JP2007247412A - Air-fuel ratio control device of internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control device of internal combustion engine Download PDF

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JP2007247412A
JP2007247412A JP2006067805A JP2006067805A JP2007247412A JP 2007247412 A JP2007247412 A JP 2007247412A JP 2006067805 A JP2006067805 A JP 2006067805A JP 2006067805 A JP2006067805 A JP 2006067805A JP 2007247412 A JP2007247412 A JP 2007247412A
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Takayuki Demura
Junya Nishimura
隆行 出村
淳也 西村
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Fujitsu Ten Ltd
Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
富士通テン株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suitably restrain the deterioration in an emission characteristic of exhaust gas, even in a period when an exhaust gas sensor does not issue normal sensor output, in an air-fuel ratio control device of an internal combustion engine.
SOLUTION: A main air-fuel ratio sensor is arranged on the upstream side of an upstream catalyst arranged in an exhaust passage of the internal combustion engine. A sub-O2 sensor is arranged on the downstream side of the upstream catalyst. Main (first) feedback control accompanying sub-feedback is executed in a state except for abnormal output of the main air-fuel ratio sensor (Step 102 and 104). While, in the abnormal output of the main air-fuel ration sensor, the main (first) feedback control is prohibited, and feedback control using the sub-O2 sensor is executed (Step 106 and 108).
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、車載用内燃機関の空燃比を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。 This invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, in particular, to a control system suitable internal combustion engine as a device for controlling the air-fuel ratio of the in-vehicle internal combustion engine.

従来、例えば特許文献1には、限界電流式酸素センサの異常診断装置が開示されている。 Conventionally, for example, Patent Document 1, the abnormality diagnosis apparatus for limiting current type oxygen sensor is disclosed. この従来の装置では、酸素センサの異常を検出するために、所定時間毎に逆電圧を酸素センサに印加することとしている。 In this conventional apparatus, in order to detect the oxygen sensor abnormality it has been decided to apply a reverse voltage to the oxygen sensor at predetermined time intervals. そして、その逆電圧印加時のセンサ電流値に基づいて、素子割れ等の故障が酸素センサに生じているか否かを判断することとしている。 Then, it is the fact that based on the sensor current value during the reverse voltage is applied, it is determined whether failure of the element crack or the like is caused in the oxygen sensor. そして、素子割れが検出されると、当該酸素センサに基づく空燃比のフィードバック制御を中断させることとしている。 Then, and as disrupting the element crack is detected, the feedback control of the air-fuel ratio based on the oxygen sensor.

特開平8−327586号公報 JP-8-327586 discloses 特開平11−6813号公報 JP 11-6813 discloses 特開2004−353494号公報 JP 2004-353494 JP

上記酸素センサ等の排気ガスセンサは、上記のような逆電圧の印加による故障診断の実行中には、正電圧の印加に伴うセンサ出力を検知することができない。 Exhaust gas sensor such as the oxygen sensor during execution of the failure diagnosis by application of the reverse voltage as described above, it is impossible to detect the sensor output due to the application of the positive voltage. また、逆電圧の印加終了後の所定期間は、逆電圧印加中に排気側電極にポンピングされた酸素イオンの影響により、正確なセンサ出力を検知することができない。 The predetermined time period after the application end of the reverse voltage, the influence of the pumped oxygen ions on the exhaust side electrode during reverse voltage, it is impossible to accurately detect the sensor output. このため、故障診断の実行中は、当該排気ガスセンサの出力を空燃比のフィードバック制御に用いるのを中断することが考えられる。 Therefore, during the execution of the failure diagnosis, it is conceivable to suspend the use of the output of the exhaust gas sensor to the feedback control of the air-fuel ratio. しかしながら、その中断期間が不用意に長くなると、排気ガスのエミッション特性を適正値に維持することができなくなる。 However, if the interruption period is inadvertently increased, it becomes impossible to maintain the emission characteristic of the exhaust gas to a proper value.

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、排気ガスセンサが正常なセンサ出力を発しない期間中であっても、排気ガスのエミッション特性が悪化するのを良好に抑制することのできる内燃機関の空燃比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 problems as described above, even during periods when the exhaust gas sensor does not emit normal sensor output, favorably restrain the emission characteristics of the exhaust gas is deteriorated and to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can.

第1の発明は、内燃機関の排気通路に配置された触媒と、 The first invention includes a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
前記触媒の上流に配置された第1の排気ガスセンサと、 A first exhaust gas sensor disposed upstream of said catalyst,
前記触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、 A second exhaust gas sensor disposed downstream of said catalyst,
前記第1の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第1のフィードバック手段と、 Based on an output of said first exhaust gas sensor, a first feedback means for the air-fuel ratio of the catalyst upstream corrects the fuel injection amount so that the control target air-fuel ratio,
前記第2の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第2のフィードバック手段と 前記第1の排気ガスセンサが正常な出力を発しているか否かを判別するセンサ出力判別手段とを備え、 Based on an output of said second exhaust gas sensor, the air-fuel ratio moderated normal second feedback means and said first exhaust gas sensor to correct the fuel injection amount so that the control target air-fuel ratio output of the catalyst downstream and a sensor output determination means for determining whether or not issued,
前記第1の排気ガスセンサの出力が正常でないと判別される期間中は、前記第2のフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を行うことを特徴とする。 Wherein during a first period in which the output of the exhaust gas sensor is judged as not normal, and performs air-fuel ratio feedback control using the second feedback means.

また、第2の発明は、内燃機関の排気通路に備えられた触媒の上流に配置された第1の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第1のフィードバック手段と、 The second invention is based on the output of the first exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, so that the air-fuel ratio of the catalyst upstream becomes the control target air-fuel ratio a first feedback means for correcting the fuel injection amount,
前記触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第2のフィードバック手段と、 Based on the output of the second exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst, a second feedback means for correcting the fuel injection amount so that the air-fuel ratio of the catalyst downstream becomes the control target air-fuel ratio,
前記第1の排気ガスセンサが正常な出力を発しているか否かを判別するセンサ出力判別手段とを備え、 And a sensor output determination means for determining whether the first exhaust gas sensor is emitting a normal output,
前記第1の排気ガスセンサの出力が正常でないと判別される期間中は、前記第2のフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を行うことを特徴とする。 Wherein during a first period in which the output of the exhaust gas sensor is judged as not normal, and performs air-fuel ratio feedback control using the second feedback means.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記第1の排気ガスセンサの前記出力を検知するために印加する電圧と逆方向の電圧を印加した時の出力電流に基づき当該排気ガスセンサの故障診断を行う内燃機関の空燃比制御装置であって、 The third invention is the first or second aspect of the invention, the basis of the output current when a voltage is applied in the opposite direction of the voltage applied to detect the output of said first exhaust gas sensor exhaust a fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine which performs a failure diagnosis of the gas sensor,
前記センサ出力判別手段は、当該逆電圧の印加期間中およびその印加終了後の所定期間を合わせた故障診断期間を、前記第1の排気ガスセンサの出力が正常でない期間と判別するものであって、 The sensor output determination means, the fault diagnosis period combined predetermined period of application period during and after the application end of the reverse voltage, the output of said first exhaust gas sensor be one which determines that period not normal,
前記第2の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が理論空燃比となるように、前記第1のフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段を更に備え、 Based on an output of said second exhaust gas sensor, so that the air-fuel ratio of the catalyst downstream becomes the stoichiometric air-fuel ratio, further comprising a sub-feedback means for modifying contents corrected by the first feedback means,
前記故障診断期間以外の期間では、前記第1のフィードバック手段および前記サブフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を実行し、 Wherein in the period other than the fault diagnosis period, perform the air-fuel ratio feedback control using the first feedback means and the sub-feedback means,
前記故障診断期間中は、前記第2のフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を実行することを特徴とする。 Wherein during the fault diagnosis period, and executes the air-fuel ratio feedback control using the second feedback means.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、前記第2のフィードバック手段によって用いられるフィードバックゲインが、前記第1のフィードバック手段によって用いられるフィードバックゲインに比して小さな値に設定されていることを特徴とする。 The fourth invention, in any one of the first to third invention, the feedback gain used by the second feedback means, a smaller value than the feedback gain used by the first feedback means characterized in that it is set to.

第1または第2の発明によれば、第1の排気ガスセンサが正常でないと判別される期間中は、第2の排気ガスセンサの出力を利用するフィードバック制御によって、空燃比のフィードバック制御が継続して実行される。 According to the first or second aspect, during the period in which the first exhaust gas sensor is judged as not normal, the feedback control utilizing the output of the second exhaust gas sensor, the feedback control of the air-fuel ratio is continuously It is executed. このため、本発明によれば、第1の排気ガスセンサが正常なセンサ出力を発しない期間中であっても、排気ガスのエミッション特性が悪化するのを良好に抑制することができる。 Therefore, according to the present invention, even if the first exhaust gas sensor even during periods emit no normal sensor output, it is possible to satisfactorily suppress the emission characteristics of the exhaust gas is deteriorated.

第3の発明によれば、故障診断期間中であるか否かによって、空燃比のフィードバック制御が、サブフィードバック制御を伴う第1のフィードバック制御と、第2の排気ガスセンサの出力を利用するフィードバック制御との間で切り換えられる。 According to a third aspect, depending on whether it is during the fault diagnosis period, the feedback control of the air-fuel ratio, a first feedback control with sub-feedback control, the feedback control utilizing the output of the second exhaust gas sensor It is switched between. このため、本発明によれば、故障診断期間以外の期間では、サブフィードバック制御を伴う第1のフィードバック制御によって優れた排気浄化性能を得ることができ、故障診断期間中は、第2の排気ガスセンサの出力を利用するフィードバック制御によって排気浄化性能が悪化するのを効果的に抑制することができる。 Therefore, according to the present invention, in a period other than the fault diagnosis period, it is possible to obtain an excellent exhaust gas purification performance by the first feedback control with sub-feedback control, during the fault diagnosis period, the second exhaust gas sensor it can be by the use feedback control to the output of effectively prevent the exhaust purification performance deteriorates.

第4の発明によれば、センサの配置場所の相違に伴う排気ガスの到達タイミングの相違を考慮して、空燃比のフィードバック制御に用いるゲインを適切に設定することができる。 According to the fourth invention, in consideration of the difference in arrival timing of the exhaust gas due to the difference in location of the sensor, the gain to be used for feedback control of the air-fuel ratio can be properly set.

実施の形態1. The first embodiment.
[実施の形態1の装置の構成] [Configuration of the apparatus of Embodiment 1]
図1は、本発明の実施の形態1における空燃比制御装置の構成を説明するための図である。 Figure 1 is a diagram for explaining a configuration of an air-fuel ratio control apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図1に示すように、本実施形態の装置は、内燃機関の排気通路10に配置された上流触媒(S/C)12および下流触媒(U/F)14を備えている。 As shown in FIG. 1, the apparatus of this embodiment includes an upstream catalyst disposed in an exhaust passage 10 of an internal combustion engine (S / C) 12 and a downstream catalyst (U / F) 14. 上流触媒12および下流触媒14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である。 Upstream catalyst 12 and downstream catalyst 14 are both a three way catalyst capable of purifying CO, HC and NOx simultaneously.

上流触媒12の上流および下流には、それぞれメイン空燃比センサ16、およびサブO 2センサ(酸素センサ)18が配置されている。 The upstream and downstream of the upstream catalyst 12, the main air-fuel ratio sensor 16 and the sub-O 2 sensor (oxygen sensor) 18, respectively are arranged. メイン空燃比センサ16は、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比A/Fに対してほぼリニアな出力を発するセンサである。 The main air-fuel ratio sensor 16 is a sensor that emits a substantially linear output with respect to the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 12. 一方、サブO 2センサ18は、上流触媒12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場合にリッチ出力(例えば0.8V)を発生し、また、その排気ガスがリーンである場合にリーン出力(例えば0.2V)を発生するセンサである。 On the other hand, the sub-O 2 sensor 18, the exhaust gas flowing out from the upstream catalyst 12 generates a rich output (e.g. 0.8 V) when it is rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, also the exhaust gas is lean a sensor for generating a lean output (e.g. 0.2V) when it is.

メイン空燃比センサ16の出力、およびサブO 2センサ18の出力は、それぞれECU(Electronic Control Unit)(内燃機関の空燃比制御装置)20に供給されている。 The output of the main air-fuel ratio sensor 16, and the output of the sub O 2 sensor 18 is supplied to 20 (air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine) ECU (Electronic Control Unit), respectively. ECU20には、更に、エアフロメータ22、およびクランク角センサ24等の内燃機関の運転状態を検出するための各種センサと、燃料噴射弁26などが接続されている。 The ECU 20, further, various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine such as the airflow meter 22 and the crank angle sensor 24, and the fuel injection valve 26 is connected. エアフロメータ22は、内燃機関の吸入空気量Gaを検出するセンサである。 Air flow meter 22 is a sensor for detecting an intake air amount Ga of the internal combustion engine. クランク角センサ24は機関回転数Neに応じた出力を発するセンサである。 Crank angle sensor 24 is a sensor which emits an output corresponding to the engine speed Ne. また、燃料噴射弁26は、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するための電磁弁である。 The fuel injection valve 26 is an electromagnetic valve for injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine.

[実施の形態1における空燃比制御] [Air-fuel ratio control in the first embodiment]
図2は、本実施形態の空燃比制御装置において実行される空燃比制御の内容を説明するための制御ブロック図である。 Figure 2 is a control block diagram for explaining the contents of the air-fuel ratio control executed in the air-fuel ratio control apparatus of the present embodiment. 尚、図2において、Cat12は、図1に示す上流触媒12に対応している。 Incidentally, in FIG. 2, Cat12 corresponds to the upstream catalyst 12 shown in FIG. また、図2におけるA/Fs16、およびVox18は、それぞれ図1に示すメイン空燃比センサ16、およびサブO 2センサ18に対応している。 Further, A / Fs16, and Vox18 in FIG. 2 corresponds to the main air-fuel ratio sensor 16 and the sub-O 2 sensor 18, shown in FIG. 1 respectively. また、図2におけるEng30は、図1に示すシステムが組み込まれる内燃機関の本体を意味するものとする。 Further, Eng30 in FIG 2 is intended to mean a body of an internal combustion engine system is incorporated as shown in FIG.

本実施形態のシステムにおいて、メイン空燃比センサ16は、内燃機関30から流出し、上流触媒12へ流入する排気ガスの空燃比に対応する出力A/Fs[v]を発生する。 In the system of the present embodiment, the main air-fuel ratio sensor 16, flows from the internal combustion engine 30, and generates an output A / Fs corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 12 [v]. この出力A/Fsは、具体的には、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比が大きいほど、つまり、その空燃比がリーンであるほど大きな値となる。 The output A / Fs, specifically, the larger the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 12, that is, becomes a larger value as the air-fuel ratio is lean.

サブO 2センサ18は、上流触媒12から下流触媒14へ向かって流通する排気ガス中の酸素濃度に応じた出力Vox[v]を発生する。 Sub O 2 sensor 18 generates an output Vox [v] corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing toward the upstream catalyst 12 to the downstream catalyst 14. サブO 2センサ18の出力Vox[v]は、差分器32に供給される。 The output of the sub O 2 sensor 18 Vox [v] is supplied to the differentiator 32. 差分器32では、その出力Voxとサブフィードバックの目標電圧Voxrefとの出力偏差Dvox=Voxref−Voxが算出される。 In differentiator 32, the output deviation Dvox = Voxref-Vox between the target voltage Voxref of the output Vox and sub feedback is calculated. そして、サブフィードバックコントローラ34は、上記の出力偏差Dvoxに対する「比例項Dvox・GainP」を算出する。 Then, the sub feedback controller 34 calculates the "proportional term Test Forum 1 · GaInP" for the above output deviation Test Forum 1. また、サブフィードバックコントローラ34は、上記の出力偏差Dvoxに対する「積分項Sumvox・GainI」を算出する。 Further, the sub-feedback controller 34 calculates the "integral term Sumvox · GainI" for the above output deviation Test Forum 1. より具体的には、積分項Sumvox・GainIにおける出力偏差積算値Sumvoxは、今回の出力偏差Dvoxに所定の積算ゲインKgainを乗じた値に、前回の出力偏差積算値Sumvox(i−1)を加えることにより、Sumvox(i)=Sumvox(i−1)+(Dvox・Kgain)として算出される。 More specifically, the output deviation accumulated value Sumvox in the integral term Sumvox · GainI is multiplied by the desired integrated gain Kgain to the current output deviation Test Forum 1, added last output deviation accumulated value Sumvox (i-1) it makes is calculated as Sumvox (i) = Sumvox (i-1) + (Dvox · Kgain).

サブフィードバックコントローラ34は、上記各項の和「Dvox・GainP+Dlvox・GainD+Sumvox・GainI」を、サブフィードバック補正量Vsfb[v]として算出する。 Sub feedback controller 34, the sum of each term the "Dvox · GainP + Dlvox · GainD + Sumvox · GainI", is calculated as a sub-feedback correction amount Vsfb [v]. このサブフィードバック補正量Vsfbは、加算器36において、メイン空燃比センサ16の出力A/Fsに加算され、その結果として、補正電圧値Vfbが算出される。 The sub-feedback correction amount Vsfb, in adder 36, is added to the output A / Fs in the main air-fuel ratio sensor 16, as a result, the correction voltage value Vfb is calculated.

補正電圧値Vfbは、電圧−空燃比変換器38に供給される。 Correction voltage value Vfb is the voltage - supplied to the air-fuel ratio converter 38. 電圧−空燃比変換器38は、電圧−空燃比変換マップを記憶しており、そのマップに従って、補正電圧値Vfbに対応する補正空燃比eabyfを決定する。 Voltage - fuel ratio converter 38, a voltage - stores the air-fuel ratio conversion map, according to the map, to determine the correct air-fuel ratio eabyf corresponding to the correction voltage value Vfb. 電圧−空燃比変換器38の処理によれば、より具体的には、補正電圧値Vfbが大きな値であるほど、補正空燃比eabyfは大きな値、つまり、リーンな値に決定される。 Voltage - According to the process of the air-fuel ratio converter 38, and more specifically, the correction voltage value Vfb is higher is a large value, the correction air eabyf large value, i.e., is determined to be lean value.

ECU20は、後述するメイン空燃比センサ16の異常検出時以外の状況下において、上記の如く決定された補正空燃比eabyfを基礎として「メイン(第1の)フィードバック制御」を実行する。 ECU20, in the context of other than the abnormality detection main air-fuel ratio sensor 16 to be described later, executes the "main (first) feedback control" corrected air-fuel ratio eabyf determined as described above as a basis. メインフィードバック制御によれば、具体的には、上述した補正空燃比eabyfと目標空燃比(理論空燃比)との偏差を消滅させる目的で、メイン(第1の)フィードバックコントローラ40が実行するPI制御によって、ベースの燃料噴射量に増減補正を施すための補正噴射量K Aが算出される。 According to the main feedback control, specifically, in order to eliminate the deviation between the above-described correction air eabyf and the target air-fuel ratio (stoichiometric air-fuel ratio), the main (first) PI control feedback controller 40 executes Accordingly, the correction injection amount K a for applying the increase or decrease correction to the fuel injection amount of the base is calculated. その結果、これらのベースの燃料噴射量と補正噴射量K Aの和となる最終的な燃料噴射量は、補正空燃比eabyfが理論空燃比に変化するように決定されることになる。 As a result, a final fuel injection quantity which is a sum of the fuel injection amount of the base and the correction injection amount K A would correct the air-fuel ratio eabyf is determined so as to change the stoichiometric air-fuel ratio.

尚、この場合には、後述する第2のフィードバック補正量K PIに基づく補正噴射量K Bはゼロとされ(図2参照)、最終的な燃料噴射量には反映されない。 In this case, the correction injection amount K B based on the second feedback correction amount K PI to be described later is zero (see FIG. 2), not reflected in the final fuel injection amount. また、メインフィードバック制御の内容は、本発明の主要部ではなく、また、既に公知の事項であるため、ここでは、これ以上の説明は省略することとする。 The contents of the main feedback control is not a main part of the present invention, also, since it is already known matter, here, further description will be omitted. 以下、出力A/Fsにサブフィードバック補正量Vsfbを反映させることによって、メインフィードバック制御の内容を修正することを「サブフィードバック制御」と称することとする。 Hereinafter, by reflecting the sub-feedback correction amount Vsfb the output A / Fs, to modify the contents of the main feedback control is referred to as "sub feedback control".

一方、第2のフィードバックコントローラ42は、上記の出力偏差Dvoxに対する「比例項Dvox・GainP'」と、「積分項Sumvox・GainI'」とを算出する。 On the other hand, the second feedback controller 42 calculates 'and "integral term Sumvox · GainI" proportional Test Forum 1 · GaInP "' to the above output deviation Test Forum 1 and". そして、第2のフィードバックコントローラ42は、上記各項の和「Dvox・GainP'+Sumvox・GainI'」を、第2のフィードバック補正量K PI [v]として算出する。 The second feedback controller 42, the sum of each term the "Dvox · GainP '+ Sumvox · GainI ' ", is calculated as a second feedback correction amount K PI [v]. この第2のフィードバック補正量K PIは、後述するメイン空燃比センサ16の異常検出時において、補正噴射量K B [mg]に換算された後にベースの燃料噴射量[mg]に加算される。 The second feedback correction amount K PI, at the time of abnormality detection of the main air-fuel ratio sensor 16 to be described later, is added to the base fuel injection amount [mg] after being converted into the correction injection amount K B [mg]. 尚、この場合には、メインフィードバックコントローラ40によって算出される補正噴射量K Aはゼロとされ(図2参照)、最終的な燃料噴射量には反映されない。 In this case, the correction injection amount K A calculated by the main feedback controller 40 is zero (see FIG. 2), not reflected in the final fuel injection amount.

また、第2のフィードバックコントローラ42で用いられる比例項ゲインGainP'および積分項ゲインGainI'は、メインフィードバックコントローラ40で用いられる比例項ゲインGp mfbおよび積分項ゲインGi mfbに比して小さな値に設定される。 Further, the second proportional term gain GainP used by the feedback controller 42 'and the integral term gain GAINI' is set to a value smaller than the proportional term gain Gp mfb and integral term gain Gi mfb used by the main feedback controller 40 It is.

[逆電圧印加によるセンサの故障診断] [Fault diagnosis of the sensor according to the reverse voltage application]
本実施形態のシステムでは、メイン空燃比センサ16の故障診断が定期的に実行される。 In the system of this embodiment, the failure diagnosis of the main air-fuel ratio sensor 16 is performed periodically. メイン空燃比センサ16は、ジルコニア等で構成された電解質層と、排気ガスに晒されるように設けられた排気側電極と、大気層に晒されるように設けられた大気側電極とを備えている。 The main air-fuel ratio sensor 16 is provided with an electrolyte layer made of zirconia or the like, an exhaust-side electrode provided so as to be exposed to the exhaust gas, and an atmosphere side electrode provided so as to be exposed to the air layer . そして、メイン空燃比センサ16には、センサ出力を検出するための正電圧と、故障診断を実施するための逆電圧とが選択的に印加される。 Then, the main air-fuel ratio sensor 16 has a positive voltage for detecting the sensor output, the reverse voltage for performing the fault diagnosis is selectively applied. 正電圧を印加すると、大気側電極と排気側電極との間には、排気ガス中の酸素過不足量に応じたセンサ電流、つまり、排気ガスの空燃比に応じたセンサ電流が流通する。 When a positive voltage is applied, between the atmosphere-side electrode and the exhaust-side electrode, the sensor current corresponding to the oxygen deficiency amount of the exhaust gas, i.e., the sensor current to flow in accordance with the air-fuel ratio of the exhaust gas. このため、そのセンサ電流を検出すれば、排気空燃比を検知することができる。 Therefore, it is possible by detecting the sensor current, detects the exhaust air-fuel ratio.

一方、逆電圧を印加すると、大気側電極の表面に接している酸素がイオン化されて排気側電極に向けてポンピングされる。 On the other hand, upon application of a reverse voltage, the oxygen is in contact with the surface of the atmosphere-side electrode is pumped toward the exhaust side electrode is ionized. その結果、排気側電極と大気側電極との間には、大気層中の酸素濃度と相関を有する負の電流(逆電流)が流通する。 As a result, between the exhaust-side electrode and the atmosphere side electrode, negative current correlated with the oxygen concentration of the atmospheric layer (reverse current) flows. つまり、センサ素子が正常であれば、大気中の酸素濃度に対応する電流が流通し、センサ素子に割れが生じており、大気層中に排気ガスが混入している場合は、大気層中の酸素濃度が下がるため、センサ素子を流れる電流は、正常電流に比して小さなものとなる。 That is, if the sensor element is normal, circulating current corresponding to the oxygen concentration in the atmosphere, cracks in the sensor element has occurred, when the exhaust gas to the atmosphere layer is mixed, the air layer the oxygen concentration decreases, the current through the sensor element, becomes small compared with the normal current.

このように、排気側電極と大気側電極との間に電圧を印加することで発生する電流の値は、センサ素子に割れが生じているか否かに応じて変化する。 Thus, the value of current generated by applying a voltage between the exhaust-side electrode and the atmosphere side electrode will vary depending on whether a crack in the sensor element has occurred. 従って、かかる電流値の変動に基づいて、センサ素子に割れが生じているか否かを判断することができる。 Therefore, it is possible on the basis of the variation of such a current value, it is determined whether a crack in the sensor element has occurred. 尚、素子割れの発生時には、排気通路を流通する空気量が多いほど、大気層に空気が流入し易い。 Incidentally, in the event of element cracking, the more the amount of air flowing through the exhaust passage, easy air flows into the air layer. このため、逆電圧の印加の時期、すなわち、故障診断の実行時期は、内燃機関が安定した高負荷状態にあるときとされている。 Therefore, the timing of application of the reverse voltage, i.e., a failure execution timing of diagnosis, the internal combustion engine is the case in a stable high-load state.

図3は、逆電圧を印加した場合におけるメイン空燃比センサ16の出力電流の変化を説明するための図である。 Figure 3 is a diagram for explaining the change of the output current of the main air-fuel ratio sensor 16 in case of applying a reverse voltage. より具体的には、図3(A)は、逆電圧印加の成否を表すフラグを、図3(B)は、メイン空燃比センサ16の出力電流の変化を表す波形を、それぞれ示している。 More specifically, FIG. 3 (A), a flag indicating the success of the reverse voltage application, Fig. 3 (B), the waveform representing the variation of the output current of the main air-fuel ratio sensor 16, respectively. 尚、ここでは、図3(A)に示す逆電圧印加期間Aおよびその印加終了後に正常なセンサ出力が安定して得られるまでに要する所定期間Bは、それぞれ固定期間であるものとする。 Here, the predetermined period B required for the reverse voltage application period A and normal sensor output after its application end shown in FIG. 3 (A) can be stably obtained is assumed to be the fixed period. また、これらの期間(A+B)のことを、本明細書中においては「故障診断期間」と称することがある。 Further, these things periods (A + B), is herein sometimes referred to as "fault diagnosis period".

メイン空燃比センサ16の故障診断の実行中、すなわち、逆電圧の印加中は、正電圧印加に伴うセンサ出力を検知することができない。 During the execution of the failure diagnosis of the main air-fuel ratio sensor 16, i.e., during application of a reverse voltage, it is impossible to detect the sensor output associated with the application of positive voltage. また、逆電圧印加終了直後においては、逆電圧印加中に排気側電極にポンピングされた酸素イオンの影響により、正確なセンサ出力を検知することができない。 Further, immediately after completion of the reverse voltage application, under the influence of the pumped oxygen ions on the exhaust side electrode during reverse voltage, it is impossible to accurately detect the sensor output. このため、その故障診断期間については、メイン空燃比センサ16の出力を基礎とするメインフィードバック制御を中断することが考えられる。 Therefore, for the fault diagnosis period, it is considered to interrupt the main feedback control based upon output of the main air-fuel ratio sensor 16.

しかしながら、その故障診断によってメインフィードバック制御の中断期間が不用意に長くなると、排気ガスのエミッション特性を適正値に維持することができなくなる。 However, if the interruption period of the main feedback control by the fault diagnosis is inadvertently increased, it becomes impossible to maintain the emission characteristic of the exhaust gas to a proper value. そこで、本実施形態のシステムでは、そのような故障診断期間においては、サブフィードバック制御を伴うメイン空燃比フィードバック制御の実行を禁止するとともに、当該故障診断期間においても良好な排気ガスのエミッション特性を維持させるべく、サブO 2センサ18の出力Voxを基礎とする第2のフィードバック制御を実行することとした。 Therefore, the system of the present embodiment, in such a fault diagnosis period, as well as prohibiting the execution of the main air-fuel ratio feedback control with sub-feedback control, even maintaining the emission characteristics of good exhaust gas in the fault diagnosis period in order to, it was decided to perform a second feedback control based upon output Vox of the sub O 2 sensor 18.

[実施の形態1における具体的処理] [Details of Process Performed by First Embodiment]
図4は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU20が実行するルーチンのフローチャートである。 4, in order to implement the above functionality is a flowchart illustrating a routine that ECU20 executes in the present embodiment. 図4に示すルーチンでは、先ず、排気ガスセンサ(メイン空燃比センサ16)が異常出力中であるか否かが判別される(ステップ100)。 In the routine shown in FIG. 4, first, whether the exhaust gas sensor (the main air-fuel ratio sensor 16) is abnormal output in is judged (step 100). ここでは、上述した故障診断期間中であるときに、排気ガスセンサの異常出力中であると判定するようにしている。 Here, when it is in the fault diagnosis period described above, so that determined to be in an abnormal output of the exhaust gas sensor.

上記ステップ100において、センサ異常出力中でないと判定された場合、すなわち、故障診断期間中でない場合には、メイン空燃比センサ16の出力を基礎とするメインフィードバック制御が実行される(ステップ102)とともに、メインフィードバック制御の内容を修正すべく、サブO 2センサ18の出力Voxを基礎とするサブフィードバック制御が実行される(ステップ104)。 In step 100, if it is determined not to be a sensor abnormal output in, that is, when not in fault diagnosis period, with the main feedback control based upon output of the main air-fuel ratio sensor 16 is performed (step 102) , in order to modify the contents of the main feedback control, sub feedback control based upon output Vox of the sub O 2 sensor 18 is executed (step 104).

(サブフィードバック制御を伴うメインフィードバック制御) (Main feedback control with sub feedback control)
図5は、上記ステップ102および104の処理に対応して、ECU20が実行するルーチンのフローチャートである。 Figure 5 corresponds to the process in the steps 102 and 104, it is a flowchart illustrating a routine that ECU20 performs. 図5に示すルーチンでは、先ず、メインA/Fセンサ16の出力A/Fsが検出される(ステップ200)。 In the routine shown in FIG. 5, first, the output A / Fs of the main A / F sensor 16 is detected (step 200). 次いで、サブO 2センサ18の出力Voxが検出され(ステップ202)、その出力Voxに基づいて、サブフィードバック補正量Vsfbが算出される(ステップ204)。 Then, the output of the sub O 2 sensor 18 Vox is detected (step 202), based on the output Vox, the sub-feedback correction amount Vsfb is calculated (step 204).

本ステップ204では、具体的には、先ず、サブO 2センサ18の出力Voxとサブフィードバックの目標電圧Voxrefとの出力偏差Dvox=Voxref−Voxが算出される。 In this step 204, specifically, first, the output deviation Dvox = Voxref-Vox between the target voltage Voxref output Vox and sub feedback sub O 2 sensor 18 is calculated. そして、その出力偏差Dvoxに比例ゲインGainPを掛け合わせた比例項Dvox・GainPと、その出力偏差Dvoxの積分値に積分ゲインGainIを掛け合わせた積分項Sumvox・GainIが算出される。 Then, a proportional term Test Forum 1 · GaInP multiplied by the proportional gain GaInP its output deviation Test Forum 1, its output deviation Test Forum 1 integral term Sumvox · GainI multiplied by the integral gain GAINI the integral value of is calculated. そして、それらが足し合わされることにより、サブフィードバック補正量Vsfb=Dvox・GainP+Sumvox・GainIが算出される。 By they are added together, the sub-feedback correction amount Vsfb = Dvox · GainP + Sumvox · GainI is calculated.

次に、メインA/Fセンサ16の出力A/Fsとサブフィードバック補正量Vsfbとを加算することにより、補正電圧値Vfbが算出される(ステップ206)。 Then, by adding the output A / Fs and the sub feedback correction amount Vsfb main A / F sensor 16, the correction voltage value Vfb is calculated (step 206). 次いで、その補正電圧値Vfbに対応する補正空燃比eabyfが算出される(ステップ208)。 Then, the correction air eabyf corresponding to the corrected voltage value Vfb is calculated (step 208). ECU20は、補正電圧値Vfbと補正空燃比eabyfとの関係を定めたマップを記憶しており、ここでは、そのマップに従って補正空燃比eabyfが算出される。 ECU20 stores a map that defines the relationship between the correction voltage value Vfb and corrected air-fuel ratio Eabyf, here, the correction air Eabyf is calculated according to the map.

次に、補正空燃比eabyfを目標空燃比(理論空燃比)とすべく、メインフィードバックコントローラ40によって補正噴射量K Aが算出される(ステップ210)。 Next, in order to the correct air-fuel ratio eabyf the target air-fuel ratio (stoichiometric air-fuel ratio), the correction injection amount K A by the main feedback controller 40 is calculated (step 210). 次いで、ベース噴射量が算出され(ステップ212)、そのベース噴射量を補正噴射量K Aで補正することにより、最終的な燃料噴射量が算出される(ステップ214)。 Then, the base injection amount is calculated (step 212), by correcting the correction injection amount K A the base injection amount, the final fuel injection amount is calculated (step 214).

以上説明したメインフィードバック制御によれば、上流触媒12に流入する排気ガスの空燃比が、理論空燃比(ストイキ)を制御中心とする目標空燃比と一致するように燃料噴射量の制御が行われる。 According to the main feedback control described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 12, control of the fuel injection amount is performed to match the target air-fuel ratio to be controlled mainly theoretical air-fuel ratio (stoichiometric) . また、上記のサブフィードバック制御によれば、上流触媒12の下流に流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、より具体的には、上流触媒12の下流に配置されたサブO 2センサ18の出力がストイキ出力となるように、メインフィードバック制御の内容が修正される。 Further, according to the sub-feedback control described above, as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out to the downstream of the upstream catalyst 12 becomes the stoichiometric air-fuel ratio, more specifically, disposed downstream of the upstream catalyst 12 so that the output of the sub O 2 sensor 18 becomes stoichiometric output, the contents of the main feedback control is corrected. これらの制御によれば、燃料噴射量を適切に随時補正し、上流触媒12の下流における空燃比を精度良くストイキの近傍値に維持することができ、優れた排気浄化性能を得ることができる。 According to these control, the fuel injection amount appropriately needed correction, the air-fuel ratio in the downstream of the upstream catalyst 12 to be maintained accurately value near stoichiometric, it is possible to obtain an excellent exhaust gas purification performance.

一方、図4に示すルーチンでは、上記ステップ100において、センサ異常出力中であると判定された場合、すなわち、故障診断期間中である場合には、サブフィードバック制御を伴うメインフィードバック制御が禁止される(ステップ106)とともに、サブO 2センサ18の出力を基礎とする第2のフィードバック制御が実行される(ステップ108)。 Meanwhile, in the routine shown in FIG. 4, in step 100, if it is determined that the sensor abnormality output in, i.e., if it is in fault diagnosis period is prohibited main feedback control with sub-feedback control (step 106), a second feedback control based upon the output of the sub O 2 sensor 18 is executed (step 108). 第2のフィードバック制御によれば、上流触媒12の下流に流出してくる排気ガスの空燃比が、理論空燃比を制御中心とする目標空燃比と一致するように燃料噴射量の制御が行われる。 According to the second feedback control, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out to the downstream of the upstream catalyst 12, control of the fuel injection amount is performed to match the target air-fuel ratio to be controlled mainly stoichiometric air-fuel ratio .

(サブO 2センサを利用した第2のフィードバック制御) (Second feedback control using the sub-O 2 sensor)
図6は、上記ステップ106および108の処理に対応して、ECU20が実行するルーチンのフローチャートである。 Figure 6 corresponds to the processing in steps 106 and 108, is a flowchart illustrating a routine that ECU20 performs. 図6に示すルーチンでは、先ず、サブO 2センサ18の出力Voxが検出される(ステップ300)。 In the routine shown in FIG 6, first, the output Vox of the sub O 2 sensor 18 is detected (step 300). 次いで、その出力Voxに基づいて、第2のフィードバック補正量K PIが算出される(ステップ302)。 Then, based on the output Vox, second feedback correction amount K PI is calculated (step 302).

本ステップ302では、具体的には、先ず、サブO 2センサ18の出力Voxとサブフィードバックの目標電圧Voxrefとの出力偏差Dvox=Voxref−Voxが算出される。 In this step 302, specifically, first, the output deviation Dvox = Voxref-Vox between the target voltage Voxref output Vox and sub feedback sub O 2 sensor 18 is calculated. そして、その出力偏差Dvoxに比例ゲインGainP'を掛け合わせた比例項Dvox・GainP'と、その出力偏差Dvoxの積分値に積分ゲインGainI'を掛け合わせた積分項Sumvox・GainI'が算出される。 Then, a 'proportional Test Forum 1 · GaInP multiplied by the' proportional gain GaInP its output deviation Test Forum 1, the integral gain 'integral term obtained by multiplying Sumvox · GainI' GainI is calculated integral value of the output deviation Test Forum 1. そして、それらが足し合わされることにより、第2のサブフィードバック補正量K PI =Dvox・GainP'+Sumvox・GainI'が算出される。 By they are added together, the second sub-feedback correction amount K PI = Dvox · GainP '+ Sumvox · GainI' is calculated.

次に、第2のサブフィードバック補正量K PIが補正噴射量K Bに換算され(ステップ304)、次いで、ベース噴射量が算出される(ステップ306)。 Next, the second sub-feedback correction amount K PI is converted into the correction injection amount K B (step 304), then the base injection amount is calculated (step 306). そして、そのベース噴射量を補正噴射量K Bで補正することにより、最終的な燃料噴射量が算出される(ステップ308)。 Then, by correcting the base injection amount is corrected injection amount K B, the final fuel injection amount is calculated (step 308).

図7は、第2のフィードバック制御による動作の概要を説明するためのタイミングチャートである。 Figure 7 is a timing chart for explaining the outline of the operation by the second feedback control. より具体的には、図7(A)はサブO 2センサ18の出力Voxの波形、図7(B)は第2のフィードバック補正量K PIの波形である。 More specifically, the output Vox of the waveform of FIG. 7 (A) sub-O 2 sensor 18, FIG. 7 (B) is a waveform of the second feedback correction amount K PI. 第2のフィードバック制御では、図7に示すように、サブO 2センサ18の出力Voxと目標電圧(ストイキ出力)Voxrefとを比較して、現在の出力Voxがストイキに対してリッチ側であるときは、燃料噴射量を減量させるべく、第2のフィードバック補正量K PIはゼロより小さな値とされる。 In the second feedback control, as shown in FIG. 7, by comparing the output Vox and the target voltage (stoichiometry output) Voxref sub O 2 sensor 18, when the current output Vox is rich side with respect to the stoichiometric , in order to reduced the amount of fuel injection, the second feedback correction amount K PI is a value smaller than zero. 一方、現在の出力Voxがストイキに対してリーン側であるときは、燃料噴射量を増量させるべく、第2のフィードバック補正量K PIはゼロより大きな値とされる。 On the other hand, when the current output Vox is lean side with respect to stoichiometry, in order to increase the amount of fuel injection, the second feedback correction amount K PI is a larger value than zero.

サブO 2センサ18は、上流触媒12から流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比の近傍で変化する場合に、0.8[v]程度のリッチ側上限値と、0.2[v]程度のリーン側下限値との間で、その出力Voxを敏感に変化させる。 Sub O 2 sensor 18 when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream catalyst 12 is changed in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, and the rich-side upper limit of about 0.8 [v], 0.2 [ v] between the lean side lower limit of about, is sensitively changed its output Vox. このため、上流触媒12に流れ込む排気ガスの空燃比がリッチ側或いはリーン側にずれていれば、サブO 2センサ18の出力Voxは、そのずれの影響を検知した時点で、リッチ側上限値(0.8[v])或いはリーン側下限値(0.2[v])に向かって急変する。 Therefore, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 12 if shifted to the rich side or the lean side, the output Vox of the sub O 2 sensor 18, at the time of detecting the influence of the deviation, the rich-side limit value ( 0.8 [v]) or suddenly changes toward the lean side lower limit value (0.2 [v]).

上記の比例項Dvox・GainP'は、出力偏差Dvoxに応じた値であるため、出力Voxの反転時には、図7(B)に示すように、フィードバック補正量K PIは、比例項Dvox・GainPによって増量側或いは減量側の値にスキップされることになる。 Since the above proportional term Test Forum 1 · GaInP 'is a value corresponding to the output deviation Test Forum 1, at the time of reversal of the output Vox, as shown in FIG. 7 (B), the feedback correction amount K PI is the proportional term Test Forum 1 · GaInP It will be skipped to the value of the increase side or reduced side. このように、比例項Dvox・GainP'によれば、出力偏差Dvoxの大小を直接的にフィードバック補正量K PIの修正に反映させることができる。 Thus, according to the proportional term Test Forum 1 · GaInP ', it can be reflected directly to the feedback correction amount K PI of modifying the magnitude of the output deviation Test Forum 1.

また、上記積分項Sumvox・GainI'は、出力偏差積算値Sumvoxに応じた値であり、出力Voxが瞬間値としてどのような値を示しているかによらず、上流触媒12の下流における排気空燃比が、理論空燃比に対してどのような偏りを有しているかを表している。 Further, the integral term Sumvox · GainI 'is a value corresponding to the output deviation accumulated value Sumvox, output Vox irrespective of whether shows what value as the instantaneous value, the exhaust gas air-fuel ratio in the downstream of the upstream catalyst 12 but it represents either has what bias with respect to the theoretical air-fuel ratio. このため、フィードバック補正量K PIは、図7(B)に示すように、出力Voxが次の反転時点に達するまでの間は、上記積分項Sumvox・GainI'の作用によって、現時点の出力偏差Dvoxを打ち消す方向に、徐々に増加または減少させられる。 Therefore, the feedback correction amount K PI, as shown in FIG. 7 (B), until the output Vox reaches reversal point of the next, by the action of the integral term Sumvox · GainI ', output deviation of the current Dvox in the direction of canceling a is gradually increased or decreased. このように、積分項Sumvox・GainI'によれば、瞬間的な空燃比に影響されることなく、その空燃比の変動中心を理論空燃比に収束させるための補正を実現することができる。 Thus, according to the integral term Sumvox · GainI ', without being affected by the instantaneous air-fuel ratio, it is possible to realize a correction for converging the fluctuation center of the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio.

このため、以上の第2のフィードバック制御によれば、メイン空燃比センサ16の出力を空燃比のフィードバック制御の基礎として用いることができない状況下においても、サブO 2センサ18を利用した空燃比のフィードバック制御を継続することで、燃料噴射量を適切に随時補正し、上流触媒12の下流における空燃比を精度良くストイキの近傍値に維持することが可能となる。 Therefore, according to the second feedback control described above, even in a situation where it is impossible to use the output of the main air-fuel ratio sensor 16 as a basis for feedback control of the air-fuel ratio, the air-fuel ratio using the sub-O 2 sensor 18 by continuing the feedback control, the fuel injection amount appropriately needed correction, it is possible to maintain the air-fuel ratio in the downstream of the upstream catalyst 12 to accurately value near the stoichiometric.

以上説明した図4に示すルーチンによれば、メイン空燃比センサ16の故障診断中は、サブフィードバック制御を伴うメインフィードバック制御から、サブO 2センサ18を利用した第2のフィードバック制御に切り換えられる。 According to the routine shown in FIG. 4 described above, during the fault diagnosis of the main air-fuel ratio sensor 16, the main feedback control with sub-feedback control is switched to the second feedback control using the sub-O 2 sensor 18. これにより、故障診断中も空燃比のフィードバック制御が継続して実行されることになる。 Thereby, also in the failure diagnosis feedback control of the air-fuel ratio is continuously executed. このため、本実施形態のシステムによれば、排気ガスのエミッション特性が排気ガスセンサの故障診断の実行によって悪化するのを良好に軽減させることができる。 Therefore, according to the system of this embodiment, it is possible to emission characteristics of the exhaust gas to satisfactorily reduce the exacerbated by the execution of the failure diagnosis of the exhaust gas sensor.

メイン空燃比センサ16の下流に配置されたサブO 2センサ18は、メイン空燃比センサ16に比して遅れたタイミングで排気ガスの空燃比を検出する。 Sub O 2 sensor 18 disposed downstream of the main air-fuel ratio sensor 16 detects the air-fuel ratio of the exhaust gas at timing delayed relative to the main air-fuel ratio sensor 16. 第2のフィードバック制御において第2のフィードバック補正量K PIの算出に用いられる比例項ゲインP'および積分項ゲインGainI'は、既述したように、メインフィードバック制御においてメインフィードバックコントローラ40で用いられる比例項ゲインGp mfbおよび積分項ゲインGi mfbに比して小さな値に設定されている。 Second second feedback correction amount in the feedback control K PI proportional gain P is used to calculate a 'and the integral term gain GAINI', as described above, in proportion to be used in the main feedback controller 40 in the main feedback control It is set to a smaller value than the term gain Gp mfb and the integral term gain Gi mfb. このため、そのようなゲインの設定によれば、センサの配置場所の相違に伴う排気ガスの到達タイミングの相違を考慮して、空燃比のフィードバック制御に用いるゲインを適切に設定することができる。 Therefore, according to such a gain setting, in consideration of the difference in arrival timing of the exhaust gas due to the difference in location of the sensor, the gain to be used for feedback control of the air-fuel ratio can be properly set.

ところで、上述した実施の形態1においては、上流触媒12の上流に配置されるセンサがA/Fセンサとされ、また、その下流に配置されるセンサが酸素センサとされているが、本発明において用い得るセンサは、これらの組み合わせに限定されるものではない。 Incidentally, in the first embodiment described above, the sensor disposed upstream of the upstream catalyst 12 is the A / F sensor, Although sensor disposed downstream is an oxygen sensor, in the present invention sensors that may be used is not limited to these combinations. すなわち、それらのセンサは、何れも、A/Fセンサ、酸素センサ、NOxセンサ、HCセンサなど、フィードバック制御の基礎として排気ガスの特性を検出するセンサであれば、如何なるセンサであってもよい。 That is, the sensors are all, A / F sensor, oxygen sensor, NOx sensor, etc. HC sensor, if a sensor for detecting a characteristic of the exhaust gas as a basis of the feedback control, may be any sensor.

尚、上述した実施の形態1においては、上流触媒12が前記第1または第2の発明における「触媒」に、メイン空燃比センサ16が前記第1または第2の発明における「第1の排気ガスセンサ」に、サブO 2センサ18が前記第1または第2の発明における「第2の排気ガスセンサ」に、それぞれ相当している。 In the first embodiment described above, the "catalyst" upstream catalyst 12 in the first or second aspect of the present invention, the "first exhaust gas sensor in the main air-fuel ratio sensor 16 is the first or second aspect of the present invention in ", the" second exhaust gas sensor "in the sub-O 2 sensor 18 is the first or second aspect of the invention, and corresponds respectively. また、ECU20が、上記ステップ200および210〜214の処理を実行することにより前記第1または第2の発明における「第1のフィードバック手段」が、上記ステップ300〜308の処理を実行することにより前記第1または第2の発明における「第2のフィードバック手段」が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1または第2の発明における「センサ出力判別手段」が、それぞれ実現されている。 Further, the by ECU20 is, the "first feedback means" in the first or second embodiment is realized by executing the processes of steps 200 and 210 - 214 executes the process of steps 300 to 308 "the second feedback means" in the first or second invention, "sensor output determination means" according to the first or second aspect of the present invention by executing the process of step 100 is implemented, respectively.
また、ECU20が上記ステップ202〜208の処理を実行することにより前記第3の発明における「サブフィードバック手段」が実現されている。 Further, "the sub feedback means" is realized in the third invention by ECU20 executes the processing of step 202-208.

本発明の実施の形態1における空燃比制御装置の構成を説明するための図である。 It is a diagram for explaining the configuration of the air-fuel ratio control apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本実施形態の空燃比制御装置において実行される空燃比制御の内容を説明するための制御ブロック図である。 It is a control block diagram for explaining the contents of the air-fuel ratio control executed in the air-fuel ratio control apparatus of the present embodiment. 逆電圧を印加した場合におけるメイン空燃比センサの出力電流の変化を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a change of the output current of the main air-fuel ratio sensor in the case of applying a reverse voltage. 本発明の実施の形態1において実行されるメインルーチンのフローチャートである。 It is a flowchart of a main routine executed in the first embodiment of the present invention. 図4に示すルーチンのステップ102および104の処理に対応し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 a routine that is executed in response to the processing of step 102 and 104 of the routine shown in FIG. 図4に示すルーチンのステップ106および108の処理に対応し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 a routine that is executed in response to the processing of step 106 and 108 of the routine shown in FIG. 第2のフィードバック制御による動作の概要を説明するためのタイミングチャートである。 Is a timing chart for explaining the outline of the operation by the second feedback control.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 排気通路12 上流触媒14 下流触媒16 メイン空燃比センサ18 サブO 2センサ20 ECU(Electronic Control Unit) 10 exhaust passage 12 upstream catalyst 14 downstream catalyst 16 main air-fuel ratio sensor 18 sub O 2 sensor 20 ECU (Electronic Control Unit)
26 燃料噴射弁30 内燃機関34 サブフィードバックコントローラ40 メイン(第1の)フィードバックコントローラ42 第2のフィードバックコントローラ 26 fuel injection valve 30 an internal combustion engine 34 sub feedback controller 40 the main (first) feedback controller 42 the second feedback controller

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気通路に配置された触媒と、 A catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
    前記触媒の上流に配置された第1の排気ガスセンサと、 A first exhaust gas sensor disposed upstream of said catalyst,
    前記触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、 A second exhaust gas sensor disposed downstream of said catalyst,
    前記第1の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第1のフィードバック手段と、 Based on an output of said first exhaust gas sensor, a first feedback means for the air-fuel ratio of the catalyst upstream corrects the fuel injection amount so that the control target air-fuel ratio,
    前記第2の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第2のフィードバック手段と 前記第1の排気ガスセンサが正常な出力を発しているか否かを判別するセンサ出力判別手段とを備え、 Based on an output of said second exhaust gas sensor, the air-fuel ratio moderated normal second feedback means and said first exhaust gas sensor to correct the fuel injection amount so that the control target air-fuel ratio output of the catalyst downstream and a sensor output determination means for determining whether or not issued,
    前記第1の排気ガスセンサの出力が正常でないと判別される期間中は、前記第2のフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を行うことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 Wherein during a first period in which the output of the exhaust gas sensor is not determined to be the normal air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine and performs air-fuel ratio feedback control using the second feedback means.
  2. 内燃機関の排気通路に備えられた触媒の上流に配置された第1の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒上流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第1のフィードバック手段と、 Based on the output of the first exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a first air-fuel ratio of the catalyst upstream corrects the fuel injection amount so that the control target air-fuel ratio and feedback means,
    前記触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する第2のフィードバック手段と、 Based on the output of the second exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst, a second feedback means for correcting the fuel injection amount so that the air-fuel ratio of the catalyst downstream becomes the control target air-fuel ratio,
    前記第1の排気ガスセンサが正常な出力を発しているか否かを判別するセンサ出力判別手段とを備え、 And a sensor output determination means for determining whether the first exhaust gas sensor is emitting a normal output,
    前記第1の排気ガスセンサの出力が正常でないと判別される期間中は、前記第2のフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を行うことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 Wherein during a first period in which the output of the exhaust gas sensor is not determined to be the normal air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine and performs air-fuel ratio feedback control using the second feedback means.
  3. 前記第1の排気ガスセンサの前記出力を検知するために印加する電圧と逆方向の電圧を印加した時の出力電流に基づき当該排気ガスセンサの故障診断を行う内燃機関の空燃比制御装置であって、 A fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine which performs a failure diagnosis of the exhaust gas sensor based on the output current when a voltage is applied in the opposite direction of the voltage applied to detect the output of said first exhaust gas sensor,
    前記センサ出力判別手段は、当該逆電圧の印加期間中およびその印加終了後の所定期間を合わせた故障診断期間を、前記第1の排気ガスセンサの出力が正常でない期間と判別するものであって、 The sensor output determination means, the fault diagnosis period combined predetermined period of application period during and after the application end of the reverse voltage, the output of said first exhaust gas sensor be one which determines that period not normal,
    前記第2の排気ガスセンサの出力に基づいて、前記触媒下流の空燃比が理論空燃比となるように、前記第1のフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段を更に備え、 Based on an output of said second exhaust gas sensor, so that the air-fuel ratio of the catalyst downstream becomes the stoichiometric air-fuel ratio, further comprising a sub-feedback means for modifying contents corrected by the first feedback means,
    前記故障診断期間以外の期間では、前記第1のフィードバック手段および前記サブフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を実行し、 Wherein in the period other than the fault diagnosis period, perform the air-fuel ratio feedback control using the first feedback means and the sub-feedback means,
    前記故障診断期間中は、前記第2のフィードバック手段を用いた空燃比のフィードバック制御を実行することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The failure during the diagnosis period, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the executing the feedback control of the air-fuel ratio using the second feedback means.
  4. 前記第2のフィードバック手段によって用いられるフィードバックゲインが、前記第1のフィードバック手段によって用いられるフィードバックゲインに比して小さな値に設定されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。 Feedback gain used by the second feedback means, any one of claims 1 to 3, characterized in that it is set to a smaller value than the feedback gain used by the first feedback means air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according.
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