JP2008208740A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は過給機付き内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、過給機がウエストゲートバルブ付きであって過給機のタービンの下流に排気ガスセンサが配置されている過給機付き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 with a supercharger, and in particular, an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve and an exhaust gas sensor disposed downstream of the turbine of the supercharger. The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus.
従来、内燃機関の排気通路に排気ガスセンサを配置し、その出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするようにした空燃比制御装置が知られている。しかし、排気ガスセンサの出力信号には様々な原因によって誤差が含まれることがある。排気ガスセンサの出力信号に誤差が含まれる場合、その誤差までもが燃料噴射量の計算にフィードバックされることになって空燃比制御の精度は低下してしまう。そこで、例えば、特許文献1に記載された技術では、排気圧力に基づいて排気ガスセンサの出力信号を補正することで、排気ガスセンサの出力信号から排気圧力変動による誤差を排除するようにしている。
Conventionally, an air-fuel ratio control apparatus is known in which an exhaust gas sensor is arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, and its output signal is fed back to calculation of a fuel injection amount. However, an error may be included in the output signal of the exhaust gas sensor due to various causes. When an error is included in the output signal of the exhaust gas sensor, even the error is fed back to the calculation of the fuel injection amount, and the accuracy of the air-fuel ratio control is lowered. Therefore, for example, in the technique described in
排気ガスセンサの出力信号に基づく空燃比制御は、過給機付きの内燃機関においても行われる。過給機付き内燃機関における排気ガスセンサの位置としては、特許文献1に記載されているような過給機のタービンの上流だけでばく、タービンの下流にも配置することができる。
しかしながら、過給機がウエストゲートバルブ付きの場合、タービンの下流における排気ガスの流れはウエストゲートバルブが開状態か閉状態かによって大きく変わってしまう。タービンの下流に排気ガスセンサが配置される構造では、ウエストゲートバルブが開状態の場合と閉状態の場合とで、排気ガスセンサへの排気ガスの当たり具合に差が生じることになる。 However, when the supercharger is equipped with a wastegate valve, the flow of exhaust gas downstream of the turbine varies greatly depending on whether the wastegate valve is open or closed. In the structure in which the exhaust gas sensor is disposed downstream of the turbine, there is a difference in the degree of exhaust gas hitting the exhaust gas sensor depending on whether the waste gate valve is open or closed.
通常、タービンの直ぐ近くには排気浄化触媒が配置されるため、タービンの下流における排気ガスセンサの位置の選定には制約がある。このため、ウエストゲートバルブが閉状態のときの排気ガスの流れに合わせて排気ガスセンサを配置すると、開状態における排気ガスの当たりが良好でなくなってしまう。逆に、ウエストゲートバルブが開状態のときの排気ガスの流れに合わせて排気ガスセンサを配置すると、今度は閉状態における排気ガスの当たりが良好でなくなってしまう。 Usually, since an exhaust purification catalyst is arranged in the immediate vicinity of the turbine, there are restrictions on the selection of the position of the exhaust gas sensor downstream of the turbine. For this reason, if the exhaust gas sensor is arranged in accordance with the flow of the exhaust gas when the wastegate valve is in the closed state, the contact of the exhaust gas in the open state is not good. On the contrary, if the exhaust gas sensor is arranged in accordance with the flow of the exhaust gas when the wastegate valve is in the open state, the exhaust gas hit in the closed state is no longer good.
排気ガスセンサはカバーの内部にセンサ素子を備えた構造になっている。排気ガスセンサはセンサ素子の周囲雰囲気、つまり、カバー内部のガスの空燃比に応じた信号を出力する。このため、排気ガスの当たりが良くない場合には、カバー内部のガス交換が促進されず、排気ガスセンサの出力信号が示す空燃比と実際の排気ガスの空燃比との間にずれが生じてしまう。 The exhaust gas sensor has a structure in which a sensor element is provided inside the cover. The exhaust gas sensor outputs a signal corresponding to the ambient atmosphere of the sensor element, that is, the air-fuel ratio of the gas inside the cover. For this reason, if the exhaust gas hit is not good, gas exchange inside the cover is not promoted, and a deviation occurs between the air-fuel ratio indicated by the output signal of the exhaust gas sensor and the actual air-fuel ratio of the exhaust gas. .
以上のように、過給機がウエストゲートバルブ付きであって、タービンの下流に排気ガスセンサが配置されている場合には、ウエストゲートバルブの動作が空燃比制御の精度に影響を与えてしまう。しかしながら、従来の空燃比制御では、ウエストゲートバルブの開閉状態によって排気ガスセンサへの排気ガスの当たり具合が変化することまでは考慮されていなかった。 As described above, when the supercharger is equipped with a wastegate valve and an exhaust gas sensor is disposed downstream of the turbine, the operation of the wastegate valve affects the accuracy of air-fuel ratio control. However, in the conventional air-fuel ratio control, it has not been taken into account that the exhaust gas contact with the exhaust gas sensor changes depending on the open / close state of the waste gate valve.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウエストゲートバルブの動作が空燃比制御の精度に与える影響を低減できるようにした過給機付き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 above-described problems, and is an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine with a supercharger that can reduce the influence of the operation of a wastegate valve on the accuracy of air-fuel ratio control. The purpose is to provide.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、ウエストゲートバルブを有する過給機付き内燃機関の空燃比制御装置において、
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記フィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する学習手段と、
前記ウエストゲートバルブの動作を制御するウエストゲートバルブ制御手段とを備え、
前記ウエストゲートバルブは、その開状態と閉状態のうち何れか一方を前記学習手段による学習実行時の所定状態とされ、前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記学習手段による学習が完了するまでの間は前記ウエストゲートバルブを前記所定状態に固定することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention provides an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve,
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Learning means for learning a stationary component of a feedback value calculated by the feedback means;
A wastegate valve control means for controlling the operation of the wastegate valve;
The waste gate valve is in a predetermined state at the time of learning execution by the learning means in one of an open state and a closed state, and the waste gate valve control means until the learning by the learning means is completed. Is characterized in that the wastegate valve is fixed in the predetermined state.
第2の発明は、第1の発明において、
前記排気浄化触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記第2のフィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する第2の学習手段とをさらに備え、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記第2の学習手段による学習が完了するまでの間は前記ウエストゲートバルブを前記所定状態に固定することを特徴としている。
According to a second invention, in the first invention,
A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Second learning means for learning a stationary component of the feedback value calculated by the second feedback means;
The waste gate valve control means fixes the waste gate valve in the predetermined state until learning by the second learning means is completed.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記所定状態とは開状態であり、前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記内燃機関に対するトルクの増大要求が検出されたときには、前記ウエストゲートバルブの固定を解除することを特徴としている。
According to a third invention, in the first or second invention,
The predetermined state is an open state, and the wastegate valve control means releases the fixation of the wastegate valve when a torque increase request for the internal combustion engine is detected.
第4の発明は、第1又は第2の発明において、
前記所定状態とは閉状態であり、前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記内燃機関に対するトルクの減少要求が検出されたときには、前記ウエストゲートバルブの固定を解除することを特徴としている。
4th invention is 1st or 2nd invention,
The predetermined state is a closed state, and the waste gate valve control means releases the fixation of the waste gate valve when a torque reduction request for the internal combustion engine is detected.
また、第5の発明は、上記の目的を達成するため、ウエストゲートバルブを有する過給機付き内燃機関の空燃比制御装置において、
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気浄化触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記第2のフィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する学習手段と、
前記ウエストゲートバルブの動作を制御するウエストゲートバルブ制御手段とを備え、
前記ウエストゲートバルブは、その開状態と閉状態のうち何れか一方を前記学習手段による学習実行時の所定状態とされ、前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記学習手段による学習が完了するまでの間は前記ウエストゲートバルブを前記所定状態に固定することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a fifth aspect of the present invention provides an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve.
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Learning means for learning a stationary component of a feedback value calculated by the second feedback means;
A wastegate valve control means for controlling the operation of the wastegate valve;
The waste gate valve is in a predetermined state at the time of learning execution by the learning means in one of an open state and a closed state, and the waste gate valve control means until the learning by the learning means is completed. Is characterized in that the wastegate valve is fixed in the predetermined state.
また、第6の発明は、上記の目的を達成するため、ウエストゲートバルブを有する過給機付き内燃機関の空燃比制御装置において、
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記ウエストゲートバルブの動作を制御するウエストゲートバルブ制御手段とを備え、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、気筒間で排気ガスの空燃比にばらつきが生じる特定の運転領域では、前記ウエストゲートバルブを閉状態に固定することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a sixth aspect of the invention provides an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve.
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
A wastegate valve control means for controlling the operation of the wastegate valve;
The waste gate valve control means fixes the waste gate valve in a closed state in a specific operation region in which the air-fuel ratio of the exhaust gas varies between cylinders.
第7の発明は、第6の発明において、
前記フィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する学習手段をさらに備え、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記学習手段による学習が完了していない状態で前記内燃機関が前記特定運転領域で運転される場合に、前記ウエストゲートバルブを閉状態に固定することを特徴としている。
A seventh invention is the sixth invention, wherein
Learning means for learning a stationary component of a feedback value calculated by the feedback means;
The waste gate valve control means fixes the waste gate valve in a closed state when the internal combustion engine is operated in the specific operation region in a state where learning by the learning means is not completed. .
第8の発明は、第6の発明において、
前記排気浄化触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記第2のフィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する第2の学習手段とをさらに備え、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記第2の学習手段による学習が完了していない状態で前記内燃機関が前記特定運転領域で運転される場合に、前記ウエストゲートバルブを閉状態に固定することを特徴としている。
In an eighth aspect based on the sixth aspect,
A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Second learning means for learning a stationary component of the feedback value calculated by the second feedback means;
The waste gate valve control means fixes the waste gate valve in a closed state when the internal combustion engine is operated in the specific operation region in a state where learning by the second learning means is not completed. It is a feature.
また、第9の発明は、上記の目的を達成するため、ウエストゲートバルブを有する過給機付き内燃機関の空燃比制御装置において、
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記ウエストゲートバルブの開閉状態に応じて前記フィードバック手段でのフィードバック値の計算に補正を加える補正手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a ninth aspect of the invention provides an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve.
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Correction means for correcting the calculation of the feedback value in the feedback means according to the open / closed state of the waste gate valve;
It is characterized by having.
また、第10の発明は、上記の目的を達成するため、ウエストゲートバルブを有する過給機付き内燃機関の空燃比制御装置において、
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気浄化触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記ウエストゲートバルブの開閉状態に応じて前記第2のフィードバック手段でのフィードバック値の計算に補正を加える補正手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a tenth aspect of the invention is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve.
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Correction means for correcting the calculation of the feedback value in the second feedback means according to the open / closed state of the waste gate valve;
It is characterized by having.
第1の発明によれば、学習完了までウエストゲートバルブは学習実行時の所定状態に固定されるので、排気ガスセンサの出力信号に基づいて学習しているときに排気ガスセンサへの排気ガスの当たり具合が変化することを防止することができ、学習の早期完了と学習精度の向上とを実現することが可能になる。 According to the first aspect of the invention, the wastegate valve is fixed to the predetermined state at the time of learning until the learning is completed, so that the exhaust gas sensor hits the exhaust gas sensor during learning based on the output signal of the exhaust gas sensor. Can be prevented, and early completion of learning and improvement of learning accuracy can be realized.
第2の発明によれば、触媒下流の排気ガスセンサの出力信号に基づく学習(第2の学習)が完了するまでウエストゲートバルブは前記の所定状態に固定されるので、触媒上流の排気ガスセンサへの排気ガスの当たり具合の変化によってその出力信号に含まれる誤差、すなわち、第2の学習の学習対象が変動することを防止することができ、第2の学習の早期完了と学習精度の向上とを実現することが可能になる。 According to the second invention, the wastegate valve is fixed in the predetermined state until learning based on the output signal of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst (second learning) is completed. It is possible to prevent an error included in the output signal due to a change in exhaust gas hit, that is, a learning target of the second learning from fluctuating, and to achieve the early completion of the second learning and improvement of the learning accuracy. Can be realized.
第3の発明によれば、ウエストゲートバルブが開状態で固定されている場合であっても、トルクの増大要求があったときにはウエストゲートバルブの固定が解除されるので、ウエストゲートバルブを閉じて速やかにトルクを増大させることが可能になる。 According to the third aspect of the invention, even when the wastegate valve is fixed in the open state, the wastegate valve is unlocked when there is a request for an increase in torque. The torque can be increased quickly.
第4の発明によれば、ウエストゲートバルブが閉状態で固定されている場合であっても、トルクの減少要求があったときにはウエストゲートバルブの固定が解除されるので、ウエストゲートバルブを開いて速やかにトルクを減少させることが可能になる。 According to the fourth aspect of the invention, even when the wastegate valve is fixed in the closed state, the wastegate valve is released when the torque reduction is requested. The torque can be quickly reduced.
また、第5の発明によれば、学習完了までウエストゲートバルブは学習実行時の所定状態に固定されるので、触媒上流の排気ガスセンサへの排気ガスの当たり具合の変化によってその出力信号に含まれる誤差、すなわち、触媒下流の排気ガスセンサの出力信号に基づく学習の学習対象が変動することを防止することができ、学習の早期完了と学習精度の向上とを実現することが可能になる。 According to the fifth invention, the wastegate valve is fixed to a predetermined state at the time of learning until learning is completed, so that the output signal is included in the output signal due to a change in exhaust gas hitting the exhaust gas sensor upstream of the catalyst. It is possible to prevent the error, that is, the learning target of learning based on the output signal of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst from fluctuating, thereby realizing early completion of learning and improvement of learning accuracy.
また、第6の発明によれば、気筒間で排気ガスの空燃比にばらつきが生じる運転領域であっても、ウエストゲートバルブを閉状態に固定することで排気ガスをタービンで攪拌して排気ガスの混合を促進することができる。これにより、気筒間で排気ガスの空燃比にばらつきが生じていたとしても、排気ガスセンサを流れる排気ガスの空燃比は均一にすることが可能であり、内燃機関がどの運転領域で運転される場合でも排気ガスセンサの出力信号に基づく空燃比制御を高い精度で行うことができる。 According to the sixth aspect of the invention, even in an operation region where the air-fuel ratio of the exhaust gas varies between cylinders, the exhaust gas is agitated by the turbine by fixing the wastegate valve in the closed state. Can promote mixing. As a result, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas varies between cylinders, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust gas sensor can be made uniform, and in which operating region the internal combustion engine is operated However, air-fuel ratio control based on the output signal of the exhaust gas sensor can be performed with high accuracy.
第7の発明によれば、ウエストゲートバルブの閉状態への固定は排気ガスセンサの出力信号に基づく学習が未完了であることを条件として行われるので、学習の早期完了と学習精度の向上とを実現しつつ、ウエストゲートバルブの動作が制限される状況を最小限に止めることができる。 According to the seventh aspect, since the wastegate valve is fixed to the closed state on the condition that learning based on the output signal of the exhaust gas sensor is not completed, early completion of learning and improvement of learning accuracy are achieved. While realizing, the situation where the operation of the wastegate valve is limited can be minimized.
第8の発明によれば、ウエストゲートバルブの閉状態への固定は触媒下流の排気ガスセンサの出力信号に基づく学習(第2の学習)が未完了であることを条件として行われるので、触媒上流の排気ガスセンサへの出力信号に含まれる誤差を学習対象とする第2の学習の早期完了と学習精度の向上とを実現しつつ、ウエストゲートバルブの動作が制限される状況を最小限に止めることができる。 According to the eighth aspect of the invention, the waste gate valve is fixed to the closed state on the condition that learning based on the output signal of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst (second learning) is not completed. The situation where the operation of the wastegate valve is restricted is minimized while realizing the early completion of the second learning and the improvement of the learning accuracy for the error included in the output signal to the exhaust gas sensor. Can do.
また、第9の発明によれば、ウエストゲートバルブが開状態か開状態かによって排気ガスセンサの出力信号に基づくフィードバック値の計算に補正が加えられるので、ウエストゲートバルブの動作により排気ガスセンサへの排気ガスの当たり具合が変化する場合であっても空燃比制御を高い精度で行うことができる。 According to the ninth aspect of the invention, the correction of the feedback value based on the output signal of the exhaust gas sensor is corrected depending on whether the waste gate valve is in the open state or the open state. Even when the gas contact state changes, the air-fuel ratio control can be performed with high accuracy.
また、第10の発明によれば、ウエストゲートバルブが開状態か開状態かによって触媒下流の排気ガスセンサの出力信号に基づくフィードバック値の計算に補正が加えられるので、ウエストゲートバルブの動作により触媒上流の排気ガスセンサへの排気ガスの当たり具合が変化する場合であっても空燃比制御を高い精度で行うことができる。 Further, according to the tenth aspect of the invention, the correction of the feedback value based on the output signal of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst is corrected depending on whether the waste gate valve is in the open state or the open state. The air-fuel ratio control can be performed with high accuracy even when the degree of exhaust gas hitting the exhaust gas sensor changes.
実施の形態1.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態1について説明する。
図1は本発明の実施の形態1としての空燃比制御装置が適用される内燃機関(以下、エンジンという)の排気系の構成を示す図である。本実施の形態にかかるエンジン2は多気筒エンジン(図1には4気筒エンジンを示す)であって、エンジン2の各気筒4には排気マニホールド6の入口が接続されている。排気マニホールド6の出口には排気管8が接続されている。また、本実施の形態にかかるエンジン2は過給機(詳しくはターボチャージャ)付きエンジンであって、排気管8には過給機のタービン10が取り付けられている。また、このタービン10をバイパスするように、排気管8にはウエストゲートバルブ(以下、WGV)12が取り付けられている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exhaust system of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) to which an air-fuel ratio control apparatus according to
排気管8には排気ガス中の有害物質(HC、CO、NOx)を浄化するための排気浄化触媒14が配置されている。この排気浄化触媒14の上流であってタービン10の下流には触媒上流センサ16が取り付けられている。触媒上流センサ16は排気ガスの空燃比にリニアに対応する信号を出力する排気ガスセンサ(いわゆるA/Fセンサ)である。また、排気浄化触媒14の下流には触媒下流センサ18が取り付けられている。触媒下流センサ18は空燃比に対し理論空燃比を基準にしてリッチ側とリーン側とで出力が急変する出力特性を有する排気ガスセンサ(いわゆるO2センサ)である。
An exhaust
エンジン2はその制御装置としてECU(Electronic Control Unit)20を備えている。ECU20は、エンジン2の制御として、排気ガスの空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量を調整する空燃比制御を実施している。空燃比制御は、より詳しくは、触媒上流センサ16の出力信号に基づくメインフィードバック制御と、触媒下流センサ18の出力信号に基づくサブフィードバック制御とからなる。メインフィードバック制御は、触媒上流センサ16の出力信号を目標空燃比に一致させるための処理であり、サブフィードバック制御は、触媒上流センサ16の出力信号に含まれる定常的な誤差を補償するための処理である。
The
メインフィードバック制御では、触媒上流センサ16によって測定される排気ガスの実空燃比と目標空燃比との偏差が算出され、その偏差のPI制御によって燃料噴射量の計算にフィードバックする補正値(以下、メインFB補正値という)が算出される。また、メインFB補正値に含まれる定常成分を学習値(以下、メインFB学習値)として学習することも行われている。メインフィードバック制御では、メインFB補正値とメインFB学習値とを用いて燃料噴射量の補正係数が算出され、その補正係数を燃料噴射量の基本値に乗じることで最終的な燃料噴射量が算出される。燃料噴射量の基本値は吸入空気量の測定値と目標空燃比とから算出される。
In the main feedback control, a deviation between the actual air-fuel ratio of the exhaust gas measured by the catalyst
メインFB学習値は例えば次のようにして学習される。まず、学習の開始時にはメインFB学習値は所定の初期値(例えばゼロ)に設定される。学習の開始後は一定の周期で所定の更新値がメインFB学習値に加算(或いは減算)されていく。学習が進むにつれてメインFB補正値に含まれていた定常成分は少しずつメインFB学習値に移し変えられていき、やがてメインFB補正値の振動中心はゼロに収束する。メインFB補正値の振動中心がゼロに収束した時点で、メインFB学習値の学習は完了する。なお、図3には、学習の開始から完了までのメインFB学習値とメインFB補正値の各動作をタイムチャートで例示している。 The main FB learning value is learned as follows, for example. First, at the start of learning, the main FB learning value is set to a predetermined initial value (for example, zero). After the start of learning, a predetermined update value is added (or subtracted) to the main FB learning value at a constant cycle. As learning progresses, the steady component included in the main FB correction value is gradually transferred to the main FB correction value, and eventually the vibration center of the main FB correction value converges to zero. When the vibration center of the main FB correction value converges to zero, the learning of the main FB learning value is completed. In FIG. 3, each operation of the main FB learning value and the main FB correction value from the start to the completion of learning is illustrated by a time chart.
一方、サブフィードバック制御では、触媒下流センサ18の出力信号と所定の基準信号との偏差が算出される。基準信号はストイキ値に対応した信号とされている。そして、その偏差のPI制御によって燃料噴射量の計算にフィードバックする補正値(以下、サブFB補正値という)が算出される。また、サブFB補正値に含まれる定常成分を学習値(以下、サブFB学習値)として学習することも行われている。サブFB補正値とサブFB学習値とは、それぞれ触媒上流センサ16の出力信号に補正信号として加算される。
On the other hand, in the sub-feedback control, the deviation between the output signal of the catalyst
サブFB学習値は例えば次のようにして学習される。まず、学習の開始時にはサブFB学習値はゼロに設定される。学習の開始後は一定の周期でサブFB補正値の積分項(PI制御のI項)がサブFB学習値に加算され、同時にサブFB補正値の積分項はゼロにリセットされる。これにより、学習が進むにつれてサブFB補正値に含まれていた定常成分は少しずつサブFB学習値に移し変えられていき、やがてサブFB補正値の積分項はゼロに収束する。サブFB補正値の積分項がゼロに収束した時点で、サブFB学習値の学習は完了する。なお、図4には、学習の開始から完了までのサブFB学習値とサブFB補正値の各動作をタイムチャートで例示している。 The sub FB learning value is learned as follows, for example. First, the sub FB learning value is set to zero at the start of learning. After the start of learning, the integral term of the sub FB correction value (I term of PI control) is added to the sub FB learning value at a constant period, and at the same time, the integral term of the sub FB correction value is reset to zero. Thereby, as the learning progresses, the steady component included in the sub FB correction value is gradually transferred to the sub FB learning value, and the integral term of the sub FB correction value eventually converges to zero. The learning of the sub FB learning value is completed when the integral term of the sub FB correction value converges to zero. In FIG. 4, each operation of the sub FB learning value and the sub FB correction value from the start to the completion of learning is illustrated in a time chart.
以上説明した空燃比制御の精度は、各排気ガスセンサ16,18の出力信号の信頼性に依存する。しかし、本実施の形態のような過給機付きの内燃機関には、WGV12の開閉状態によって触媒上流センサ16の出力信号の信頼性が左右されるという特徴がある。触媒上流センサ16の出力信号の信頼性は、触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合によって変わり、触媒上流センサ16の付近における排気ガスの流れはWGV12の開閉状態によって変わるからである。
The accuracy of the air-fuel ratio control described above depends on the reliability of the output signals of the
図1中には排気ガスの流れを矢印付きの曲線で示している。図1中に実線で示す排気ガスの流れはWGV12が閉じているときの排気ガスの流れであり、図1中に破線で示す排気ガスの流れはWGV12が開いているときの排気ガスの流れである。図1に示す排気ガスの流れはあくまでも模式的なものであるが、現実的にも、WGV12の開閉状態によってタービン10の下流における排気ガスの流れは違ってくる。図1に示す触媒上流センサ16の位置では、WGV12が開いているときの排気ガスの当たり具合は良好であるが、WGV12が閉じたときには排気ガスの当たり具合は悪化する。したがって、WGV12が閉状態のときには信頼性の高い出力信号を得られない可能性が高い。
In FIG. 1, the flow of exhaust gas is shown by a curve with an arrow. The exhaust gas flow indicated by a solid line in FIG. 1 is an exhaust gas flow when the
触媒上流センサ16の出力信号の信頼性は、メインフィードバック制御のみならずサブフィードバック制御にも影響する。特に、各学習値の学習速度や学習精度に与える影響が大きい。具体的には、メインFB学習値は触媒上流センサ16の出力信号に基づいて学習されるため、触媒上流センサ16の出力信号の信頼性はメインFB学習値の学習精度に直接影響する。また、サブFB学習値にかかる学習対象は触媒上流センサ16の出力信号に含まれる定常的な誤差であるが、触媒上流センサ16の出力信号の信頼性が低い状況では学習対象が安定しないために正確な学習を行うことができない。
The reliability of the output signal of the catalyst
そこで、本実施の形態では、空燃比制御の実施時には以下に説明するようにWGV12の開閉状態を制御する。図2は本実施の形態において実行されるWGV12の開閉制御のルーチンを示すフローチャートである。WGV12の開閉制御は空燃比制御と併せてECU20によって行われる。
Therefore, in the present embodiment, when the air-fuel ratio control is performed, the open / close state of the
図2に示すルーチンの最初のステップS100では、メインFB学習値及びサブFB学習値の学習状態が確認される。これら学習値の学習状態は、学習実行中と学習完了を示す各フラグのON/OFFで確認することができる。図3には、メインFB学習の進行状況と学習実行フラグ及び学習完了フラグとの関係を例示している。また、図4には、サブFB学習の進行状況と学習実行フラグ及び学習完了フラグとの関係を例示している。 In the first step S100 of the routine shown in FIG. 2, the learning state of the main FB learning value and the sub FB learning value is confirmed. The learning state of these learning values can be confirmed by ON / OFF of each flag indicating that learning is in progress and learning is completed. FIG. 3 illustrates the relationship between the progress status of the main FB learning, the learning execution flag, and the learning completion flag. FIG. 4 illustrates the relationship between the progress status of the sub FB learning, the learning execution flag, and the learning completion flag.
ステップS102では、ステップS100での確認結果に基づいて学習の実行中か否か判定される。メインFB学習値とサブFB学習値の何れかの学習実行フラグがオンになっていれば、学習実行中と判断される。学習の実行中でない場合、つまり、メインFB学習値とサブFB学習値の双方の学習が完了した後は、ステップS110の処理が選択される。ステップS110では、WGV12の開閉状態の制御は成り行きで行われる。つまり、過給機の制御に係る通常のルーチンに従ってWGV12の開閉制御が行われる。
In step S102, it is determined whether learning is being executed based on the confirmation result in step S100. If the learning execution flag of either the main FB learning value or the sub FB learning value is on, it is determined that learning is being executed. When learning is not being executed, that is, after learning of both the main FB learning value and the sub FB learning value is completed, the process of step S110 is selected. In step S110, the control of the open / close state of the
ステップS102で学習実行中と判断された場合には、ステップS104の判定が行われる。ステップS104では、ドライバからエンジン2へのトルク増大要求の有無が判定される。トルク増大要求は、アクセル開度とその変化速度とから検出される。トルク増大要求が無い場合には、ステップS106の処理が選択される。ステップS106では、WGV12の開状態への固定を要求する信号(WGV開固定要求信号)がWGV12を駆動するドライバに出力される。図3には、メインFB学習の進行状況とWGV開固定要求信号との関係を例示している。また、図4には、サブFB学習の進行状況とWGV開固定要求信号との関係を例示している。
If it is determined in step S102 that learning is being performed, the determination in step S104 is performed. In step S104, it is determined whether there is a torque increase request from the driver to the
WGV開固定要求信号が出力され、WGV12が開状態に固定されることで、図1中に破線で示す排気ガスの流れが実現される。これにより、触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合を良好に保つことができ、学習実行時における触媒上流センサ16の出力信号の信頼性を担保して各学習値の学習の早期完了と学習精度の向上とを実現することが可能になる。
The WGV opening / fixing request signal is output and the
一方、トルク増大要求が有る場合には、ステップS108の処理が選択されてWGV12の開状態への固定が解除される。つまり、学習実行中は基本的にはWGV12は開状態に固定されるが、トルク増大要求が有ったときにはトルク増大要求が無くなるまでの間、WGV12の固定が解除される。これにより、WGV12を閉じて速やかにトルクを増大させることが可能になり、例えば加速時であれば加速レスポンスを向上させることができる。
On the other hand, when there is a torque increase request, the process of step S108 is selected and the
メインFB学習値及びサブFB学習値の学習完了後は、触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合が変化したとしても、それが空燃比制御の精度に与える影響は学習未完了時に比較して小さい。したがって、図2に示すルーチンに従いWGV12の開閉状態を制御し、それにより各学習値を高い精度で、且つ、速やかに学習することで、WGV12の動作が空燃比制御の精度に与える影響を低減することができる。
Even after the completion of learning of the main FB learning value and the sub FB learning value, even if the degree of exhaust gas hitting the catalyst
ところで、本実施の形態においてはメインFB学習値とサブFB学習値の双方の学習状態に基づいてWGV12の開閉状態を制御しているが、いずれか一方の学習状態のみに基づいて制御することもできる。例えば、触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合がサブFB学習値よりもメインFB学習値に格別大きく影響するのであれば、メインFB学習値の学習状態のみに基づいてWGV12の開閉状態を制御するのでもよい。また、その逆に、サブFB学習値の学習状態のみに基づいてWGV12の開閉状態を制御するのでもよい。
By the way, in the present embodiment, the open / close state of the
また、本実施の形態においてはトルク増大要求が有ったときにはトルク増大要求を学習に優先させているが、学習のほうをより優先させてもよい。つまり、ドライバからトルク増大要求の有った場合でも、学習実行中であればWGV12は開状態に固定したままとする。これによれば、一時的にでも学習精度を低下させることはなく、より早期に学習を完了させることができる。
Further, in the present embodiment, when there is a torque increase request, the torque increase request is prioritized over learning, but learning may be prioritized. That is, even when there is a torque increase request from the driver, the
なお、本実施の形態においては、ECU20がメインフィードバック制御を行うことで、第1及び第5の発明にかかる「フィードバック手段」が実現され、メインフィードバック制御においてメインFB学習値の学習を行うことで、第1の発明にかかる「学習手段」が実現される。また、ECU20がサブフィードバック制御を行うことで、第2及び第5の発明にかかる「サブフィードバック手段」が実現され、サブフィードバック制御においてサブFB学習値の学習を行うことで、第2の発明にかかる「第2の学習手段」及び第5の発明にかかる「学習手段」が実現される。そして、ECU20が図2に示すルーチンを実行することで、第1,第2,第3及び第5の発明にかかる「ウエストゲートバルブ制御手段」が実現される。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態2について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図5は本発明の実施の形態2としての空燃比制御装置が適用されるエンジンの排気系の構成を示す図である。図5に示す構成において図1に示す構成と同一の部品或いは部位については同一の符号を付している。本実施の形態にかかる排気系の構成と実施の形態1にかかる排気系の構成との相違点は、触媒上流センサ16の取り付け位置にある。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an engine exhaust system to which the air-fuel ratio control apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied. In the configuration shown in FIG. 5, the same parts or portions as those in the configuration shown in FIG. The difference between the configuration of the exhaust system according to the present embodiment and the configuration of the exhaust system according to the first embodiment is in the attachment position of the catalyst
図5中には排気ガスの流れを矢印付きの曲線で示している。図5中に実線で示す排気ガスの流れはWGV12が閉じているときの排気ガスの流れであり、図5中に破線で示す排気ガスの流れはWGV12が開いているときの排気ガスの流れである。図5に示す触媒上流センサ16の位置では、WGV12が閉じているときの排気ガスの当たり具合は良好であるが、WGV12が開いたときには排気ガスの当たり具合は悪化する。したがって、本実施の形態にかかる排気系の構成では、WGV12が開状態のときには信頼性の高い出力信号を得られない可能性が高い。
In FIG. 5, the flow of the exhaust gas is shown by a curve with an arrow. The exhaust gas flow indicated by the solid line in FIG. 5 is the exhaust gas flow when the
そこで、本実施の形態では、空燃比制御の実施時には以下に説明するようにWGV12の開閉状態を制御する。図6は本実施の形態において実行されるWGV12の開閉制御のルーチンを示すフローチャートである。WGV12の開閉制御は空燃比制御と併せてECU20によって行われる。
Therefore, in the present embodiment, when the air-fuel ratio control is performed, the open / close state of the
図6に示すルーチンの最初のステップS200では、メインFB学習値及びサブFB学習値の学習状態が確認される。次のステップS202では、ステップS200での確認結果に基づいて学習の実行中か否か判定される。学習の実行中でない場合、つまり、メインFB学習値とサブFB学習値の双方の学習が完了した後は、ステップS210の処理が選択される。ステップS210では、過給機の制御に係る通常のルーチンに従ってWGV12の開閉制御は成り行きで行われる。
In the first step S200 of the routine shown in FIG. 6, the learning state of the main FB learning value and the sub FB learning value is confirmed. In the next step S202, it is determined whether learning is being executed based on the confirmation result in step S200. When learning is not being executed, that is, after learning of both the main FB learning value and the sub FB learning value is completed, the process of step S210 is selected. In step S210, the opening / closing control of the
ステップS202で学習実行中と判断された場合には、ステップS204の判定が行われる。ステップS204では、ドライバからエンジン2へのトルク減少要求の有無が判定される。トルク減少要求は、アクセル開度とその変化速度とから検出される。トルク減少要求が無い場合には、ステップS206の処理が選択される。ステップS206では、WGV12の閉状態への固定を要求する信号(WGV閉固定要求信号)がWGV12を駆動するドライバに出力される。
If it is determined in step S202 that learning is being performed, the determination in step S204 is performed. In step S204, it is determined whether or not there is a torque reduction request from the driver to the
WGV閉固定要求信号が出力され、WGV12が閉状態に固定されることで、図5中に実線で示す排気ガスの流れが実現される。これにより、触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合を良好に保つことができ、学習実行時における触媒上流センサ16の出力信号の信頼性を担保して各学習値の学習の早期完了と学習精度の向上とを実現することが可能になる。
By outputting the WGV closing / fixing request signal and fixing the
一方、トルク減少要求が有る場合には、ステップS208の処理が選択されてWGV12の閉状態への固定が解除される。つまり、学習実行中は基本的にはWGV12は閉状態に固定されるが、トルク減少要求が有ったときにはトルク減少要求が無くなるまでの間、WGV12の固定が解除される。これにより、WGV12を開いて速やかにトルクを減少させることが可能になり、例えば減速時であれば減速レスポンスを向上させることができる。
On the other hand, if there is a torque reduction request, the process of step S208 is selected and the
ところで、本実施の形態においてはメインFB学習値とサブFB学習値の双方の学習状態に基づいてWGV12の開閉状態を制御しているが、いずれか一方の学習状態のみに基づいて制御することもできる。
By the way, in the present embodiment, the open / close state of the
また、本実施の形態においてはトルク減少要求が有ったときにはトルク減少要求を学習に優先させているが、学習のほうをより優先させてもよい。つまり、ドライバからトルク減少要求の有った場合でも、学習実行中であればWGV12は閉状態に固定したままとする。これによれば、一時的にでも学習精度を低下させることはなく、より早期に学習を完了させることができる。
Further, in this embodiment, when there is a torque reduction request, the torque reduction request is given priority over learning, but learning may be given priority. That is, even when there is a torque reduction request from the driver, the
なお、本実施の形態においては、ECU20がメインフィードバック制御を行うことで、第1及び第5の発明にかかる「フィードバック手段」が実現され、メインフィードバック制御においてメインFB学習値の学習を行うことで、第1の発明にかかる「学習手段」が実現される。また、ECU20がサブフィードバック制御を行うことで、第2及び第5の発明にかかる「サブフィードバック手段」が実現され、サブフィードバック制御においてサブFB学習値の学習を行うことで、第2の発明にかかる「第2の学習手段」及び第5の発明にかかる「学習手段」が実現される。そして、ECU20が図6に示すルーチンを実行することで、第1,第2,第4及び第5の発明にかかる「ウエストゲートバルブ制御手段」が実現される。
In the present embodiment, the
実施の形態3.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態3について説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態3としての空燃比制御装置は、実施の形態2と同じく、図5に示す構成の排気系を有するエンジンに適用される。図5に示すような多気筒エンジン2では、その運転領域によっては、気筒間で排気ガスの空燃比にばらつきが生じる場合がある。この気筒間の空燃比のばらつきは、運転条件による気筒間の吸入空気量のばらつきや、各気筒のインジェクタ特性の変化などにより生じる。吸入空気量のばらつきは主として吸気脈動によるものであり、これはエンジン回転数が大きく影響する。
The air-fuel ratio control apparatus as the third embodiment of the present invention is applied to an engine having an exhaust system having the configuration shown in FIG. In the
図7には、エンジン回転数と気筒間の空燃比のばらつき度との関係を例示している。ここで言うばらつき度とは、空燃比が最大の気筒と最小の気筒との間の空燃比差、或いは、気筒間の空燃比の分散を計算することで、気筒間の空燃比のばらつきを数値化したもののことである。図7に示すように、気筒間の空燃比のばらつきはある特定の運転領域において急激に増大する。 FIG. 7 illustrates the relationship between the engine speed and the degree of variation in the air-fuel ratio between cylinders. The degree of variation here refers to calculating the difference in air-fuel ratio between cylinders by calculating the air-fuel ratio difference between the cylinder with the largest air-fuel ratio or the cylinder with the smallest air-fuel ratio, or the dispersion of the air-fuel ratio between cylinders. It is what became. As shown in FIG. 7, the variation in the air-fuel ratio between the cylinders rapidly increases in a specific operation region.
気筒間の空燃比のばらつきが大きい場合、排気マニホールド9から排出される排気ガスには空燃比の斑が生じている可能性がある。空燃比の斑が大きい排気ガスが触媒上流センサ16に流れると、触媒上流センサ16の出力信号が示す空燃比と実際の排気ガスの平均空燃比との間にずれが生じ、その結果、空燃比制御の精度は悪化してしまう。特に、メインFB学習値やサブFB学習値の学習が完了していない場合には、触媒上流センサ16の出力信号の信頼性が空燃比制御の精度に与える影響は大きい。
When the variation in the air-fuel ratio between the cylinders is large, the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 9 may have uneven air-fuel ratio. When exhaust gas having a large air-fuel ratio irregularity flows to the catalyst
そこで、本実施の形態では、空燃比制御の実施時には以下に説明するようにWGV12の開閉状態を制御する。図8は本実施の形態において実行されるWGV12の開閉制御のルーチンを示すフローチャートである。WGV12の開閉制御は空燃比制御と併せてECU20によって行われる。
Therefore, in the present embodiment, when the air-fuel ratio control is performed, the open / close state of the
図8に示すルーチンの最初のステップS300では、現在若しくはこれからのエンジン2の運転領域が気筒間の空燃比のばらつきが大きい特定運転領域か否か判定される。特定運転領域での運転でなければ、ステップS308の処理が選択される。ステップS308では、過給機の制御に係る通常のルーチンに従ってWGV12の開閉制御は成り行きで行われる。
In the first step S300 of the routine shown in FIG. 8, it is determined whether or not the current or future operating region of the
エンジン2が特定運転領域で運転される場合には、ステップS302の処理が実行される。ステップS302では、メインFB学習値及びサブFB学習値の学習状態が確認される。次のステップS304では、ステップS302での確認結果に基づいて学習の実行中か否か判定される。学習の実行中でない場合、つまり、既にメインFB学習値とサブFB学習値の双方の学習が完了している場合には、ステップS308の処理が選択されてWGV12の開閉制御は成り行きで行われる。
When the
ステップS304で学習実行中と判断された場合には、ステップS306の判定が行われる。ステップS306では、WGV12の閉状態への固定を要求する信号(WGV閉固定要求信号)がWGV12を駆動するドライバに出力される。図9には、エンジン回転数の変化に対するWGV閉固定要求信号のON/OFF動作の一例をタイムチャートで示している。
If it is determined in step S304 that learning is being executed, the determination in step S306 is performed. In step S306, a signal (WGV closing / fixing request signal) for requesting the
WGV閉固定要求信号が出力され、WGV12が閉状態に固定されることで、各気筒から排気マニホールド6に排出された排気ガスはタービン10を通過して排気管6に流れることになる。その際、排気ガスはタービン10で攪拌されて混合が促進される。これにより、気筒間で排気ガスの空燃比にばらつきが生じていたとしても、触媒上流センサ16を流れる排気ガスの空燃比は均一にすることができる。排気ガスの空燃比の斑をなくすことで、触媒上流センサ16の出力信号の信頼性を担保することができ、各学習値の早期の学習完了と学習精度の向上とを実現することが可能になる。
When the WGV closing / fixing request signal is output and the
ところで、本実施の形態においてはメインFB学習値とサブFB学習値の何れかの学習が未完了であることを条件としてWGV12を閉状態に固定しているが、これら学習値の学習完了/未完了にかかわらず特定運転領域では常にWGV12を閉固定してもよい。学習が完了している場合であっても、触媒上流センサ16の出力信号の信頼性は空燃比制御の精度に影響するからである。ただし、学習未完了をWGV12の閉固定の条件とすることで、学習の早期完了と学習精度の向上とを実現しつつ、WGV12の動作が制限される状況を最小限に止めることができる。
In the present embodiment, the
なお、本実施の形態においては、ECU20がメインフィードバック制御を実施することで、第6の発明にかかる「フィードバック手段」が実現され、メインフィードバック制御においてメインFB学習値の学習を行うことで、第7の発明にかかる「学習手段」が実現される。また、ECU20がサブフィードバック制御を行うことで、第8の発明にかかる「サブフィードバック手段」が実現され、サブフィードバック制御においてサブFB学習値の学習を行うことで、第8の発明にかかる「第2の学習手段」が実現される。そして、ECU20が図8に示すルーチンを実行することで、第6,第7及び第8の発明にかかる「ウエストゲートバルブ制御手段」が実現される。
In the present embodiment, the “feedback means” according to the sixth aspect of the present invention is realized by the
実施の形態4.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態4について説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A/Fセンサの出力特性上のストイキ点と、真のストイキ点との間にはずれがあることが知られている。このストイキ点のずれは、排気ガスの組成によっても変化するが、A/Fセンサへの排気ガスの当たり具合によっても変化する。したがって、図1に示す構成や図5に示す構成では、WGV12が開状態か閉状態かによってストイキ点のずれに差が生じることになる。
It is known that there is a difference between the stoichiometric point on the output characteristics of the A / F sensor and the true stoichiometric point. The deviation of the stoichiometric point varies depending on the composition of the exhaust gas, but also varies depending on how the exhaust gas hits the A / F sensor. Therefore, in the configuration shown in FIG. 1 or the configuration shown in FIG. 5, there is a difference in the deviation of the stoichiometric point depending on whether the
図10にはストイキに対する触媒上流センサ16の出力特性をWGV12が開状態と閉状態のそれぞれの場合について示している。図10に示す出力特性は、図1に示す構成における触媒上流センサ16の出力特性に当てはまる。図5に示す構成であれば、触媒上流センサ16の出力特性はWGV12が開状態と閉状態とで逆の特性を示す。図1に示す構成では、WGV12が閉じて排気ガスの当たり具合が良好な場合には触媒上流センサ16の出力特性上のストイキ点と真のストイキ点とのずれは小さい。しかし、WGV12が開いて排気ガスの当たり具合が悪化すると触媒上流センサ16の出力特性上のストイキ点と真のストイキ点とのずれは拡大する。
FIG. 10 shows the output characteristics of the catalyst
本発明の実施の形態4としての空燃比制御装置は、WGV12の開閉状態に応じてメインフィードバック制御でのフィードバック値の計算に補正を加え、それによりWGV12の開閉状態による触媒上流センサ16の出力特性の差を補償することに特徴がある。具体的には、WGV12が開状態か閉状態かによって目標空燃比の設定を変更する。
The air-fuel ratio control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention corrects the calculation of the feedback value in the main feedback control in accordance with the open / close state of the
図11には、WGV12の開閉状態に応じた目標空燃比の設定の一例について示している。真のストイキ点が触媒上流センサ16の出力特性上のストイキ点よりもリーン側にずれている場合(図10に示すような場合)、図11に示すように、目標空燃比は触媒上流センサ16の出力特性上のストイキ点よりもリッチ側に設定される。また、触媒上流センサ16の出力特性上のストイキ点と真のストイキ点とのずれが大きいWGV12の閉状態では、WGV12の開状態よりも目標空燃比はよりリッチ側に設定される。図11に示す目標空燃比と吸入空気量及びWGV12の開閉状態との関係はマップ化されてECU20に記憶されている。
FIG. 11 shows an example of setting the target air-fuel ratio according to the open / close state of the
以上のように、本実施の形態では、WGV12が開状態か閉状態かによって目標空燃比の設定が変更される。目標空燃比の設定の変更によってWGV12の開閉状態による触媒上流センサ16の出力特性の差は補償されるので、WGV12の動作により触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合が変化する場合であっても、実際の排気ガスの空燃比を本来の目標空燃比(例えばストイキ)に向けて高い精度で制御することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the setting of the target air-fuel ratio is changed depending on whether the
本実施の形態にかかる空燃比制御は、実施の形態1乃至3の何れの空燃比制御装置にも組み合わせることができる。 The air-fuel ratio control according to the present embodiment can be combined with any of the air-fuel ratio control apparatuses of the first to third embodiments.
なお、本実施の形態においては、ECU20がメインフィードバック制御を実施することで、第9の発明にかかる「フィードバック手段」が実現される。そして、ECU20が図11に示すマップにしたがってメインフィードバック制御にかかる目標空燃比の設定を変更することで、第9の発明にかかる「補正手段」が実現される。
In the present embodiment, the “feedback means” according to the ninth aspect of the present invention is realized by the
実施の形態5.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態5について説明する。
Embodiment 5. FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態5としての空燃比制御装置は、WGV12の開閉状態に応じてサブフィードバック制御でのフィードバック値の計算に補正を加え、それによりWGV12の開閉状態による触媒上流センサ16の出力特性の差を補償することに特徴がある。具体的には、サブFB学習値にWGV12の開閉状態に応じた学習補正値を加算し、それを触媒上流センサ16の出力信号を補正する補正信号とする。
The air-fuel ratio control apparatus according to the fifth embodiment of the present invention corrects the calculation of the feedback value in the sub-feedback control according to the open / close state of the
図12には、WGV12の開閉状態に応じた学習補正値(サブFB学習補正値)の設定の一例について示している。ここでは、WGV12が開状態を基準として、WGV12が閉状態のときに所定のサブFB学習補正値をサブFB学習値に加算するものとする。WGV12の閉状態では開状態よりも出力特性上のストイキ点に対して真のストイキ点がリーン側にずれる場合(図10に示すような場合)、図12に示すように、サブFB学習補正値はサブFB学習値を増大側に補正するように設定される。図12に示すサブFB学習補正値と吸入空気量との関係はマップ化されてECU20に記憶されている。
FIG. 12 shows an example of setting a learning correction value (sub FB learning correction value) according to the open / close state of the
以上のように、本実施の形態では、WGV12が開状態か閉状態かによってサブFB学習値の計算に補正が加えられる。サブFB学習値の計算に加える補正によってWGV12の開閉状態による触媒上流センサ16の出力特性の差は補償されるので、WGV12の動作により触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合が変化する場合であっても、実際の排気ガスの空燃比を本来の目標空燃比(例えばストイキ)に高い精度で制御することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, correction is added to the calculation of the sub FB learning value depending on whether the
本実施の形態にかかる空燃比制御は、実施の形態1乃至3の何れの空燃比制御装置にも組み合わせることができる。 The air-fuel ratio control according to the present embodiment can be combined with any of the air-fuel ratio control apparatuses of the first to third embodiments.
なお、本実施の形態においては、ECU20がメインフィードバック制御を実施することで、第10の発明にかかる「フィードバック手段」が実現され、サブフィードバック制御を実施することで、第10の発明にかかる「第2のフィードバック手段」が実現される。そして、ECU20が図12に示すマップにしたがってサブフィードバック制御にかかるサブFB学習値を補正することで、第10の発明にかかる「補正手段」が実現される。
In the present embodiment, the “feedback means” according to the tenth invention is realized by the
実施の形態6.
最後に、図面を参照して本発明の実施の形態6について説明する。
Finally,
本発明の実施の形態6としての空燃比制御装置は、実施の形態5と同じく、WGV12の開閉状態に応じてサブフィードバック制御でのフィードバック値の計算に補正を加え、それによりWGV12の開閉状態による触媒上流センサ16の出力特性の差を補償することに特徴がある。ただし、本実施の形態では、サブフィードバック制御にかかる基準信号の設定を変更する方法を採る。具体的には、上記の基準信号はストイキ値に対応した信号であるが、この信号にWGV12の開閉状態に応じたストイキ補正値を加算したものを用いてサブフィードバック制御を行う。
The air-fuel ratio control apparatus as the sixth embodiment of the present invention corrects the calculation of the feedback value in the sub-feedback control according to the open / close state of the
図13には、WGV12の開閉状態に応じたストイキ補正値(触媒ストイキ補正値)の設定の一例について示している。真のストイキ点が触媒上流センサ16の出力特性上のストイキ点がよりもリーン側にずれている場合(図10に示すような場合)、図13に示すように、触媒ストイキ補正値は基準信号を増大側に補正するように設定される。また、触媒上流センサ16の出力特性上のストイキ点と真のストイキ点とのずれが大きいWGV12の閉状態では、WGV12の開状態よりも触媒ストイキ補正値はより大きい値に設定される。図13に示す触媒ストイキ補正値と吸入空気量及びWGV12の開閉状態との関係はマップ化されてECU20に記憶されている。
FIG. 13 shows an example of setting the stoichiometric correction value (catalyst stoichiometric correction value) according to the open / closed state of the
以上のように、本実施の形態では、WGV12が開状態か閉状態かによってサブフィードバック制御にかかる基準信号の設定が変更される。基準信号の設定の変更によってWGV12の開閉状態による触媒上流センサ16の出力特性の差は補償されるので、WGV12の動作により触媒上流センサ16への排気ガスの当たり具合が変化する場合であっても、実際の排気ガスの空燃比を本来の目標空燃比(例えばストイキ)に高い精度で制御することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the setting of the reference signal for sub feedback control is changed depending on whether the
本実施の形態にかかる空燃比制御は、実施の形態1乃至3の何れの空燃比制御装置にも組み合わせることができる。 The air-fuel ratio control according to the present embodiment can be combined with any of the air-fuel ratio control apparatuses of the first to third embodiments.
なお、本実施の形態においては、ECU20がメインフィードバック制御を実施することで、第10の発明にかかる「フィードバック手段」が実現され、サブフィードバック制御を実施することで、第10の発明にかかる「第2のフィードバック手段」が実現される。そして、ECU20が図13に示すマップにしたがってサブフィードバック制御にかかるサブFB学習値を補正することで、第10の発明にかかる「補正手段」が実現される。
In the present embodiment, the “feedback means” according to the tenth invention is realized by the
その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
Others.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.
図1に示す構成及び図5に示す構成では、排気浄化触媒の上流と下流にそれぞれ排気ガスセンサを備えている。しかし、本発明の適用にあたっては触媒下流センサは必ずしも必須ではない。第1、第3、第4、第6、第7及び第9の発明に関しては、触媒下流センサを有さず触媒上流センサのみを有するエンジンにも適用することができる。 In the configuration shown in FIG. 1 and the configuration shown in FIG. 5, exhaust gas sensors are provided upstream and downstream of the exhaust purification catalyst. However, the catalyst downstream sensor is not always essential in applying the present invention. The first, third, fourth, sixth, seventh and ninth inventions can be applied to an engine which does not have a catalyst downstream sensor but has only a catalyst upstream sensor.
図1に示す構成及び図5に示す構成では、触媒上流センサをA/Fセンサとしているが、これはO2センサであってもよい。その逆に、触媒下流センサとしてA/Fセンサを用いることもできる。 In the configuration shown in FIG. 1 and the configuration shown in FIG. 5, the catalyst upstream sensor is an A / F sensor, but this may be an O 2 sensor. Conversely, an A / F sensor can be used as the catalyst downstream sensor.
2 内燃機関
4 気筒
6 排気マニホールド
8 排気管
10 タービン
12 ウエストゲートバルブ
14 排気浄化触媒
16 触媒上流センサ(A/Fセンサ)
18 触媒下流センサ(O2センサ)
20 ECU
32 A/Fセンサ
2
18 Catalyst downstream sensor (O 2 sensor)
20 ECU
32 A / F sensor
Claims (10)
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記フィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する学習手段と、
前記ウエストゲートバルブの動作を制御するウエストゲートバルブ制御手段とを備え、
前記ウエストゲートバルブは、その開状態と閉状態のうち何れか一方を前記学習手段による学習実行時の所定状態とされ、前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記学習手段による学習が完了するまでの間は前記ウエストゲートバルブを前記所定状態に固定することを特徴とする過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 In the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve,
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Learning means for learning a stationary component of a feedback value calculated by the feedback means;
A wastegate valve control means for controlling the operation of the wastegate valve;
The waste gate valve is in a predetermined state at the time of learning execution by the learning means in one of an open state and a closed state, and the waste gate valve control means until the learning by the learning means is completed. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger, wherein the wastegate valve is fixed in the predetermined state.
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記第2のフィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する第2の学習手段とをさらに備え、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記第2の学習手段による学習が完了するまでの間は前記ウエストゲートバルブを前記所定状態に固定することを特徴とする請求項1記載の過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Second learning means for learning a stationary component of the feedback value calculated by the second feedback means;
2. The internal combustion engine with a supercharger according to claim 1, wherein the waste gate valve control means fixes the waste gate valve in the predetermined state until learning by the second learning means is completed. Air-fuel ratio control device.
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気浄化触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記第2のフィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する学習手段と、
前記ウエストゲートバルブの動作を制御するウエストゲートバルブ制御手段とを備え、
前記ウエストゲートバルブは、その開状態と閉状態のうち何れか一方を前記学習手段による学習実行時の所定状態とされ、前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記学習手段による学習が完了するまでの間は前記ウエストゲートバルブを前記所定状態に固定することを特徴とする過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 In the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve,
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Learning means for learning a stationary component of a feedback value calculated by the second feedback means;
A wastegate valve control means for controlling the operation of the wastegate valve;
The waste gate valve is in a predetermined state at the time of learning execution by the learning means in one of an open state and a closed state, and the waste gate valve control means until the learning by the learning means is completed. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger, wherein the wastegate valve is fixed in the predetermined state.
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記ウエストゲートバルブの動作を制御するウエストゲートバルブ制御手段とを備え、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、気筒間で排気ガスの空燃比にばらつきが生じる特定の運転領域では、前記ウエストゲートバルブを閉状態に固定することを特徴とする過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 In the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve,
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
A wastegate valve control means for controlling the operation of the wastegate valve;
The wastegate valve control means fixes the wastegate valve in a closed state in a specific operation region where the air-fuel ratio of the exhaust gas varies between cylinders. Control device.
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記学習手段による学習が完了していない状態で前記内燃機関が前記特定運転領域で運転される場合に、前記ウエストゲートバルブを閉状態に固定することを特徴とする請求項6記載の過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 Learning means for learning a stationary component of a feedback value calculated by the feedback means;
The waste gate valve control means fixes the waste gate valve in a closed state when the internal combustion engine is operated in the specific operation region in a state where learning by the learning means is not completed. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 6.
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記第2のフィードバック手段で計算されるフィードバック値の定常成分を学習する第2の学習手段とをさらに備え、
前記ウエストゲートバルブ制御手段は、前記第2の学習手段による学習が完了していない状態で前記内燃機関が前記特定運転領域で運転される場合に、前記ウエストゲートバルブを閉状態に固定することを特徴とする請求項6又は7記載の過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Second learning means for learning a stationary component of the feedback value calculated by the second feedback means;
The waste gate valve control means fixes the waste gate valve in a closed state when the internal combustion engine is operated in the specific operation region in a state where learning by the second learning means is not completed. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger according to claim 6 or 7.
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記ウエストゲートバルブの開閉状態に応じて前記フィードバック手段でのフィードバック値の計算に補正を加える補正手段と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 In the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve,
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Correction means for correcting the calculation of the feedback value in the feedback means according to the open / closed state of the waste gate valve;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger.
前記過給機のタービンの下流であって排気浄化触媒の上流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気浄化触媒の下流に配置された第2の排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックするフィードバック手段と、
前記第2の排気ガスセンサの出力信号を燃料噴射量の計算にフィードバックする第2のフィードバック手段と、
前記ウエストゲートバルブの開閉状態に応じて前記第2のフィードバック手段でのフィードバック値の計算に補正を加える補正手段と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の空燃比制御装置。 In the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine with a supercharger having a wastegate valve,
An exhaust gas sensor disposed downstream of the turbocharger turbine and upstream of the exhaust purification catalyst;
A second exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst;
Feedback means for feeding back the output signal of the exhaust gas sensor to the calculation of the fuel injection amount;
Second feedback means for feeding back an output signal of the second exhaust gas sensor to calculation of a fuel injection amount;
Correction means for correcting the calculation of the feedback value in the second feedback means according to the open / closed state of the waste gate valve;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine with a supercharger.
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