JP2008309138A - Air fuel ratio control system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は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 apparatus for an internal combustion engine.
複数の気筒を備え、これら気筒を第1の気筒群と第2の気筒群とに分割し、第1の気筒群に連結された第1の排気通路と第2の気筒群に連結された第2の排気通路とを連通管により互いに連結し、それにより第1の気筒群の排気ガスの少なくとも一部が連通管を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群の排気ガスと合流するか又は第2の気筒群の排気ガスの少なくとも一部が連通管を介し第1の排気通路内に流入して第1の気筒群の排気ガスと合流できるようにし、連通管との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガスの流れと連通管との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガスの流れとを機関運転状態に応じて制御弁により制御するようにした内燃機関が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
A plurality of cylinders, and the cylinders are divided into a first cylinder group and a second cylinder group, and a first exhaust passage connected to the first cylinder group and a second cylinder group connected to the second cylinder group; The two exhaust passages are connected to each other by a communication pipe, whereby at least a part of the exhaust gas of the first cylinder group flows into the second exhaust passage through the communication pipe, and the exhaust gas of the second cylinder group Or at least a part of the exhaust gas of the second cylinder group flows into the first exhaust passage through the communication pipe and can merge with the exhaust gas of the first cylinder group. The flow of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connecting portion and the flow of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connecting portion of the connecting pipe are controlled by a control valve according to the engine operating state. Internal combustion engines that are controlled are known (for example,
ところで、一般的な内燃機関においては、空燃比を目標空燃比に制御することが必要な場合、排気通路に空燃比センサを配設し、該空燃比センサの出力に基づいて空燃比を制御している。具体的には、空燃比センサの出力に基づいて算出されるフィードバック補正係数でもって、空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量をフィードバック制御する。 By the way, in a general internal combustion engine, when it is necessary to control the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, an air-fuel ratio sensor is provided in the exhaust passage, and the air-fuel ratio is controlled based on the output of the air-fuel ratio sensor. ing. Specifically, the fuel injection amount is feedback-controlled so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio with a feedback correction coefficient calculated based on the output of the air-fuel ratio sensor.
また、燃料噴射弁から実際に噴射される燃料量や吸入空気量等が燃料噴射弁やスロットル弁等の個体バラツキや経時変化などによって正規の量から逸脱すると、フィードバック補正係数はゼロから大きく逸脱するおそれがある。しかしながら、フィードバック補正係数はゼロを中心として変動するのが制御上好ましい。そこで、フィードバック補正係数がゼロから大きく逸脱したときにフィードバック補正係数をほぼゼロまで戻すような補正係数(以下、学習補正係数という)を統計的に学習し、該学習補正係数をフィードバック制御に反映させる制御が行われる。 In addition, if the amount of fuel actually injected from the fuel injection valve, the amount of intake air, etc. deviate from the normal amount due to individual variations in the fuel injection valve, throttle valve, etc. or changes over time, the feedback correction coefficient deviates greatly from zero. There is a fear. However, it is preferable in terms of control that the feedback correction coefficient varies around zero. Therefore, a correction coefficient that returns the feedback correction coefficient to almost zero (hereinafter referred to as a learning correction coefficient) when the feedback correction coefficient greatly deviates from zero is statistically learned, and the learning correction coefficient is reflected in feedback control. Control is performed.
しかしながら、このようなフィードバック制御を、上記のような連通管が配設された内燃機関に適用する場合、空燃比を適正にフィードバック制御することができない場合がある。例えば、第1の気筒群の排気ガスの一部が連通管を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群の排気ガスと合流する場合、第2の排気通路内に配設された空燃比センサにより検出される空燃比は、第1の気筒群からの排気ガスの干渉を受け、第2の気筒群の個別の空燃比を検出してはいない。このため、第2の気筒群の空燃比を目標空燃比に一致するようにフィードバック制御することが困難である場合があるという問題点がある。 However, when such feedback control is applied to an internal combustion engine provided with the above-described communication pipe, the air-fuel ratio may not be properly feedback controlled. For example, when a part of the exhaust gas of the first cylinder group flows into the second exhaust passage through the communication pipe and merges with the exhaust gas of the second cylinder group, the exhaust gas is disposed in the second exhaust passage. The air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor is not detected by the individual air-fuel ratio of the second cylinder group due to the interference of exhaust gas from the first cylinder group. Therefore, there is a problem that it may be difficult to perform feedback control so that the air-fuel ratio of the second cylinder group matches the target air-fuel ratio.
上記課題に鑑み本発明は、第1の気筒群に連結された第1の排気通路と第2の気筒群に連結された第2の排気通路とが連通管により互いに連結された内燃機関において、第1の気筒群及び第2の気筒群のそれぞれの空燃比を、より確実に目標空燃比にフィードバック制御することが可能な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。 In view of the above problems, the present invention provides an internal combustion engine in which a first exhaust passage connected to a first cylinder group and a second exhaust passage connected to a second cylinder group are connected to each other by a communication pipe. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can more reliably feedback-control the air-fuel ratios of the first cylinder group and the second cylinder group to a target air-fuel ratio.
請求項1に記載の発明によれば、複数の気筒を備え、これら気筒を第1の気筒群と第2の気筒群とに分割し、第1の気筒群に連結された第1の排気通路と第2の気筒群に連結された第2の排気通路とを連通管により互いに連結し、それにより第1の気筒群の排気ガスの少なくとも一部が連通管を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群の排気ガスと合流するか又は第2の気筒群の排気ガスの少なくとも一部が連通管を介し第1の排気通路内に流入して第1の気筒群の排気ガスと合流できるようにし、連通管との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を制御するようにした内燃機関において、第1の排気通路と連通管との連結部に配置された第1の空燃比センサ及び第2の排気通路と連通管との連結部に配置された第2の空燃比センサと、排気ガス量比を検出する手段と、第1の気筒群の排気ガスの一部が第2の排気通路内に流入して第2の気筒群の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群の排気ガスのみが接触する第1の空燃比センサの出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、第1のフィードバック補正係数に基づき第1の学習補正係数を算出し、第1の気筒群の排気ガス及び第2の気筒群の排気ガスが接触する第2の空燃比センサの出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出し、第2の空燃比センサに第2の気筒群の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第2の空燃比センサの出力である仮定出力を、第1の空燃比センサの出力及び第2の空燃比センサの出力並びに該検出された排気ガス量比に基づき算出すると共に、該算出された仮定出力に基づき第2の学習補正係数を算出し、第2の気筒群の排気ガスの一部が第1の排気通路内に流入して第1の気筒群の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群の排気ガス及び第2の気筒群の排気ガスが接触する第1の空燃比センサの出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、第1の空燃比センサに第1の気筒群の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第1の空燃比センサの出力である仮定出力を、第1の空燃比センサの出力及び第2の空燃比センサの出力並びに該検出された排気ガス量比に基づき算出すると共に、該算出された仮定出力に基づき第1の学習補正係数を算出し、第2の気筒群の排気ガスのみが接触する第2の空燃比センサの出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出し、第2のフィードバック補正係数に基づき第2の学習補正係数を算出する、補正係数算出手段と、目標空燃比に一致するように第1のフィードバック補正係数及び第1の学習補正係数でもって第1の気筒群の空燃比を制御する第1の空燃比制御手段と、目標空燃比に一致するように第2のフィードバック補正係数及び第2の学習補正係数でもって第2の気筒群の空燃比を制御する第2の空燃比制御手段と、を具備した内燃機関の空燃比制御装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a first exhaust passage that includes a plurality of cylinders, divides the cylinders into a first cylinder group and a second cylinder group, and is connected to the first cylinder group. And the second exhaust passage connected to the second cylinder group are connected to each other by a communication pipe, so that at least a part of the exhaust gas of the first cylinder group enters the second exhaust passage through the communication pipe. It flows in and merges with the exhaust gas of the second cylinder group, or at least a part of the exhaust gas of the second cylinder group flows into the first exhaust passage through the communication pipe and is exhausted from the first cylinder group. The amount of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connecting portion with the communication pipe and the amount of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connecting portion of the communication pipe In the internal combustion engine in which the exhaust gas amount ratio, which is the ratio, is controlled, the connecting portion between the first exhaust passage and the communication pipe A first air-fuel ratio sensor, a second air-fuel ratio sensor disposed at a connection portion between the second exhaust passage and the communication pipe, means for detecting an exhaust gas amount ratio, When a part of the exhaust gas flows into the second exhaust passage and merges with the exhaust gas of the second cylinder group, the output of the first air-fuel ratio sensor that contacts only the exhaust gas of the first cylinder group is used. A first feedback correction coefficient is calculated based on the first feedback correction coefficient, a first learning correction coefficient is calculated based on the first feedback correction coefficient, and the first cylinder group exhaust gas and the second cylinder group exhaust gas contact each other. A second feedback correction coefficient is calculated based on the output of the second air-fuel ratio sensor, and the second air-fuel ratio when it is assumed that only the exhaust gas of the second cylinder group is in contact with the second air-fuel ratio sensor. The assumed output, which is the sensor output, is output from the first air-fuel ratio sensor. And the second air-fuel ratio sensor output and the detected exhaust gas amount ratio, the second learning correction coefficient is calculated based on the calculated assumed output, and the exhaust gas of the second cylinder group When a part of the gas flows into the first exhaust passage and merges with the exhaust gas of the first cylinder group, the exhaust gas of the first cylinder group and the exhaust gas of the second cylinder group come into contact with each other. The first feedback correction coefficient is calculated based on the output of the air-fuel ratio sensor, and the first air-fuel ratio sensor when it is assumed that only the exhaust gas of the first cylinder group is in contact with the first air-fuel ratio sensor. A hypothetical output that is an output is calculated based on the output of the first air-fuel ratio sensor, the output of the second air-fuel ratio sensor, and the detected exhaust gas amount ratio, and the first output based on the calculated hypothetical output. The learning correction coefficient is calculated and the exhaust gas of the second cylinder group A correction coefficient calculating means for calculating a second feedback correction coefficient based on the output of the second air-fuel ratio sensor that only contacts, and calculating a second learning correction coefficient based on the second feedback correction coefficient; The first air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the first cylinder group with the first feedback correction coefficient and the first learning correction coefficient so as to match the fuel ratio, and the first air-fuel ratio control means so as to match the target air-fuel ratio. There is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a second air-fuel ratio control means for controlling an air-fuel ratio of a second cylinder group with a feedback correction coefficient of 2 and a second learning correction coefficient.
すなわち請求項1に記載の発明においては、第1の排気通路と連通管との連結部に配置された第1の空燃比センサ及び第2の排気通路と連通管との連結部に配置された第2の空燃比センサと、連通管との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を検出する手段とを有する。そして、補正係数算出手段により、上記各空燃比センサより検出された空燃比及び上記排気ガス量比に基づき、第1の気筒群及び第2の気筒群のそれぞれの空燃比制御をする際に適したフィードバック補正係数及び学習補正係数を算出することができ、該算出されたフィードバック補正係数及び学習補正係数を使用して空燃比制御を行うことで、第1の気筒群及び第2の気筒群のそれぞれの空燃比を、より確実に目標空燃比にフィードバック制御することを可能とする。 That is, in the first aspect of the invention, the first air-fuel ratio sensor disposed at the connection portion between the first exhaust passage and the communication pipe and the connection portion between the second exhaust passage and the communication pipe are disposed. The second air-fuel ratio sensor, the amount of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connection portion between the communication pipe and the amount of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connection portion of the communication pipe; Means for detecting an exhaust gas amount ratio which is a ratio of Then, the correction coefficient calculation means is suitable for controlling the air-fuel ratio of each of the first cylinder group and the second cylinder group based on the air-fuel ratio detected by each air-fuel ratio sensor and the exhaust gas amount ratio. The feedback correction coefficient and the learning correction coefficient can be calculated, and by performing the air-fuel ratio control using the calculated feedback correction coefficient and the learning correction coefficient, the first cylinder group and the second cylinder group are controlled. Each air-fuel ratio can be more reliably feedback-controlled to the target air-fuel ratio.
請求項2に記載の発明によれば、前記排気ガス量比を検出する手段は、前記第1の排気通路及び前記第2の排気通路のそれぞれの前記連通管との連結部下流に配設され前記第1の排気通路及び前記第2の排気通路のそれぞれの背圧を検出する圧力センサを有し、該各圧力センサにより検出された背圧に基づき、前記連通管との連結部下流の前記第1の排気通路内を流通する排気ガス量と前記連通管との連結部下流の前記第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を算出する、請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the means for detecting the exhaust gas amount ratio is disposed downstream of the connection portion of each of the first exhaust passage and the second exhaust passage with the communication pipe. A pressure sensor for detecting a back pressure of each of the first exhaust passage and the second exhaust passage, and based on the back pressure detected by each pressure sensor, the downstream of the connecting portion with the communication pipe The exhaust gas amount ratio, which is a ratio between the amount of exhaust gas flowing through the first exhaust passage and the amount of exhaust gas flowing through the second exhaust passage downstream of the connecting portion of the communication pipe, is calculated. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as described in 1 is provided.
請求項3に記載の発明によれば、前記第1の排気通路及び前記第2の排気通路の前記連通管とのそれぞれの連結部下流に、前記連通管との連結部下流の前記第1の排気通路内を流通する排気ガス量と前記連通管との連結部下流の前記第2の排気通路内を流通する排気ガス量を制御する排気制御弁が配設され、前記排気ガス量比を検出する手段は、前記排気制御弁の弁開度を検出する弁開度検出手段を有し、該弁開度検出手段により検出された前記排気制御弁の弁開度に基づき、前記連通管との連結部下流の前記第1の排気通路内を流通する排気ガス量と前記連通管との連結部下流の前記第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を算出する、請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
According to the third aspect of the present invention, the first exhaust passage and the second exhaust passage are connected to the first connecting portion downstream of the connecting portion with the connecting tube downstream of the connecting portion with the connecting tube. An exhaust control valve for controlling the amount of exhaust gas flowing in the exhaust passage and the amount of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connecting portion between the communication pipes is provided to detect the exhaust gas amount ratio Means for detecting the valve opening degree of the exhaust control valve, and based on the valve opening degree of the exhaust control valve detected by the valve opening degree detection means, An exhaust gas amount ratio, which is a ratio of the amount of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connecting portion and the amount of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connecting portion of the connecting pipe, An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to
請求項4に記載の発明によれば、前記第1の排気通路に配設された前記排気制御弁が完全に閉じられて前記第1の気筒群の排気ガスの全部が前記第2の排気通路内に流入して前記第2の気筒群の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群の排気ガス及び第2の気筒群の排気ガスが接触する前記第2の空燃比センサの出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出し、前記第2の排気通路に配設された前記排気制御弁が完全に閉じられて前記第2の気筒群の排気ガスの全部が前記第1の排気通路内に流入して前記第1の気筒群の排気ガスと合流するときには、前記第1の気筒群の排気ガス及び前記第2の気筒群の排気ガスが接触する前記第1の空燃比センサの出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出する、請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
According to a fourth aspect of the present invention, the exhaust control valve disposed in the first exhaust passage is completely closed, and all the exhaust gas of the first cylinder group is in the second exhaust passage. When the exhaust gas flows into and merges with the exhaust gas of the second cylinder group, the exhaust gas of the first cylinder group and the exhaust gas of the second cylinder group come into contact with each other based on the output of the second air-fuel ratio sensor. First and second feedback correction coefficients are calculated, the exhaust control valve disposed in the second exhaust passage is completely closed, and all of the exhaust gas of the second cylinder group is the first The first air-fuel ratio sensor that contacts the exhaust gas of the first cylinder group and the exhaust gas of the second cylinder group when flowing into the exhaust passage and joining the exhaust gas of the first cylinder group Calculating the first and second feedback correction coefficients based on the output of Air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to
各請求項に記載の発明によれば、第1の気筒群に連結された第1の排気通路と第2の気筒群に連結された第2の排気通路とが連通管により互いに連結された内燃機関において、第1の気筒群及び第2の気筒群のそれぞれの空燃比を、より確実に目標空燃比にフィードバック制御することが可能となる共通の効果を奏する。 According to the invention described in each claim, the internal combustion engine in which the first exhaust passage connected to the first cylinder group and the second exhaust passage connected to the second cylinder group are connected to each other by the communication pipe. In the engine, there is a common effect that the air-fuel ratios of the first cylinder group and the second cylinder group can be more reliably feedback-controlled to the target air-fuel ratio.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、各図面において同一又は対応する部分には同一の符号が付されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、本発明の一実施形態の内燃機関の空燃比制御装置について説明するための全体構成図である。図1に示す一実施形態における内燃機関は過給機付きV型6気筒ガソリンエンジンである。なお、ここではガソリンエンジンを例にとって説明するが本発明はこれに限定されるものではなく、他の実施形態ではディーゼルエンジンであってもよい。 FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine in one embodiment shown in FIG. 1 is a V-type 6-cylinder gasoline engine with a supercharger. Although a gasoline engine is described here as an example, the present invention is not limited to this, and a diesel engine may be used in other embodiments.
図1において10は機関本体あり、該機関本体は第1気筒(♯1)、第2気筒(♯2)、第3気筒(♯3)からなる第1の気筒群100と、第4気筒(♯4)、第5気筒(♯5)、第6気筒(♯6)からなる第2の気筒群200とを有している。機関本体10はまた、各気筒の吸気弁および排気弁の開閉タイミングを変更するための開閉タイミング変更装置と、各気筒の吸気弁および排気弁のバルブリフト量を変更するためのバルブリフト量変更装置を備えている。
In FIG. 1,
図1に示されているように、第1の気筒群100の各気筒に連結されている吸気マニホルド101は吸気管102を介して、排気ガス流によって駆動される排気駆動式の過給機103のコンプレッサ103aの出口に連結され、コンプレッサ103aの入口はエアクリーナ104に連結される。エアクリーナ104とコンプレッサ103aとの間には第1の気筒群100および第2の気筒群200の気筒の吸入空気量を検出するエアフローメータ105が設けられている。吸気管102内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁106が配置され、更に、吸気管102の周りには吸気管102内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置(インタークーラ)107が配置される。図1に示される実施形態では機関冷却水がインタークーラ107内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
As shown in FIG. 1, an
本実施形態の内燃機関においては、第1の気筒群100の気筒への吸入空気通路と第2の気筒群200の気筒への吸入空気通路とがスロットル弁106の直上まで共通であり、過給機103からの空気が、第1の気筒群100の気筒と第2の気筒群200の気筒との両方に供給されるようになっている。
In the internal combustion engine of the present embodiment, the intake air passage to the cylinders of the
第1の気筒群100の排気マニホルド110は、排気管111を介して過給機103の排気タービン103bの入口へと連結され、排気タービン103bの出口は排気管112を介して第1の排気浄化触媒113へと連結される。また、第2の気筒群200の排気マニホルド210は、排気管212を介して第2の排気浄化触媒213へと連結される。これにより、排気管111および排気管112などを有し第1の排気浄化触媒113に排気ガスを導く第1の排気通路が構成され、排気管212などを有し第2の排気浄化触媒213に排気ガスを導く第2の排気通路が構成される。
The
第1の排気通路及び第2の排気通路には、第1の排気通路と第2の排気通路を連結する連通管、具体的には、第1の排気通路を構成する排気管111と第2の排気通路を構成する排気管212とを連結する連通管310が配設される。また、第1の排気浄化触媒113の直後の下流側排気通路には第1の排気制御弁114が配設され、第2の排気浄化触媒213の直後の下流側排気通路には第2の排気制御弁214が配設される。第1の排気制御弁114と第2の排気制御弁214とは後述するECU50に接続され、運転状態に応じてECU50からの信号によりそれぞれの弁の開度が独立に制御される。
The first exhaust passage and the second exhaust passage include a communication pipe connecting the first exhaust passage and the second exhaust passage, specifically, the exhaust pipe 111 and the second exhaust pipe constituting the first exhaust passage. A
これにより、第1の気筒群100の排気ガスの少なくとも一部が連通管310を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するか又は第2の気筒群200の排気ガスの少なくとも一部が連通管310を介し第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流できるようにし、連通管310との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管310との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を制御することができる。
Accordingly, at least a part of the exhaust gas of the
電子制御ユニット(以下、ECUと称す)50は、CPU(中央演算装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)、入出力ポートを双方向バスで接続した公知のデジタルコンピュータを具備し、上述したエアフローメータ105、並びに、後述される空燃比センサ、圧力センサ、弁開度検出手段、補正係数算出手段、第1の空燃比制御手段及び第2の空燃比制御手段等を含む各種センサや各種手段との信号のやり取りをして機関回転数や吸入空気量等の制御に必要なパラメータを求めるとともに、求められたパラメータに基づいて空燃比制御(燃料噴射量制御)や点火時期制御等の機関の運転に関する種々の制御を行う。
The electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 50 includes a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and a known digital computer in which input / output ports are connected by a bidirectional bus. In addition, the
尚、上述した開閉タイミング変更装置及びバルブリフト量変更装置もECU50に接続されており、ECU50からの信号によって各吸排気弁の開閉タイミングおよびバルブリフト量が制御される。また、上述したスロットル弁106もECU50に接続されており、ECU50からの信号によってスロットル弁106の開度が制御される。
The opening / closing timing change device and the valve lift amount changing device described above are also connected to the
以上の各構成要素の説明から理解されるように本実施形態の内燃機関は、複数の気筒を備え、これら気筒を第1の気筒群100と第2の気筒群200とに分割し、第1の気筒群100に連結された第1の排気通路と第2の気筒群200に連結された第2の排気通路とを連通管310により互いに連結し、それにより第1の気筒群100の排気ガスの少なくとも一部が連通管310を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するか又は第2の気筒群200の排気ガスの少なくとも一部が連通管310を介し第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流できるようにし、連通管310との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管310との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を制御するように構成されている。
As can be understood from the above description of each component, the internal combustion engine of the present embodiment includes a plurality of cylinders, which are divided into a
このような内燃機関においては、例えば、第1の気筒群100の排気ガスの一部が連通管310を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流する場合、第2の排気通路内に配設された空燃比センサにより検出される空燃比は、第1の気筒群からの排気ガスの干渉を受け、第2の気筒群200の個別の空燃比を検出してはいない場合がある。このような場合においては、第2の気筒群200の空燃比を目標空燃比に一致するようにフィードバック制御することが困難であるという問題点がある。
In such an internal combustion engine, for example, a part of the exhaust gas of the
本発明の一実施形態を示す図1における空燃比制御装置においては、このような内燃機関においても第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの空燃比を、より確実に目標空燃比にフィードバック制御するために、第1の排気通路と連通管310との連結部に配置された第1の空燃比センサ120と、第2の排気通路と連通管310との連結部に配置された第2の空燃比センサ220と、連通管310との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管310との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を検出するための圧力センサ121、221及び弁開度検出手段51とを有する。本実施形態において該圧力センサ121、221は、第1の排気通路及び前記第2の排気通路のそれぞれの連通管310との連結部下流に配設され第1の排気通路及び第2の排気通路のそれぞれの背圧を検出するものであり、弁開度検出手段51は、第1の排気制御弁114及び第2の排気制御弁214のそれぞれの弁開度を検出するものである。
In the air-fuel ratio control apparatus in FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, even in such an internal combustion engine, the air-fuel ratios of the
また、第1の気筒群100の排気ガスの一部が第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガスのみが接触する第1の空燃比センサ120の出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、第1のフィードバック補正係数に基づき第1の学習補正係数を算出し、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第2の空燃比センサ220の出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出し、第2の空燃比センサ220に第2の気筒群200の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第2の空燃比センサ220の出力である仮定出力を、第1の空燃比センサ120の出力及び第2の空燃比センサ220の出力並びに検出された排気ガス量比に基づき算出すると共に、該算出された仮定出力に基づき第2の学習補正係数を算出し、第2の気筒群200の排気ガスの一部が第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第1の空燃比センサ120の出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、第1の空燃比センサ120に第1の気筒群100の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第1の空燃比センサ120の出力である仮定出力を、第1の空燃比センサ120の出力及び第2の空燃比センサ220の出力並びに検出された排気ガス量比に基づき算出すると共に、該算出された仮定出力に基づき第1の学習補正係数を算出し、第2の気筒群200の排気ガスのみが接触する第2の空燃比センサ220の出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出し、第2のフィードバック補正係数に基づき第2の学習補正係数を算出する、補正係数算出手段52を有する。
When a part of the exhaust gas of the
更に、目標空燃比に一致するように第1のフィードバック補正係数及び第1の学習補正係数でもって第1の気筒群100の空燃比を制御する第1の空燃比制御手段53と、目標空燃比に一致するように第2のフィードバック補正係数及び第2の学習補正係数でもって第2の気筒群200の空燃比を制御する第2の空燃比制御手段54とを有する。
Further, a first air-fuel ratio control means 53 for controlling the air-fuel ratio of the
以下に、上述した各構成要素を有する図1に示す実施形態の内燃機関の空燃比制御装置における空燃比制御について以下に説明する。 The air-fuel ratio control in the air-fuel ratio control apparatus for the internal combustion engine of the embodiment shown in FIG. 1 having the above-described components will be described below.
本実施形態における空燃比制御では、第1の気筒群100及び第2の気筒群200の空燃比を共通の目標空燃比に制御するものとし、第1の気筒群100の燃料噴射時間TAU1及び第2の気筒群200の燃料噴射時間TAU2が次式(1),(2)に基づいてそれぞれ算出されるものとする。
TAU1=TB・(1+FAF1+KG1) …(1)
TAU2=TB・(1+FAF2+KG2) …(2)
ここで、TBは基本燃料噴射時間、FAF1,FAF2は第1の気筒群100及び第2の気筒群200のフィードバック補正係数、KG1,KG2は第1の気筒群100及び第2の気筒群200の学習補正係数をそれぞれ示す。
In the air-fuel ratio control in the present embodiment, the air-fuel ratio of the
TAU1 = TB · (1 + FAF1 + KG1) (1)
TAU2 = TB · (1 + FAF2 + KG2) (2)
Here, TB is the basic fuel injection time, FAF1 and FAF2 are feedback correction coefficients for the
基本燃料噴射時間TBは第1の気筒群100及び第2の気筒群200の空燃比を共通の目標空燃比にするのに必要な燃料噴射時間であって、例えば機関運転状態の関数としてマップの形であらかじめECU50内に記憶されている。
The basic fuel injection time TB is a fuel injection time required for setting the air-fuel ratio of the
フィードバック補正係数FAF1,FAF2はそれぞれ対応する気筒群の空燃比を共通の目標空燃比に一致させるためのものであり、補正する必要がないときにはゼロとされる。第1のフィードバック補正係数FAF1及び第2のフィードバック補正係数FAF2は、いずれもゼロを中心として変動する。 The feedback correction coefficients FAF1 and FAF2 are for making the air-fuel ratios of the corresponding cylinder groups coincide with a common target air-fuel ratio, and are set to zero when correction is not necessary. Both the first feedback correction coefficient FAF1 and the second feedback correction coefficient FAF2 vary around zero.
学習補正係数KG1,KG2はそれぞれ対応するフィードバック補正係数FAF1,FAF2を補正するためのものであり、補正する必要がないときにはゼロとされる。 The learning correction coefficients KG1 and KG2 are for correcting the corresponding feedback correction coefficients FAF1 and FAF2, respectively, and are set to zero when there is no need for correction.
燃料噴射弁から実際に噴射される燃料量や吸入空気量等が燃料噴射弁やスロットル弁等の個体バラツキや経時変化などによって正規の量から逸脱すると、フィードバック補正係数FAF1,FAF2はゼロから大きく逸脱するおそれがある。しかしながら、フィードバック補正係数FAF1,FAF2はゼロを中心として変動するのが制御上好ましい。そこで本実施形態では、フィードバック補正係数FAF1,FAF2がゼロから大きく逸脱したときにはフィードバック補正係数FAF1,FAF2をほぼゼロまで戻し、その分だけ学習補正係数KG1,KG2を変更するようにしている。 When the amount of fuel actually injected from the fuel injection valve, the amount of intake air, etc. deviates from the normal amount due to individual variations in the fuel injection valve, throttle valve, etc. or changes over time, the feedback correction coefficients FAF1, FAF2 deviate greatly from zero. There is a risk. However, it is preferable in terms of control that the feedback correction coefficients FAF1, FAF2 vary around zero. Therefore, in this embodiment, when the feedback correction coefficients FAF1, FAF2 deviate greatly from zero, the feedback correction coefficients FAF1, FAF2 are returned to almost zero, and the learning correction coefficients KG1, KG2 are changed accordingly.
以下に、本実施形態における空燃比制御について詳細に説明する。
本発明の空燃比制御装置による空燃比制御においては、第1の気筒群100の排気ガスの一部が第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガスのみが接触する第1の空燃比センサ120の出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第2の空燃比センサ220の出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出する。
Hereinafter, the air-fuel ratio control in the present embodiment will be described in detail.
In the air-fuel ratio control by the air-fuel ratio control apparatus of the present invention, when a part of the exhaust gas of the
また、第2の気筒群200の排気ガスの一部が第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第1の空燃比センサ120の出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、第2の気筒群200の排気ガスのみが接触する第2の空燃比センサ220の出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出する。
Further, when a part of the exhaust gas of the
ただし、本実施形態においては、第1の排気制御弁114が完全に閉じられて第1の気筒群100の排気ガスの全部が第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第2の空燃比センサ220の出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出するようにする。また、第2の排気制御弁214が完全に閉じられて第2の気筒群200の排気ガスの全部が第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第1の空燃比センサ120の出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出するようにする。
However, in the present embodiment, the first
例えば、第1の排気制御弁114及び第2の排気制御弁214が開弁されている状態から第1の排気制御弁114が完全に閉じられるような状態に切替えられた場合においては、第2の排気通路に配設された第2の排気浄化触媒213のみに排気ガスが流入することになるため、排気ガスの浄化という点においては第2の排気浄化触媒213のみに流入する排気ガスの空燃比を最適制御すればよい。本発明の空燃比制御装置においては、第2の排気通路に配設される第2の空燃比センサ220は、第2の排気通路と連通管310との連結部に配設されており、第1の気筒群100からの排気ガスと第2気筒群200からの排気ガスが合流した排気ガスの空燃比、すなわち第2の排気浄化触媒213に流入する排気ガスの空燃比を検出する。
For example, when the first
よって、第2の空燃比センサ220の出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出し、該フィードバック補正係数でもって第1の気筒群100及び第2の気筒群200の空燃比を制御することで、第2の排気浄化触媒213に流入する排気ガスの空燃比を最適制御することができる。また、このような制御によれば、排気制御弁状態の切替えから排気ガスの流れが変化するまでの時間遅れがある場合においても、第2の排気浄化触媒213に流入する排気ガスの空燃比を最適制御することができる。
Therefore, the first and second feedback correction coefficients are calculated based on the output of the second air-
図2は、フィードバック補正係数の算出に使用する空燃比センサを決定するための制御ルーチンの一実施形態を示す図である。図2における制御ルーチンにおいては、内燃機関運転状態に応じて第1の排気制御弁114及び第2の排気制御弁214の開閉状態が決定され、この状態に応じてフィードバック補正係数の算出に使用する空燃比センサを決定する。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a control routine for determining an air-fuel ratio sensor used for calculation of a feedback correction coefficient. In the control routine in FIG. 2, the open / closed states of the first
図2を参照すると、ステップ501ではフィードバック制御実行条件が成立しているか否かが判別される。本実施形態では、空燃比センサが活性化しており且つ機関暖機運転が完了しているときにフィードバック制御実行条件が成立していると判断され、それ以外は成立していないと判断される。フィードバック制御実行条件が成立していない判断されたときには次いでステップ506に進みフィードバック制御が禁止される。
Referring to FIG. 2, in
これに対し、フィードバック制御実行条件が成立していると判断されたときにはステップ502に進み、吸入空気量や機関回転数などから決められる機関運転状態の負荷領域に基づき現状の機関運転状態が過給機による運転を行う必要がある状態にあるか否かが判別される。 In contrast, when it is determined that the feedback control execution condition is satisfied, the routine proceeds to step 502, where the current engine operating state is supercharged based on the load region of the engine operating state determined from the intake air amount, the engine speed, and the like. It is determined whether or not it is in a state that requires operation by the machine.
現状の機関運転状態が過給機による運転を行う必要のない状態すなわち低負荷領域にあると判断されたときには次いでステップ507及びステップ508に進む。ステップ507においては過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が閉弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が開弁される。次いでステップ508において、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第2の空燃比センサ220の出力に基づき、第1の気筒群100及び第2の気筒群200に対する両方の第1及び第2のフィードバック補正係数を算出することが決定される。
When it is determined that the current engine operating state is not required to be operated by the supercharger, that is, in the low load region, the routine proceeds to step 507 and
これに対し、現状の機関運転状態が過給機103による運転を行う必要のある状態にあると判断されたときにはステップ503に進み、吸入空気量及び機関回転数が所定領域内にあるか否かが判別される。 On the other hand, when it is determined that the current engine operating state is a state where it is necessary to perform the operation by the supercharger 103, the routine proceeds to step 503, and whether or not the intake air amount and the engine speed are within a predetermined range. Is determined.
吸入空気量及び機関回転数が所定領域内にないと判断され機関運転状態が高負荷領域にあると判断されるときには、次いでステップ509及びステップ510に進む。ステップ509においては過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が開弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214も開弁される。次いでステップ510において、第1の排気通路に配設された第1の空燃比センサ120に基づき第1の気筒群100に対する第1のフィードバック補正係数を算出し、第2の排気通路に配設された第2の空燃比センサ220に基づき第2の気筒群200に対する第2のフィードバック補正係数を算出することが決定される。
When it is determined that the intake air amount and the engine speed are not within the predetermined range and it is determined that the engine operating state is in the high load range, the routine proceeds to step 509 and
これに対し、吸入空気量及び機関回転数が所定領域内にあると判断され機関運転状態が中負荷領域にあると判断されるときには、次いでステップ504及びステップ505に進む。ステップ504においては過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が開弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が閉弁される。次いでステップ505において、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第1の空燃比センサ120の出力に基づき、第1の気筒群100及び第2の気筒群200に対する両方の第1及び第2のフィードバック補正係数を算出することが決定される。
On the other hand, when it is determined that the intake air amount and the engine speed are within the predetermined range and the engine operating state is determined to be within the medium load range, the routine then proceeds to step 504 and step 505. In
次に、本実施形態の空燃比制御におけるフィードバック補正係数の算出方法について説明する。図3は、フィードバック補正係数の算出ルーチンの一実施形態を示す図である。図3における算出ルーチンにおいては、第1の空燃比センサ120及び第2の空燃比センサ220より検出された空燃比から、目標であった筒内燃料噴射量と実際の筒内燃料噴射量との偏差を算出し、該偏差に基づいてフィードバック補正係数を算出する。
Next, a method for calculating the feedback correction coefficient in the air-fuel ratio control of the present embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of a feedback correction coefficient calculation routine. In the calculation routine in FIG. 3, the target in-cylinder fuel injection amount and the actual in-cylinder fuel injection amount are calculated from the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor 120 and the second air-
図3を参照すると、ステップ601ではフィードバック制御実行条件が成立しているか否かが判別される。本実施形態では、空燃比センサが活性化しており且つ機関暖機運転が完了しているときにフィードバック制御実行条件が成立していると判断され、それ以外は成立していないと判断される。フィードバック制御実行条件が成立していない判断されたときには次いでステップ610に進み、フィードバック補正係数がゼロに固定される。
Referring to FIG. 3, in
これに対し、フィードバック制御実行条件が成立していると判断されたときにはステップ602に進み、第1の空燃比センサ120及び第2の空燃比センサ220からそれぞれの空燃比を検出する。具体的には、第1の空燃比センサ120及び第2の空燃比センサ220からの出力電圧を、空燃比センサの出力電圧から空燃比を算出できるマップであってあらかじめECU50内に記憶されているマップにより空燃比に換算し、第1の空燃比センサ120及び第2の空燃比センサ220からそれぞれの空燃比を検出する。
On the other hand, when it is determined that the feedback control execution condition is satisfied, the routine proceeds to step 602, where the respective air-fuel ratios are detected from the first air-fuel ratio sensor 120 and the second air-
ステップ602に続くステップ603においては、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの実際の筒内燃料噴射量を算出する。本実施形態においては、各気筒群の排気ガスの出口から対応する空燃比センサまでの距離を考慮して、各気筒群のそれぞれの実際の筒内燃料噴射量が算出される。具体的には、第1の気筒群100の排気ガスの出口から第1の空燃比センサ120までの距離が機関工程のMストローク分に対応するものとし、第2の気筒群200の排気ガスの出口から第2の空燃比センサ220までの距離が機関工程のNストローク分に対応するものとし、第1の気筒群100においてはMストローク前における実際の筒内燃料噴射量を算出し、第2の気筒群200においてはNストローク前の実際の筒内燃料噴射量を算出する。第1の気筒群100の排気ガスの出口から第1の空燃比センサ120までの距離と第2の気筒群200の排気ガスの出口から第2の空燃比センサ220までの距離と同一であれば、共に同一の機関工程ストローク分に対応するものとし、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの実際の筒内燃料噴射量を算出することになる。
In
本実施形態においては、第1の気筒群100のMストローク前における実際の筒内燃料噴射量は、Mストローク前の第1の気筒群内吸入空気量を、第1の空燃比センサ120により今回検出された空燃比で除算(割り算)することにより算出する。同様に、第2の気筒群200のNストローク前における実際の筒内燃料噴射量は、Nストローク前の第2の気筒群内吸入空気量を、第2の空燃比センサ220により今回検出された空燃比で除算(割り算)することにより算出する。また、第1の気筒群内吸入空気量及び第2の気筒群内吸入空気量は、第1の気筒群100及び第2の気筒群200の吸入空気量は同じであるものとし、エアフローメータ105から検出された吸入空気量の半分の量の空気が第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれに吸入されるものとする。但し、これに限定されるものではなく、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの吸入ポートにエアフローメータを配設し、それぞれの吸入空気量を検出してもよい。
In the present embodiment, the actual in-cylinder fuel injection amount before the M stroke of the
ステップ603に続くステップ604においては、第1の気筒群100のMストローク前における目標筒内燃料噴射量を算出し、また、第2の気筒群200のNストローク前の目標筒内燃料噴射量を算出する。本実施形態においては、第1の気筒群100のMストローク前における目標筒内燃料噴射量は、Mストローク前の第1の気筒群内吸入空気量を、第1の空燃比センサ120によりMストローク前に検出された空燃比で除算(割り算)することにより算出する。同様に、第2の気筒群200のNストローク前における目標筒内燃料噴射量は、Nストローク前の第2の気筒群内吸入空気量を、第2の空燃比センサによりNストローク前に検出された空燃比で除算(割り算)することにより算出する。
In
ステップ604に続くステップ605においては、第1の気筒群100のMストローク前における筒内燃料噴射量偏差を算出し、また、第2の気筒群200のNストローク前の筒内燃料噴射量偏差を算出する。本実施形態においては、第1の気筒群100のMストローク前における筒内燃料噴射量偏差は、Mストローク前の第1の気筒群100の目標筒内燃料噴射量からMストローク前の第1の気筒群100の実際の筒内燃料噴射量を引き算することにより算出する。同様に、第2の気筒群200のNストローク前における筒内燃料噴射量偏差は、Nストローク前の第2の気筒群200の目標筒内燃料噴射量からNストローク前の第2の気筒群200の実際の筒内燃料噴射量を引き算することにより算出する。
In
ステップ605に続くステップ606及びステップ607においては、第1の気筒群100のMストローク前における筒内燃料噴射量偏差及び第2の気筒群200のNストローク前の筒内燃料噴射量偏差をハイパスフィルター処理し、該ハイパスフィルター処理後の各筒内燃料噴射量偏差、該各筒内燃料噴射量偏差の時間積分値、及び所定の比例定数及び積分定数などに基づいて第1の気筒群100及び第2の気筒群200に対するぞれぞれのフィードバック補正係数が算出される。そして、ステップ607に続くステップ608においては、今回の筒内燃料噴射量偏差を加算することにより筒内燃料噴射量偏差の時間積分値を更新する。
In
本実施形態の空燃比制御においては、第1の排気制御弁114が完全に閉じられて第1の気筒群100の排気ガスの全部が第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第2の空燃比センサ220の出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出するようにする。また、第2の排気制御弁214が完全に閉じられて第2の気筒群200の排気ガスの全部が第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流するときには、第1の気筒群100の排気ガス及び第2の気筒群200の排気ガスが接触する第1の空燃比センサ120の出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出するようにする。
In the air-fuel ratio control of the present embodiment, the first
このことに基づいてステップ608に続くステップ609においては、第1の排気制御弁114及び第2の排気制御弁214のいずれか一方が完全に閉じられている場合のフィードバック補正係数の選択変更を行う。すなわち、第1の排気制御弁114が完全に閉じられて第1の気筒群100の排気ガスの全部が第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するときには、ステップ607で算出された第2の気筒群200に対するフィードバック補正係数が、第1の気筒群100及び第2の気筒群200の両方の気筒群に対するフィードバック補正係数として適用されるように変更される。また、第2の排気制御弁214が完全に閉じられて第2の気筒群200の排気ガスの全部が第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流するときには、ステップ607で算出された第1の気筒群100に対するフィードバック補正係数が、第1の気筒群100及び第2の気筒群200の両方の気筒群に対するフィードバック補正係数として適用されるように変更される。
Based on this, in
次に、学習補正係数の算出に使用する空燃比の算出方法について説明する。図4は、学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出するための算出ルーチンの一実施形態を示す図である。図4における算出ルーチンにおいては、内燃機関運転状態に応じて第1の排気制御弁114及び第2の排気制御弁214の開閉状態が決定され、この状態に応じて学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出する。
Next, a method for calculating the air-fuel ratio used for calculating the learning correction coefficient will be described. FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a calculation routine for calculating the air-fuel ratio used for calculating the learning correction coefficient. In the calculation routine in FIG. 4, the opening / closing states of the first
図4を参照すると、ステップ701ではフィードバック制御実行条件が成立しているか否かが判別される。本実施形態では、空燃比センサが活性化しており且つ機関暖機運転が完了しているときにフィードバック制御実行条件が成立していると判断され、それ以外は成立していないと判断される。フィードバック制御実行条件が成立していない判断されたときには本算出ルーチンは終了する。
Referring to FIG. 4, in
これに対し、フィードバック制御実行条件が成立していると判断されたときにはステップ702に進み、吸入空気量や機関回転数などから決められる機関運転状態の負荷領域に基づき現状の機関運転状態が過給機による運転を行う必要がある状態にあるか否かが判別される。 On the other hand, when it is determined that the feedback control execution condition is satisfied, the routine proceeds to step 702, where the current engine operating state is supercharged based on the load region of the engine operating state determined from the intake air amount, the engine speed, and the like. It is determined whether or not it is in a state that requires operation by the machine.
現状の機関運転状態が過給機による運転を行う必要のない状態すなわち低負荷領域にあると判断され、過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が閉弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が開弁されているときには次いでステップ705に進む。ステップ705においては、過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が閉弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が開弁されているときに適した、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの学習補正係数の算出に使用する空燃比が算出される。
A first
過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が閉弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が開弁されているときにおいては、第1の排気通路と連通管310との連結部に配置された第1の空燃比センサ120から検出される空燃比は第1の気筒群100の空燃比に相当する。一方、第2の排気通路と連通管310との連結部に配置された第2の空燃比センサ220から検出される空燃比は、第1の気筒群100の空燃比及び第2の気筒群200の空燃比の平均値を検出することになる。
The first
このことに基づいて本実施形態における算出ルーチンでは、過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が閉弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が開弁されているときにおいては、第1の気筒群100に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、第1の空燃比センサ120から検出された空燃比を使用するものとする。一方で、第2の気筒群200に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、第2の空燃比センサ220から検出された空燃比を2倍して該2倍された空燃比から第1の空燃比センサ120から検出された空燃比を引き算することで、第2の空燃比センサ220に第2の気筒群200の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第2の空燃比センサの出力である仮定出力を算出し、該算出された仮定出力の空燃比を使用するものとする。このようにすることで、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれに対する適正な学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出することができる。
Based on this, in the calculation routine in the present embodiment, the first
これに対しステップ702において、現状の機関運転状態が過給機103による運転を行う必要のある状態にあると判断されたときにはステップ703に進み、吸入空気量及び機関回転数が所定領域内にあるか否かが判別される。
On the other hand, when it is determined in
吸入空気量及び機関回転数が所定領域内にないと判断され機関運転状態が高負荷領域にあると判断されるときには次いでステップ706に進む。ステップ706においては、連通管310との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管310との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比が圧力センサ121、221及び弁開度手段51の少なくともいずれか一方により検出される。そして、検出された排気ガス量比が5対5であるか否かが判別される。
When it is determined that the intake air amount and the engine speed are not within the predetermined range and it is determined that the engine operating state is within the high load range, the routine proceeds to step 706. In
検出された排気ガス量比が5対5であると判断されるときにはステップ707に進み、排気ガス量比が5対5であるときに適した、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの学習補正係数の算出に使用する空燃比が算出される。排気ガス量比が5対5であるときにおいては、特異な状態にある場合を除いては連通管310内を排気ガスが流れていない状態であり、第1の排気通路と連通管310との連結部に配置された第1の空燃比センサ120からの検出される空燃比は第1の気筒群100の空燃比に相当し、第2の排気通路と連通管310との連結部に配置された第2の空燃比センサ220からの検出される空燃比は、第2の気筒群200の空燃比に相当する。
When it is determined that the detected exhaust gas amount ratio is 5 to 5, the routine proceeds to step 707, where the
このことに基づいて本実施形態における算出ルーチンでは、排気ガス量比が5対5であるときにおいては、第1の気筒群100に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、第1の空燃比センサ120から検出された空燃比を使用するものとし、第2の気筒群200に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、第2の空燃比センサ220から検出された空燃比を使用するものとする。このようにすることで、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれに対する適正な学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出することができる。
Based on this, in the calculation routine in the present embodiment, when the exhaust gas amount ratio is 5 to 5, the air-fuel ratio used to calculate the learning correction coefficient for the
これに対し、検出された排気ガス量比が5対5にないと判断されるときにはステップ708に進み、排気ガス量比が5対5でないときに適した、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの学習補正係数の算出に使用する空燃比が算出される。排気ガス量比が5対5でないときにおいては、第1の気筒群100の排気ガスの一部が連通管310を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するか又は第2の気筒群200の排気ガスの一部が連通管310を介し第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流している状態である。従って、第1の空燃比センサ120及び第2の空燃比センサ220のいずれか一方の空燃比センサからは、第1の気筒群100あるいは第2の気筒群200のいずれか一方からの排気ガスの干渉を受けた空燃比が検出されることになる。
On the other hand, when it is determined that the detected exhaust gas amount ratio is not 5 to 5, the routine proceeds to step 708, where the
このことに基づいて本実施形態における算出ルーチンでは、検出された排気ガス量比が5対5にないと判断されたときには、該排気ガス量比に応じて、第1の気筒群100及び第2の気筒群200に対するそれぞれの学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出する。
Based on this, in the calculation routine according to the present embodiment, when it is determined that the detected exhaust gas amount ratio is not 5 to 5, the
例えば、連通管310との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管310との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比が4対6である場合、すなわち、第1の気筒群100の排気ガスの一部が連通管310を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流している場合においては、第1の気筒群100に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、第1の空燃比センサ100から検出された空燃比を使用するものとする。一方で、第2の気筒群200に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、連通管310を介して第2の排気通路に回りこむ排気ガス量を考慮して算出する。具体的には、第1の空燃比センサ120の出力及び第2の空燃比センサ220の出力並びに連通管310を介して第2の排気通路に回りこむ排気ガス量に基づき、第2の空燃比センサ220に第2の気筒群200の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第2の空燃比センサ220の出力である仮定出力を算出し該算出された仮定出力を、第2の気筒群200に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比とする。尚、連通管310を介して第2の排気通路に回りこむ排気ガス量は、連通管310との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管310との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比に基づき算出するものとする。すなわち、第2の空燃比センサ220に第2の気筒群200の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第2の空燃比センサ220の出力である仮定出力は、第1の空燃比センサ120の出力及び第2の空燃比センサ220の出力並びに上記排気ガス量比に基づき算出される。
For example, the ratio of the amount of exhaust gas flowing through the first exhaust passage downstream of the connection portion with the
上記のような場合における第2の気筒群200に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比の算出方法の一実施形態を以下に示す。
第2の空燃比センサ220により検出される空燃比(A)は、以下に示す式(3)に相当するものと考えられる。
A=(B×C+D×E)÷(C+E)・・・(3)
ここで、Aは第2の空燃比センサ220により検出される空燃比、Bは第2の気筒群200のみの空燃比、Cは第2の気筒群200の吸入空気量、Dは第1の気筒群100のみの空燃比、Eは連通管310を介して第2の排気通路に回りこむ排気ガス量をそれぞれ示す。
An embodiment of an air-fuel ratio calculation method used for calculating the learning correction coefficient for the
The air-fuel ratio (A) detected by the second air-
A = (B × C + D × E) ÷ (C + E) (3)
Here, A is the air-fuel ratio detected by the second air-
そして、第2の空燃比センサ220により検出された空燃比が得られれば、この式(1)から逆算して上記仮定出力となる第2の気筒群200のみの空燃比(B)を算出することができる。すなわち、以下に示す式(4)から第2の気筒群200のみの空燃比(B)を算出することができる。
B=(A×(C+E)−(D×E))÷C・・・(4)
そして、このように算出された第2の気筒群のみの空燃比(B)を第2の気筒群200に対する学習補正係数を算出するのに使用するものとする。
Then, if the air-fuel ratio detected by the second air-
B = (A × (C + E) − (D × E)) ÷ C (4)
Then, the air-fuel ratio (B) of only the second cylinder group calculated in this way is used to calculate the learning correction coefficient for the
排気ガス量比に応じて第1の気筒群100及び第2の気筒群200に対するそれぞれ学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出する上記なような方法を適用することで、第1の気筒群100の排気ガスの一部が連通管310を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群200の排気ガスと合流するか又は第2の気筒群200の排気ガスの一部が連通管310を介し第1の排気通路内に流入して第1の気筒群100の排気ガスと合流している状態においても、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれに対する適正な学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出することができる。
By applying the above-described method for calculating the air-fuel ratio used for calculating the learning correction coefficient for each of the
ステップ703において、吸入空気量及び機関回転数が所定領域内にある判断され機関運転状態が中負荷領域にあると判断されるときには、次いでステップ704に進む。ステップ704においては、過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が開弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が閉弁されているときに適した、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの学習補正係数の算出に使用する空燃比が算出される。
If it is determined in
過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が開弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が閉弁されているときにおいては、第2の排気通路と連通管310との連結部に配置された第2の空燃比センサ220から検出される空燃比は第2の気筒群200の空燃比に相当する。一方、第1の排気通路と連通管310との連結部に配置された第1の空燃比センサ120から検出される空燃比は、第1の気筒群100の空燃比及び第2の気筒群200の空燃比の平均値を検出することになる。
The first
このことに基づいて本実施形態における算出ルーチンでは、過給機103を有する第1の排気通路に配設された第1の排気制御弁114が開弁され、過給機103を有しない第2の排気通路に配設された第2の排気制御弁214が閉弁されているときにおいては、第2の気筒群200に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、第2の空燃比センサ220から検出された空燃比を使用するものとする。一方で、第1の気筒群100に対する学習補正係数を算出するのに使用する空燃比は、第1の空燃比センサ120から検出された空燃比を2倍して該2倍された空燃比から第2の空燃比センサ220から検出された空燃比を引き算することで、第1の空燃比センサ120に第1の気筒群100の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第1の空燃比センサの出力である仮定出力を算出し、該算出された仮定出力の空燃比を使用するものとする。このようにすることで、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれに対する適正な学習補正係数の算出に使用する空燃比を算出することができる。
Based on this, in the calculation routine in the present embodiment, the first
このような算出方法によれば、連通管310との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管310との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量比に応じて、第1の気筒群100及び第2の気筒群200に対するそれぞれの学習補正係数の算出に使用する適正な空燃比を算出することができる。そして、該算出された適正な空燃比を使用して学習補正係数を算出し、該学習補正係数及び上述したようなフィードバック補正係数を使用して空燃比制御を行うことで、第1の気筒群100及び第2の気筒群200のそれぞれの空燃比を、より確実に目標空燃比にフィードバック制御することが可能となる。
According to such a calculation method, the amount of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connection portion with the
51 弁開度検出手段
52 補正係数算出手段
53 第1の空燃比制御手段
54 第2の空燃比制御手段
100 第1の気筒群
114 第1の排気制御弁
121 圧力センサ
200 第2の気筒群
214 第2の排気制御弁
221 圧力センサ
310 連通管
51 Valve opening degree detection means 52 Correction coefficient calculation means 53 First air-fuel ratio control means 54 Second air-fuel ratio control means 100
Claims (4)
これら気筒を第1の気筒群と第2の気筒群とに分割し、
第1の気筒群に連結された第1の排気通路と第2の気筒群に連結された第2の排気通路とを連通管により互いに連結し、それにより第1の気筒群の排気ガスの少なくとも一部が連通管を介し第2の排気通路内に流入して第2の気筒群の排気ガスと合流するか又は第2の気筒群の排気ガスの少なくとも一部が連通管を介し第1の排気通路内に流入して第1の気筒群の排気ガスと合流できるようにし、
連通管との連結部下流の第1の排気通路内を流通する排気ガス量と連通管との連結部下流の第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を制御するようにした内燃機関において、
第1の排気通路と連通管との連結部に配置された第1の空燃比センサ及び第2の排気通路と連通管との連結部に配置された第2の空燃比センサと、
排気ガス量比を検出する手段と、
第1の気筒群の排気ガスの一部が第2の排気通路内に流入して第2の気筒群の排気ガスと合流するときには、
第1の気筒群の排気ガスのみが接触する第1の空燃比センサの出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、
第1のフィードバック補正係数に基づき第1の学習補正係数を算出し、
第1の気筒群の排気ガス及び第2の気筒群の排気ガスが接触する第2の空燃比センサの出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出し、
第2の空燃比センサに第2の気筒群の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第2の空燃比センサの出力である仮定出力を、第1の空燃比センサの出力及び第2の空燃比センサの出力並びに該検出された排気ガス量比に基づき算出すると共に、該算出された仮定出力に基づき第2の学習補正係数を算出し、
第2の気筒群の排気ガスの一部が第1の排気通路内に流入して第1の気筒群の排気ガスと合流するときには、
第1の気筒群の排気ガス及び第2の気筒群の排気ガスが接触する第1の空燃比センサの出力に基づき第1のフィードバック補正係数を算出し、
第1の空燃比センサに第1の気筒群の排気ガスのみが接触していると仮定したときの第1の空燃比センサの出力である仮定出力を、第1の空燃比センサの出力及び第2の空燃比センサの出力並びに該検出された排気ガス量比に基づき算出すると共に、該算出された仮定出力に基づき第1の学習補正係数を算出し、
第2の気筒群の排気ガスのみが接触する第2の空燃比センサの出力に基づき第2のフィードバック補正係数を算出し、
第2のフィードバック補正係数に基づき第2の学習補正係数を算出する、補正係数算出手段と、
目標空燃比に一致するように第1のフィードバック補正係数及び第1の学習補正係数でもって第1の気筒群の空燃比を制御する第1の空燃比制御手段と、
目標空燃比に一致するように第2のフィードバック補正係数及び第2の学習補正係数でもって第2の気筒群の空燃比を制御する第2の空燃比制御手段と、
を具備した内燃機関の空燃比制御装置。 With multiple cylinders,
These cylinders are divided into a first cylinder group and a second cylinder group,
The first exhaust passage connected to the first cylinder group and the second exhaust passage connected to the second cylinder group are connected to each other by a communication pipe, whereby at least the exhaust gas of the first cylinder group is connected. Part of the exhaust gas flows into the second exhaust passage through the communication pipe and merges with the exhaust gas of the second cylinder group, or at least part of the exhaust gas of the second cylinder group passes through the communication pipe to the first Allowing it to flow into the exhaust passage and merge with the exhaust gas of the first cylinder group,
Exhaust gas amount ratio which is a ratio of the amount of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connecting portion with the communication pipe and the amount of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connecting portion of the communication pipe In an internal combustion engine designed to control
A first air-fuel ratio sensor disposed at a connection portion between the first exhaust passage and the communication pipe, and a second air-fuel ratio sensor disposed at a connection portion between the second exhaust passage and the communication pipe;
Means for detecting the exhaust gas amount ratio;
When a part of the exhaust gas of the first cylinder group flows into the second exhaust passage and merges with the exhaust gas of the second cylinder group,
Calculating a first feedback correction coefficient based on the output of the first air-fuel ratio sensor in contact with only the exhaust gas of the first cylinder group;
Calculating a first learning correction coefficient based on the first feedback correction coefficient;
Calculating a second feedback correction coefficient based on the output of the second air-fuel ratio sensor in contact with the exhaust gas of the first cylinder group and the exhaust gas of the second cylinder group;
Assuming that only the exhaust gas of the second cylinder group is in contact with the second air-fuel ratio sensor, the assumed output that is the output of the second air-fuel ratio sensor is the output of the first air-fuel ratio sensor and the second output of the first air-fuel ratio sensor. 2 based on the output of the air / fuel ratio sensor 2 and the detected exhaust gas amount ratio, and calculating a second learning correction coefficient based on the calculated assumed output,
When a part of the exhaust gas of the second cylinder group flows into the first exhaust passage and merges with the exhaust gas of the first cylinder group,
Calculating a first feedback correction coefficient based on the output of the first air-fuel ratio sensor in contact with the exhaust gas of the first cylinder group and the exhaust gas of the second cylinder group;
Assuming that only the exhaust gas of the first cylinder group is in contact with the first air-fuel ratio sensor, the assumed output which is the output of the first air-fuel ratio sensor is the output of the first air-fuel ratio sensor and the first output of the first air-fuel ratio sensor. 2 based on the output of the air-fuel ratio sensor 2 and the detected exhaust gas amount ratio, and calculating a first learning correction coefficient based on the calculated assumed output,
Calculating a second feedback correction coefficient based on the output of the second air-fuel ratio sensor in contact with only the exhaust gas of the second cylinder group;
Correction coefficient calculating means for calculating a second learning correction coefficient based on the second feedback correction coefficient;
First air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the first cylinder group with the first feedback correction coefficient and the first learning correction coefficient so as to coincide with the target air-fuel ratio;
Second air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the second cylinder group with a second feedback correction coefficient and a second learning correction coefficient so as to coincide with the target air-fuel ratio;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
前記排気ガス量比を検出する手段は、前記排気制御弁の弁開度を検出する弁開度検出手段を有し、該弁開度検出手段により検出された前記排気制御弁の弁開度に基づき、前記連通管との連結部下流の前記第1の排気通路内を流通する排気ガス量と前記連通管との連結部下流の前記第2の排気通路内を流通する排気ガス量との比である排気ガス量比を算出する、請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The amount of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connection portion with the communication pipe downstream of the connection portion with the communication pipe of the first exhaust passage and the second exhaust passage; An exhaust control valve for controlling the amount of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connecting portion with the communication pipe is disposed;
The means for detecting the exhaust gas amount ratio has valve opening degree detecting means for detecting the valve opening degree of the exhaust control valve, and the valve opening degree of the exhaust control valve detected by the valve opening degree detecting means is determined. Based on the ratio between the amount of exhaust gas flowing in the first exhaust passage downstream of the connecting portion with the communication pipe and the amount of exhaust gas flowing in the second exhaust passage downstream of the connecting portion with the communication pipe The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an exhaust gas amount ratio is calculated.
前記第2の排気通路に配設された前記排気制御弁が完全に閉じられて前記第2の気筒群の排気ガスの全部が前記第1の排気通路内に流入して前記第1の気筒群の排気ガスと合流するときには、前記第1の気筒群の排気ガス及び前記第2の気筒群の排気ガスが接触する前記第1の空燃比センサの出力に基づき第1及び第2のフィードバック補正係数を算出する、請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The exhaust control valve disposed in the first exhaust passage is completely closed, and all of the exhaust gas of the first cylinder group flows into the second exhaust passage, and the second cylinder group The first and second feedback correction coefficients are calculated based on the output of the second air-fuel ratio sensor in contact with the exhaust gas of the first cylinder group and the exhaust gas of the second cylinder group. And
The exhaust control valve disposed in the second exhaust passage is completely closed, and all of the exhaust gas of the second cylinder group flows into the first exhaust passage, and the first cylinder group The first and second feedback correction coefficients based on the output of the first air-fuel ratio sensor in contact with the exhaust gas of the first cylinder group and the exhaust gas of the second cylinder group. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein
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