JP2007162626A

JP2007162626A - Control device of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2007162626A
Application number: JP2005362143A
Authority: JP
Inventors: Koji Ide; 宏二井手
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-15
Also published as: JP4419950B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine capable of appropriately determining, without delay, that a sub feedback learning for correcting the permanent control error of air-fuel ratio has been completed irrespective of the oxygen storage capacity of a catalyst. <P>SOLUTION: This control device performs a main feedback control of the air-fuel ratio based on the output of a main air-fuel ratio sensor disposed on the upstream side of an exhaust emission catalyst, and a sub feedback control and the sub feedback learning based on the output of a sub oxygen sensor disposed on the downstream side of the catalyst. When the number of times of the output reversal of the sub oxygen sensor reaches a predetermined one, the control device determines that the sub feedback learning is completed. The larger the oxygen storage capacity of the catalyst, the smaller the predetermined number of times of the reversal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、排気浄化触媒の下流に配置された排気ガスセンサの出力に基づいて恒常的な空燃比制御誤差を補正するための学習を行う装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus, and more particularly, to an internal combustion engine suitable as a learning apparatus for correcting a constant air-fuel ratio control error based on an output of an exhaust gas sensor arranged downstream of an exhaust purification catalyst. The present invention relates to an engine control device.

従来、例えば特開２００４−３１６５２３号公報に開示されているように、排気浄化触媒の上流側にメイン空燃比センサを備え、下流側にサブ酸素センサを備えた内燃機関の空燃比制御装置が知られている。この装置では、メイン空燃比センサの出力に基づいて空燃比のメインフィードバック制御が行われるととともに、サブ酸素センサの出力に基づいて、メインフィードバック制御を補完するためのサブフィードバック制御が行われる。 Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-316523, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine having a main air-fuel ratio sensor upstream of an exhaust purification catalyst and a sub-oxygen sensor downstream is known. It has been. In this device, the main feedback control of the air-fuel ratio is performed based on the output of the main air-fuel ratio sensor, and the sub-feedback control for complementing the main feedback control is performed based on the output of the sub-oxygen sensor.

また、上記装置では、サブフィードバック制御により算出されるサブフィードバック補正値に含まれる恒常的な成分をサブフィードバック学習値として学習する制御も行われる。一般に、メインフィードバック制御には、内燃機関の個体差や経時変化によって、恒常的な誤差が内在するのが通常である。サブフィードバック学習値は、そのような恒常的な誤差を補正するための値である。このサブフィードバック学習値を学習し、記憶しておくことにより、サブフィードバック制御が開始された後、実際の空燃比を目標空燃比に速やかに近づけることができる。 Further, in the above apparatus, control is performed in which a constant component included in the sub feedback correction value calculated by the sub feedback control is learned as a sub feedback learning value. In general, the main feedback control usually has a constant error due to individual differences of internal combustion engines and changes with time. The sub feedback learning value is a value for correcting such a constant error. By learning and storing the sub-feedback learning value, the actual air-fuel ratio can be quickly brought close to the target air-fuel ratio after the sub-feedback control is started.

車載のＥＣＵ(Electronic Control Unit)においては、上記サブフィードバック学習値は、通常、ＲＡＭ（揮発性メモリ）に記憶されている。このため、バッテリが一時取り外されることによって給電が中断された場合には、サブフィードバック学習値は初期化（バッテリクリア）されてしまい、学習した情報は消滅してしまう。従って、バッテリクリア後しばらくの間は、サブフィードバック学習値が適正な値に収束していないので、恒常的な空燃比制御誤差を十分に補正することができず、その結果、排気エミッションが悪化し易い。 In an in-vehicle ECU (Electronic Control Unit), the sub-feedback learning value is usually stored in a RAM (volatile memory). For this reason, when the power supply is interrupted by temporarily removing the battery, the sub-feedback learning value is initialized (battery clear), and the learned information disappears. Therefore, since the sub-feedback learning value has not converged to an appropriate value for a while after the battery is cleared, the constant air-fuel ratio control error cannot be sufficiently corrected, and as a result, exhaust emission deteriorates. easy.

ところで、内燃機関の減速時に燃料カットが実行されると、メインおよびサブの空燃比フィードバック制御やサブフィードバック学習制御は実行されなくなるのが普通である。そこで、上記従来の装置においては、バッテリクリア後にサブフィードバック学習を早期に収束させることを目的として、サブフィードバック学習が収束したと判定されるまでは、燃料カットを禁止することとしている。燃料カットを禁止することにより、サブフィードバック学習制御が実行される機会を増やすことができ、サブフィードバック学習を早期に収束させることができる。 By the way, when the fuel cut is executed during deceleration of the internal combustion engine, the main and sub air-fuel ratio feedback control and the sub feedback learning control are usually not executed. Therefore, in the conventional apparatus, fuel cut is prohibited until it is determined that the sub-feedback learning has converged for the purpose of converging the sub-feedback learning early after the battery is cleared. By prohibiting the fuel cut, it is possible to increase the chances that the sub-feedback learning control is executed, and it is possible to converge the sub-feedback learning early.

特開２００４−３１６５２３号公報JP 2004-316523 A

上記従来の装置においては、サブフィードバック学習が収束したかどうかを、触媒下流のサブ酸素センサの出力がリッチとリーンとの間で反転した回数が所定回数に達したか否かで判定している。 In the above-described conventional apparatus, whether or not the sub feedback learning has converged is determined by whether or not the number of times the output of the sub oxygen sensor downstream of the catalyst is inverted between rich and lean has reached a predetermined number. .

ところが、サブ酸素センサの出力が反転する周期は、触媒の劣化度合いが小さいほど、長くなる傾向がある。なぜなら、触媒劣化度が小さいと、酸素吸蔵能力（最大酸素吸蔵量）が大きいため、触媒上流の空燃比が反転してから触媒の吸蔵酸素が飽和あるいは枯渇するまでの時間が長くなり、それゆえ、触媒下流の空燃比が反転するまでの時間が長くなるからである。 However, the period at which the output of the sub oxygen sensor is inverted tends to become longer as the degree of deterioration of the catalyst is smaller. Because, if the degree of catalyst deterioration is small, the oxygen storage capacity (maximum oxygen storage amount) is large, so the time from when the air-fuel ratio upstream of the catalyst is reversed until the stored oxygen of the catalyst is saturated or exhausted is long. This is because the time until the air-fuel ratio downstream of the catalyst is reversed becomes longer.

このように、触媒の劣化が進行していない場合、すなわち酸素吸蔵能力が大きい場合には、サブ酸素センサの出力が反転する周期は長くなる。このため、上記従来の装置では、触媒の劣化が進行していないときには、バッテリクリア後、サブフィードバック学習が収束したと判定されるまでに長時間を要する。サブフィードバック学習が収束したと判定されるまでは、前述したように燃料カットの実行が禁止される。このため、学習収束判定が遅れると、その間、減速時においても燃料カットが実行されない分、燃費が悪化し易いという問題がある。 As described above, when the deterioration of the catalyst is not progressing, that is, when the oxygen storage capacity is large, the cycle in which the output of the sub oxygen sensor is inverted becomes long. For this reason, in the above conventional apparatus, when the deterioration of the catalyst is not progressing, it takes a long time until it is determined that the sub feedback learning has converged after the battery is cleared. Until it is determined that the sub-feedback learning has converged, execution of fuel cut is prohibited as described above. For this reason, if the learning convergence determination is delayed, there is a problem that fuel consumption is likely to deteriorate because fuel cut is not executed even during deceleration.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、恒常的な空燃比制御誤差を補正するためのサブフィードバック学習が収束したことを、触媒の酸素吸蔵能力の大きさにかかわらず、遅滞なく適時に判定することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The fact that the sub-feedback learning for correcting the constant air-fuel ratio control error has converged depends on the oxygen storage capacity of the catalyst. Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can make a determination in a timely manner without delay.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の上流に配置されたメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置されたサブ排気ガスセンサと、
前記メイン排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比のメインフィードバック制御を行うメインフィードバック手段と、
前記サブ排気ガスセンサの出力に基づいて、前記メインフィードバック制御を補完するためのサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、
前記サブフィードバック制御において算出されるサブフィードバック補正値に基づいて、恒常的に内在する誤差成分を補正するためのサブフィードバック学習値を算出するサブフィードバック学習手段と、
前記サブフィードバック学習手段による学習が収束したことを判定するための収束判定条件を設定する収束判定条件設定手段と、
前記収束判定条件が成立した場合に、前記サブフィードバック学習手段による学習が収束したと判定する収束判定手段と、
前記触媒の酸素吸蔵能力を推定する酸素吸蔵能力推定手段と、
を備え、
前記収束判定条件設定手段は、前記酸素吸蔵能力が大きい場合ほど前記収束判定条件が緩和されるように、前記収束判定条件を設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A main exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst;
A sub exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst;
Main feedback means for performing main feedback control of the air-fuel ratio based on the output of the main exhaust gas sensor;
Sub-feedback means for performing sub-feedback control for complementing the main feedback control based on the output of the sub-exhaust gas sensor;
Sub-feedback learning means for calculating a sub-feedback learning value for constantly correcting an inherent error component based on the sub-feedback correction value calculated in the sub-feedback control;
Convergence determination condition setting means for setting a convergence determination condition for determining that learning by the sub-feedback learning means has converged;
A convergence determination means for determining that learning by the sub-feedback learning means has converged when the convergence determination condition is satisfied;
Oxygen storage capacity estimation means for estimating the oxygen storage capacity of the catalyst;
With
The convergence determination condition setting means sets the convergence determination condition such that the convergence determination condition is relaxed as the oxygen storage capacity increases.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記収束判定条件は、前記サブ排気ガスセンサの出力がリーン出力とリッチ出力との間で反転した回数が所定回数に到達することであり、
前記収束判定条件設定手段は、前記酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、前記所定回数を少なくすることを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
The convergence determination condition is that the number of times the output of the sub exhaust gas sensor is inverted between the lean output and the rich output reaches a predetermined number of times,
The convergence determination condition setting means reduces the predetermined number of times as the oxygen storage capacity is larger.

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記収束判定条件は、前記サブ排気ガスセンサの出力とその制御目標値との偏差の積分値またはそのなまし値が所定範囲内にある状態が所定時間継続することであり、
前記収束判定条件設定手段は、前記酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、前記所定範囲を広くするか、または、前記所定時間を短くすることを特徴とする。 The third invention is the first invention, wherein
The convergence determination condition is that a state in which an integrated value of a deviation between the output of the sub exhaust gas sensor and its control target value or a smoothed value thereof is within a predetermined range continues for a predetermined time,
The convergence determination condition setting means widens the predetermined range or shortens the predetermined time as the oxygen storage capacity is larger.

また、第４の発明は、第１の発明において、
前記収束判定条件は、前記サブフィードバック学習値の更新量を所定積算時間に渡って積算した値が所定範囲内に到達することであり、
前記収束判定条件設定手段は、前記酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、前記所定範囲を広くするか、または、前記所定積算時間を長くすることを特徴とする。 Moreover, 4th invention is set in 1st invention,
The convergence determination condition is that a value obtained by integrating the update amount of the sub feedback learning value over a predetermined integration time reaches a predetermined range,
The convergence determination condition setting means widens the predetermined range or lengthens the predetermined integration time as the oxygen storage capacity is larger.

第１の発明によれば、触媒の酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、サブフィードバック学習が収束したことを判定するための収束判定条件を緩和することができる。触媒の酸素吸蔵能力が大きいと、サブ排気ガスセンサの出力が反転する周期が長くなり易い。このため、サブフィードバック学習の収束判定条件が同じであると、その成立時が遅延し易くなる。第１の発明によれば、酸素吸蔵能力が大きい場合であっても、収束判定条件を緩和することにより、サブフィードバック学習の収束判定時が不当に遅延するのを防止することができる。その結果、収束判定時の遅延による弊害、例えば燃料カット禁止状態が延長されることによる燃費悪化等が生ずることを有効に防止することができる。 According to the first invention, the convergence determination condition for determining that the sub-feedback learning has converged can be relaxed as the oxygen storage capacity of the catalyst increases. When the oxygen storage capacity of the catalyst is large, the period during which the output of the sub exhaust gas sensor is reversed tends to be long. For this reason, if the convergence determination conditions of sub-feedback learning are the same, the establishment time is likely to be delayed. According to the first invention, even when the oxygen storage capacity is large, by relaxing the convergence determination condition, it is possible to prevent an unreasonable delay in the convergence determination time of sub-feedback learning. As a result, it is possible to effectively prevent adverse effects caused by delay at the time of convergence determination, for example, deterioration of fuel consumption due to extension of the fuel cut prohibition state.

第２の発明によれば、サブ排気ガスセンサの出力がリーン出力とリッチ出力との間で反転した回数が所定回数に到達することを収束判定条件とすることができる。そして、酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、上記所定回数を少なくすることにより、上記収束判定条件を緩和することができる。これにより、酸素吸蔵能力の大きさにかかわらず、サブフィードバック学習の収束を適時に判定することができる。 According to the second invention, the convergence determination condition can be that the number of times the output of the sub exhaust gas sensor is inverted between the lean output and the rich output reaches a predetermined number. Then, as the oxygen storage capacity is larger, the convergence determination condition can be relaxed by decreasing the predetermined number of times. Thereby, the convergence of sub-feedback learning can be determined in a timely manner regardless of the oxygen storage capacity.

第３の発明によれば、サブ排気ガスセンサの出力とその制御目標値との偏差の積分値またはそのなまし値が所定範囲内にある状態が所定時間継続することを収束判定条件とすることができる。そして、酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、上記所定範囲を広くするか、または、上記所定時間を短くすることにより、上記収束判定条件を緩和することができる。これにより、酸素吸蔵能力の大きさにかかわらず、サブフィードバック学習の収束を適時に判定することができる。 According to the third invention, the convergence determination condition is that the integral value of the deviation between the output of the sub-exhaust gas sensor and the control target value thereof or the state in which the smoothed value is within a predetermined range continues for a predetermined time. it can. And as the oxygen storage capacity is larger, the convergence determination condition can be relaxed by widening the predetermined range or shortening the predetermined time. Thereby, the convergence of sub-feedback learning can be determined in a timely manner regardless of the oxygen storage capacity.

第４の発明によれば、サブフィードバック学習値の更新量を所定積算時間に渡って積算した値が所定範囲内に到達することを収束判定条件とすることができる。そして、酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、上記所定範囲を広くするか、または、上記所定積算時間を長くすることにより、上記収束判定条件を緩和することができる。これにより、酸素吸蔵能力の大きさにかかわらず、サブフィードバック学習の収束を適時に判定することができる。 According to the fourth aspect, the convergence determination condition can be that a value obtained by integrating the update amount of the sub feedback learning value over a predetermined integration time reaches a predetermined range. As the oxygen storage capacity is larger, the convergence determination condition can be relaxed by increasing the predetermined range or increasing the predetermined integration time. Thereby, the convergence of sub-feedback learning can be determined in a timely manner regardless of the oxygen storage capacity.

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、車両に動力源として搭載される内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、複数の気筒を有する多気筒機関であり、図１は、そのうちの一気筒の断面を示している。 Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10 that is mounted on a vehicle as a power source. The internal combustion engine 10 is a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders, and FIG. 1 shows a cross section of one of the cylinders.

内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２には、吸入空気量を検出するエアフロメータ１６が配置されている。エアフロメータ１６の下流には、スロットル弁１８が配置されている。スロットル弁１８は、アクセル開度等に基づいてスロットルモータ２０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットル弁１８の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサ２２が配置されている。アクセル開度は、アクセルペダルの近傍に設けられたアクセルポジションセンサ２４によって検出される。 An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with each cylinder of the internal combustion engine 10. An air flow meter 16 that detects the amount of intake air is disposed in the intake passage 12. A throttle valve 18 is disposed downstream of the air flow meter 16. The throttle valve 18 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor 20 based on an accelerator opening or the like. In the vicinity of the throttle valve 18, a throttle position sensor 22 for detecting the throttle opening is disposed. The accelerator opening is detected by an accelerator position sensor 24 provided in the vicinity of the accelerator pedal.

内燃機関１０の各気筒には、吸気ポートの内に燃料を噴射するための燃料噴射弁２６が配置されている。なお、内燃機関１０は、図示のようなポート噴射式のものに限らず、燃料を筒内に直接噴射する方式のものでもよい。 Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with a fuel injection valve 26 for injecting fuel into the intake port. The internal combustion engine 10 is not limited to the port injection type as shown in the figure, but may be a type in which fuel is directly injected into the cylinder.

内燃機関１０の各気筒には、更に、吸気弁２８、点火プラグ３０、および排気弁３２が設けられている。 Each cylinder of the internal combustion engine 10 is further provided with an intake valve 28, a spark plug 30, and an exhaust valve 32.

内燃機関１０のクランク軸３６の近傍には、クランク軸３６の回転角を検出するためのクランク角センサ３８が取り付けられている。クランク角センサ３８の出力によれば、クランク軸３６の回転位置や機関回転数NE（回転速度）などを検知することができる。 A crank angle sensor 38 for detecting the rotation angle of the crankshaft 36 is attached in the vicinity of the crankshaft 36 of the internal combustion engine 10. According to the output of the crank angle sensor 38, the rotational position of the crankshaft 36, the engine rotational speed NE (rotational speed), and the like can be detected.

内燃機関１０の排気通路１４には、排気ガスを浄化するための上流触媒（スタートコンバータ）４０および下流触媒（アンダーフロアコンバータ）４２が直列に配置されている。上流触媒４０および下流触媒４２は、何れも、ＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを同時に浄化することのできる三元触媒としての機能を有している。 In the exhaust passage 14 of the internal combustion engine 10, an upstream catalyst (start converter) 40 and a downstream catalyst (underfloor converter) 42 for purifying exhaust gas are arranged in series. Each of the upstream catalyst 40 and the downstream catalyst 42 has a function as a three-way catalyst that can simultaneously purify CO, HC, and NOx.

上流触媒４０の上流側には、その位置で排気空燃比を検出するためのメイン空燃比センサ４４が配置されている。メイン空燃比センサ４４は、上流触媒４０に流入する排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサである。 On the upstream side of the upstream catalyst 40, a main air-fuel ratio sensor 44 for detecting the exhaust air-fuel ratio at that position is disposed. The main air-fuel ratio sensor 44 is a sensor that emits a substantially linear output with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 40.

上流触媒４０の下流側であって下流触媒４２の上流側には、サブ酸素センサ４６が配置されている。サブ酸素センサ４６は、上流触媒４０から流出してくる排気ガスが理論空燃比に対してリッチであるか、或いはリーンであるかに応じて急変する出力を発するセンサである。また、上流触媒４０には、その温度を検出する温度センサ４７が設けられている。 A sub oxygen sensor 46 is disposed downstream of the upstream catalyst 40 and upstream of the downstream catalyst 42. The sub oxygen sensor 46 is a sensor that emits an output that suddenly changes depending on whether the exhaust gas flowing out from the upstream catalyst 40 is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the upstream catalyst 40 is provided with a temperature sensor 47 for detecting its temperature.

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。 The system of the present embodiment further includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is connected to the various sensors and actuators described above. The ECU 50 can control the operating state of the internal combustion engine 10 based on those sensor outputs.

［実施の形態１における空燃比制御］
本実施形態の装置は、メイン空燃比センサ４４の出力を基礎とするメインフィードバック制御と、サブ酸素センサ４６の出力を基礎とするサブフィードバック制御とを組み合わせた空燃比フィードバック制御を実行する。より具体的には、本実施形態において、ＥＣＵ５０は、メイン空燃比センサ４４の出力evafbseやサブ酸素センサ４６の出力に基づいて次式で表される補正後A/F出力evabyfを算出し、その補正後A/F出力evabyfが目標空燃比に対応する値となるように燃料噴射量を制御する処理を実行する。 [Air-fuel ratio control in Embodiment 1]
The apparatus of the present embodiment executes air-fuel ratio feedback control that combines main feedback control based on the output of the main air-fuel ratio sensor 44 and sub-feedback control based on the output of the sub-oxygen sensor 46. More specifically, in this embodiment, the ECU 50 calculates a corrected A / F output evabyf expressed by the following equation based on the output evafbse of the main air-fuel ratio sensor 44 and the output of the sub oxygen sensor 46, A process of controlling the fuel injection amount is executed so that the corrected A / F output evabyf becomes a value corresponding to the target air-fuel ratio.

evabyf＝evafbse＋evafsfb＋evafsfbg ・・・（１）
上記（１）式中、右辺第１項の「evafbse」は、メイン空燃比センサ４４の出力電圧である。また、右辺第２項の「evafsfb」は、サブ酸素センサ４６の出力に基づいて算出されるサブフィードバック補正値である。そして、右辺第３項の「evafsfbg」は、サブフィードバック学習値である。 evabyf = evafbse + evafsfb + evafsfbg (1)
In the above equation (1), “evafbse” in the first term on the right side is the output voltage of the main air-fuel ratio sensor 44. Further, “evafsfb” in the second term on the right side is a sub feedback correction value calculated based on the output of the sub oxygen sensor 46. The third term “evafsfbg” on the right side is a sub-feedback learning value.

本実施形態では、上記（１）式に従って補正後A/F出力evabyfが算出され、更に、その補正後A/F出力evabyfを、目標空燃比相当の値に近づけるためのメインフィードバック制御が実行される。このメインフィードバック制御では、具体的には、補正後A/F出力evabyfを空燃比に換算する処理、その結果得られた空燃比と目標空燃比との偏差ΔA/Fを算出する処理、および、その偏差ΔA/Fを所定のゲインで燃料噴射量の補正に反映させる処理が実行される。 In the present embodiment, the corrected A / F output evabyf is calculated according to the above equation (1), and further, main feedback control is performed to bring the corrected A / F output evabyf closer to a value corresponding to the target air-fuel ratio. The In this main feedback control, specifically, a process of converting the corrected A / F output evabyf into an air-fuel ratio, a process of calculating a deviation ΔA / F between the air-fuel ratio obtained as a result and the target air-fuel ratio, and A process of reflecting the deviation ΔA / F in the correction of the fuel injection amount with a predetermined gain is executed.

メイン空燃比センサ４４が理想的な特性を示す場合は、その出力evafbseと、上流触媒４０の上流における空燃比（以下「触媒前空燃比」と称す）とが一義的な関係を示す。そして、この場合には、メイン空燃比センサ４４の出力evafbseが理論空燃比相当の値となるようにメインフィードバックを実行すれば、上流触媒４０に流れ込む排気ガスは、理論空燃比近傍の空燃比を有するものとなり、上流触媒４０の下流には、浄化された排気ガスだけが流出することとなる。 When the main air-fuel ratio sensor 44 exhibits ideal characteristics, the output evafbse and the air-fuel ratio upstream of the upstream catalyst 40 (hereinafter referred to as “pre-catalyst air-fuel ratio”) have a unique relationship. In this case, if the main feedback is executed so that the output evafbse of the main air-fuel ratio sensor 44 becomes a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 40 has an air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, only the purified exhaust gas flows out downstream of the upstream catalyst 40.

しかしながら、現実には、メイン空燃比センサ４４および信号伝送系の個体差や経年変化、或いは内燃機関１０の運転状態の変化等が原因となって、メイン空燃比センサ４４は必ずしも理想的な出力特性を発揮するものではない。このため、メインフィードバック制御が実行されている状況下でも、上流触媒４０の下流にリッチ或いはリーンな排気ガスが吹き抜けてくる場合がある。サブ酸素センサ４６によれば、このような事態を正確に検出することが可能である。よって、上流触媒４０の下流にリッチな排気ガスが吹き抜けてきたことがサブ酸素センサ４６により検出された場合は、触媒前空燃比が全体としてリッチ側にシフトしていると判断できる。そして、この場合は、燃料噴射量が現状よりも少なく算出されるようにメイン空燃比センサ４４の出力evafbseを補正すれば、メインフィードバックの結果として得られる触媒前空燃比を理論空燃比に近づけることが可能である。 However, in reality, the main air-fuel ratio sensor 44 does not necessarily have ideal output characteristics due to individual differences or aging of the main air-fuel ratio sensor 44 and the signal transmission system, or changes in the operating state of the internal combustion engine 10. It is not something that demonstrates. For this reason, even under the situation where the main feedback control is being performed, the rich or lean exhaust gas may blow through downstream of the upstream catalyst 40. The sub oxygen sensor 46 can accurately detect such a situation. Therefore, when the sub oxygen sensor 46 detects that rich exhaust gas has blown downstream of the upstream catalyst 40, it can be determined that the pre-catalyst air-fuel ratio has shifted to the rich side as a whole. In this case, if the output evafbse of the main air-fuel ratio sensor 44 is corrected so that the fuel injection amount is calculated to be smaller than the current amount, the pre-catalyst air-fuel ratio obtained as a result of the main feedback is brought close to the stoichiometric air-fuel ratio. Is possible.

一方、上流触媒４０の下流にリーンな排気ガスが吹き抜けてきたことがサブ酸素センサ４６により検出された場合は、触媒前空燃比が全体としてリーン側にシフトしていると判断できる。そして、この場合は、燃料噴射量が現状よりも多く算出されるようにメイン空燃比センサ４４の出力evafbseを補正すれば、メインフィードバックの結果として得られる触媒前空燃比を理論空燃比に近づけることが可能である。上記（１）式に含まれるサブフィードバック補正値evafsfbは、このような機能を実現するための補正値である。すなわち、サブフィードバック制御は、メインフィードバック制御を補完する機能を有するものである。 On the other hand, if it is detected by the sub oxygen sensor 46 that lean exhaust gas has blown downstream of the upstream catalyst 40, it can be determined that the pre-catalyst air-fuel ratio has shifted to the lean side as a whole. In this case, if the output evafbse of the main air-fuel ratio sensor 44 is corrected so that the fuel injection amount is calculated to be larger than the current amount, the pre-catalyst air-fuel ratio obtained as a result of the main feedback is brought close to the stoichiometric air-fuel ratio. Is possible. The sub-feedback correction value evafsfb included in the above equation (1) is a correction value for realizing such a function. That is, the sub feedback control has a function that complements the main feedback control.

ＥＣＵ５０は、具体的には、サブ酸素センサ４６の出力と、その目標値（理論空燃比相当の出力値）との偏差に、所定の演算を施すことにより、サブフィードバック補正値evafsfbを算出する。より具体的には、本実施形態では、ＰＩＤ制御によりサブフィードバック補正値evafsfbを算出するものとする。すなわち、サブフィードバック補正値evafsfbは、サブ酸素センサ４６の出力とその目標値との偏差に基づく比例項、積分項、および微分項の和として算出される。 Specifically, the ECU 50 calculates the sub feedback correction value evafsfb by performing a predetermined calculation on the deviation between the output of the sub oxygen sensor 46 and the target value (output value corresponding to the theoretical air-fuel ratio). More specifically, in the present embodiment, the sub feedback correction value evafsfb is calculated by PID control. That is, the sub feedback correction value evafsfb is calculated as the sum of a proportional term, an integral term, and a derivative term based on the deviation between the output of the sub oxygen sensor 46 and its target value.

サブフィードバック補正値evafsfbに含まれる積分項の成分は、メインフィードバックに恒常的に内在している誤差として把握することができる。上記（１）式におけるサブフィードバック学習値evafsfbgは、サブフィードバック補正値evafsfbからその積分項成分を所定の更新タイミングで移し替えることにより、算出される値である。 The component of the integral term included in the sub-feedback correction value evafsfb can be grasped as an error that is permanently inherent in the main feedback. The sub feedback learning value evafsfbg in the above equation (1) is a value calculated by transferring the integral term component from the sub feedback correction value evafsfb at a predetermined update timing.

このような処理によれば、メインフィードバック制御に恒常的に内在する誤差成分をサブフィードバック学習値evafsfbgに吸収させ、メインフィードバック制御に内包される誤差成分の変動分だけをサブフィードバック補正値evafsfbに吸収させることができる。そして、学習が進むと、サブフィードバック学習値evafsfbgは、上記の恒常的な誤差成分を適正に反映した値に収束していき、安定した値をとるようになる。 According to such processing, the error component that is permanently present in the main feedback control is absorbed in the sub-feedback learning value evafsfbg, and only the fluctuation component of the error component included in the main feedback control is absorbed in the sub-feedback correction value evafsfb. Can be made. As learning progresses, the sub-feedback learning value evafsfbg converges to a value that appropriately reflects the above-described constant error component, and takes a stable value.

このようなサブフィードバック学習値evafsfbgは、ＥＣＵ５０が備えるスタンバイＲＡＭに記憶される。スタンバイＲＡＭは、イグニッションスイッチのオフ時にも給電が継続されて記憶情報が保持されるメモリである。サブフィードバック学習が収束している場合には、スタンバイＲＡＭに記憶されたサブフィードバック学習値evafsfbgを用いることにより、恒常的な誤差成分を直ちに補正することができる。このため、内燃機関１０の始動後や、空燃比フィードバック制御の再開後において、実際の空燃比を目標空燃比に速やかに近づけることができる。 Such a sub feedback learning value evafsfbg is stored in a standby RAM provided in the ECU 50. The standby RAM is a memory that retains stored information by continuing power supply even when the ignition switch is turned off. When the sub feedback learning has converged, the constant error component can be immediately corrected by using the sub feedback learning value evafsfbg stored in the standby RAM. For this reason, the actual air-fuel ratio can be brought close to the target air-fuel ratio quickly after the internal combustion engine 10 is started or after the air-fuel ratio feedback control is resumed.

ところが、車両のバッテリが一時取り外されることによってスタンバイＲＡＭへの給電が中断された場合、すなわちバッテリクリアされた場合などには、サブフィードバック学習値evafsfbgが初期化されてしまい、それまでに学習した情報が消えてしまう。このため、サブフィードバック学習値evafsfbgが初期化された場合には、その後サブフィードバック学習値evafsfbgが適正な値に収束（安定化）するまでの期間においては、恒常的な誤差成分を十分に補正することができず、排気エミッションが悪化し易い。それゆえ、サブフィードバック学習値evafsfbgが初期化された場合には、なるべく早くサブフィードバック学習値evafsfbgを収束させるのが好ましい。 However, when power supply to the standby RAM is interrupted by temporarily removing the battery of the vehicle, that is, when the battery is cleared, the sub-feedback learning value evafsfbg is initialized, and the information learned so far Disappears. Therefore, when the sub-feedback learning value evafsfbg is initialized, the constant error component is sufficiently corrected until the sub-feedback learning value evafsfbg converges (stabilizes) to an appropriate value. Cannot be performed, and exhaust emission tends to deteriorate. Therefore, when the sub feedback learning value evafsfbg is initialized, it is preferable to converge the sub feedback learning value evafsfbg as soon as possible.

ところで、内燃機関１０では、減速時などに燃料噴射を停止する燃料カットが行われる。燃料カットの実行中には、空燃比のメインフィードバック制御およびサブフィードバック制御は行われなくなるので、サブフィードバック学習値evafsfbgの更新もされなくなる。このため、サブフィードバック学習値evafsfbgが未だ収束していない期間に燃料カットが行われると、その分だけ学習の機会が減るので、サブフィードバック学習値evafsfbgが収束するのが遅くなる。 By the way, in the internal combustion engine 10, a fuel cut for stopping fuel injection is performed at the time of deceleration or the like. While the fuel cut is being executed, the main feedback control and the sub feedback control of the air-fuel ratio are not performed, so that the sub feedback learning value evafsfbg is not updated. For this reason, if the fuel cut is performed during a period in which the sub-feedback learning value evafsfbg has not yet converged, the learning opportunities are reduced by that amount, so that the sub-feedback learning value evafsfbg converges later.

そこで、本実施形態では、サブフィードバック学習値evafsfbgが初期化された場合には、その後、サブフィードバック学習値evafsfbgが収束したかどうかを逐次判定し、収束したと判定されるまでは、燃料カットの実行を禁止することとしている。ここで、サブフィードバック学習値evafsfbgの収束を判定する方法としては、以下に説明するように、いくつかの方法がある。 Therefore, in the present embodiment, when the sub-feedback learning value evafsfbg is initialized, it is then sequentially determined whether or not the sub-feedback learning value evafsfbg has converged. Execution is prohibited. Here, as described below, there are several methods for determining the convergence of the sub-feedback learning value evafsfbg.

［サブフィードバック学習の収束判定条件１］
図２は、サブフィードバック学習の収束判定条件を説明するためのタイミングチャートである。ここで、図２（Ａ）はサブ酸素センサ４６の出力の波形を表している。 [Convergence criteria 1 for sub-feedback learning]
FIG. 2 is a timing chart for explaining convergence determination conditions for sub-feedback learning. Here, FIG. 2A shows a waveform of the output of the sub oxygen sensor 46.

サブフィードバック学習値evafsfbgが初期化された場合には、恒常的に内在する誤差成分を十分に補正することができないため、以後しばらくの間は、触媒前空燃比がリーン、リッチの何れかに偏った状態が継続する。このため、図２（Ａ）の時刻ｔ_１より前のように、サブ酸素センサ４６の出力は、リーン出力、リッチ出力の何れか一方に貼り付いた状態となる。図２（Ａ）は、時刻ｔ_１より前で、空燃比がリーンに偏っている場合を示している。 When the sub-feedback learning value evafsfbg is initialized, the inherent error component cannot be sufficiently corrected. The state continues. Therefore, as before time t ₁ in FIG. 2 (A), the output of the sub oxygen sensor 46, a lean output, the state stuck in one of the rich output. 2 (A) is, prior to time t _1, shows a case where the air-fuel ratio is biased to lean.

図２（Ａ）の時刻ｔ_１前の状態から、メインおよびサブのフィードバック制御により燃料噴射量が補正されていくと、やがては触媒前空燃比がリーンからリッチに反転し、その後、上流触媒４０後流の空燃比もリーンからリッチに反転して、サブ酸素センサ４６の出力が反転する（時刻ｔ_１）。その後、サブ酸素センサ４６の出力は、図２中の時刻ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４、・・・と反転を繰り返していく。 When the fuel injection amount is corrected by the main and sub feedback control from the state before time t _{1 in} FIG. 2A, the pre-catalyst air-fuel ratio is eventually reversed from lean to rich, and then the upstream catalyst 40 The wake air-fuel ratio is also inverted from lean to rich, and the output of the sub oxygen sensor 46 is inverted (time t ₁ ). Thereafter, the output of the sub oxygen sensor 46 repeats reversal with times t ₂ , t ₃ , t ₄ ,... In FIG.

このようにしてサブ酸素センサ４６の出力がリッチ出力とリーン出力との間で反転を繰り返すことにより、サブフィードバック学習値evafsfbgは適正な値に近づいていき、やがて収束する。よって、適当な判定回数Ａを設定することにより、サブ酸素センサ４６の出力反転回数が判定回数Ａに到達したことが確認された場合に、サブフィードバック学習が収束したものと判定することができる。この判定条件を以下「収束判定条件１」と称する。 In this manner, the output of the sub oxygen sensor 46 is repeatedly inverted between the rich output and the lean output, whereby the sub feedback learning value evafsfbg approaches an appropriate value and eventually converges. Therefore, by setting an appropriate determination number A, when it is confirmed that the output inversion number of the sub oxygen sensor 46 has reached the determination number A, it can be determined that the sub feedback learning has converged. This determination condition is hereinafter referred to as “convergence determination condition 1”.

［サブフィードバック学習の収束判定条件２］
図２（Ｂ）はサブ酸素センサ４６の出力とその目標値との偏差の積分値（以下「偏差積分値」と称する）の波形を表している。サブ酸素センサ４６の出力の目標値は、理論空燃比に相当する出力とされる。本発明では、上記偏差積分値は、例えばローパスフィルタなどによるなまし処理（平滑化処理）が施されたなまし値を用いても良い。以下の説明では、なまし値を用いる場合も含めて単に「偏差積分値」と称する。 [Convergence criteria 2 for sub-feedback learning]
FIG. 2B shows a waveform of an integrated value (hereinafter referred to as “deviation integrated value”) of the deviation between the output of the sub oxygen sensor 46 and its target value. The target value of the output of the sub oxygen sensor 46 is an output corresponding to the theoretical air-fuel ratio. In the present invention, the deviation integrated value may be an annealing value that has been subjected to an annealing process (smoothing process) using, for example, a low-pass filter. In the following description, including the case where the annealing value is used, it is simply referred to as “deviation integral value”.

図２（Ｂ）に示すように、サブ酸素センサ４６の偏差積分値は、サブフィードバック学習が進むに従って、ある幅を持った範囲内の値に収束していく。よって、適当な判定範囲Ｂおよび判定時間Ｔ_１を設定することにより、サブ酸素センサ４６の偏差積分値が判定範囲Ｂ内にある状態が判定時間Ｔ_１だけ継続したことが確認された場合に、サブフィードバック学習が収束したものと判定することができる。この判定条件を以下「収束判定条件２」と称する。 As shown in FIG. 2B, the integrated deviation value of the sub oxygen sensor 46 converges to a value within a certain range as the sub feedback learning progresses. Therefore, by setting the appropriate determination range B and determination time T _1, when the state where the deviation integrated value of the sub oxygen sensor 46 is within the determination range B continues for a determined time T ₁ is confirmed, It can be determined that the sub-feedback learning has converged. This determination condition is hereinafter referred to as “convergence determination condition 2”.

［サブフィードバック学習の収束判定条件３］
図３は、サブフィードバック学習の収束判定条件の他の例を説明するためのタイミングチャートである。ここで、図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様の、サブ酸素センサ４６の出力の波形を表している。そして、図３（Ｂ）中の実線はサブフィードバック補正値evafsfb中の積分項成分の変化を表し、図３（Ｃ）はサブフィードバック学習値evafsfbgの変化を表している。 [Convergence criteria 3 for sub-feedback learning]
FIG. 3 is a timing chart for explaining another example of the sub feedback learning convergence determination condition. Here, FIG. 3A shows a waveform of the output of the sub oxygen sensor 46, which is similar to FIG. 3B represents a change in the integral term component in the sub feedback correction value evafsfb, and FIG. 3C represents a change in the sub feedback learning value evafsfbg.

図３（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、ＥＣＵ５０は、所定の更新周期でサブフィードバック補正値evafsfb中の積分項成分をサブフィードバック学習値evafsfbgへ移し替えることにより、サブフィードバック学習値evafsfbgを更新していく。なお、図３（Ｂ）中の破線は、サブフィードバック学習値evafsfbgへの移し替えを行わなかったとした場合のサブフィードバック補正値evafsfbの積分項成分の波形を表している。この波形は、図２（Ｂ）の波形と同様の形状となる。 As shown in FIGS. 3B and 3C, the ECU 50 transfers the sub-feedback learning value evafsfbg by transferring the integral term component in the sub-feedback correction value evafsfb to the sub-feedback learning value evafsfbg at a predetermined update period. Update. The broken line in FIG. 3B represents the waveform of the integral term component of the sub-feedback correction value evafsfb when the transfer to the sub-feedback learning value evafsfbg is not performed. This waveform has the same shape as the waveform of FIG.

ＥＣＵ５０は、更に、サブフィードバック学習値evafsfbgの更新量を所定の積算時間Ｃに渡って積算した値（以下「学習値更新量積算値」と称する）を逐次計算している。図３（Ｄ）は、この学習値更新量積算値の変化を表している。図３（Ｄ）は、学習値更新量積算値が過去３回分の更新量の和として算出されるように、積算時間Ｃの長さを設定した場合の例である。 The ECU 50 further sequentially calculates a value obtained by integrating the update amount of the sub feedback learning value evafsfbg over a predetermined integration time C (hereinafter referred to as “learning value update amount integrated value”). FIG. 3D shows a change in the learning value update amount integrated value. FIG. 3D shows an example in which the length of the integration time C is set so that the learning value update amount integrated value is calculated as the sum of the past three update amounts.

サブフィードバック学習値evafsfbgが適正な値に収束していき、その変動が少なくなると、図３（Ｄ）に示すように、学習値更新量積算値は０付近の値に収束していく。よって、適当な積分時間Ｃと、０付近の適当な判定範囲Ｄとを設定することにより、積分時間Ｃに渡る学習値更新量積算値が判定範囲Ｄ内に到達したことが確認された場合に、サブフィードバック学習が収束したものと判定することができる。この判定条件を以下「収束判定条件３」と称する。 When the sub-feedback learning value evafsfbg converges to an appropriate value and the fluctuation thereof decreases, the learning value update amount integrated value converges to a value near 0 as shown in FIG. Therefore, when it is confirmed that the learning value update amount integrated value over the integration time C has reached the determination range D by setting an appropriate integration time C and an appropriate determination range D near 0. It can be determined that the sub-feedback learning has converged. This determination condition is hereinafter referred to as “convergence determination condition 3”.

ところで、上流触媒４０の酸素吸蔵能力（最大酸素吸蔵量）は、上流触媒４０の劣化が進行するに従って、徐々に小さくなっていく。逆に言えば、上流触媒４０の劣化度が小さいほど、その酸素吸蔵能力は大きい。 By the way, the oxygen storage capacity (maximum oxygen storage amount) of the upstream catalyst 40 gradually decreases as the deterioration of the upstream catalyst 40 proceeds. Conversely, the smaller the degree of deterioration of the upstream catalyst 40, the greater the oxygen storage capacity.

ここで、上述した収束判定条件１において、上流触媒４０の劣化度が小さい場合、すなわち、酸素吸蔵能力が大きい場合を考えてみる。上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合には、触媒前空燃比がリッチからリーンあるいはリーンからリッチに反転してから、上流触媒４０の吸蔵酸素が飽和あるいは枯渇するまでの時間が長くなり、その結果、サブ酸素センサ４６が検出する空燃比が反転するまでの時間が長くなる。従って、上流触媒４０の劣化度が小さいほど、サブ酸素センサ４６の出力が反転する周期は長くなる。このため、上流触媒４０の劣化度が小さいほど、サブ酸素センサ４６の出力反転回数が判定回数Ａに到達するまでに長時間を要し、サブフィードバック学習の収束判定時が遅延する。 Here, let us consider a case where the deterioration degree of the upstream catalyst 40 is small in the convergence determination condition 1 described above, that is, a case where the oxygen storage capacity is large. When the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 is large, the time from when the pre-catalyst air-fuel ratio is reversed from rich to lean or from lean to rich becomes longer until the stored oxygen of the upstream catalyst 40 is saturated or depleted. As a result, the time until the air-fuel ratio detected by the sub oxygen sensor 46 is reversed becomes longer. Therefore, the smaller the degree of deterioration of the upstream catalyst 40, the longer the cycle in which the output of the sub oxygen sensor 46 is inverted. For this reason, as the deterioration degree of the upstream catalyst 40 is smaller, it takes a longer time for the output reversal count of the sub oxygen sensor 46 to reach the determination count A, and the convergence determination time of the sub feedback learning is delayed.

また、サブ酸素センサ４６の出力が反転する周期が長くなるほど、図２（Ｂ）に示す偏差積分値の変動幅が大きくなるので、上記収束判定条件２が成立しにくくなる。よって、収束判定条件２によってサブフィードバック学習の収束判定を行う場合も、上流触媒４０の劣化度が小さいほど、サブフィードバック学習の収束判定時が遅延する。 Further, the longer the period in which the output of the sub oxygen sensor 46 is inverted, the greater the fluctuation range of the deviation integral value shown in FIG. 2B, so that the convergence determination condition 2 is less likely to be satisfied. Therefore, even when the convergence determination of the sub feedback learning is performed according to the convergence determination condition 2, the convergence determination time of the sub feedback learning is delayed as the deterioration degree of the upstream catalyst 40 is smaller.

また、サブ酸素センサ４６の出力が反転する周期が長くなるほど、図３（Ｂ）に示すサブフィードバック補正値evafsfb中の積分項成分の変動幅が大きくなるので、図３（Ｃ）に示すサブフィードバック学習値evafsfbgの変動幅（更新量の絶対値）も大きくなる。このため、図３（Ｄ）に示す学習値更新量積算値の絶対値も大きくなり、上記収束判定条件３が成立しにくくなる。よって、収束判定条件３によってサブフィードバック学習の収束判定を行う場合も、上流触媒４０の劣化度が小さいほど、サブフィードバック学習の収束判定時が遅延する。 Further, as the period of inversion of the output of the sub oxygen sensor 46 becomes longer, the fluctuation range of the integral term component in the sub feedback correction value evafsfb shown in FIG. 3 (B) becomes larger, so the sub feedback shown in FIG. 3 (C). The fluctuation range of the learning value evafsfbg (absolute value of the update amount) also increases. For this reason, the absolute value of the learning value update amount integrated value shown in FIG. 3D also increases, and the convergence determination condition 3 is difficult to be satisfied. Therefore, also when the convergence determination of the sub feedback learning is performed according to the convergence determination condition 3, the convergence determination time of the sub feedback learning is delayed as the deterioration degree of the upstream catalyst 40 is smaller.

このように、同じ判定条件でサブフィードバック学習の収束判定を行うこととすると、上流触媒４０の劣化度が小さい場合ほど、すなわち酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、サブフィードバック学習の収束判定時が遅延する。サブフィードバック学習の収束判定時が遅延すると、その分、燃料カット禁止状態が延長されるため、燃費性能の点で不利となる。 As described above, when the convergence determination of the sub feedback learning is performed under the same determination condition, the convergence determination time of the sub feedback learning is delayed as the deterioration degree of the upstream catalyst 40 is smaller, that is, as the oxygen storage capacity is larger. . If the convergence judgment time of sub-feedback learning is delayed, the fuel cut prohibition state is extended accordingly, which is disadvantageous in terms of fuel consumption performance.

そこで、本発明では、酸素吸蔵能力に応じてサブフィードバック学習の収束判定条件を変更することとし、酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、収束判定条件を緩和することとした。これにより、上流触媒４０の劣化度が小さい場合であっても、サブフィードバック学習の収束判定時が遅延するのを回避することができ、燃費悪化等の弊害が生ずるのを防止することができる。 Therefore, in the present invention, the convergence determination condition for sub-feedback learning is changed according to the oxygen storage capacity, and the convergence determination condition is relaxed as the oxygen storage capacity increases. Thereby, even when the degree of deterioration of the upstream catalyst 40 is small, it is possible to avoid delaying the time for determining the convergence of the sub feedback learning, and it is possible to prevent adverse effects such as deterioration of fuel consumption.

［実施の形態１における具体的処理］
図４は、サブフィードバック学習の収束を判定するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートであり、図５は、図４に示すルーチンの実行時に参照されるテーブルを示す図である。なお、図４に示すルーチンは、所定時間ごとに周期的に実行されるものとする。 [Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart of a routine that is executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to determine the convergence of the sub-feedback learning, and FIG. 5 is a table that is referred to when the routine shown in FIG. 4 is executed. Note that the routine shown in FIG. 4 is periodically executed at predetermined time intervals.

また、ＥＣＵ５０は、他のルーチンにおいて、上流触媒４０の酸素吸蔵能力を推定する処理を実行しているものとする。酸素吸蔵能力は、例えば、上流触媒４０の下流にリッチなガスが流出してくるまで触媒前空燃比を強制的にリッチとし、その後、触媒前空燃比をリーンに反転させ、上流触媒４０の下流にリーンなガスが流出してくるまでの間に上流触媒４０に流入した酸素量を積算することにより求めることができる。酸素吸蔵能力を推定する手法は、既に公知であるため、ここではこれ以上の説明を省略する。 In addition, the ECU 50 is assumed to execute processing for estimating the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 in another routine. The oxygen storage capacity is, for example, forcing the pre-catalyst air-fuel ratio to rich until a rich gas flows out downstream of the upstream catalyst 40, and then reversing the pre-catalyst air-fuel ratio to lean so that the downstream of the upstream catalyst 40 It can be obtained by integrating the amount of oxygen flowing into the upstream catalyst 40 before the lean gas flows out. Since the method for estimating the oxygen storage capacity is already known, further explanation is omitted here.

図４に示すルーチンによれば、まず、サブフィードバック学習が現在において既に収束しているか否かが判別される（ステップ１００）。この判別は、ＥＣＵ５０に記憶された学習収束フラグの値を参照することにより行われる。サブフィードバック学習が既に収束している場合には、以下の処理を行う必要はないため、本ルーチンの実行をそのまま終了する。 According to the routine shown in FIG. 4, it is first determined whether or not the sub feedback learning has already converged (step 100). This determination is performed by referring to the value of the learning convergence flag stored in the ECU 50. If the sub-feedback learning has already converged, it is not necessary to perform the following processing, so the execution of this routine is terminated as it is.

一方、上記ステップ１００において、サブフィードバック学習が未だ収束していない状態にあることが認められた場合には、次に、図５（Ａ）に示すテーブルに従って、前述した収束判定条件１における判定回数Ａの値が設定される（ステップ１０２）。図５（Ａ）に示すテーブルでは、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きいほど、判定回数Ａが少なくなるように、両者の関係が定められている。 On the other hand, if it is determined in step 100 that the sub-feedback learning has not yet converged, the number of determinations in the above-described convergence determination condition 1 according to the table shown in FIG. A value is set (step 102). In the table shown in FIG. 5A, the relationship between the two is determined such that the greater the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40, the smaller the number of determinations A.

判定回数Ａが設定されると、次に、その判定回数Ａを用いて、収束判定条件１が成立しているか否かが判別される（ステップ１０４）。すなわち、サブ酸素センサ４６の出力反転回数が判定回数Ａに達しているか否かが判別される。 When the determination number A is set, it is next determined whether or not the convergence determination condition 1 is satisfied using the determination number A (step 104). That is, it is determined whether or not the output reversal count of the sub oxygen sensor 46 has reached the determination count A.

前述したように、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、サブ酸素センサ４６の出力反転周期は長くなるので、出力反転回数は少なくなる。一方、本ルーチンによれば、判定回数Ａは、上記ステップ１０２の処理により、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、少なく設定されている。よって、本ルーチンによれば、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合であっても、収束判定条件１の成立が不当に遅延するのを回避することができる。 As described above, the greater the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40, the longer the output inversion period of the sub oxygen sensor 46, and thus the number of output inversions decreases. On the other hand, according to this routine, the number A of determinations is set to be smaller as the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 is larger due to the processing of step 102 described above. Therefore, according to this routine, even if the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 is large, it is possible to prevent the convergence determination condition 1 from being unduly delayed.

上記ステップ１０４において、サブ酸素センサ４６の出力反転回数が判定回数Ａに達していない場合には、サブフィードバック学習は未だ収束していないと判断することができる。この場合には、今回の本ルーチンの実行をそのまま終了する。 If the number of output inversions of the sub oxygen sensor 46 has not reached the determination number A in step 104, it can be determined that the sub feedback learning has not yet converged. In this case, the current execution of this routine is terminated as it is.

一方、上記ステップ１０４において、サブ酸素センサ４６の出力反転回数が判定回数Ａに達していることが認められた場合には、次に、図５（Ｂ）に示すテーブルに従って、前述した収束判定条件２における判定範囲Ｂの幅が設定される（ステップ１０６）。図５（Ｂ）に示すテーブルでは、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きいほど、判定範囲Ｂの幅が広くなるように、両者の関係が定められている。 On the other hand, if it is determined in step 104 that the output reversal count of the sub oxygen sensor 46 has reached the determination count A, the convergence determination condition described above is then performed according to the table shown in FIG. 2 is set (step 106). In the table shown in FIG. 5B, the relationship between the two is determined such that the greater the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40, the wider the determination range B becomes.

判定範囲Ｂの幅が設定されると、次に、その判定範囲Ｂを用いて、収束判定条件２が成立しているか否かが判別される（ステップ１０８）。すなわち、サブ酸素センサ４６の偏差積分値が判定範囲Ｂ内にある状態が所定の判定時間Ｔ_１だけ継続しているか否かが判別される。 When the width of the determination range B is set, it is next determined whether or not the convergence determination condition 2 is satisfied using the determination range B (step 108). That is, the deviation integral value of the sub oxygen sensor 46 is a state within the determination range B whether or not continued for a predetermined determination time T ₁ is is determined.

前述したように、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、サブ酸素センサ４６の偏差積分値の変動幅は大きくなる。一方、本ルーチンによれば、判定範囲Ｂの幅は、上記ステップ１０６の処理により、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、広く設定されている。よって、本ルーチンによれば、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合であっても、収束判定条件２の成立が不当に遅延するのを回避することができる。 As described above, the greater the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40, the greater the variation range of the deviation integrated value of the sub oxygen sensor 46. On the other hand, according to this routine, the width of the determination range B is set to be wider as the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 is larger by the processing of step 106 described above. Therefore, according to this routine, even when the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 is large, it is possible to prevent the convergence determination condition 2 from being unduly delayed.

上記ステップ１０８において、サブ酸素センサ４６の偏差積分値が判定範囲Ｂ内に入っていないか、あるいは、入ってからの経過時間が判定時間Ｔ_１に達していない場合には、サブフィードバック学習は未だ収束していないと判断することができる。この場合には、今回の本ルーチンの実行をそのまま終了する。 In step 108, whether the deviation integral value of the sub oxygen sensor 46 is not within the determination range B, or, if the elapsed time since the beginning not reached the determination time T _1, the sub-feedback learning is still It can be determined that it has not converged. In this case, the current execution of this routine is terminated as it is.

一方、上記ステップ１０８において、サブ酸素センサ４６の偏差積分値が判定範囲Ｂ内にある状態が判定時間Ｔ_１だけ継続していることが認められた場合には、次に、図５（Ｃ）に示すテーブルに従って、前述した収束判定条件３における積分時間Ｃが設定される（ステップ１１０）。図５（Ｃ）に示すテーブルでは、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きいほど、積分時間Ｃが長くなるように、両者の関係が定められている。 On the other hand, when it is determined in step 108 that the state where the deviation integrated value of the sub oxygen sensor 46 is within the determination range B continues for the determination time T ₁ , next, FIG. The integration time C in the convergence determination condition 3 described above is set according to the table shown in FIG. In the table shown in FIG. 5C, the relationship between the two is determined so that the integration time C increases as the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 increases.

積分時間Ｃが設定されると、次に、その積分時間Ｃを用いて、収束判定条件３が成立しているか否かが判別される（ステップ１１２）。すなわち、サブフィードバック学習値evafsfbgの更新量の積分時間Ｃに渡る積算値が所定の判定範囲Ｄ内に到達したか否かが判別される。 When the integration time C is set, it is next determined whether or not the convergence determination condition 3 is satisfied using the integration time C (step 112). That is, it is determined whether or not the integrated value over the integration time C of the update amount of the sub feedback learning value evafsfbg has reached the predetermined determination range D.

前述したように、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、学習値更新量積算値の絶対値は大きくなる。一方、本ルーチンによれば、積分時間Ｃは、上記ステップ１０６の処理により、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、長く設定されている。積分時間Ｃが長いほど、学習値更新量積算値は正負が平均化されるので、その絶対値は小さくなる。よって、本ルーチンによれば、上流触媒４０の酸素吸蔵能力が大きい場合であっても、学習値更新量積算値の絶対値が大きくなるのを抑えることができる。それゆえ、収束判定条件３の成立が不当に遅延するのを回避することができる。 As described above, the absolute value of the learning value update amount integrated value increases as the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 increases. On the other hand, according to this routine, the integration time C is set to be longer as the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 is larger by the processing of step 106. The longer the integration time C, the smaller the absolute value of the learning value update amount integrated value because the positive and negative values are averaged. Therefore, according to this routine, even when the oxygen storage capacity of the upstream catalyst 40 is large, it is possible to prevent the absolute value of the learning value update amount integrated value from increasing. Therefore, it can be avoided that the convergence determination condition 3 is unduly delayed.

上記ステップ１１２において、積分時間Ｃに渡る学習値更新量積算値が判定範囲Ｄ内に入っていない場合には、サブフィードバック学習は未だ収束していないと判断することができる。この場合には、今回の本ルーチンの実行をそのまま終了する。 If the learning value update amount integrated value over the integration time C is not within the determination range D in step 112, it can be determined that the sub-feedback learning has not yet converged. In this case, the current execution of this routine is terminated as it is.

一方、上記ステップ１１２において、積分時間Ｃに渡る学習値更新量積算値が判定範囲Ｄ内にあることが認められた場合には、収束判定条件１〜３が何れも成立していることとなる。本実施形態では、この場合に、サブフィードバック学習が収束したものと判定される。そして、サブフィードバック学習が収束したことをＥＣＵ５０のスタンバイＲＡＭに記憶するべく、学習収束フラグがオンされる（ステップ１１４）。 On the other hand, when it is determined in step 112 that the learning value update amount integrated value over the integration time C is within the determination range D, the convergence determination conditions 1 to 3 are all satisfied. . In this embodiment, in this case, it is determined that the sub feedback learning has converged. Then, the learning convergence flag is turned on to store the fact that the sub feedback learning has converged in the standby RAM of the ECU 50 (step 114).

以上説明したように、本ルーチンによれば、酸素吸蔵能力が大きい場合ほど、収束判定条件１〜３が緩和される。これにより、上流触媒４０の劣化度が小さい場合であっても、サブフィードバック学習の収束判定時が遅延するのを回避することができる。よって、燃料カット禁止の状態が延長されるのを防止することができ、燃費の悪化等の弊害を抑制することができる。 As described above, according to this routine, the convergence determination conditions 1 to 3 are relaxed as the oxygen storage capacity increases. Thereby, even when the degree of deterioration of the upstream catalyst 40 is small, it is possible to avoid delaying the convergence determination time of the sub feedback learning. Therefore, it is possible to prevent the fuel cut prohibition state from being extended, and it is possible to suppress adverse effects such as deterioration in fuel consumption.

なお、図４に示すルーチンでは、収束判定条件２を緩和するために、上記ステップ１０６において判定範囲Ｂの幅を広げることとしているが、この処理に代えて、図２（Ｂ）に示す判定時間Ｔ_１を短くするようにしてもよい。 In the routine shown in FIG. 4, in order to relax the convergence determination condition 2, the width of the determination range B is increased in step 106. Instead of this process, the determination time shown in FIG. it may be short T _1.

また、図４に示すルーチンでは、収束判定条件３を緩和するために、上記ステップ１１０において積分時間Ｃを長くすることとしているが、この処理に代えて、判定範囲Ｄの幅を広げるようにしてもよい。 In the routine shown in FIG. 4, the integration time C is increased in step 110 in order to relax the convergence determination condition 3. Instead of this process, the width of the determination range D is widened. Also good.

また、図４に示すルーチンでは、収束判定条件１〜３が何れも成立している場合にサブフィードバック学習が収束したものと判定しているが、本発明では、必ずしも収束判定条件１〜３のすべてを利用しなくても良い。すなわち、収束判定条件１〜３のうちの一つまたは二つによって、サブフィードバック学習の収束を判定することとしてもよい。 In the routine shown in FIG. 4, it is determined that the sub feedback learning has converged when the convergence determination conditions 1 to 3 are all satisfied. However, in the present invention, the convergence determination conditions 1 to 3 are not necessarily satisfied. You don't have to use everything. That is, the convergence of the sub feedback learning may be determined according to one or two of the convergence determination conditions 1 to 3.

また、上流触媒４０の温度が活性温度より低い場合には、活性温度以上になっている場合に比して、酸素吸蔵能力が小さくなるが普通である。そこで、本発明では、推定された酸素吸蔵能力の値を、上流触媒４０の温度に応じて補正した上で、サブフィードバック学習の収束判定を行うこととしてもよい。上流触媒４０の温度は、温度センサ４７により検出することができ、あるいは、内燃機関１０の運転状態から推定することもできる。 In addition, when the temperature of the upstream catalyst 40 is lower than the activation temperature, the oxygen storage capacity is usually smaller than when the temperature is higher than the activation temperature. Therefore, in the present invention, the convergence value of the sub-feedback learning may be determined after correcting the estimated value of the oxygen storage capacity according to the temperature of the upstream catalyst 40. The temperature of the upstream catalyst 40 can be detected by the temperature sensor 47 or can be estimated from the operating state of the internal combustion engine 10.

なお、上述した実施の形態１においては、メイン空燃比センサ４４が前記第１の発明における「メイン排気ガスセンサ」に、サブ酸素センサ４６が前記第１の発明における「サブ排気ガスセンサ」にそれぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、メイン空燃比センサ４４の出力に基づいてメインフィードバック制御を行うことにより前記第１の発明における「メインフィードバック手段」が、サブ酸素センサ４６の出力に基づいてサブフィードバック制御を行うことにより前記第１の発明における「サブフィードバック手段」が、サブフィードバック学習値evafsfbgを算出することにより前記第１の発明における「サブフィードバック学習手段」が、上記ステップ１０２、１０６および１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「収束判定条件設定手段」が、上記ステップ１０４、１０８、１１２および１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「収束判定手段」が、それぞれ実現されている。 In the first embodiment described above, the main air-fuel ratio sensor 44 corresponds to the “main exhaust gas sensor” in the first invention, and the sub oxygen sensor 46 corresponds to the “sub exhaust gas sensor” in the first invention. ing. Further, the ECU 50 performs the main feedback control based on the output of the main air-fuel ratio sensor 44 so that the “main feedback means” in the first invention performs the sub feedback control based on the output of the sub oxygen sensor 46. Thus, the “sub-feedback means” in the first invention calculates the sub-feedback learning value evafsfbg, so that the “sub-feedback learning means” in the first invention executes the processing of steps 102, 106 and 110. As a result, the “convergence determination condition setting means” in the first invention realizes the “convergence determination means” in the first invention by executing the processing of steps 104, 108, 112 and 114, respectively. Yes.

また、上述した実施の形態１においては、上記収束判定条件１が前記第２の発明における「収束判定条件」に、上記収束判定条件２が前記第３の発明における「収束判定条件」に、上記収束判定条件３が前記第４の発明における「収束判定条件」に、それぞれ相当している。 In the first embodiment described above, the convergence determination condition 1 is the “convergence determination condition” in the second invention, the convergence determination condition 2 is the “convergence determination condition” in the third invention, and the above The convergence determination condition 3 corresponds to the “convergence determination condition” in the fourth aspect of the invention.

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. サブフィードバック学習の収束判定条件を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the convergence determination conditions of sub feedback learning. サブフィードバック学習の収束判定条件の他の例を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the other example of the convergence determination conditions of sub feedback learning. 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 図４に示すルーチンの実行時に参照されるテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table referred at the time of execution of the routine shown in FIG.

Explanation of symbols

１０内燃機関
１２吸気通路
１４排気通路
１８スロットル弁
２６燃料噴射弁
３０点火プラグ
４０上流触媒
４２下流触媒
４４メイン空燃比センサ
４６サブ酸素センサ
４７温度センサ
５０ＥＣＵ 10 internal combustion engine 12 intake passage 14 exhaust passage 18 throttle valve 26 fuel injection valve 30 spark plug 40 upstream catalyst 42 downstream catalyst 44 main air-fuel ratio sensor 46 sub oxygen sensor 47 temperature sensor 50 ECU

Claims

A catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A main exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst;
A sub exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst;
Main feedback means for performing main feedback control of the air-fuel ratio based on the output of the main exhaust gas sensor;
Sub-feedback means for performing sub-feedback control for complementing the main feedback control based on the output of the sub-exhaust gas sensor;
Sub-feedback learning means for calculating a sub-feedback learning value for constantly correcting an inherent error component based on the sub-feedback correction value calculated in the sub-feedback control;
Convergence determination condition setting means for setting a convergence determination condition for determining that learning by the sub-feedback learning means has converged;
A convergence determination means for determining that learning by the sub-feedback learning means has converged when the convergence determination condition is satisfied;
Oxygen storage capacity estimation means for estimating the oxygen storage capacity of the catalyst;
With
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the convergence determination condition setting means sets the convergence determination condition so that the convergence determination condition is relaxed as the oxygen storage capacity increases.

The convergence determination condition is that the number of times the output of the sub exhaust gas sensor is inverted between the lean output and the rich output reaches a predetermined number of times,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the convergence determination condition setting means decreases the predetermined number of times as the oxygen storage capacity is larger.

The convergence determination condition is that a state in which an integrated value of a deviation between the output of the sub exhaust gas sensor and its control target value or a smoothed value thereof is within a predetermined range continues for a predetermined time,
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the convergence determination condition setting means widens the predetermined range or shortens the predetermined time as the oxygen storage capacity is larger.

The convergence determination condition is that a value obtained by integrating the update amount of the sub feedback learning value over a predetermined integration time reaches a predetermined range,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the convergence determination condition setting means widens the predetermined range or lengthens the predetermined integration time as the oxygen storage capacity is larger.