JP2007231750A - Air-fuel ratio control device of 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の下流に設けられた空燃比センサの出力値に基づいて触媒に流入するガスの空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio of gas flowing into the catalyst based on an output value of an air-fuel ratio sensor provided downstream of the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine.
従来より、この種の空燃比制御装置が広く知られている。例えば、特許文献1に記載の空燃比制御装置(排気浄化装置)では、内燃機関の排気通路に配設された酸素吸蔵機能を有する触媒(三元触媒)の下流に空燃比センサ(通常は、濃淡電池型の酸素濃度センサ)が設けられている。この空燃比センサの出力値と目標空燃比(=理論空燃比)に相当する目標値(目標空燃比相当目標値)との偏差を比例・積分・微分処理(PID処理)してフィードバック補正値が算出される。そして、このフィードバック補正値に基づいて燃料噴射量が補正されることで内燃機関に供給する混合気の空燃比(従って、触媒に流入するガスの空燃比、以下、単に「空燃比」とも称呼する。)が目標空燃比に一致するようにフィードバック制御されるようになっている。
Conventionally, this type of air-fuel ratio control apparatus is widely known. For example, in an air-fuel ratio control device (exhaust gas purification device) described in
上記フィードバック補正値には、積分項(I項)の値、即ち、上記空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差を逐次積算して更新されていく偏差積分値にゲインを乗じた値が含まれている。これにより、エアフローメータの出力特性のばらつき、インジェクタの噴射特性のばらつき等に起因して、実際の燃料噴射量と空燃比を目標空燃比に一致させるために必要な燃料噴射量との差(以下、「燃料噴射量の誤差」と称呼する。)が発生していても、上述したフィードバック制御の実行により、燃料噴射量の誤差が偏差積分値(従って、積分項の値)により補償され得、この結果、空燃比を目標空燃比に一致させることができる。 In the feedback correction value, a gain is added to the integral value of the integral term (I term), that is, the deviation integral value that is updated by sequentially integrating the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target value corresponding to the target air-fuel ratio. The multiplied value is included. As a result, the difference between the actual fuel injection amount and the fuel injection amount required to make the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio due to variations in the output characteristics of the air flow meter, the injection characteristics of the injector, etc. , Which is referred to as “error of the fuel injection amount”), the error of the fuel injection amount can be compensated by the deviation integral value (accordingly, the value of the integral term) by executing the feedback control described above, As a result, the air-fuel ratio can be matched with the target air-fuel ratio.
換言すれば、偏差積分値は、燃料噴射量の誤差の大きさを表す値となり得る。この種の空燃比制御装置では、このような性格を有する偏差積分値を記憶するとともに記憶されている偏差積分値(以下、「偏差積分値の学習値」とも称呼する。)を所定のタイミング毎に更新(学習)していく偏差積分値の学習が実行される場合が多い。 In other words, the deviation integral value can be a value representing the magnitude of the error in the fuel injection amount. In this type of air-fuel ratio control apparatus, the deviation integral value having such characteristics is stored, and the stored deviation integral value (hereinafter also referred to as “learning value of deviation integral value”) is stored at predetermined timings. In many cases, deviation integral values that are updated (learned) are learned.
ところで、近年、燃費向上等の観点から、アクセル開度がゼロ等の所定の条件が成立している間は燃料の噴射を中断するフューエルカット制御が実行されるようになっている。フューエルカット制御中は、酸素を含んだ空気そのものが触媒に流入するため触媒の酸素吸蔵量が増大する。この結果、フューエルカット制御からの復帰時では、酸素吸蔵量が触媒に吸蔵され得る最大量(以下「最大酸素吸蔵量」と称呼する。)、或いは最大酸素吸蔵量近傍に達することで触媒内がリーン雰囲気になっている場合が多い。 Incidentally, in recent years, from the viewpoint of improving fuel efficiency, fuel cut control for interrupting fuel injection is performed while a predetermined condition such as an accelerator opening being zero is established. During fuel cut control, oxygen-containing air itself flows into the catalyst, increasing the amount of oxygen stored in the catalyst. As a result, when returning from the fuel cut control, the oxygen storage amount reaches the maximum amount that can be stored in the catalyst (hereinafter referred to as “maximum oxygen storage amount”), or near the maximum oxygen storage amount, so that the inside of the catalyst is reduced. Often a lean atmosphere.
従って、フューエルカット制御から復帰した後、触媒から流出するガスの空燃比は理論空燃比よりもリーンの傾向となり、空燃比センサの出力値も理論空燃比よりもリーンを示す値となる。即ち、空燃比センサ出力値と目標空燃比相当目標値との偏差が空燃比をリッチ側へ補正するための大きい値となり得る。 Therefore, after returning from the fuel cut control, the air-fuel ratio of the gas flowing out from the catalyst tends to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the output value of the air-fuel ratio sensor also becomes a value indicating leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. That is, the deviation between the air-fuel ratio sensor output value and the target air-fuel ratio equivalent target value can be a large value for correcting the air-fuel ratio to the rich side.
よって、フューエルカット制御から復帰した後、空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されることで触媒の酸素吸蔵量が減少していき、この結果、触媒内における上述したリーン雰囲気の程度が次第に小さくなっていく(即ち、空燃比センサの出力値が目標空燃比相当目標値に次第に近づいていく)。 Therefore, after returning from the fuel cut control, the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, whereby the oxygen storage amount of the catalyst is reduced. As a result, the above-described lean atmosphere in the catalyst is reduced. The degree gradually decreases (that is, the output value of the air-fuel ratio sensor gradually approaches the target value corresponding to the target air-fuel ratio).
このように、フューエルカット制御から復帰してから触媒内のリーン雰囲気が解消されるまでの間、空燃比センサ出力値と目標空燃比相当目標値との偏差は空燃比をリッチ側へ補正するための大きい値となり得る。このことは、この間において、上記偏差積分値が空燃比をリッチ側へ補正するための値として過度に増大していくことを意味する。 As described above, the deviation between the air-fuel ratio sensor output value and the target air-fuel ratio target value corrects the air-fuel ratio to the rich side after the return from the fuel cut control until the lean atmosphere in the catalyst is eliminated. Can be a large value. This means that during this time, the deviation integrated value excessively increases as a value for correcting the air-fuel ratio to the rich side.
従って、フューエルカット制御から復帰してから触媒内のリーン雰囲気が解消されるまでの間において上述した偏差積分値の学習が実行されると、偏差積分値の学習値が空燃比をリッチ側へ過度に補正する値に更新される事態が発生する。以下、係る事態を「偏差積分値のリッチ側への誤学習」と称呼する。 Therefore, if the above-described deviation integral value learning is executed during the period from the return from the fuel cut control until the lean atmosphere in the catalyst is eliminated, the deviation integral value learning value causes the air-fuel ratio to be excessively increased to the rich side. A situation occurs in which the value is updated to the value to be corrected. Hereinafter, such a situation is referred to as “mis-learning to the rich side of the deviation integral value”.
そこで、このような偏差積分値のリッチ側への誤学習を防止するため、下記特許文献2には、フューエルカット制御から復帰した後の所定の期間においては、この種の学習を禁止する技術が記載されている。 Therefore, in order to prevent such erroneous learning of the deviation integral value to the rich side, the following Patent Document 2 discloses a technique for prohibiting this type of learning in a predetermined period after returning from the fuel cut control. Are listed.
しかしながら、フューエルカット制御からの復帰毎に所定の期間にて偏差積分値の学習を禁止すると、偏差積分値の学習の機会が少なくなる。特に、近年、更なる燃費向上のためフューエルカット制御が実行される頻度が多くなっている。係る状況下にて、フューエルカット制御からの復帰毎に偏差積分値の学習を禁止すると、偏差積分値の学習値が収束すべき値(即ち、上記燃料噴射量の誤差の大きさを正確に表す値)に収束し得ない事態も発生し得るという問題がある。 However, if learning of the deviation integral value is prohibited in a predetermined period each time the fuel cut control is returned, the chance of learning the deviation integral value is reduced. In particular, in recent years, the frequency with which fuel cut control is executed to further improve fuel efficiency has increased. Under such circumstances, if learning of the deviation integral value is prohibited at each return from the fuel cut control, the learning value of the deviation integral value should be converged (that is, accurately represents the magnitude of the fuel injection amount error). There is a problem that a situation that cannot converge to (value) may occur.
以上のことから、フューエルカット制御からの復帰後において偏差積分値の学習を実行しても、偏差積分値のリッチ側への誤学習が抑制され得る空燃比制御装置の提供が望まれているところである。
従って、本発明の目的は、触媒下流の空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値の積算により更新されていく偏差積分値に少なくとも基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置において、フューエルカット制御からの復帰後において偏差積分値の学習を実行しても、偏差積分値のリッチ側への誤学習が抑制され得るものを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to perform air-fuel ratio feedback control based at least on the deviation integral value updated by integrating the value corresponding to the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst and the target value corresponding to the target air-fuel ratio. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device that can suppress erroneous learning of the deviation integral value to the rich side even if learning of the deviation integral value is executed after returning from fuel cut control.
本発明による空燃比制御装置は、内燃機関の排気通路に配設された酸素吸蔵機能を有する触媒(三元触媒等)と、前記触媒の下流の排気通路に配設されて同触媒から流出するガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサとを備えた内燃機関に適用される。ここにおいて、前記空燃比センサとしては、一般には、濃淡電池型の酸素濃度センサが使用される。 An air-fuel ratio control apparatus according to the present invention has a catalyst (three-way catalyst or the like) having an oxygen storage function disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and is disposed in an exhaust passage downstream of the catalyst and flows out from the catalyst. The present invention is applied to an internal combustion engine including an air-fuel ratio sensor that outputs a value corresponding to the air-fuel ratio of gas. Here, as the air-fuel ratio sensor, a concentration cell type oxygen concentration sensor is generally used.
本発明による空燃比制御装置は、前記空燃比センサの出力値と目標空燃比に相当する目標値との偏差に相当する値を逐次積算して更新されていく偏差積分値に少なくとも基づいて前記触媒に流入するガスの空燃比を制御するためのフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出手段と、前記フィードバック補正値に基づいて前記触媒に流入するガスの空燃比を前記目標空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて燃料の噴射を中断するフューエルカット制御を行うフューエルカット制御手段とを備えている。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is based on at least a deviation integral value that is sequentially accumulated and updated by a value corresponding to a deviation between an output value of the air-fuel ratio sensor and a target value corresponding to a target air-fuel ratio. Feedback correction value calculating means for calculating a feedback correction value for controlling the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst, and the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst based on the feedback correction value so as to match the target air-fuel ratio Air-fuel ratio control means for performing feedback control, and fuel cut control means for performing fuel cut control for interrupting fuel injection in accordance with the operating state of the internal combustion engine.
ここにおいて、前記「空燃比センサの出力値と目標空燃比に相当する目標値との偏差に相当する値」とは、例えば、空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差そのもの、空燃比センサによる検出空燃比と目標空燃比との偏差等を含んでいる。また、前記フィードバック補正値は、前記偏差積分値を使用して算出される積分項のみに基づいて(積分処理(I処理)して)算出されてもよいし、前記積分項と、前記偏差に相当する値そのものを使用して算出される比例項とに基づいて(比例・積分処理(PI処理)して)算出されてもよいし、前記積分項と、前記比例項と、前記偏差に相当する値の時間微分値を使用して算出される微分項とに基づいて(比例・積分・微分処理(PID処理)して)算出されてもよい。 Here, the “value corresponding to the deviation between the output value of the air / fuel ratio sensor and the target value corresponding to the target air / fuel ratio” is, for example, the deviation itself between the output value of the air / fuel ratio sensor and the target value corresponding to the target air / fuel ratio. And the deviation between the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor and the target air-fuel ratio. Further, the feedback correction value may be calculated based only on an integral term calculated by using the deviation integral value (by integration processing (I processing)), or may be calculated based on the integral term and the deviation. It may be calculated based on the proportional term calculated using the corresponding value itself (by proportional / integral processing (PI processing)), or equivalent to the integral term, the proportional term, and the deviation May be calculated based on a differential term calculated using a time differential value of the value to be performed (by proportional / integral / differential processing (PID processing)).
本発明による空燃比制御装置の特徴は、前記フィードバック補正値算出手段は、前記フューエルカット制御から復帰した後の所定の期間においては、前記空燃比センサの出力値と前記目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値に代えて、前記空燃比センサの出力値と、前記目標空燃比相当目標値とは別の前記目標空燃比よりもリーンの空燃比に相当する目標値である偏差積分値更新用目標値との偏差に相当する値を逐次積算して前記偏差積分値を更新していくように構成されたことにある。 The air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is characterized in that the feedback correction value calculation means includes an output value of the air-fuel ratio sensor and a target air-fuel ratio equivalent target value in a predetermined period after returning from the fuel cut control. Instead of the value corresponding to the deviation of the air-fuel ratio, the deviation integrated value which is the target value corresponding to the air-fuel ratio leaner than the target air-fuel ratio, which is different from the output value of the air-fuel ratio sensor and the target air-fuel ratio equivalent target value This is because the deviation integrated value is updated by successively integrating values corresponding to deviations from the update target value.
これによれば、フューエルカット制御から復帰した後(フューエルカット制御終了後)の所定の期間においては、偏差積分値は、空燃比センサの出力値と、目標空燃比相当目標値の代わりの目標空燃比よりもリーンの空燃比に相当する偏差積分値更新用目標値との偏差に相当する値を逐次積算して更新されていく。他方、上述したように、フューエルカット制御から復帰してから触媒内のリーン雰囲気が解消されるまでの間、空燃比センサの出力値も目標空燃比よりもリーンを示す値となる。 According to this, in a predetermined period after returning from the fuel cut control (after the fuel cut control is finished), the deviation integrated value is the target air value instead of the output value of the air fuel ratio sensor and the target air fuel ratio equivalent target value. A value corresponding to the deviation from the deviation integral value update target value corresponding to a leaner air-fuel ratio than the fuel ratio is sequentially integrated and updated. On the other hand, as described above, the output value of the air-fuel ratio sensor becomes a value indicating leaner than the target air-fuel ratio until the lean atmosphere in the catalyst is eliminated after returning from the fuel cut control.
従って、フューエルカット制御から復帰した後の所定の期間において、空燃比センサの出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差が空燃比をリッチ側へ補正するための大きい値となる事態が抑制され得る。即ち、この間において、偏差積分値が空燃比をリッチ側へ補正するための値として過度に増大していくことが抑制され得る。 Therefore, it is possible to suppress a situation in which the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the deviation integrated value update target value becomes a large value for correcting the air-fuel ratio to the rich side in a predetermined period after returning from the fuel cut control. Can be done. That is, during this period, the deviation integral value can be suppressed from excessively increasing as a value for correcting the air-fuel ratio to the rich side.
この結果、例えば、フューエルカット制御からの復帰後(例えば、復帰直後)において偏差積分値の学習を実行しても、上記「偏差積分値のリッチ側への誤学習」が抑制され得、偏差積分値のリッチ側への誤学習に起因して未燃HC,CO等のエミッションの発生量が増大することが抑制され得る。 As a result, for example, even if the deviation integrated value learning is executed after the return from the fuel cut control (for example, immediately after the return), the “mis-learning to the rich side of the deviation integrated value” can be suppressed. It is possible to suppress an increase in the amount of emission of unburned HC, CO, etc. due to erroneous learning to the rich side of the value.
なお、このように、偏差積分値の学習を実行するためには、本発明による空燃比制御装置は、前記偏差積分値を記憶するとともに記憶されている偏差積分値を所定のタイミング毎に更新していく偏差積分値の学習手段を備える必要がある。 In this way, in order to execute learning of the deviation integral value, the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention stores the deviation integral value and updates the stored deviation integral value at every predetermined timing. It is necessary to provide a means for learning deviation integral values.
上記本発明に係る空燃比制御装置においては、前記フィードバック補正値算出手段は、前記積分項と、少なくとも前記比例項とに基づいて前記フィードバック補正値を算出するように構成され、前記フューエルカット制御から復帰した後の前記所定の期間においても、前記比例項を、前記空燃比センサの出力値と前記目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値そのものを使用して算出するように構成されることが好適である。 In the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention, the feedback correction value calculation means is configured to calculate the feedback correction value based on the integral term and at least the proportional term, and from the fuel cut control. Also in the predetermined period after returning, the proportional term is calculated using a value corresponding to a deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target value corresponding to the target air-fuel ratio. Is preferred.
フィードバック補正値が、積分項と、少なくとも比例項とに基づいて算出される場合を考える。この場合、フューエルカット制御から復帰した後の所定の期間において、積分項に加えて比例項も、空燃比センサ出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差に相当する値を使用して算出するように構成すると、フィードバック補正値そのものが空燃比をリッチ側へ補正するための値に計算されることが保証され得ない。即ち、フューエルカット制御から復帰した後、空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されず、この結果、触媒内における上述したリーン雰囲気が解消され得ない事態も発生し得る。 Consider a case where the feedback correction value is calculated based on an integral term and at least a proportional term. In this case, in a predetermined period after returning from the fuel cut control, in addition to the integral term, the proportional term is also calculated using a value corresponding to the deviation between the air-fuel ratio sensor output value and the deviation integral value update target value. If configured to do so, it cannot be guaranteed that the feedback correction value itself is calculated to a value for correcting the air-fuel ratio to the rich side. That is, after returning from the fuel cut control, the air-fuel ratio is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and as a result, the above-described lean atmosphere in the catalyst may not be eliminated.
これに対し、上記構成によれば、少なくとも比例項の値は、リッチ側へ補正するための値に計算されることが保証され得る。従って、フィードバック補正値そのものも空燃比をリッチ側へ補正するための値に計算されることが保証され得る。この結果、フューエルカット制御から復帰した後、空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に確実に制御され得、この結果、触媒内における上述したリーン雰囲気が確実に解消され得る。 On the other hand, according to the above configuration, it can be guaranteed that at least the value of the proportional term is calculated as a value for correcting to the rich side. Therefore, it can be guaranteed that the feedback correction value itself is also calculated to a value for correcting the air-fuel ratio to the rich side. As a result, after returning from the fuel cut control, the air-fuel ratio can be reliably controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and as a result, the above-described lean atmosphere in the catalyst can be reliably eliminated.
この場合、前記フィードバック補正値算出手段は、前記フューエルカット制御開始時点から、同フューエルカット制御開始時点からの前記酸素吸蔵量の増加分を推定していく酸素吸蔵量増加分推定手段を備え、前記フューエルカット制御から復帰した後の前記所定の期間に亘る前記推定された酸素吸蔵量の増加分の減少に応じて前記偏差積分値更新用目標値を変更するように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 In this case, the feedback correction value calculation means includes oxygen storage amount increase estimation means for estimating an increase in the oxygen storage amount from the fuel cut control start time to the fuel cut control start time, The air-fuel ratio of the internal combustion engine configured to change the deviation integrated value update target value in accordance with a decrease in the estimated increase in the oxygen storage amount over the predetermined period after returning from fuel cut control. Control device.
具体的には、前記フィードバック補正値算出手段は、前記偏差積分値更新用目標値を、前記推定された酸素吸蔵量の増加分が小さくなるほどよりリッチな空燃比に相当する値になるように変更するよう構成されることが好ましい。 Specifically, the feedback correction value calculation means changes the deviation integral value update target value so as to become a value corresponding to a richer air-fuel ratio as the estimated increase in the oxygen storage amount becomes smaller. It is preferable to be configured to do so.
上述したように、フューエルカット制御から復帰した後において空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に確実に制御される場合、触媒の酸素吸蔵量は、フューエルカット制御開始時点からフューエルカット制御中に亘って増大していき、フューエルカット制御から復帰した後において減少していく。換言すれば、フューエルカット制御開始時点からの触媒の酸素吸蔵量の増加分(増大量)(以下、単に「酸素吸蔵量の増加分」とも称呼する。)は、フューエルカット制御開始時点からフューエルカット制御中に亘って増大していき、フューエルカット制御から復帰した後において減少していく。 As described above, when the air-fuel ratio is reliably controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio after returning from the fuel-cut control, the oxygen storage amount of the catalyst is controlled from the start of the fuel-cut control. And then decreases after returning from fuel cut control. In other words, the increase (increase) in the oxygen storage amount of the catalyst from the start of fuel cut control (hereinafter also referred to simply as “increase in oxygen storage”) is the fuel cut from the start of fuel cut control. It increases over the course of control and decreases after returning from fuel cut control.
フューエルカット制御から復帰した後において酸素吸蔵量の増加分が減少していくにつれて、触媒内のリーン雰囲気の程度が小さくなって空燃比センサ出力値がよりリッチな空燃比に相当する値になる傾向がある。従って、フューエルカット制御から復帰した後の所定の期間に亘って、酸素吸蔵量の増加分が小さくなるほど偏差積分値更新用目標値をよりリッチな空燃比に相当する値になるように変更していけば、同所定の期間内に亘って空燃比センサ出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差を小さい値に維持できる。 As the increase in the oxygen storage amount decreases after returning from fuel cut control, the lean atmosphere in the catalyst tends to decrease, and the air-fuel ratio sensor output value tends to be a value corresponding to a richer air-fuel ratio. There is. Therefore, the deviation integrated value update target value is changed to a value corresponding to a richer air-fuel ratio as the increase in the oxygen storage amount becomes smaller over a predetermined period after returning from the fuel cut control. Thus, the deviation between the air-fuel ratio sensor output value and the deviation integral value update target value can be maintained at a small value over the predetermined period.
上記構成は係る知見に基づく。これにより、上記所定の期間において偏差積分値が空燃比をリッチ側へ補正するための値として増大していくことがより一層抑制され得、この結果、フューエルカット制御からの復帰後において偏差積分値の学習を実行しても、「偏差積分値のリッチ側への誤学習」がより確実に抑制され得る。 The above configuration is based on such knowledge. As a result, it is possible to further suppress the deviation integrated value from increasing as a value for correcting the air-fuel ratio to the rich side in the predetermined period, and as a result, the deviation integrated value after returning from the fuel cut control. Even if this learning is executed, the “mis-learning to the rich side of the deviation integral value” can be more reliably suppressed.
また、このようにフューエルカット制御から復帰した後において空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に確実に制御される場合、前記フィードバック補正値算出手段は、前記所定の期間の終期として、前記フューエルカット制御から復帰した後に減少していく前記推定された酸素吸蔵量の増加分がゼロになった時点を使用するように構成されることが好適である。 Further, when the air-fuel ratio is reliably controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio after returning from the fuel cut control in this way, the feedback correction value calculation means, as the end of the predetermined period, It is preferable to use the time point when the estimated increase in the oxygen storage amount that decreases after returning from the fuel cut control becomes zero.
フューエルカット制御から復帰した後において減少していく酸素吸蔵量の増加分がゼロになる時点は、触媒内における上述したリーン雰囲気が解消される時点と一致する、若しくは同時点に非常に近いと考えることができる。従って、上記構成によれば、偏差積分値を更新するために使用される偏差を、空燃比センサ出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差から空燃比センサ出力値と目標空燃比相当目標値との偏差に戻す時期を適切に設定することができる。 The time when the increase in the oxygen storage amount that decreases after returning from fuel cut control becomes zero coincides with the time when the above-described lean atmosphere in the catalyst is eliminated, or is considered to be very close to the same point. be able to. Therefore, according to the above configuration, the deviation used to update the deviation integral value is changed from the deviation between the air / fuel ratio sensor output value and the deviation integral value update target value to the air / fuel ratio sensor output value and the target air / fuel ratio equivalent target. The timing for returning to the deviation from the value can be set appropriately.
この場合、前記フィードバック補正値算出手段は、減少していく前記推定された酸素吸蔵量の増加分がゼロになる前に前記空燃比センサの出力値が前記目標空燃比よりもリッチな空燃比を示す値になった場合、前記所定の期間の終期として、前記推定された酸素吸蔵量の増加分がゼロになった時点に代えて前記空燃比センサの出力値が前記目標空燃比よりもリッチな空燃比を示す値になった時点を使用するように構成されるとより好ましい。 In this case, the feedback correction value calculation means sets the air-fuel ratio at which the output value of the air-fuel ratio sensor is richer than the target air-fuel ratio before the decrease in the estimated increase in the oxygen storage amount becomes zero. When the predetermined value is reached, the output value of the air-fuel ratio sensor is richer than the target air-fuel ratio at the end of the predetermined period, instead of when the estimated increase in the oxygen storage amount becomes zero. It is more preferable that the time point when the air fuel ratio is reached is used.
これによれば、酸素吸蔵量の増加分が大きめに推定されていることに起因して、触媒内のリーン雰囲気が既に解消しているにもかかわらず偏差積分値が空燃比センサ出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差を使用して更新されていく事態の発生を防止できる。 According to this, due to the increase in the oxygen storage amount being estimated to be large, the deviation integral value differs from the air-fuel ratio sensor output value even though the lean atmosphere in the catalyst has already been eliminated. It is possible to prevent occurrence of a situation where updating is performed using a deviation from the integral value update target value.
以下、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。この空燃比制御装置は、機関の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置でもある。 Embodiments of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This air-fuel ratio control device is also a fuel injection amount control device that controls the fuel injection amount of the engine.
図1は、本発明の実施形態に係る空燃比制御装置を4サイクル火花点火式多気筒内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to a four-cycle spark ignition type multi-cylinder
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。
The
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。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、これにより同クランク軸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同インテークカムシャフトの位相角及びリフト量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に連通し同吸気ポート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バルブ43及びスワールコントロールバルブ(以下、「SCV」と称呼する。)44を備えている。
The
スロットルバルブ43は、DCモータからなるスロットルバルブアクチュエータ43aにより吸気管41内で回転駆動されるようになっている。SCV44は、DCモータからなるSCVアクチュエータ44aにより回転駆動されるようになっている。
The
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に接続されたエキゾーストパイプ52、エキゾーストパイプ52に配設された上流側触媒53、上流側触媒53よりも下流のエキゾーストパイプ52に配設された下流側触媒54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
上流側触媒53及び下流側触媒54のそれぞれは、所謂、白金等の貴金属からなる活性成分を担持する三元触媒装置である。各触媒は、触媒流入ガスがほぼ理論空燃比であるとき、HC,COなどの未燃ガスを酸化するとともに、窒素酸化物(NOx)を還元する機能を有する。更に、各触媒は、酸素を吸蔵(貯蔵)する酸素吸蔵機能を有し、この酸素吸蔵機能により空燃比が理論空燃比から偏移したとしても未燃ガス及び窒素酸化物を浄化することができる。この酸素吸蔵機能は、触媒に担持されているセリア(CeO2)によってもたらされる。
Each of the
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、吸気温センサ62、スロットルポジションセンサ63、カムポジションセンサ64、クランクポジションセンサ65、水温センサ66、空燃比センサ67、酸素濃度センサ68、及びアクセル開度センサ69を備えている。
On the other hand, this system includes a hot-wire
エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の質量流量(吸入空気流量)Gaに応じた信号を出力するようになっている。吸気温センサ62は、吸入空気の温度を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ63は、スロットルバルブ43の開度(スロットルバルブ開度)を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。
The
カムポジションセンサ64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65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同クランク軸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、エンジン回転速度NEを表す。水温センサ66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
空燃比センサ67は、排気通路であって上流側触媒53よりも上流側に配設されている。空燃比センサ67は、所謂「限界電流式酸素濃度センサ」であって、上流側触媒53に流入する排ガス中の空燃比を検出し、図2に示したように、検出した空燃比(検出空燃比)に応じた信号Vabyf(V)を出力するようになっている。
The air-
酸素濃度センサ68は、排気通路であって上流側触媒53よりも下流側であり下流側触媒54よりも上流側に配設されている。酸素濃度センサ68は、所謂「濃淡電池型の酸素センサ」である。図3に示したように、酸素濃度センサ68は、上流側触媒53から流出するガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ及びリーンのとき最大出力値max(V)及び最小出力値min(V)をそれぞれ出力し、上流側触媒53から流出するガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の値(目標空燃比相当目標値Voxsref(V))を出力するようになっている。
The
アクセル開度センサ69は、運転者によって操作されるアクセルペダル71の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
The
電気制御装置80は、互いにバスで接続されたCPU81、CPU81が実行するプログラム、テーブル(マップ、関数)及び定数等を予め記憶したROM82、CPU81が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM83、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同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RAM84並びにADコンバータを含むインターフェース85等からなるマイクロコンピュータである。
The
インターフェース85は、前記センサ61〜69と接続され、CPU81にセンサ61〜69からの信号を供給するとともに、CPU81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、スロットルバルブアクチュエータ43a及びSCVアクチュエータ44aに駆動信号を送出するようになっている。
The
(空燃比フィードバック制御の概要)
次に、上記のように構成された空燃比制御装置(以下、「本装置」と称呼することもある。)による空燃比フィードバック制御の概要について説明する。本装置は、上流側触媒53から流出するガスの空燃比が目標空燃比(=理論空燃比)となるように機関に供給する混合気の空燃比(従って、上流側触媒53に流入するガスの空燃比。以下、単に「空燃比」とも称呼する。)を制御する。
(Outline of air-fuel ratio feedback control)
Next, the outline of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “this apparatus”) configured as described above will be described. This apparatus is configured so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is adjusted so that the air-fuel ratio of the gas flowing out from the
具体的には、本装置は、上流側触媒53の下流に配設された酸素濃度センサ68の出力値Voxs(V)と理論空燃比に相当する上記目標空燃比相当目標値Voxsref(V)(一定)との偏差についてPID処理してフィードバック補正値(サブフィードバック補正量Vafsfb(%))を求め、サブフィードバック補正量Vafsfbに基づいて(実際には、空燃比センサ67の出力値Vabyf(V)にも基づいて)空燃比をフィードバック制御する。なお、酸素濃度センサ68の出力値Voxsに基づく空燃比フィードバック制御を、特に「サブフィードバック制御」と呼ぶこともある。
Specifically, the present apparatus is configured such that the output value Voxs (V) of the
また、本装置は、機関の運転状態に応じてフューエルカット制御を行うとともに、フューエルカット制御中は上記空燃比フィードバック制御を中断する。以下、「フューエルカット制御」を「FC」と呼ぶこともある。 Further, the present apparatus performs fuel cut control according to the operating state of the engine, and interrupts the air-fuel ratio feedback control during the fuel cut control. Hereinafter, “fuel cut control” may be referred to as “FC”.
加えて、本装置は、FCから復帰した後の所定の期間内(フラグORE=1の間)においてのみ、上記PID処理のうちI処理を、上記「酸素濃度センサ68の出力値Voxsと目標空燃比相当目標値Voxsrefとの偏差」に代えて、「酸素濃度センサ68の出力値Voxsと後述するように設定・変更される理論空燃比よりもリーンの空燃比に相当する偏差積分値更新用目標値Voxsrefiとの偏差」を用いて行う。そして、本装置は、これにより得られるサブフィードバック補正量Vafsfbに基づいて空燃比フィードバック制御を行う。以上が、本装置による空燃比フィードバック制御の概要である。
In addition, this apparatus performs the I process of the PID process only during the predetermined period after the return from the FC (the flag ORE = 1), the “output value Voxs of the
(実際の作動)
次に、上記のように構成された空燃比制御装置の実際の作動について、電気制御装置80のCPU81が実行するルーチン(プログラム)をフローチャートにより示した図4〜図8、並びに、図9を参照しながら説明する。
(Actual operation)
Next, referring to FIG. 4 to FIG. 8 and FIG. 9 showing routines (programs) executed by the
図9は、時刻t1〜t2の間においてFCが実行される場合における、フラグORE、目標空燃比相当目標値Voxsref及び偏差積分値更新用目標値Voxsrefi、並びに、FC開始時点からの上流側触媒53の酸素吸蔵量の増加分OSAのそれぞれの変化の一例を示したタイムチャートである。フラグOREは、その値が「1」のときFC復帰後において酸素吸蔵量の増加分OSAが残存している状態を示し、その値が「0」のときFC復帰後において酸素吸蔵量の増加分OSAが残存していない状態を示す。以下、現時点が時刻t1以前であり、且つ、フラグOREの値が「0」であるものとして説明を開始する。
FIG. 9 shows the flag ORE, the target air-fuel ratio equivalent target value Voxsref, the deviation integrated value update target value Voxsrefi, and the
CPU81は、図4に示した燃料噴射量Fiの計算及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、任意の気筒のクランク角が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、或る気筒(以下、「燃料噴射気筒」と称呼する。)のクランク角度が前記所定クランク角度になると、CPU81はステップ400から処理を開始してステップ405に進み、FC中であるか否かを判定する。
The
現時点は、時刻t1以前であるからFC中ではない。従って、CPU81はステップ405にて「No」と判定してステップ410に進み、エアフローメータ61により計測されている吸入空気流量Gaとエンジン回転速度NEとに基づいて今回の吸気行程において燃焼室25内に吸入される空気量(筒内吸入空気量Mc)をマップfから求める。このマップfは、ROM82に予め記憶されている。
Since the current time is before time t1, FC is not in progress. Accordingly, the
続いて、CPU81はステップ415に進み、上記求めた筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfr(本例では、理論空燃比)で除することで空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量Fbaseを求める。次いで、CPU81はステップ420に進み、燃料噴射量Fiを、上記求めた基本燃料噴射量Fbaseに後述する空燃比フィードバック補正量DFiを加えた値に設定する。
Subsequently, the
そして、CPU81はステップ425に進んで燃料噴射量Fiの燃料を噴射するための指示を燃料噴射気筒に対応するインジェクタ39に対して行い、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、フィードバック補正された燃料噴射量Fiの燃料が吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。このような処理は、FCが開始されるまで(図9の時刻t1が到来するまで)繰り返し実行される。
Then, the
次に、上記空燃比フィードバック補正量DFiの算出について説明する。CPU81は図5に示したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU81はステップ500から処理を開始し、ステップ505に進んで空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。空燃比フィードバック制御条件は、例えば、FCが実行されておらず、水温センサ66により検出される機関の冷却水温THWが所定温度以上であり、機関の一回転当りの吸入空気量(負荷)が所定値以下であり、且つ、空燃比センサ67及び酸素濃度センサ68が活性状態にあるときに成立する。以下、FC以外の条件は全て成立しているものとして説明を続ける。
Next, calculation of the air-fuel ratio feedback correction amount DFi will be described. The
現時点は、時刻t1以前であるからFCが実行されていない。即ち、空燃比フィードバック制御条件が成立している。従って、CPU81はステップ505にて「Yes」と判定してステップ510に進み、現時点の空燃比センサ67の出力値Vabyf(V)と、後述するサブフィードバック補正量Vafsfb(%)と、ステップ510内に記載の式とに基づいて制御用空燃比相当出力値Vabyfs(V)を求める。
Since the current time is before time t1, FC is not executed. That is, the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied. Accordingly, the
続いて、CPU81はステップ515に進んで、上記求めた制御用空燃比相当出力値Vabyfsと、図2に示したマップに基づいて現時点における制御用空燃比abyfsを求める。この空燃比は、上流側触媒53の上流におけるガスの「みかけの空燃比」である。
Subsequently, the
次に、CPU81はステップ520に進み、先のステップ410にて求めた最新の(今回の吸気行程についての)筒内吸入空気量Mcを上記求めた制御用空燃比abyfsで除することにより、今回の吸気行程についての筒内燃料供給量Fcを求める。次いで、CPU81はステップ525に進み、上記筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除することにより、今回の吸気行程についての目標筒内燃料供給量Fcrを求める。
Next, the
続いて、CPU81はステップ530に進んで、筒内燃料供給量偏差DFcを、目標筒内燃料供給量Fcrから筒内燃料供給量Fcを減じた値に設定する。つまり、筒内燃料供給量偏差DFcは、今回の吸気行程についての燃料の過不足分を表す量となる。
Subsequently, the
次に、CPU81はステップ535に進み、その時点における筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcに上記ステップ530にて求めた筒内燃料供給量偏差DFcを加えることで筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを更新する。
Next, the
そして、CPU81はステップ540に進んで、上記ステップ530にて求めた筒内燃料供給量偏差DFcと、上記ステップ535にて更新した筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcと、ステップ540内に記載の式とに基づいて空燃比フィードバック補正量DFiを求める。ここにおいて、Gpは予め設定された比例ゲイン、Giは予め設定された積分ゲインである。なお、係数KFBはエンジン回転速度NE及び筒内吸入空気量Mc等により可変とすることが好適であるが、ここでは「1」としている。そして、CPU81はステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Then, the
以上により、空燃比フィードバック補正量DFiが比例積分処理(PI処理)により求められ、この空燃比フィードバック補正量DFiが前述した図4のステップ420及びステップ425により燃料噴射量Fiに反映される。
As described above, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is obtained by the proportional integration process (PI process), and the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is reflected in the fuel injection amount Fi by the above-described
この結果、今回の吸気行程についての燃料供給量の過不足が補償されるので、空燃比(従って、上流側触媒53に流入するガスの空燃比)の平均値が目標空燃比abyfr(=理論空燃比)と略一致せしめられる。このような処理は、FCが開始されるまで(図9の時刻t1が到来するまで)繰り返し実行される。 As a result, the excess or deficiency of the fuel supply amount for the current intake stroke is compensated, so the average value of the air-fuel ratio (and hence the air-fuel ratio of the gas flowing into the upstream catalyst 53) is the target air-fuel ratio abyfr (= theoretical air (Fuel ratio). Such processing is repeatedly executed until FC is started (until time t1 in FIG. 9 arrives).
次に、酸素濃度センサ68の出力Voxsに基づく空燃比フィードバック制御(即ち、サブフィードバック制御)について説明する。このサブフィードバック制御により、上述したサブフィードバック補正量Vafsfb(%)が算出される。このサブフィードバック補正量Vafsfbが前記「フィードバック補正値」に対応する。
Next, air-fuel ratio feedback control (that is, sub-feedback control) based on the output Voxs of the
CPU81は、サブフィードバック補正量Vafsfbを求めるために、図6に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU81はステップ600から処理を開始し、ステップ605に進み、先のステップ505と同じ空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。
The
上述のごとく、現時点は、時刻t1以前でありFCが実行されていないから空燃比フィードバック制御条件が成立している。従って、CPU81はステップ605にて「Yes」と判定してステップ610に進み、FCからの復帰により空燃比フィードバック制御が再開した直後(図9の時刻t2の直後)であるか否かを判定する。
As described above, since the current time is before time t1 and FC is not executed, the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied. Therefore, the
現時点は、時刻t1以前であって、FCからの復帰により空燃比フィードバック制御が再開した直後ではない。従って、CPU81はステップ610にて「No」と判定してステップ615に進み、フラグOREの値が「0」であるか否かを判定する。
The current time is before the time t1 and not immediately after the air-fuel ratio feedback control is resumed by the return from the FC. Therefore, the
現時点では、フラグOREの値は「0」に維持されている(図9を参照)。従って、CPU81はステップ615にて「Yes」と判定してステップ620に進み、偏差積分値更新用目標値Voxsrefiを目標空燃比相当目標値Voxsrefと等しい値に設定する。
At present, the value of the flag ORE is maintained at “0” (see FIG. 9). Accordingly, the
続いて、CPU81はステップ625に進んで、偏差DVoxsを、目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)から酸素濃度センサ68の出力値Voxsを減じた値に設定する。この偏差DVoxsは、常に、前記「空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値」に対応する。
Subsequently, the
次いで、CPU81はステップ630に進んで、偏差積分値更新用偏差DVoxsiを、上記ステップ620にて設定した偏差積分値更新用目標値Voxsrefi(=目標空燃比相当目標値Voxsref)から酸素濃度センサ68の出力値Voxを減じた値に設定する。即ち、この段階での偏差積分値更新用偏差DVoxsi(=偏差DVoxs)は、前記「空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値」に対応する。
Next, the
次に、CPU81はステップ635に進み、その時点における偏差積分値SDVoxs(偏差積分値更新用偏差DVoxsiの積分値)に上記ステップ630にて求めた偏差積分値更新用偏差DVoxsiを加えることで偏差積分値SDVoxsを更新する。即ち、この段階での偏差積分値SDVoxsは、「空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値」を逐次積算して更新されていく。
Next, the
続いて、CPU81はステップ640に進んで、上記ステップ625にて求めた偏差DVoxsと、前回の偏差DVoxsbと、ステップ640内に記載の式とに基づいて偏差DVoxsの時間微分値DDVoxsを求める。前回の偏差DVoxsb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650にて更新されている値が使用される。Δtは本ルーチンの実行間隔時間(例えば、8msec)である。
Subsequently, the
次に、CPU81はステップ645に進み、上記ステップ625にて求めた偏差DVoxsと、上記ステップ635にて更新した偏差積分値SDVoxsと、上記ステップ640にて求めた偏差の時間微分値DDVoxsと、後述する偏差積分値SDVoxsの学習値Learnと、ステップ645内に記載の式とに基づいてサブフィードバック補正量Vafsfb(%)を求める。ここにおいて、Kpは予め設定された比例ゲイン、Kiは予め設定された積分ゲイン、Kdは予め設定された微分ゲインである。
Next, the
ステップ645内に記載の式において、右辺第1項「Kp・DVoxs」が比例項に、右辺第2項「Ki・SDVoxs」と右辺第4項「Ki・Learn」の和が積分項に、右辺第3項「Kd・DDVoxs」が微分項にそれぞれ対応している。即ち、サブフィードバック補正量Vafsfbは、比例項と、積分項と、微分項とに基づいて算出される。比例項と微分項は、常に、前記「空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値」そのものを使用して算出される。また、この段階での積分項は、前記「空燃比センサの出力値と目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値」を使用して算出される。 In the expression in Step 645, the first term “Kp · DVoxs” on the right side is the proportional term, the sum of the second term “Ki · SDVoxs” on the right side and the fourth term “Ki · Learn” on the right side is the integral term, The third term “Kd · DDVoxs” corresponds to the differential term. That is, the sub feedback correction amount Vafsfb is calculated based on the proportional term, the integral term, and the derivative term. The proportional term and the differential term are always calculated using the “value corresponding to the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target value corresponding to the target air-fuel ratio” itself. Further, the integral term at this stage is calculated using the “value corresponding to the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target value corresponding to the target air-fuel ratio”.
そして、CPU81はステップ650に進んで、前回の偏差DVoxsbを上記ステップ625にて求めた偏差DVoxsに設定した後、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
The
このようにして、サブフィードバック補正量Vafsfb(%)が求められ、この値は前述した図5のステップ510における制御用空燃比相当出力値Vabyfs(V)の計算に使用される。そして、制御用空燃比相当出力値Vabyfs(V)が図2に示したマップに基づいて制御用空燃比abyfsに変換される。換言すると、制御用空燃比abyfsは、空燃比センサ67が実際に検出している空燃比に対して、酸素濃度センサ68の出力値Voxsに基づいて求められるサブフィードバック補正量Vafsfb(%)に相当する分だけ異なる空燃比として求められる。
In this way, the sub feedback correction amount Vafsfb (%) is obtained, and this value is used for the calculation of the control air-fuel ratio equivalent output value Vabyfs (V) in
この結果、前述した図5のステップ520にて計算される筒内燃料供給量Fcが酸素濃度センサ68の出力値Voxsに応じて変化するので、ステップ530〜540によって空燃比フィードバック補正量DFiが酸素濃度センサ68の出力値Voxsに応じて変更せしめられる。これにより、上流側触媒53の下流側の空燃比が目標空燃比abyfr(=理論空燃比)に一致するように、空燃比が制御せしめられる。
As a result, the in-cylinder fuel supply amount Fc calculated in
例えば、機関の平均的な空燃比がリーンであるために酸素濃度センサ68の出力値Voxsが目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)よりも小さい値(即ち、リーン側に偏移した値)となっていると、ステップ625にて求められる偏差DVoxs(及び、ステップ630にて求められる積分値更新用偏差DVoxsi)が正の値となるので、ステップ645にて求められるサブフィードバック補正量Vafsfbは正の値となる。従って、ステップ515にて求められる制御用空燃比abyfsは空燃比センサ67が実際に検出している空燃比よりもリーンな値(より大きな値)として求められる。
For example, since the average air-fuel ratio of the engine is lean, the output value Voxs of the
このため、ステップ520にて求められる筒内燃料供給量Fcは小さい値となり、ステップ530にて求められる筒内燃料供給量偏差DFcは大きい値となる。従って、空燃比フィードバック補正量DFiが大きい正の値となる。この結果、図4のステップ420にて求められる燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、空燃比がリッチ側の値となるように制御される。
Therefore, the in-cylinder fuel supply amount Fc obtained in
反対に、機関の平均的な空燃比がリッチであるために酸素濃度センサ68の出力値Voxsが目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)よりも大きい値(即ち、リッチ側に偏移した値)となっていると、偏差DVoxs(及び積分値更新用偏差DVoxsi)が負の値となるので、サブフィードバック補正量Vafsfbは負の値となる。従って、ステップ515にて求められる制御用空燃比abyfsは空燃比センサ67が実際に検出している空燃比よりもリッチな値(より小さな値)として求められる。
On the contrary, since the average air-fuel ratio of the engine is rich, the output value Voxs of the
従って、筒内燃料供給量Fcは大きい値となるので、筒内燃料供給量偏差DFcは負の値となる。その結果、空燃比フィードバック補正量DFiが負の値となる。これにより、燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、空燃比がリーン側の値となるように制御される。このような処理は、FCが開始されるまで(図9の時刻t1が到来するまで)繰り返し実行される。 Accordingly, since the in-cylinder fuel supply amount Fc has a large value, the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc has a negative value. As a result, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi becomes a negative value. Thus, the fuel injection amount Fi is controlled to be smaller than the basic fuel injection amount Fbase so that the air-fuel ratio becomes a lean value. Such processing is repeatedly executed until FC is started (until time t1 in FIG. 9 arrives).
次に、偏差積分値SDVoxsの学習値Learnの更新(学習)について説明する。CPU81は、図7に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU81はステップ705に進み、偏差積分値の学習値Learnの学習タイミングが到来しているか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ795に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。偏差積分値の学習値Learnの学習タイミングは、例えば、本例では、FC中であるか否かにかかわらず、燃料噴射回数が所定の回数に達する毎に到来する。
Next, update (learning) of the learning value Learn of the deviation integral value SDVoxs will be described. The
偏差積分値の学習値Learnの学習タイミングが到来した場合、CPU81はステップ705にて「Yes」と判定してステップ710に進み、学習値更新量DLearnを、上記ステップ635にて更新されている偏差積分値SDVoxsの最新値を値Nrefで除した値に設定する。値Nrefは、「1」以上の値であり、例えば、「1」、「2」、「4」、「8」などに設定される。
When the learning timing of the learning value Learn of the deviation integral value has arrived, the
続いて、CPU81はステップ715に進んで、その時点における偏差積分値の学習値Learnに上記ステップ710にて求めた学習値更新量DLearnを加えることで偏差積分値の学習値Learnを更新する。次いで、CPU81はステップ720に進み、その時点における偏差積分値SDVoxsから上記学習値更新量DLearnを減じることで偏差積分値SDVoxsを再設定した後、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Subsequently, the
このように、学習タイミングが到来する毎に、偏差積分値SDVoxsと偏差積分値の学習値Learnの和(SDVoxs+Learn)を変更することなく偏差積分値の学習値Learnが更新されていく。これにより、学習タイミングが到来する毎に、偏差積分値SDVoxsが次第に「0」に近づいていく一方で、偏差積分値の学習値Learnが上記「燃料噴射量の誤差」の大きさを正確に表す値(即ち、偏差積分値の学習値Learnが収束すべき値)に近づいていく。なお、偏差積分値の学習値Learnが上記「燃料噴射量の誤差」の大きさを正確に表す値に近づいていく速度は、値Nrefが大きいほど小さくなる。このような処理は、FCの実行タイミングとは無関係に繰り返し実行される。 In this way, every time the learning timing comes, the learning value Learn of the deviation integral value is updated without changing the sum of the deviation integral value SDVoxs and the learning value Learn of the deviation integral value (SDVoxs + Learn). Thus, every time the learning timing arrives, the deviation integral value SDVoxs gradually approaches “0”, while the deviation integral value learning value Learn accurately represents the magnitude of the “fuel injection amount error”. It approaches the value (that is, the learning value Learn of the deviation integral value should converge). It should be noted that the speed at which the learned value Learn of the deviation integral value approaches the value that accurately represents the magnitude of the “fuel injection amount error” decreases as the value Nref increases. Such processing is repeatedly executed regardless of the FC execution timing.
次に、FC開始時点からの上流側触媒53の酸素吸蔵量の増加分OSA(図9を参照)の計算について説明する。CPU81は、図8に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行している。従って、所定のタイミングになると、CPU81はステップ805に進み、FC中であるか否かを判定する。
Next, calculation of the increase OSA (see FIG. 9) of the oxygen storage amount of the
上述のごとく、現時点は、時刻t1以前であり、FC中ではない。従って、CPU81はステップ805にて「No」と判定してステップ810に進み、フラグOREの値が「1」であるか否かを判定する。
As described above, the current time is before time t1 and is not in FC. Accordingly, the
現時点では、上述のごとく、フラグOREの値は「0」に維持されている。従って、CPU81はステップ810にて「No」と判定してステップ895に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。このような処理は、FCが開始されるまで(図9の時刻t1が到来するまで)繰り返し実行される。
At this time, as described above, the value of the flag ORE is maintained at “0”. Therefore, the
以上、図9に示すように、空燃比フィードバック制御条件が成立している時刻t1以前では、上述した空燃比フィードバック制御が実行される。この間、偏差積分値更新用目標値Voxsrefiは目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)と等しい値に維持されるとともに、フラグOREの値は「0」に維持される。 As described above, as shown in FIG. 9, the air-fuel ratio feedback control described above is executed before time t1 when the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied. During this time, the deviation integration value update target value Voxsrefi is maintained equal to the target air-fuel ratio equivalent target value Voxsref (constant), and the value of the flag ORE is maintained at “0”.
次に、時刻t1が到来した場合について説明する。時刻t1になると、図9に示すように、FCが開始される。従って、図4のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ405に進んだとき「Yes」と判定するようになり、ステップ495に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, a case where time t1 has arrived will be described. At time t1, FC is started as shown in FIG. Therefore, the
このような処理は、FCが終了するまで(図9の時刻t2が到来するまで)繰り返し実行される。これにより、時刻t1〜t2の間、燃料噴射が中断される。 Such a process is repeatedly executed until FC ends (until time t2 in FIG. 9 arrives). Thereby, fuel injection is interrupted between the times t1 and t2.
また、時刻t1になると、FCが開始されることで空燃比フィードバック制御条件が成立しなくなる。従って、図5のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ505に進んだとき「No」と判定するようになり、ステップ545に進んで、空燃比フィードバック補正量DFiの値を「0」に設定し、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Further, at time t1, since the FC is started, the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied. Therefore, the
このように、FC中など、空燃比フィードバック制御条件が不成立であるときは、空燃比フィードバック補正量DFiを「0」に設定して空燃比(基本燃料噴射量Fbase)の補正を行わない。このような処理は、FCが終了するまで(図9の時刻t2が到来するまで)繰り返し実行される。 Thus, when the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied, such as during FC, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is set to “0” and the air-fuel ratio (basic fuel injection amount Fbase) is not corrected. Such a process is repeatedly executed until FC ends (until time t2 in FIG. 9 arrives).
同様に、時刻t1になると、図6のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ605に進んだとき「No」と判定してステップ695に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了するようになる。このように、空燃比フィードバック制御条件が不成立であるときは、サブフィードバック補正量Vafsfbの計算を行わない。このような処理は、FCが終了するまで(図9の時刻t2が到来するまで)繰り返し実行される。
Similarly, at time t1, the
また、時刻t1になると、図8のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ805に進んだとき「Yes」と判定するようになり、ステップ815に進んで、FC開始直後であるか否かを判定する。
At time t1, the
現時点は、時刻t1の直後であって、FC開始直後である。従って、CPU81はステップ815にて「Yes」と判定してステップ820に進み、FC開始時点からの上流側触媒53の酸素吸蔵量の増加分OSA(以下、単に「酸素吸蔵量の増加分OSA」と称呼する。)を「0」に初期化する(図9を参照)。
The current time is immediately after time t1 and immediately after the start of FC. Therefore, the
続いて、CPU81はステップ825に進んで、酸素吸蔵量変化量DOSAを、エアフローメータ61により計測されている現時点での吸入空気流量Gaと、ステップ825内に記載の式とに従って求める。ここで、値「0.23」は、空気中に含まれる酸素の質量割合である。Δtは、本ルーチンの実行間隔時間(例えば、8msec)である。
Subsequently, the
上流側触媒53に流入するガスの流速は、吸入空気流量Gaと略等しいと考えることができる。加えて、FC中では、上流側触媒53に流入するガスは空気そのものとなる。即ち、ステップ825内に記載の式において、値「Ga・Δt」は、本ルーチンの実行間隔時間Δtの間において上流側触媒53に流入した空気量(質量)を表す。従って、値「0.23・Ga・Δt」(即ち、ステップ825における酸素吸蔵量変化量DOSA)は、本ルーチンの実行間隔時間Δtの間において上流側触媒53に流入した酸素量(質量)、即ち、本ルーチンの実行間隔時間Δtの間における酸素吸蔵量の増加分OSAの増加量(>0)を表す。
It can be considered that the flow rate of the gas flowing into the
次に、CPU81はステップ830に進み、その時点における酸素吸蔵量の増加分OSAに上記ステップ825にて求めた酸素吸蔵量変化量DOSA(>0)を加えることで酸素吸蔵量の増加分OSAを更新する(増大させる)。
Next, the
次いで、CPU81はステップ835に進んで、ステップ830にて更新した酸素吸蔵量の増加分OSAが上流側触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxを超えたか否かを判定し、「Yes」と判定する場合、続くステップ840にて酸素吸蔵量の増加分OSAを最大酸素吸蔵量Cmaxに制限した後、ステップ895に進む。一方、「No」と判定する場合、ステップ895に直ちに進む。
Next, the
なお、上流側触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxは、周知の手法(例えば、酸素濃度センサ68の出力値Voxsが反転するタイミングで空燃比を所定のリッチ・リーン空燃比の一方から他方に切り換える所謂アクティブ空燃比制御等)により所定のタイミング毎に取得・更新されている。
The maximum oxygen storage amount Cmax of the
このような処理は、FCが開始される時刻t1からFCが終了する時刻t2まで繰り返し実行される。これにより、図9に示すように、時刻t1〜t2の間、酸素吸蔵量の増加分OSAが吸入空気流量Gaに応じた速度で次第に増大していく。 Such processing is repeatedly executed from time t1 when FC is started to time t2 when FC is finished. As a result, as shown in FIG. 9, the increase amount OSA of the oxygen storage amount gradually increases at a speed corresponding to the intake air flow rate Ga during the time t1 to t2.
以上、図9に示すように、FC中である時刻t1〜t2の間、燃料噴射が中断されて上述した空燃比フィードバック制御も中断される。この間、酸素吸蔵量の増加分OSA(従って、上流側触媒53の酸素吸蔵量)が増大していく。この結果、上流側触媒53内のリーン雰囲気の程度が次第に大きくなっていき、酸素濃度センサ68の出力値Voxsはリーンを示す値(<目標空燃比相当目標値Voxsref)になる。また、フラグOREの値はなお「0」に維持される。
As described above, as shown in FIG. 9, during the time t1 to t2 during FC, fuel injection is interrupted and the above-described air-fuel ratio feedback control is also interrupted. During this time, the increase amount OSA of the oxygen storage amount (accordingly, the oxygen storage amount of the upstream catalyst 53) increases. As a result, the degree of the lean atmosphere in the
次に、時刻t2が到来した場合について説明する。時刻t2になると、図9に示すように、FCが終了する。従って、時刻t2以降、図4のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ405に進んだとき再び「No」と判定するようになる。
Next, a case where time t2 has arrived will be described. At time t2, FC ends as shown in FIG. Therefore, after time t2, the
加えて、時刻t2になると、FCが実行されなくなるから、時刻t2以降、空燃比フィードバック制御条件が再び成立するようになる。従って、図5、図6のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ505、605に進んだとき再び「Yes」と判定するようになる。このように、FCから復帰すると、空燃比フィードバック制御が直ちに再開される。
In addition, since FC is not executed at time t2, the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied again after time t2. Therefore, the
更には、時刻t2が到来すると、図6のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ605で「Yes」と判定し、ステップ610に進んだとき「Yes」と判定してステップ655に進み、フラグOREの値を「0」から「1」に変更する(図9を参照)。
Furthermore, when the time t2 comes, the
従って、CPU81は続くステップ615にて「No」と判定し、上記ステップ620に代えてステップ660に進んで、偏差積分値更新用目標値Voxsrefiを、目標空燃比相当目標値Voxsrefに代えて、酸素吸蔵量の増加分OSAと図10に示したテーブルMapVoxsrefiとに基づいて決定するようになる。酸素吸蔵量の増加分OSAとしては、図8のルーチンの処理(現時点では、ステップ830の処理、以降は、後述するステップ855の処理)により更新されている値が使用される。
Accordingly, the
なお、図10に示したテーブルは、偏差積分値の学習値Learnが上記収束すべき値に収束した状態で(即ち、空燃比が目標空燃比abyfrに一致している状態で)FCを開始するとともに、そのFCが終了した時点以降において、後述するようにサブフィードバック補正に起因して減少していく酸素吸蔵量の増加分OSAと、酸素濃度センサ68の出力値Voxsとの関係の推移をプロットしていく実験の結果に基づいて作製されている。
Note that the table shown in FIG. 10 starts FC in a state where the learning value Learn of the deviation integral value has converged to the value to be converged (that is, in a state where the air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio abyfr). Along with this, after the end of the FC, a plot of the transition of the relationship between the increase amount OSA of the oxygen storage amount that decreases due to the sub-feedback correction and the output value Voxs of the
これにより、図9に示すように、時刻t2以降、偏差積分値更新用目標値Voxsrefiは、目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)とは別の目標空燃比abyfrよりもリーンの空燃比に相当する値(<目標空燃比相当目標値Voxsref)に設定されるようになる。 As a result, as shown in FIG. 9, after time t2, the deviation integrated value update target value Voxsrefi corresponds to a leaner air-fuel ratio than the target air-fuel ratio abyfr different from the target air-fuel ratio equivalent target value Voxsref (constant). To be set (<target air-fuel ratio equivalent target value Voxsref).
この結果、ステップ630では、偏差積分値更新用偏差DVoxsiが、上記ステップ660にて設定した偏差積分値更新用目標値Voxsrefi(<目標空燃比相当目標値Voxsref)から酸素濃度センサ68の出力値Voxsを減じた値に設定される。このように、時刻t2以降における偏差積分値更新用偏差DVoxsiは、前記「空燃比センサの出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差に相当する値」に対応する。
As a result, in
この結果、時刻t2以降における偏差積分値SDVoxsは、ステップ635において、「空燃比センサの出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差に相当する値」を逐次積算して更新されていく。即ち、時刻t2以降において、ステップ645にて計算される積分項は、前記「空燃比センサの出力値と偏差積分値更新用目標値との偏差に相当する値」を使用して算出されるようになる。
As a result, the deviation integrated value SDVoxs after time t2 is updated in
加えて、上述したように、時刻t2では、酸素濃度センサ68の出力値Voxsはリーンを示す値(<目標空燃比相当目標値Voxsref)になっている。従って、時刻t2以降、ステップ625にて計算される偏差DVoxsは大きい正の値となることが保証され得る。一方、「偏差積分値更新用目標値Voxsrefi<目標空燃比相当目標値Voxsref」の関係を考慮すると、時刻t2以降において、ステップ630にて計算される偏差積分値更新用偏差DVoxsiは、ステップ625にて計算される偏差DVoxsよりも小さい値となる。即ち、時刻t2以降において、偏差積分値更新用偏差DVoxsiは大きい正の値とはなり難い。
In addition, as described above, at time t2, the output value Voxs of the
このように、時刻t2以降において、少なくとも偏差DVoxsは大きい正の値となることが保証され得る。このため、少なくともサブフィードバック補正量Vafsfbの比例項(従って、サブフィードバック補正量Vafsfbそのもの)は、正の値、即ち、空燃比をリッチ側へ補正するための値となる。この結果、時刻t2以降、空燃比は目標空燃比abyfr(=理論空燃比)よりもリッチ空燃比に制御される。 Thus, it can be ensured that at least the deviation DVoxs becomes a large positive value after the time t2. For this reason, at least the proportional term of the sub feedback correction amount Vafsfb (and hence the sub feedback correction amount Vafsfb itself) is a positive value, that is, a value for correcting the air-fuel ratio to the rich side. As a result, after time t2, the air-fuel ratio is controlled to a rich air-fuel ratio rather than the target air-fuel ratio abyfr (= theoretical air-fuel ratio).
また、時刻t2以降になると、図8のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ805に進んだとき「No」と判定してステップ810に進むようになる。加えて、この段階では、先のステップ655の処理によりフラグOREの値が「1」になっている。
Further, after time t2, the
従って、CPU81はステップ810にて「Yes」と判定してステップ845に進み、酸素濃度センサ68の出力値Voxsが目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)よりも小さいか否か(即ち、リーンを示す値になっているか否か)を判定する。
Accordingly, the
上述したように、現時点では、酸素濃度センサ68の出力値Voxsはリーンを示す値(<Voxsref)になっている。従って、CPU81はステップ845にて「Yes」と判定してステップ850に進み、酸素吸蔵量変化量DOSAを、エアフローメータ61により計測されている現時点での吸入空気流量Gaと、上記ステップ645にて計算されているサブフィードバック補正量Vafsfbと、ステップ850内に記載の式とに従って求める。上記ステップ825と同様、値「0.23」は、空気中に含まれる酸素の質量割合である。Δtは、本ルーチンの実行間隔時間(例えば、8msec)である。
As described above, at the present time, the output value Voxs of the
上述したように、時刻t2以降では、サブフィードバック補正量Vafsfb(%)が正の値となって空燃比が目標空燃比abyfr(=理論空燃比)よりもリッチ空燃比に制御される。従って、時刻t2以降、上流側触媒53の酸素吸蔵量は減少していく。加えて、サブフィードバック補正量Vafsfb(%)が大きいほど、空燃比がよりリッチとなって上流側触媒53の酸素吸蔵量の減少速度が大きくなる。
As described above, after time t2, the sub feedback correction amount Vafsfb (%) is a positive value, and the air-fuel ratio is controlled to be richer than the target air-fuel ratio abyfr (= theoretical air-fuel ratio). Therefore, after time t2, the oxygen storage amount of the
従って、上述したように、値「0.23・Ga・Δt」が本ルーチンの実行間隔時間Δtの間において上流側触媒53に流入した酸素量(質量)を表すことを考慮すると、値「0.23・Ga・Δt・Vafsfb」(即ち、ステップ850における酸素吸蔵量変化量DOSA)は、本ルーチンの実行間隔時間Δtの間におけるサブフィードバック補正に起因する上流側触媒53の酸素吸蔵量の減少の程度を表す値となる。即ち、ステップ850における酸素吸蔵量変化量DOSAは、本ルーチンの実行間隔時間Δtの間における酸素吸蔵量の増加分OSAの減少量(>0)を表す。
Therefore, as described above, considering that the value “0.23 · Ga · Δt” represents the amount of oxygen (mass) flowing into the
次に、CPU81はステップ855に進み、その時点における酸素吸蔵量の増加分OSAから上記ステップ850にて求めた酸素吸蔵量変化量DOSA(>0)を減じることで酸素吸蔵量の増加分OSAを更新する(減少させる)。
Next, the
次いで、CPU81はステップ860に進んで、ステップ855にて更新した酸素吸蔵量の増加分OSAが「0」よりも大きいか否かを判定する。現時点は、時刻t1〜t2の間に亘って増大してきた酸素吸蔵量の増加分OSAが減少を開始した直後であるから、酸素吸蔵量の増加分OSAは「0」よりも大きい。従って、CPU81はステップ860にて「Yes」と判定してステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
このような処理は、時刻t2以降において減少していく酸素吸蔵量の増加分OSAが「0」になる時刻t3まで繰り返し実行される。これにより、図9に示すように、時刻t2〜t3の間、酸素吸蔵量の増加分OSAが、吸入空気流量Ga及びサブフィードバック補正量Vafsfbに応じた速度で次第に減少していく。 Such processing is repeatedly executed until time t3 when the increase amount OSA of the oxygen storage amount that decreases after time t2 becomes “0”. As a result, as shown in FIG. 9, the increase amount OSA of the oxygen storage amount gradually decreases at a speed according to the intake air flow rate Ga and the sub feedback correction amount Vafsfb between times t2 and t3.
この結果、図9に示すように、上記ステップ660にて図10に示したテーブルを用いて決定される偏差積分値更新用目標値Voxsrefiは、酸素吸蔵量の増加分OSAの減少に伴って増大し、目標空燃比相当目標値Voxsrefに次第に近づいていく(即ち、よりリッチな空燃比に相当する値に変更されていく)。なお、フラグOREの値は「1」に維持される。
As a result, as shown in FIG. 9, the deviation integrated value update target value Voxsrefi determined using the table shown in FIG. 10 in
以上、図9に示すように、FCから復帰した時刻t2から酸素吸蔵量の増加分OSAが「0」になる時刻t3の間(前記所定の期間に対応する)、空燃比フィードバック制御によるサブフィードバック補正により空燃比がサブフィードバック補正量Vafsfbに応じたリッチ空燃比に制御される。これにより、酸素吸蔵量の増加分OSA(従って、上流側触媒53の酸素吸蔵量)が減少していく。この結果、上流側触媒53内のリーン雰囲気の程度が次第に小さくなっていき、酸素濃度センサ68の出力値Voxsはリーンを示す値から目標空燃比相当目標値Voxsrefに次第に近づいていく。
As described above, as shown in FIG. 9, the sub-feedback by the air-fuel ratio feedback control is performed during the time t3 when the increase amount OSA of the oxygen storage amount becomes “0” from the time t2 when returning from the FC (corresponding to the predetermined period). By the correction, the air-fuel ratio is controlled to a rich air-fuel ratio corresponding to the sub feedback correction amount Vafsfb. As a result, the increase amount OSA of the oxygen storage amount (accordingly, the oxygen storage amount of the upstream catalyst 53) decreases. As a result, the extent of the lean atmosphere in the
以上より、時刻t2〜t3の間、偏差積分値更新用目標値Voxsrefiと酸素濃度センサ68の出力値Voxsとは同じ傾向をもって推移していく。換言すれば、時刻t2〜t3の間、上記ステップ630にて計算される偏差積分値更新用偏差DVoxsiは小さい値に維持され得る。
As described above, between times t2 and t3, the deviation integrated value update target value Voxsrefi and the output value Voxs of the
このことは、時刻t2〜t3の間において、上記ステップ635にて更新される偏差積分値SDVoxsが空燃比をリッチ側へ補正するための値として過度に増大していくことが抑制され得ることを意味する。換言すれば、時刻t2〜t3の間において、上記ステップ705の学習タイミングが到来して偏差積分値の学習値Learnが更新(学習)されても、上記「偏差積分値のリッチ側への誤学習」が抑制され得る。
This means that the deviation integrated value SDVoxs updated in
次に、時刻t3が到来した場合について説明する。時刻t3になると、図9に示すように、減少してきた酸素吸蔵量の増加分OSAが「0」になる。このことは、上流側触媒53内のリーン雰囲気が解消したことを意味する。この場合、図8のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ860に進んだとき「No」と判定してステップ865に進み、フラグOREの値を「1」から「0」に変更する。
Next, the case where the time t3 arrives will be described. At time t3, as shown in FIG. 9, the increased amount OSA of the reduced oxygen storage amount becomes “0”. This means that the lean atmosphere in the
これにより、図6のルーチンを繰り返し実行しているCPU81は、ステップ615に進んだとき再び「Yes」と判定してステップ620を実行するようになる。換言すれば、時刻t3以降は、上述した時刻t1以前と同じ処理が実行されていく。即ち、偏差積分値更新用目標値Voxsrefiは目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)と等しい値に維持されるとともに、フラグOREの値は「0」に維持される。即ち、前記「フューエルカット制御から復帰した後の所定の期間」は、フラグORE=1の期間に対応する。
Thereby, the
なお、減少してきた酸素吸蔵量の増加分OSAが「0」に達する前に(即ち、フラグORE=1の状態で)酸素濃度センサ68の出力値Voxsが目標空燃比相当出力値Voxsref以上の値(即ち、リッチを示す値)となった場合、図8のルーチンを実行しているCPU81は、ステップ845に進んだとき「No」と判定してステップ865に進む。即ち、この場合もフラグOREが「1」から「0」に変更され、この時点以降、上述した時刻t1以前と同じ処理が実行されていくようになる。
It should be noted that the output value Voxs of the
これにより、酸素吸蔵量の増加分OSAが大きめに推定されていることに起因して、上流側触媒53内のリーン雰囲気が既に解消しているにもかかわらず偏差積分値SDVoxsが酸素濃度センサ68の出力値Voxsと目標空燃比abyfr(=理論空燃比)よりもリーンの空燃比に相当する偏差積分値更新用目標値Voxsrefiとの偏差DVoxsiを使用して更新されていく事態の発生を防止できる。
Thereby, the deviation integrated value SDVoxs becomes the
以上、前記フィードバック補正値算出手段は図6のルーチンに対応し、前記空燃比制御手段は図4、図5のルーチンに対応し、前記フューエルカット制御手段は図4のステップ405に対応し、前記酸素吸蔵量増加分推定手段は図8のルーチンに対応する。 The feedback correction value calculating means corresponds to the routine of FIG. 6, the air-fuel ratio control means corresponds to the routines of FIGS. 4 and 5, and the fuel cut control means corresponds to step 405 of FIG. The oxygen storage amount increase estimation means corresponds to the routine of FIG.
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る空燃比制御装置によれば、「上流側触媒53の下流の酸素濃度センサ68の出力値Voxsと目標空燃比相当出力値Voxsref(一定)との偏差」についてPID処理してサブフィードバック補正量Vafsfbが計算され、サブフィードバック補正量Vafsfbに基づいて空燃比が理論空燃比に一致するように制御される。
As described above, according to the air-fuel ratio control apparatus of the embodiment of the present invention, “the output value Voxs of the
FCから復帰した時点以降、「FC開始時点からの上流側触媒53の酸素吸蔵量の増加分OSA」が減少して「0」に復帰するまで(或いは、酸素濃度センサ68の出力値Voxsがリッチを示す値となるまで)の間のみ(フラグORE=1の間)、上記PID処理のうちI処理が、上記「出力値Voxsと目標空燃比相当目標値Voxsrefとの偏差」に代えて、「出力値Voxsと酸素吸蔵量の増加分OSAの減少に応じて増大するように決定される偏差積分値更新用目標値Voxsrefi(<Voxsref)(図10を参照)との偏差」を用いて行われる。
After the return from FC, “the increase amount OSA of the oxygen storage amount of the
これにより、フラグORE=1の間、偏差積分値更新用目標値Voxsrefiと酸素濃度センサ68の出力値Voxsとは同じ傾向をもって推移していくから「出力値Voxsと偏差積分値更新用目標値Voxsrefiとの偏差」は小さい値に維持され得る。従って、上記偏差の積分値である偏差積分値SDVoxsが空燃比をリッチ側へ補正するための値として過度に増大していくことが抑制され得る。この結果、フラグORE=1の間において学習タイミングが到来して偏差積分値SDVoxsの学習値Learnが更新(学習)されても、上記「偏差積分値のリッチ側への誤学習」が抑制され得る。
Thus, while the flag ORE = 1, the deviation integrated value update target value Voxsrefi and the output value Voxs of the
更には、FCから復帰した時点では上流側触媒53内がリーン雰囲気になっていることに起因して、フラグORE=1の間、少なくとも上記「出力値Voxsと目標空燃比相当目標値Voxsrefとの偏差」は正の値となることが保証され得る。このため、少なくともサブフィードバック補正量Vafsfbの比例項(従って、サブフィードバック補正量Vafsfbそのもの)は、正の値、即ち、空燃比をリッチ側へ補正するための値となる。この結果、フラグORE=1の間、空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に確実に制御され得、この結果、上流側触媒53内におけるリーン雰囲気が確実に解消され得る。
Further, at the time of return from FC, the
本発明は上記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、上記実施形態では、フラグORE=1の間、偏差積分値更新用目標値Voxsrefi(<目標空燃比相当目標値Voxsref)が、酸素吸蔵量の増加分OSAの減少に応じて増大するように決定されるが(図10を参照)、フラグORE=1の間、偏差積分値更新用目標値Voxsrefi(<目標空燃比相当目標値Voxsref)を一定値としてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, while the flag ORE = 1, the deviation integrated value update target value Voxsrefi (<target air-fuel ratio equivalent target value Voxsref) is increased in accordance with the decrease in the oxygen storage amount increase OSA. Although determined (see FIG. 10), while the flag ORE = 1, the deviation integrated value update target value Voxsrefi (<target air-fuel ratio equivalent target value Voxsref) may be a constant value.
また、フラグORE=1の間、偏差積分値更新用目標値Voxsrefi(<目標空燃比相当目標値Voxsref)を、酸素濃度センサ68の実際の出力値Voxsに(微小のディレーをもって)追従していくように実際の出力値Voxsに基づいて決定するように構成してもよい。 Further, while the flag ORE = 1, the deviation integrated value update target value Voxsrefi (<target air-fuel ratio equivalent target value Voxsref) follows the actual output value Voxs of the oxygen concentration sensor 68 (with a minute delay). As described above, the determination may be made based on the actual output value Voxs.
また、上記実施形態においては、FCから復帰した時点で直ちに空燃比フィードバック制御を再開しているが、FCから復帰した時点から空燃比センサ67の応答遅れ時間分だけ後の時点から空燃比フィードバック制御を再開するように構成してもよい。
In the above embodiment, the air-fuel ratio feedback control is resumed immediately after returning from the FC. However, the air-fuel ratio feedback control is started from the time after the response delay time of the air-
25…燃焼室、39…インジェクタ、53…上流側触媒、61…エアフローメータ、67…空燃比センサ、68…酸素濃度センサ、80…電気制御装置、81…CPU
25 ... Combustion chamber, 39 ... Injector, 53 ... Upstream catalyst, 61 ... Air flow meter, 67 ... Air-fuel ratio sensor, 68 ... Oxygen concentration sensor, 80 ... Electric controller, 81 ... CPU
Claims (6)
前記触媒の下流の排気通路に配設されて同触媒から流出するガスの空燃比に応じた値を出力する空燃比センサと、
を備えた内燃機関に適用され、
前記空燃比センサの出力値と目標空燃比に相当する目標値との偏差に相当する値を逐次積算して更新されていく偏差積分値に少なくとも基づいて前記触媒に流入するガスの空燃比を制御するためのフィードバック補正値を算出するフィードバック補正値算出手段と、
前記フィードバック補正値に基づいて前記触媒に流入するガスの空燃比を前記目標空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて燃料の噴射を中断するフューエルカット制御を行うフューエルカット制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記フューエルカット制御から復帰した後の所定の期間においては、前記空燃比センサの出力値と前記目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値に代えて、前記空燃比センサの出力値と、前記目標空燃比相当目標値とは別の前記目標空燃比よりもリーンの空燃比に相当する目標値である偏差積分値更新用目標値との偏差に相当する値を逐次積算して前記偏差積分値を更新していくように構成された内燃機関の空燃比制御装置。 A catalyst having an oxygen storage function disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
An air-fuel ratio sensor that is disposed in an exhaust passage downstream of the catalyst and outputs a value corresponding to an air-fuel ratio of gas flowing out from the catalyst;
Applied to an internal combustion engine with
The air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is controlled based at least on a deviation integral value that is sequentially accumulated and updated by a value corresponding to the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target value corresponding to the target air-fuel ratio. Feedback correction value calculating means for calculating a feedback correction value for performing,
Air-fuel ratio control means for performing feedback control so that the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst matches the target air-fuel ratio based on the feedback correction value;
Fuel cut control means for performing fuel cut control for interrupting fuel injection according to the operating state of the internal combustion engine;
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The feedback correction value calculation means includes
In a predetermined period after returning from the fuel cut control, instead of a value corresponding to a deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target air-fuel ratio equivalent target value, the output value of the air-fuel ratio sensor, The deviation integral is obtained by sequentially integrating a value corresponding to a deviation integral value update target value, which is a target value corresponding to a leaner air / fuel ratio than the target air / fuel ratio, which is different from the target air / fuel ratio equivalent target value. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to update a value.
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記偏差積分値を使用して算出される積分項と、少なくとも前記空燃比センサの出力値と前記目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値そのものを使用して算出される比例項とに基づいて前記フィードバック補正値を算出するように構成され、
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記フューエルカット制御から復帰した後の前記所定の期間においても、前記比例項を、前記空燃比センサの出力値と前記目標空燃比相当目標値との偏差に相当する値そのものを使用して算出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 claim 1,
The feedback correction value calculation means includes
An integral term calculated using the deviation integral value and a proportional term calculated using at least a value corresponding to a deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target air-fuel ratio equivalent target value. Configured to calculate the feedback correction value based on:
The feedback correction value calculation means includes
Also in the predetermined period after returning from the fuel cut control, the proportional term is calculated using the value itself corresponding to the deviation between the output value of the air-fuel ratio sensor and the target air-fuel ratio equivalent target value. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured as described above.
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記フューエルカット制御開始時点から、同フューエルカット制御開始時点からの前記酸素吸蔵量の増加分を推定していく酸素吸蔵量増加分推定手段を備え、
前記フューエルカット制御から復帰した後の前記所定の期間に亘る前記推定された酸素吸蔵量の増加分の減少に応じて前記偏差積分値更新用目標値を変更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 claim 2,
The feedback correction value calculation means includes
From the fuel cut control start time, comprising an oxygen storage amount increase estimation means for estimating the increase of the oxygen storage amount from the fuel cut control start time,
The internal combustion engine is configured to change the deviation integrated value update target value according to a decrease in the estimated increase in the oxygen storage amount over the predetermined period after returning from the fuel cut control. Fuel ratio control device.
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記偏差積分値更新用目標値を、前記推定された酸素吸蔵量の増加分が小さくなるほどよりリッチな空燃比に相当する値になるように変更するよう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 feedback correction value calculation means includes
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to change the deviation integrated value update target value to a value corresponding to a richer air-fuel ratio as the increase in the estimated oxygen storage amount becomes smaller.
前記フィードバック補正値算出手段は、
前記所定の期間の終期として、前記フューエルカット制御から復帰した後に減少していく前記推定された酸素吸蔵量の増加分がゼロになった時点を使用す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 feedback correction value calculation means includes
As the end of the predetermined period, the air-fuel ratio control of the internal combustion engine configured to use the time point when the estimated increase in the oxygen storage amount that decreases after returning from the fuel cut control becomes zero. apparatus.
前記フィードバック補正値算出手段は、
減少していく前記推定された酸素吸蔵量の増加分がゼロになる前に前記空燃比センサの出力値が前記目標空燃比よりもリッチな空燃比を示す値になった場合、前記所定の期間の終期として、前記推定された酸素吸蔵量の増加分がゼロになった時点に代えて前記空燃比センサの出力値が前記目標空燃比よりもリッチな空燃比を示す値になった時点を使用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 claim 5,
The feedback correction value calculation means includes
When the output value of the air-fuel ratio sensor becomes a value indicating an air-fuel ratio richer than the target air-fuel ratio before the decrease in the estimated increase in oxygen storage amount becomes zero, the predetermined period As the final stage, the time when the output value of the air-fuel ratio sensor becomes a value indicating an air-fuel ratio richer than the target air-fuel ratio is used instead of the time when the estimated increase in the oxygen storage amount becomes zero. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine configured to do so.
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