10の運転状態(例えば、エバポガス濃度学習値)に応じて所定値βを変更するように構成してもよい。
In the second and fourth embodiments, the predetermined value in the previous period compared with the intake air flow rate deviation ΔGa when determining whether or not the intake air flow rate Ga has suddenly changed in
また、上記各実施形態においては、補正前基本燃料噴射量Fbasebの算出に使用される現時点からMAストローク前のパージ補正係数KP(k−MA)についての値MA(輸送遅れ時間LAに相当する値)を、図6に示すテーブルMapMA(Mc(k))に基づいて求めているが、値MAを所定の一定値としてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the value MA (a value corresponding to the transport delay time LA) for the purge correction coefficient KP (k−MA) before the MA stroke from the present time used for calculating the basic fuel injection amount Fbaseb before correction. ) Is obtained based on the table MapMA (Mc (k)) shown in FIG. 6, but the value MA may be a predetermined constant value.
また、上記各実施形態においては、基本燃料噴射量補正係数KFを求める際に使用される現時点からMBストローク前の指令燃料噴射量Fi(k−MB)についての値MB(遅れ時間LBに相当する値)を、図7に示すテーブルMapMB(Mc(k),NE)に基づいて求めているが、値MBを所定の一定値としてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the value MB (the delay time LB) of the command fuel injection amount Fi (k−MB) before the MB stroke from the current time point used when obtaining the basic fuel injection amount correction coefficient KF. (Value) is calculated based on the table MapMB (Mc (k), NE) shown in FIG. 7, but the value MB may be set to a predetermined constant value.
また、上記各実施形態においては、図8(図16、及び図21のルーチン)に示すように、基本燃料噴射量補正係数設定手段A18に備えられたローパスフィルタA18dは、検出空燃比abyfs(k)、指令燃料噴射量Fi(k−MB)、及び補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)の各値そのものからローパスフィルタ処理前基本燃料噴射量補正係数KFb(=(abyfs(k)・Fi(k−MB))/(abyfr(k)・Fbaseb(k)))を求め、同ローパスフィルタ処理前基本燃料噴射量補正係数KFbをローパスフィルタA18dによりローパスフィルタ処理することで基本燃料噴射量補正係数KFを求めるように構成したが、これに代えて、検出空燃比abyfs(k)、指令燃料噴射量Fi(k−MB)、及び補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)をローパスフィルタA18dによりそれぞれ各別にローパスフィルタ処理した後の各値を用いて基本燃料噴射量補正係数KFを求めるようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, as shown in FIG. 8 (routines of FIGS. 16 and 21), the low-pass filter A18d provided in the basic fuel injection amount correction coefficient setting means A18 detects the detected air-fuel ratio abyfs (k ), The command fuel injection amount Fi (k−MB), and the pre-correction basic fuel injection amount Fbaseb (k) itself, the basic fuel injection amount correction coefficient KFb (= (abyfs (k) · Fi ( k−MB)) / (abyfr (k) · Fbaseb (k))), and the basic fuel injection amount correction coefficient KFb before the low-pass filter processing is low-pass filtered by the low-pass filter A18d, thereby obtaining the basic fuel injection amount correction coefficient. Although KF is obtained, instead of this, the detected air-fuel ratio abyfs (k), the command fuel injection amount Fi (k-MB), and the uncorrected basic fuel injection amount Fbaseb (k) are respectively reduced by the low-pass filter A18d. Each value after low pass filter processing separately It may be used to obtain the basic fuel injection amount correction coefficient KF.
また、上記各実施形態においては、図8に示すように、今回の検出空燃比abyfs(k)、現時点からMBストローク前の指令燃料噴射量Fi(k−MB)、今回の目標空燃比abyfr(k)、及び今回の補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k)に基づいて基本燃料噴射量補正係数KFを求めているが、今回の検出空燃比abyfs(k)、現時点からMBストローク前の指令燃料噴射量Fi(k−MB)、現時点からMBストローク前の目標空燃比abyfr(k−MB)、及び現時点からMBストローク前の補正前基本燃料噴射量Fbaseb(k−MB)に基づいて基本燃料噴射量補正係数KFを求めるように構成してもよい。 In each of the above embodiments, as shown in FIG. 8, the current detected air-fuel ratio abyfs (k), the commanded fuel injection amount Fi (k-MB) before the MB stroke from the present time, the current target air-fuel ratio abyfr ( k), and the basic fuel injection amount correction coefficient KF is obtained based on the current pre-correction basic fuel injection amount Fbaseb (k). The detected air-fuel ratio abyfs (k) this time, the command fuel before the MB stroke from the present time Basic fuel injection based on the injection amount Fi (k-MB), the target air-fuel ratio abyfr (k-MB) before the MB stroke from the current time, and the basic fuel injection amount Fbaseb (k-MB) before the MB stroke from the current time before the correction You may comprise so that the quantity correction coefficient KF may be calculated | required.
また、上記実施形態においては、メインフィードバック制御において、上流側空燃比センサ66による今回の検出空燃比abyfs(k)から現時点からMBストローク前の目標空燃比abyfr(k−MB)を減じた値に基づいてメインフィードバック補正量DFi_mainを求めているが、現時点からMBストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−MB)を現時点からMBストローク前の目標空燃比abyfr(k−MB)で除した値である現時点からMBストローク前の目標筒内燃料供給量Fcr(k−MB)から、現時点からMBストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−MB)を現時点での検出空燃比abyfs(k)で除した値である現時点からMBストローク前の実際の筒内燃料供給量Fc(k−MB)を減じた値である筒内燃料供給量偏差DFcに基づいてメインフィードバック補正量DFi_mainを求めるように構成してもよい。
In the above embodiment, in the main feedback control, a value obtained by subtracting the target air-fuel ratio abyfr (k−MB) before the MB stroke from the current time from the current air-fuel ratio abyfs (k) detected by the upstream air-
また、上記各実施形態においては、パージを行うための蒸発燃料処理機構が備えられていたが、本発明は、蒸発燃料処理機構が備えられていない内燃機関にも適用される。この場合、例えば、吸入空気流量Gaが急変したと判定された時点(例えば、図18のステップ1830の条件が成立した時点)から所定期間に亘ってローパスフィルタA18dの時定数τを値τ1から小さくするように構成してもよい。
In each of the above embodiments, the evaporated fuel processing mechanism for purging is provided. However, the present invention is also applied to an internal combustion engine that is not provided with the evaporated fuel processing mechanism. In this case, for example, the time constant τ of the low-pass filter A18d is decreased from the value τ1 over a predetermined period from the time when it is determined that the intake air flow rate Ga has suddenly changed (for example, when the condition of
これにより、エアフローメータ61により計測される吸入空気流量Gaが、ステップ状に変化する真の吸入空気流量に応答遅れをもって追従することに基づく空燃比制御系における大きな外乱が発生した場合であっても、一時的なエミッションの排出量の増大を抑制することができる。
As a result, even if a large disturbance occurs in the air-fuel ratio control system based on the intake air flow rate Ga measured by the
10…内燃機関、25…燃焼室、39…インジェクタ、48…パージ流路、49…パージ制御弁(VSV)、51…エキゾーストマニホールド、53…三元触媒(第1触媒)、66…上流側空燃比センサ、67…下流側空燃比センサ、70…電気制御装置、71…CPU、74…バックアップRAM
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
指示に応じて燃料を噴射する燃料噴射手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に基づいて目標空燃比を得るための燃料の量である基本燃料噴射量を取得する基本燃料噴射量取得手段と、
前記上流側空燃比センサの出力値に基づく値であってハイパスフィルタ処理された値に基づいてフィードバック補正量を算出するフィードバック補正量算出手段と、
前記基本燃料噴射量の燃料の噴射指示を受けたときに前記燃料噴射手段が実際に噴射する燃料の量が前記内燃機関に供給される混合気の実際の空燃比を前記目標空燃比とするために必要な量となるように、同基本燃料噴射量を補正するための値であってローパスフィルタ処理された値で同基本燃料噴射量を補正する基本燃料噴射量補正手段と、
前記補正された基本燃料噴射量を前記フィードバック補正量で補正することで指令燃料噴射量を算出する指令燃料噴射量算出手段と、
前記指令燃料噴射量の燃料の噴射指示を前記燃料噴射手段に対して行うことで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記基本燃料噴射量補正手段は、
前記内燃機関に供給される混合気の実際の空燃比の前記目標空燃比からの偏移をもたらす同内燃機関の運転状態の変化があった時点以降における所定期間に亘って前記ローパスフィルタ処理の時定数を小さくするように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst;
Fuel injection means for injecting fuel in response to an instruction;
Applied to an internal combustion engine with
Basic fuel injection amount acquisition means for acquiring a basic fuel injection amount that is an amount of fuel for obtaining a target air-fuel ratio based on an operating state of the internal combustion engine;
Feedback correction amount calculation means for calculating a feedback correction amount based on a value based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor and subjected to high-pass filter processing;
The amount of fuel actually injected by the fuel injection means when receiving an instruction to inject fuel of the basic fuel injection amount is set so that the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is the target air-fuel ratio. A basic fuel injection amount correcting means for correcting the basic fuel injection amount with a value for correcting the basic fuel injection amount and a value subjected to low-pass filtering,
Command fuel injection amount calculating means for calculating a command fuel injection amount by correcting the corrected basic fuel injection amount with the feedback correction amount;
An air-fuel ratio control means for performing feedback control of an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine by instructing the fuel injection means to inject fuel of the command fuel injection amount;
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The basic fuel injection amount correction means includes
When the low-pass filter process is performed over a predetermined period after a change in the operating state of the internal combustion engine that causes a deviation of the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine from the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to reduce a constant.
前記基本燃料噴射量補正手段は、前記基本燃料噴射量を補正するための値として、
前記上流側空燃比センサの出力値と、前記目標空燃比と、前記指令燃料噴射量と、前記基本燃料噴射量とに基づいて算出されるパラメータ値を用いるように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The basic fuel injection amount correcting means is a value for correcting the basic fuel injection amount,
An air-fuel ratio of the internal combustion engine configured to use parameter values calculated based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, the target air-fuel ratio, the command fuel injection amount, and the basic fuel injection amount Control device.
前記内燃機関は、
燃料タンク中で蒸発した燃料に基づく燃料ガスを前記内燃機関の吸気通路に導入する燃料ガス導入路と、
前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御するパージ制御弁とを更に備え、
前記基本燃料噴射量補正手段は、前記内燃機関の運転状態の変化があった時点として、
前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態が前記パージ制御弁の制御により変化した時点を用いるように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The internal combustion engine
A fuel gas introduction path for introducing a fuel gas based on the fuel evaporated in the fuel tank into the intake passage of the internal combustion engine;
A purge control valve that controls an introduction state of the fuel gas introduced into the intake passage based on an operation state of the internal combustion engine;
The basic fuel injection amount correction means, as a time when the operating state of the internal combustion engine has changed,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to use a time point when an introduction state of fuel gas introduced into the intake passage is changed by control of the purge control valve.
前記基本燃料噴射量補正手段は、
前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態が前記パージ制御弁の制御により変化した時点として、
前記パージ制御弁の制御により前記燃料ガスの導入が開始された時点、及び/又は停止された時点を用いるように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
The basic fuel injection amount correction means includes
As the time when the introduction state of the fuel gas introduced into the intake passage is changed by the control of the purge control valve,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to use a time point at which introduction of the fuel gas is started and / or stopped by control of the purge control valve.
前記基本燃料噴射量補正手段は、
前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態が前記パージ制御弁の制御により変化した時点として、
前記燃料ガスの導入が継続している期間において前記吸気通路における空気流量が変化した時点を用いるように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 In the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 3 or 4,
The basic fuel injection amount correction means includes
As the time when the introduction state of the fuel gas introduced into the intake passage is changed by the control of the purge control valve,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to use a time point when an air flow rate in the intake passage changes during a period in which the introduction of the fuel gas is continued.
前記燃料ガスが前記パージ制御弁から前記内燃機関の燃焼室に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を取得する輸送遅れ時間取得手段を更に備え、
前記基本燃料噴射量補正手段は、
前記吸気通路に導入される燃料ガスの導入状態が前記パージ制御弁の制御により変化した時点から前記輸送遅れ時間が経過した時点から前記所定期間を開始するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5,
Further comprising transport delay time acquisition means for acquiring a transport delay time which is a time until the fuel gas reaches the combustion chamber of the internal combustion engine from the purge control valve;
The basic fuel injection amount correction means includes
Air-fuel ratio control of an internal combustion engine configured to start the predetermined period from the time when the transportation delay time has elapsed from the time when the introduction state of the fuel gas introduced into the intake passage is changed by the control of the purge control valve apparatus.
前記基本燃料噴射量補正手段は、前記ローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタとしてディジタルフィルタを用いるとともに、同ローパスフィルタ処理に使用される応答性に関する値を変更することで前記ローパスフィルタ処理の時定数を小さくするように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
The basic fuel injection amount correction means uses a digital filter as a low-pass filter for performing the low-pass filter process, and reduces a time constant of the low-pass filter process by changing a value related to responsiveness used in the low-pass filter process. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to do so.
前記基本燃料噴射量補正手段は、前記ローパスフィルタ処理を行うローパスフィルタとしてディジタルフィルタを用いるとともに、前記基本燃料噴射量を補正するための値に対して前記ローパスフィルタ処理を行う周期を短くすることで前記ローパスフィルタ処理の時定数を小さくするように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
The basic fuel injection amount correcting means uses a digital filter as a low-pass filter for performing the low-pass filter processing, and shortens a cycle for performing the low-pass filter processing on a value for correcting the basic fuel injection amount. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to reduce a time constant of the low-pass filter process.
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