JP2009156052A - Air-fuel ratio control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure the stability of an air-fuel ratio feedback control system at the time of low engine water temperature in an engine (internal combustion engine) performing the air-fuel ratio feedback control based on an output signal of an A/F sensor disposed in an exhaust passage. <P>SOLUTION: The air-fuel ratio feedback control gain (proportional gain and integration gain) is set variably according to the cooling water temperature THW of an engine sensed by a water temperature sensor (steps ST203, ST204). By setting an appropriate air-fuel ratio feedback control gain corresponding to responsiveness decline of the A/F sensor output at the time of low engine water temperature (temperature lower than the engine warming-up temperature), stability of the control system is ensured by restraining hunting of the exhaust air-fuel ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気通路に配置した排気ガスセンサの出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御を行う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 that performs air-fuel ratio feedback control based on an output signal of an exhaust gas sensor disposed in an exhaust passage.

車両に搭載される内燃機関(以下、エンジンともいう)においては、排気通路に排気浄化触媒が配置されている。排気浄化触媒として代表的なものに三元触媒がある。   In an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) mounted on a vehicle, an exhaust purification catalyst is disposed in an exhaust passage. A typical three-way catalyst is an exhaust purification catalyst.

三元触媒は、同触媒に流入する排気ガスの空燃比が略理論空燃比のとき、排気ガス中の未燃成分(炭化水素:HC、一酸化炭素:CO)を酸化し、同時に窒素酸化物(NOx)を還元する機能により排気ガスを浄化する。具体的には、三元触媒は、酸素を吸蔵(貯蔵)する酸素吸蔵機能を有しており、流入する排気ガスの空燃比がリッチである場合には吸蔵している酸素にて未燃HC、CO等の未燃成分を酸化する(酸素を放出する)。一方、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合には排気ガス中の酸素及びNOxを還元することで得られる酸素を内部に吸蔵する。このようにして、三元触媒は、エンジンの燃焼室から排出される排気ガス中の未燃HC、COやNOxを効果的に浄化することができる。   The three-way catalyst oxidizes unburned components (hydrocarbon: HC, carbon monoxide: CO) in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is substantially the stoichiometric air-fuel ratio, and at the same time nitrogen oxides The exhaust gas is purified by the function of reducing (NOx). Specifically, the three-way catalyst has an oxygen storage function for storing (storing) oxygen. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich, the unburned HC is stored in the stored oxygen. Oxidizes unburned components such as CO (releases oxygen). On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst is lean, oxygen obtained by reducing oxygen and NOx in the exhaust gas is occluded inside. In this way, the three-way catalyst can effectively purify unburned HC, CO, and NOx in the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine.

このような三元触媒の浄化特性は、エンジンの燃焼状態を示す空燃比(A/F)に依存し、その空燃比が理論空燃比近傍であるときに三元触媒は最も有効に機能する。これは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、一方、空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発になってしまい、上記したHC、CO、NOxの有害3成分の全てを良好に浄化させることができないためである。   The purification characteristic of such a three-way catalyst depends on the air-fuel ratio (A / F) indicating the combustion state of the engine, and the three-way catalyst functions most effectively when the air-fuel ratio is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. This is because if the air-fuel ratio is lean and the amount of oxygen in the exhaust gas is large, the oxidation action becomes active but the reduction action becomes inactive. On the other hand, if the air-fuel ratio is rich and the amount of oxygen in the exhaust gas is small On the contrary, the reduction action becomes active, but the oxidation action becomes inactive, so that all of the above three harmful components of HC, CO and NOx cannot be purified well.

このような点から、車両に搭載されるエンジンにおいては、A/Fセンサ(空燃比に対してリニアな特性を示すセンサ)を排気通路に配置し、そのA/Fセンサの出力値に基づいて、空燃比(実空燃比)が理論空燃比に一致するように空燃比フィードバック制御を行っている。   From such a point, in an engine mounted on a vehicle, an A / F sensor (a sensor having a linear characteristic with respect to an air-fuel ratio) is disposed in an exhaust passage, and based on an output value of the A / F sensor. The air-fuel ratio feedback control is performed so that the air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) matches the stoichiometric air-fuel ratio.

空燃比フィードバック制御には、例えばPI(比例・積分)制御が用いられる。PI制御では、A/Fセンサの出力値(実空燃比)と目標空燃比との偏差に基づいて比例項及び積分項を算出し、その算出した比例項及び積分項とを合計してフィードバック補正量を算出している。   For the air-fuel ratio feedback control, for example, PI (proportional / integral) control is used. In PI control, the proportional term and integral term are calculated based on the deviation between the output value (actual air-fuel ratio) of the A / F sensor and the target air-fuel ratio, and the calculated proportional term and integral term are summed up to perform feedback correction. The amount is calculated.

具体的には、演算式[フィードバック補正量=偏差×GnP+偏差時間積分値×GnI]に基づいてフィードバック補正量を算出して燃料噴射量に反映している。この演算式において、GnPは比例ゲイン、GnIは積分ゲインである。   Specifically, the feedback correction amount is calculated based on the arithmetic expression [feedback correction amount = deviation × GnP + deviation time integral value × GnI] and reflected in the fuel injection amount. In this arithmetic expression, GnP is a proportional gain, and GnI is an integral gain.

なお、内燃機関の空燃比制御において排気ガスセンサの応答性に関する技術として、下記の特許文献2及び3に記載の技術がある。   In addition, there exists a technique of the following patent documents 2 and 3 as a technique regarding the responsiveness of an exhaust gas sensor in the air-fuel ratio control of an internal combustion engine.

特許文献2に記載の技術では、エンジン始動直後で酸素センサの素子温度が低いときには、リッチ/リーンの判定閾値を補正することで、低温状態であっても空燃比制御性の悪化を抑制している。また、特許文献3に記載の技術では、酸素センサの経年変化によりセンサ出力の応答性が低下したときに、空燃比フィードバック制御のゲイン補正を行うことで、経年劣化(センサ応答劣化)による遅れを制御ゲインにより吸収している。
特開2006−220085号公報 実開平6−1747号公報 特開2000−27688号公報
In the technique described in Patent Document 2, when the element temperature of the oxygen sensor is low immediately after the engine is started, the rich / lean determination threshold value is corrected to suppress deterioration in air-fuel ratio controllability even in a low temperature state. Yes. Further, in the technique described in Patent Document 3, when the responsiveness of the sensor output decreases due to the aging of the oxygen sensor, the delay due to aging (sensor response deterioration) is reduced by performing gain correction of the air-fuel ratio feedback control. Absorbed by control gain.
JP 2006-220085 A Japanese Utility Model Publication No. 6-1747 JP 2000-27688 A

ところで、空燃比フィードバック制御は、エンジンの冷却水温が空燃比フィードバック制御開始温度に達したことを条件に開始されるが、冷却水温が空燃比フィードバック制御開始温度からエンジン暖機温度に達するまでの間の低温時において、A/Fセンサの応答性が悪くなり、空燃比フィードバック制御が不安定となる。   By the way, the air-fuel ratio feedback control is started on the condition that the engine coolant temperature has reached the air-fuel ratio feedback control start temperature, but the period from the air-fuel ratio feedback control start temperature until the engine warm-up temperature is reached. When the temperature is low, the response of the A / F sensor deteriorates and the air-fuel ratio feedback control becomes unstable.

例えば、図7(a)に示すように、冷却水温が暖機温度以上(暖機後)であれば、燃料噴射量の変化(増量または減量:図6(a)参照)、排気ガス空燃比に影響を与える外乱に対するA/Fセンサ出力の応答性が良いので、排気ガスの空燃比が理論空燃比(例えばA/F=14.5)に早期に収束する。   For example, as shown in FIG. 7 (a), if the coolant temperature is equal to or higher than the warm-up temperature (after warm-up), the change in fuel injection amount (increase or decrease: see FIG. 6 (a)), exhaust gas air-fuel ratio Since the responsiveness of the A / F sensor output with respect to the disturbance affecting the air is good, the air-fuel ratio of the exhaust gas converges to the theoretical air-fuel ratio (for example, A / F = 14.5) at an early stage.

これに対し、冷却水温が暖機温度よりも低い温度(例えば空燃比フィードバック制御開始温度に近い温度)である場合、図7(b)に示すように、燃料噴射量の変化(増量または減量:図6(b)参照)、排気ガス空燃比に影響を与える外乱に対するA/Fセンサ出力の応答性が悪くなるため、暖機温度以上と同じゲインでは、空燃比フィードバック制御系が不安定となり、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対して大きく変動(ハンチング)する。こうした状況になると、排気エミッションが悪化する。また、エンジンの出力トルクが変動するのでドライバビリティが悪くなる。   On the other hand, when the coolant temperature is lower than the warm-up temperature (for example, a temperature close to the air-fuel ratio feedback control start temperature), as shown in FIG. 7B, the change in fuel injection amount (increase or decrease): Since the response of the A / F sensor output to a disturbance that affects the exhaust gas air-fuel ratio becomes worse, the air-fuel ratio feedback control system becomes unstable at the same gain as the warm-up temperature or higher. The air-fuel ratio of the exhaust gas greatly fluctuates (hunting) with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. When this happens, exhaust emissions worsen. In addition, drivability deteriorates because the output torque of the engine fluctuates.

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、排気通路に配置した排気ガスセンサ(A/Fセンサ)の出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御を行う内燃機関において、機関低水温時における空燃比フィードバック制御系の安定性を確保することが可能な空燃比制御の実現を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in an internal combustion engine that performs air-fuel ratio feedback control based on an output signal of an exhaust gas sensor (A / F sensor) disposed in an exhaust passage, the engine is at a low water temperature. An object of the present invention is to realize air-fuel ratio control capable of ensuring the stability of the air-fuel ratio feedback control system.

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、空燃比フィードバック制御を行う内燃機関において、冷却水温によって変化する排気ガスセンサ(A/Fセンサ)の応答性に応じて、空燃比フィードバック制御ゲインを可変に設定する点にある。このようなゲイン設定により、機関低水温時における制御系の安定性を確保することができる。
-Solving principle-
The solution principle of the present invention taken to achieve the above object is that, in an internal combustion engine that performs air-fuel ratio feedback control, the air-fuel ratio varies depending on the responsiveness of the exhaust gas sensor (A / F sensor) that changes depending on the cooling water temperature. The feedback control gain is variably set. By such gain setting, it is possible to ensure the stability of the control system at the time of engine low water temperature.

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の排気通路に配置された排気ガスセンサと、空燃比フィードバック制御実行条件が成立した場合に、前記排気ガスセンサの出力に基づいて排気ガスの空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置を前提としている。そして、このような空燃比制御装置において、前記内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、前記水温センサにて検出される冷却水温に応じて前記空燃比フィードバック制御のゲインを可変に設定するゲイン設定手段とを備えていることを特徴としている。
-Solution-
Specifically, the present invention relates to an exhaust gas sensor disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and when an air-fuel ratio feedback control execution condition is satisfied, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to a target air-fuel ratio based on the output of the exhaust gas sensor. And an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine provided with an air-fuel ratio feedback control means for controlling the fuel injection amount so as to match the above. In such an air-fuel ratio control apparatus, a water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine, and a gain that variably sets the gain of the air-fuel ratio feedback control according to the cooling water temperature detected by the water temperature sensor And setting means.

より具体的には、空燃比フィードバック制御手段が、排気ガスセンサの出力に基づいて比例及び積分動作による空燃比フィードバック制御を実行し、前記ゲイン設定手段が、水温センサにて検出される冷却水温に応じて前記空燃比フィードバック制御の比例ゲイン及び積分ゲインを設定する。より詳細には、水温センサにて検出される冷却水温が低い場合は高い場合と比較して、比例ゲインを大きい側に設定し、積分ゲインを小さい側に設定する。   More specifically, the air-fuel ratio feedback control means executes air-fuel ratio feedback control by proportional and integral operations based on the output of the exhaust gas sensor, and the gain setting means responds to the cooling water temperature detected by the water temperature sensor. The proportional gain and integral gain of the air-fuel ratio feedback control are set. More specifically, when the cooling water temperature detected by the water temperature sensor is low, the proportional gain is set on the larger side and the integral gain is set on the smaller side compared to the case where the cooling water temperature is high.

本発明によれば、空燃比フィードバック制御(PI制御)のゲイン(比例ゲイン及び積分ゲイン)を、内燃機関の冷却水温に応じて可変に設定するので、機関低水温時には、その低水温時のA/Fセンサ出力の応答性低下に応じた適切な空燃比フィードバック制御ゲインを設定することができる。これによって、冷却水温が低温(機関暖機温度よりも低い水温)であっても、図7(b)に示すような排気空燃比のハンチングを抑制することができ、空燃比フィードバック制御の収束性が良好となり、制御系の安定性を確保することができる。その結果として、排気ミッションの向上とドライバビリティの向上とを図ることができる。   According to the present invention, the gain (proportional gain and integral gain) of the air-fuel ratio feedback control (PI control) is variably set according to the cooling water temperature of the internal combustion engine. An appropriate air-fuel ratio feedback control gain can be set in accordance with a decrease in responsiveness of the / F sensor output. As a result, even when the cooling water temperature is low (water temperature lower than the engine warm-up temperature), hunting of the exhaust air / fuel ratio as shown in FIG. 7B can be suppressed, and the convergence of the air / fuel ratio feedback control can be suppressed. And the stability of the control system can be ensured. As a result, it is possible to improve the exhaust mission and the drivability.

本発明において、前記ゲイン設定手段の具体的な構成として、冷却水温を含む内燃機関の運転状態(具体的には、機関回転数、機関負荷率及び冷却水温)をパラメータとして、空燃比フィードバック制御ゲイン(比例ゲイン及び積分ゲイン)を算出するゲイン算出用マップを有し、前記水温センサにて検出される冷却水温に基づいて前記ゲイン算出用マップを参照して空燃比フィードバック制御ゲインを設定するという構成を挙げることができる。   In the present invention, as a specific configuration of the gain setting means, an air-fuel ratio feedback control gain is set with the operating state of the internal combustion engine including the cooling water temperature (specifically, the engine speed, the engine load factor, and the cooling water temperature) as parameters. A configuration having a gain calculation map for calculating (proportional gain and integral gain), and setting the air-fuel ratio feedback control gain with reference to the gain calculation map based on the cooling water temperature detected by the water temperature sensor Can be mentioned.

本発明において、水温センサの故障を検出する故障検出手段を備え、水温センサが故障しているときには、空燃比フィードバック制御のゲインを故障時専用ゲインに設定する。この場合、例えば、機関暖機後の冷却水温に基づいて適合したゲイン(比例ゲイン及び積分ゲイン)を故障時(フェイル時)専用ゲインとして用いる。そして、このようなフェールセーフを採用すれば、水温センサがフェールした場合であっても、通常の空燃比フィードバック制御を実行することができ、暖機後の制御系の安定性を確保することができる。   In the present invention, a failure detection means for detecting a failure of the water temperature sensor is provided, and when the water temperature sensor is broken, the gain of the air-fuel ratio feedback control is set to the failure dedicated gain. In this case, for example, a gain (proportional gain and integral gain) adapted based on the coolant temperature after engine warm-up is used as a gain exclusively for failure (during failure). If such a fail safe is employed, normal air-fuel ratio feedback control can be executed even when the water temperature sensor fails, and the stability of the control system after warm-up can be ensured. it can.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明を適用するエンジン(内燃機関)について説明する。   First, an engine (internal combustion engine) to which the present invention is applied will be described.

−エンジン−
図1は本発明を適用するエンジン1の一例を示す概略構成を示す図である。なお、図1にはエンジン1の1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration showing an example of an engine 1 to which the present invention is applied. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine 1.

この例のエンジン1は、例えば4気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室1aを形成するピストン1b及び出力軸であるクランクシャフト15を備えている。ピストン1bはコネクティングロッド16を介してクランクシャフト15に連結されており、ピストン1bの往復運動がコネクティングロッド16によってクランクシャフト15の回転へと変換される。   The engine 1 in this example is, for example, a four-cylinder gasoline engine, and includes a piston 1b that forms a combustion chamber 1a and a crankshaft 15 that is an output shaft. The piston 1b is connected to the crankshaft 15 via the connecting rod 16, and the reciprocating motion of the piston 1b is converted into rotation of the crankshaft 15 by the connecting rod 16.

クランクシャフト15には、外周面に複数の突起(歯)17aを有するシグナルロータ17が取り付けられている。シグナルロータ17の側方近傍にはクランクポジションセンサ(エンジン回転数センサ)24が配置されている。クランクポジションセンサ24は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト15が回転する際にシグナルロータ17の突起17aに対応するパルス状の信号(出力パルス)を発生する。また、エンジン1のシリンダブロック1cには、エンジン1の冷却水の温度(冷却水温THW)を検出する水温センサ21が配置されている。   A signal rotor 17 having a plurality of protrusions (teeth) 17 a on the outer peripheral surface is attached to the crankshaft 15. A crank position sensor (engine speed sensor) 24 is disposed near the side of the signal rotor 17. The crank position sensor 24 is, for example, an electromagnetic pickup, and generates a pulsed signal (output pulse) corresponding to the protrusion 17a of the signal rotor 17 when the crankshaft 15 rotates. Further, a water temperature sensor 21 that detects the temperature of the cooling water for the engine 1 (cooling water temperature THW) is disposed in the cylinder block 1 c of the engine 1.

エンジン1の燃焼室1aには点火プラグ3が配置されている。点火プラグ3の点火タイミングはイグナイタ4によって調整される。イグナイタ4はECU(Electronic Control Unit)100によって制御される。   A spark plug 3 is disposed in the combustion chamber 1 a of the engine 1. The ignition timing of the spark plug 3 is adjusted by the igniter 4. The igniter 4 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 100.

エンジン1の燃焼室1aには吸気通路11と排気通路12とが接続されている。吸気通路11と燃焼室1aとの間に吸気バルブ13が設けられており、この吸気バルブ13を開閉駆動することにより、吸気通路11と燃焼室1aとが連通または遮断される。また、排気通路12と燃焼室1aとの間に排気バルブ14が設けられており、この排気バルブ14を開閉駆動することにより、排気通路12と燃焼室1aとが連通または遮断される。これら吸気バルブ13及び排気バルブ14の開閉駆動は、クランクシャフト15の回転が伝達される吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの各回転によって行われる。   An intake passage 11 and an exhaust passage 12 are connected to the combustion chamber 1 a of the engine 1. An intake valve 13 is provided between the intake passage 11 and the combustion chamber 1a. By opening and closing the intake valve 13, the intake passage 11 and the combustion chamber 1a are communicated or blocked. Further, an exhaust valve 14 is provided between the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1a. By opening and closing the exhaust valve 14, the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1a are communicated or blocked. The opening / closing drive of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 is performed by each rotation of the intake camshaft and the exhaust camshaft to which the rotation of the crankshaft 15 is transmitted.

吸気通路11には、エアクリーナ7、吸入空気量を検出する熱線式のエアフロメータ22、吸気温センサ23(エアフロメータ22に内蔵)、及び、エンジン1の吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ5が配置されている。スロットルバルブ5はスロットルモータ6によって駆動される。スロットルバルブ5の開度はスロットル開度センサ25によって検出される。   In the intake passage 11, an air cleaner 7, a hot-wire air flow meter 22 that detects the intake air amount, an intake air temperature sensor 23 (built in the air flow meter 22), and an electronically controlled throttle that adjusts the intake air amount of the engine 1. A valve 5 is arranged. The throttle valve 5 is driven by a throttle motor 6. The opening degree of the throttle valve 5 is detected by a throttle opening degree sensor 25.

スロットルバルブ5のスロットル開度はECU100によって駆動制御される。具体的にはエンジン回転数、及び、アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度)などのエンジン1の運転状態に応じた最適な吸入空気量(目標吸気量)が得られるようにスロットルバルブ5のスロットル開度を制御している。より詳細には、スロットル開度センサ25を用いてスロットルバルブ5の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度(目標スロットル開度)に一致するようにスロットルバルブ5のスロットルモータ6をフィードバック制御している。   The throttle opening of the throttle valve 5 is driven and controlled by the ECU 100. Specifically, the throttle valve 5 is opened so that an optimum intake air amount (target intake air amount) corresponding to the engine 1 operating state such as the engine speed and the accelerator pedal depression amount (accelerator opening) is obtained. Control the degree. More specifically, the actual throttle opening of the throttle valve 5 is detected using the throttle opening sensor 25, and the actual throttle opening coincides with the throttle opening (target throttle opening) at which the target intake air amount can be obtained. Thus, the throttle motor 6 of the throttle valve 5 is feedback controlled.

エンジン1の排気通路12には三元触媒8が配置されている。三元触媒8は酸素貯蔵能力を有し、排気ガスの空燃比がリーンであるときに過剰分の酸素を吸着し、排気ガスの空燃比がリッチであるときに不足分の酸素を放出することにより、燃焼室1aから排出される排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、及び、窒素酸化物(NOx)を浄化する。   A three-way catalyst 8 is disposed in the exhaust passage 12 of the engine 1. The three-way catalyst 8 has an oxygen storage capacity, adsorbs excess oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and releases deficient oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. Thus, carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 1a are purified.

三元触媒8の上流側の排気通路12にA/Fセンサ27が配置されている。A/Fセンサ27は、燃焼室1aから排出された排気ガスの空燃比に対してリニアな特性を示すセンサである。   An A / F sensor 27 is disposed in the exhaust passage 12 upstream of the three-way catalyst 8. The A / F sensor 27 is a sensor that exhibits linear characteristics with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 1a.

そして、吸気通路11には燃料噴射用のインジェクタ2が配置されている。インジェクタ2には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路11に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン1の燃焼室1aに導入される。燃焼室1aに導入された混合気(燃料+空気)は点火プラグ3にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室1a内での燃焼・爆発によりピストン1bが往復運動してクランクシャフト15が回転する。   A fuel injection injector 2 is disposed in the intake passage 11. Fuel of a predetermined pressure is supplied from the fuel tank to the injector 2 by a fuel pump, and the fuel is injected into the intake passage 11. This injected fuel is mixed with intake air to form an air-fuel mixture and introduced into the combustion chamber 1a of the engine 1. The air-fuel mixture (fuel + air) introduced into the combustion chamber 1a is ignited by the spark plug 3 and burns and explodes. The piston 1b reciprocates due to combustion / explosion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 1a, and the crankshaft 15 rotates.

以上のエンジン1の運転状態はECU100によって制御される。例えば、インジェクタ2から吸気通路11への燃料噴射量(インジェクタ2の開弁時間である燃料噴射時間)は、ECU100において、後述する空燃比フィードバック制御によって制御される。   The operating state of the engine 1 is controlled by the ECU 100. For example, the fuel injection amount from the injector 2 to the intake passage 11 (fuel injection time that is the valve opening time of the injector 2) is controlled by the ECU 100 by air-fuel ratio feedback control described later.

−ECU−
ECU100は、図2に示すように、CPU101、ROM102、RAM103及びバックアップRAM104などを備えている。
-ECU-
As shown in FIG. 2, the ECU 100 includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, a backup RAM 104, and the like.

ROM102は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU101は、ROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、RAM103は、CPU101での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM104は、例えばエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。   The ROM 102 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU 101 executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM 102. The RAM 103 is a memory that temporarily stores calculation results of the CPU 101, data input from each sensor, and the like. The backup RAM 104 is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped, for example. Memory.

以上のCPU101、ROM102、RAM103及びバックアップRAM104は、バス107を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース105及び出力インターフェース106に接続されている。   The CPU 101, ROM 102, RAM 103, and backup RAM 104 are connected to each other via a bus 107 and are connected to an input interface 105 and an output interface 106.

入力インターフェース105には、水温センサ21、エアフロメータ22、吸気温センサ23、クランクポジションセンサ24、スロットル開度センサ25、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ26、及び、A/Fセンサ27などが接続されており、その各センサの出力信号つまり冷却水温THW、吸入空気量、吸気温度、エンジン回転数NE、スロットル開度、アクセル開度、及び、空燃比に関する信号がECU100に入力される。一方、出力インターフェース106には、インジェクタ2、点火プラグ3のイグナイタ4、及び、スロットルバルブ5のスロットルモータ6などが接続されている。   The input interface 105 includes a water temperature sensor 21, an air flow meter 22, an intake air temperature sensor 23, a crank position sensor 24, a throttle opening sensor 25, an accelerator opening sensor 26 that outputs a detection signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal, and A / F sensors 27 and the like are connected, and the output signals of the sensors, that is, the coolant temperature THW, the intake air amount, the intake air temperature, the engine speed NE, the throttle opening, the accelerator opening, and the air-fuel ratio signal Is input to the ECU 100. On the other hand, the output interface 106 is connected to the injector 2, the igniter 4 of the spark plug 3, the throttle motor 6 of the throttle valve 5, and the like.

以上のインジェクタ2、エアフロメータ22、A/Fセンサ27、及び、ECU100などによって空燃比制御装置が実現されている。   An air-fuel ratio control device is realized by the injector 2, the air flow meter 22, the A / F sensor 27, the ECU 100, and the like.

そして、ECU100は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、下記の空燃比フィードバック制御を含むエンジン1の各種制御を実行する。   The ECU 100 executes various controls of the engine 1 including the following air-fuel ratio feedback control based on the detection signals of the various sensors described above.

−空燃比フィードバック制御―
まず、三元触媒8の浄化特性は、エンジン1の燃焼状態を示す空燃比(A/F)に依存し、その空燃比が理論空燃比近傍であるときに三元触媒8は最も有効に機能し、排気ガス中のHC、CO、NOxの有害3成分を良好に浄化させることができる。このような三元触媒8の浄化性能を維持するために、この例では空燃比フィードバック制御を実行している。
-Air-fuel ratio feedback control-
First, the purification characteristics of the three-way catalyst 8 depend on the air-fuel ratio (A / F) indicating the combustion state of the engine 1, and the three-way catalyst 8 functions most effectively when the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio. In addition, harmful three components of HC, CO, and NOx in the exhaust gas can be purified well. In order to maintain the purification performance of the three-way catalyst 8, air-fuel ratio feedback control is executed in this example.

この例の空燃比フィードバック制御にはPI(比例・積分)制御を用いている。具体的には、下記の演算式(1)に基づいてフィードバック補正量を算出して燃料噴射量(インジェクタ2の開弁時間である燃料噴射時間)に反映して、排気ガスの空燃比が目標空燃比(理論空燃比)に一致するようにフィードバック制御する。   The air-fuel ratio feedback control in this example uses PI (proportional / integral) control. Specifically, the feedback correction amount is calculated based on the following equation (1) and reflected in the fuel injection amount (the fuel injection time that is the valve opening time of the injector 2), so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is the target. Feedback control is performed to match the air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio).

フィードバック補正量=偏差×GnP+偏差時間積分値×GnI ・・(1)
ここで、偏差=[目標空燃比−実空燃比(A/Fセンサ27の出力値)]、GnP:比例ゲイン、GnI:積分ゲインである。
Feedback correction amount = deviation × GnP + deviation time integral value × GnI (1)
Here, deviation = [target air / fuel ratio−actual air / fuel ratio (output value of A / F sensor 27)], GnP: proportional gain, and GnI: integral gain.

なお、上記フィードバック補正量の演算式(1)において、比例項(偏差×GnP)は応答性に影響を与える成分であり、積分項(偏差時間積分値×GnI)は定常偏差に影響を与える成分である。   In the feedback correction amount calculation formula (1), the proportional term (deviation × GnP) is a component that affects the responsiveness, and the integral term (deviation time integral value × GnI) is a component that affects the steady-state deviation. It is.

また、この例では、後述するように、比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIをエンジン1の冷却水温THWに応じて可変に設定する。ただし、水温センサ21が故障(フェイル)している場合は、フェイル時専用の比例ゲイン及び積分ゲインを設定する。   In this example, as described later, the proportional gain GnP and the integral gain GnI are variably set according to the coolant temperature THW of the engine 1. However, when the water temperature sensor 21 has failed (failed), the proportional gain and integral gain dedicated for failing are set.

−空燃比フィードバックゲイン設定処理−
ところで、空燃比フィードバック制御では、上述したように、エンジン1の冷却水温THWが空燃比フィードバック制御開始温度に達したことを条件に開始されるが、冷却水温THWが空燃比フィードバック制御開始温度からエンジン暖機温度に達するまでの間(低温時)において、A/Fセンサ27の応答性が悪くなる。例えば、冷却水温THWがエンジン暖機温度よりも低い温度(例えば空燃比フィードバック制御開始温度に近い温度)である場合、燃料噴射量の変化(増量・減量)、排気ガス空燃比に影響を与える外乱に対するA/Fセンサ27の応答性が悪くなるため制御系が不安定となり、図7(b)に示すように、排気空燃比が理論空燃比に対して大きく変動(ハンチング)する。こうした状況になると、排気エミッションが悪化し、また、ドライバビリティが低下する。
-Air-fuel ratio feedback gain setting process-
By the way, in the air-fuel ratio feedback control, as described above, the cooling water temperature THW of the engine 1 is started on the condition that it has reached the air-fuel ratio feedback control start temperature. The responsiveness of the A / F sensor 27 is deteriorated until the warm-up temperature is reached (low temperature). For example, when the coolant temperature THW is lower than the engine warm-up temperature (for example, a temperature close to the air-fuel ratio feedback control start temperature), a change in fuel injection amount (increase / decrease), a disturbance that affects the exhaust gas air-fuel ratio Since the responsiveness of the A / F sensor 27 with respect to the above becomes worse, the control system becomes unstable, and the exhaust air-fuel ratio greatly fluctuates (hunts) with respect to the stoichiometric air-fuel ratio as shown in FIG. In such a situation, exhaust emission deteriorates and drivability deteriorates.

このような点を考慮し、この例では、冷却水温THWによって変化するA/Fセンサ27の応答性に応じて、空燃比フィードバック制御ゲイン(比例ゲインGnP及び積分ゲインGnI)を可変に設定することで、空燃比フィードバック制御系の安定性を確保する点に特徴がある。   In consideration of such points, in this example, the air-fuel ratio feedback control gain (proportional gain GnP and integral gain GnI) is variably set according to the responsiveness of the A / F sensor 27 that varies depending on the coolant temperature THW. Thus, it is characterized in that the stability of the air-fuel ratio feedback control system is ensured.

その空燃比フィードバックゲイン設定処理の具体的な例を、図3に示すフローチャートを参照して説明する。図3に示す制御ルーチンはECU100において所定時間毎に繰り返して実行される。   A specific example of the air-fuel ratio feedback gain setting process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control routine shown in FIG. 3 is repeatedly executed at predetermined intervals in the ECU 100.

空燃比フィードバックゲイン設定処理の説明に先立ち、この例に用いるマップについて図4及び図5を参照して説明する。   Prior to the description of the air-fuel ratio feedback gain setting process, a map used in this example will be described with reference to FIGS.

図4に示すマップは、エンジン回転数NE、エンジン1の負荷率KL及び冷却水温THWをパラメータとして、上記したフィードバック補正量の演算式(1)の比例ゲインGnPを算出するのに用いる3次元マップであって、複数枚(この例では4枚)の2次元マップPmap1,Pmap2,Pmap3,Pmap4によって構成されている。この比例ゲイン算出用マップはECU100のROM102内に記憶されている。   The map shown in FIG. 4 is a three-dimensional map used for calculating the proportional gain GnP of the above-described feedback correction amount arithmetic expression (1) using the engine speed NE, the load factor KL of the engine 1 and the coolant temperature THW as parameters. In this example, a plurality of (four in this example) two-dimensional maps Pmap1, Pmap2, Pmap3, and Pmap4 are used. This proportional gain calculation map is stored in the ROM 102 of the ECU 100.

比例ゲイン算出用マップを構成している各2次元マップPmap1〜Pmap4は、それぞれ、エンジン回転数NE及び負荷率KLをパラメータとして、予め設定した複数種(4種)の冷却水温(例えばTHW1,THW2,THW3,THW4 THW1<THW2<HTHW3<THW4 THW4:エンジン暖機後の冷却水温)において空燃比フィードバック制御系の安定性(収束性)が良好となる比例ゲインGnPを、下記の積分ゲインGnIとの関係を考慮して実験等によって求めた値をマップ化したものである。これら2次元マップPmap1〜Pmap4において、エンジン回転数NE及び負荷率KLが同じ条件であれば、冷却水温THWが低いほど、比例ゲインGnPが大きな値となるように設定されている。   Each of the two-dimensional maps Pmap1 to Pmap4 constituting the proportional gain calculation map has a plurality of types (four types) of cooling water temperatures (for example, THW1, THW2) set in advance using the engine speed NE and the load factor KL as parameters, respectively. , THW3, THW4, THW1 <THW2 <HTHW3 <THW4, THW4: Cooling water temperature after engine warm-up), the proportional gain GnP that makes the stability (convergence) of the air-fuel ratio feedback control system good is This is a map of values obtained by experiments and the like in consideration of the relationship. In these two-dimensional maps Pmap1 to Pmap4, if the engine speed NE and the load factor KL are the same, the proportional gain GnP is set to be larger as the coolant temperature THW is lower.

なお、負荷率KLは、エンジン1への最大吸入空気量に対する現在の運転状態における吸入空気量の割合であって、例えば、エアフロメータ22の出力信号から得られる吸入空気量とクランクポジションセンサ24の出力信号から得られるエンジン回転数NEとに基づいて算出される。   Note that the load factor KL is the ratio of the intake air amount in the current operating state to the maximum intake air amount to the engine 1, for example, the intake air amount obtained from the output signal of the air flow meter 22 and the crank position sensor 24. It is calculated based on the engine speed NE obtained from the output signal.

図5に示すマップは、エンジン回転数NE、エンジン1の負荷率KL及び冷却水温THWをパラメータとして、上記したフィードバック補正量の演算式(1)の積分ゲインGnIを算出するのに用いる3次元マップであって、複数枚(この例では4枚)の2次元マップImap1,Imap2,Imap3,Imap4によって構成されている。この積分ゲイン算出用マップもECU100のROM102内に記憶されている。   The map shown in FIG. 5 is a three-dimensional map used to calculate the integral gain GnI of the feedback correction amount calculation formula (1) using the engine speed NE, the load factor KL of the engine 1 and the coolant temperature THW as parameters. In this example, a plurality of (four in this example) two-dimensional maps Imap1, Imap2, Imap3, and Imap4 are used. This integral gain calculation map is also stored in the ROM 102 of the ECU 100.

積分ゲイン算出用マップを構成している各2次元マップImap1〜Imap4は、それぞれ、エンジン回転数NE及び負荷率KLをパラメータとし、予め設定した複数種(4種)の冷却水温(比例ゲインGnPを適合する場合と同じ水温:THW1、THW2,THW3、THW4)において空燃比フィードバック制御系の安定性(収束性)が良好となる積分ゲインGnIを、上記の比例ゲインGnPとの関係を考慮して実験等によって求めた値をマップ化したものである。これら2次元マップImap1〜Imap4において、エンジン回転数NE及び負荷率KLが同じ条件であれば、冷却水温THWが低いほど、積分ゲインGnIが小さな値となるように設定されている。   Each of the two-dimensional maps Imap1 to Imap4 constituting the integral gain calculation map uses the engine speed NE and the load factor KL as parameters, and sets a plurality of (four types) of cooling water temperatures (proportional gain GnP). Experiments were conducted in consideration of the relationship with the above-mentioned proportional gain GnP, with respect to the integral gain GnI at which the stability (convergence) of the air-fuel ratio feedback control system is good at the same water temperature (THW1, THW2, THW3, THW4) as in the case of conformity. This is a map of the values obtained by the above. In these two-dimensional maps Imap1 to Imap4, if the engine speed NE and the load factor KL are the same, the integral gain GnI is set to be smaller as the cooling water temperature THW is lower.

そして、以上の図4及び図5のゲイン算出用マップを用いて比例ゲインGnP、積分ゲインGnIを読み込むことで、冷却水温THWが低温(エンジン1の暖機温度よりも低い温度エンジン暖機後の水温)である場合、その低水温時のA/Fセンサ27の応答性低下に応じた空燃比フィードバック制御ゲイン(比例ゲインGnP、積分ゲインGnI)を設定することができ、空燃比フィードバック制御系の安定性を確保することができる。   Then, by reading the proportional gain GnP and the integral gain GnI using the gain calculation maps shown in FIGS. 4 and 5, the coolant temperature THW is low (the temperature after the engine warm-up is lower than the warm-up temperature of the engine 1). Water temperature), an air-fuel ratio feedback control gain (proportional gain GnP, integral gain GnI) can be set in accordance with a decrease in response of the A / F sensor 27 at the low water temperature. Stability can be ensured.

なお、この例においては、上記した比例ゲイン算出用マップ(3次元マップ)を構成する複数枚の2次元マップPmap1〜Pmap4のうち、エンジン暖機後の冷却水温で適合したマップPmap4を、後述する水温センサ21のフェイル時専用マップとして用いる。また、積分ゲインについても同様に、上記した積分ゲイン算出用マップ(3次元マップ)を構成する複数枚の2次元マップImap1〜Imap4のうち、エンジン暖機後の冷却水温で適合したマップImap4を水温センサ21のフェイル時専用マップとして用いる。   In this example, a map Pmap4 suitable for the cooling water temperature after engine warm-up among a plurality of two-dimensional maps Pmap1 to Pmap4 constituting the proportional gain calculation map (three-dimensional map) will be described later. Used as a dedicated map for failure of the water temperature sensor 21. Similarly, with respect to the integral gain, a map Imap4 adapted to the cooling water temperature after engine warm-up is selected from the plurality of two-dimensional maps Imap1 to Imap4 constituting the integral gain calculation map (three-dimensional map). It is used as a dedicated map when the sensor 21 fails.

次に、図3に示す制御ルーチンを各ステップごとに説明する。   Next, the control routine shown in FIG. 3 will be described for each step.

ステップST201において、空燃比フィードバック制御実行条件が成立しているか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合はステップST202に進む。   In step ST201, it is determined whether or not an air-fuel ratio feedback control execution condition is satisfied. If the determination result is affirmative, the process proceeds to step ST202.

具体的には、例えば、水温センサ21にて検出される冷却水温THWが空燃比フィードバック制御開始水温以上であること、及び、A/Fセンサ27の素子温度が所定の活性化温度以上であることなどの条件が成立した場合に、空燃比フィードバック制御実行条件が成立していると判定してステップST202に進む。ステップST201の判定結果が否定判定である場合はリターンする。なお、A/Fセンサ27の素子温度は、例えば、センサ素子の素子インピーダンス(交流インピーダンス)と素子温度との間に相関関係があることを利用し、素子インピーダンスを検出し、その検出した素子インピーダンスに基づいて素子温度を間接的に検出する。   Specifically, for example, the cooling water temperature THW detected by the water temperature sensor 21 is equal to or higher than the air-fuel ratio feedback control start water temperature, and the element temperature of the A / F sensor 27 is equal to or higher than a predetermined activation temperature. If the above conditions are satisfied, it is determined that the air-fuel ratio feedback control execution condition is satisfied, and the process proceeds to step ST202. If the determination result in step ST201 is negative, the process returns. The element temperature of the A / F sensor 27 is detected by using, for example, the fact that there is a correlation between the element impedance (AC impedance) of the sensor element and the element temperature, and the detected element impedance. The device temperature is indirectly detected based on the above.

ステップST202では、エンジン1の冷却水温を検出する水温センサ21が正常であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合はステップST203に進む。ステップST202の判定結果が否定判定である場合(水温センサ21がフェイルしている場合)はステップST205に進む。   In step ST202, it is determined whether or not the water temperature sensor 21 that detects the coolant temperature of the engine 1 is normal. If the determination result is affirmative, the process proceeds to step ST203. When the determination result of step ST202 is negative (when the water temperature sensor 21 fails), the process proceeds to step ST205.

水温センサ21のフェイルは、例えば、センサの2端子間の断線検出、センサの2端子間のショート検出、あるいは、センサ出力が変化しないスタック検出を実施し、それら断線・ショートまたはスタックのいずれか1つが検出された場合は水温センサフェイルと判定する。   For the failure of the water temperature sensor 21, for example, detection of disconnection between two terminals of the sensor, detection of short circuit between the two terminals of the sensor, or stack detection in which the sensor output does not change, and any one of these disconnection / short circuit or stack is performed. When one is detected, it is determined that the water temperature sensor has failed.

ステップST203においては、水温センサ21の出力信号に基づいてエンジン1の冷却水温THWを算出する。   In step ST203, the coolant temperature THW of the engine 1 is calculated based on the output signal of the water temperature sensor 21.

ステップST204では、クランクポジションセンサ24及びエアフロメータ22の各出力信号から読み込んだエンジン回転数NE及び負荷率KLと、ステップST203で算出した冷却水温THWを用いて、図4及び図5に示すマップを参照して、比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIを読み込む。   In step ST204, the map shown in FIGS. 4 and 5 is used by using the engine speed NE and the load factor KL read from the output signals of the crank position sensor 24 and the air flow meter 22, and the coolant temperature THW calculated in step ST203. With reference, the proportional gain GnP and the integral gain GnI are read.

そして、ECU100は、上記ステップSTST204において読み込んだ比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIを用いて、上記演算式(1):[フィードバック補正量=偏差×GnP+偏差時間積分値×GnI]にてフィードバック補正量を算出して燃料噴射量(インジェクタ2の開弁時間である燃料噴射時間)に反映する。   The ECU 100 then uses the proportional gain GnP and the integral gain GnI read in step STST204 to calculate the feedback correction amount by the above equation (1): [feedback correction amount = deviation × GnP + deviation time integral value × GnI]. It is calculated and reflected in the fuel injection amount (fuel injection time which is the valve opening time of the injector 2).

なお、ステップST203で算出した冷却水温THWが、図4の2次元マップPmap1〜Pmap4及び図5の2次元マップImap1〜Imap4を適合した冷却水温と異なる場合、その算出した冷却水温THWに対し、高い側の2次元マップと低い側の2次元マップとを用い、その隣接する2枚の2次元マップに基づいて補間演算により、比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIを算出してフィードバック補正量を求めて燃料噴射量(燃料噴射時間)に反映する。   When the cooling water temperature THW calculated in step ST203 is different from the cooling water temperature adapted to the two-dimensional maps Pmap1 to Pmap4 in FIG. 4 and the two-dimensional maps Imap1 to Imap4 in FIG. 5, the cooling water temperature THW is higher than the calculated cooling water temperature THW. Fuel is obtained by calculating a proportional gain GnP and an integral gain GnI by using a two-dimensional map on the lower side and a two-dimensional map on the lower side and performing an interpolation operation based on the two adjacent two-dimensional maps to obtain a feedback correction amount. This is reflected in the injection amount (fuel injection time).

一方、ステップST202の判定結果が否定判定である場合つまり水温センサ21がフェイルしている場合は、上記したフェイル時専用マップ(Pmap4、Imap4)を用いて、エンジン回転数NE及び負荷率KLに基づいて比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIを読み込み(ステップST5)、それら比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIを用いて、上記演算式(1):[フィードバック補正量=偏差×GnP+偏差時間積分値×GnI]にてフィードバック補正量を算出して燃料噴射量(燃料噴射時間)に反映する。   On the other hand, when the determination result of step ST202 is negative, that is, when the water temperature sensor 21 is failing, based on the engine speed NE and the load factor KL using the above-described dedicated map at the time of failure (Pmap4, Imap4). The proportional gain GnP and the integral gain GnI are read (step ST5), and the proportional gain GnP and the integral gain GnI are used to calculate the above equation (1): [feedback correction amount = deviation × GnP + deviation time integral value × GnI]. The feedback correction amount is calculated and reflected in the fuel injection amount (fuel injection time).

以上説明したように、この例によれば、空燃比フィードバック制御(PI制御)の比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIを、エンジン1の冷却水温THWに応じて可変とし、冷却水温THWが低いときには、その低水温時のA/Fセンサ27の応答性低下に応じてPI制御の比例ゲインGnPを大きく設定し、積分ゲインGnIを小さく設定しているので、低水温時であっても適切な空燃比フィードバック制御ゲインを設定することが可能になる。これによって冷却水温THWが低温(エンジン1の暖機温度よりも低い水温)であっても、図7(b)に示すような排気空燃比のハンチングを抑制することができ、空燃比フィードバック制御の収束性が良好となり、制御系の安定性を確保することができる。その結果として、排気ミッションの向上とドライバビリティの向上とを図ることができる。   As described above, according to this example, the proportional gain GnP and the integral gain GnI of the air-fuel ratio feedback control (PI control) are made variable according to the cooling water temperature THW of the engine 1, and when the cooling water temperature THW is low, Since the proportional gain GnP for PI control is set to a large value and the integral gain GnI is set to a small value in response to a decrease in responsiveness of the A / F sensor 27 at a low water temperature, an appropriate air-fuel ratio feedback can be obtained even at a low water temperature. It becomes possible to set the control gain. As a result, even when the coolant temperature THW is low (water temperature lower than the warm-up temperature of the engine 1), the exhaust air-fuel ratio hunting as shown in FIG. Convergence is improved and stability of the control system can be ensured. As a result, it is possible to improve the exhaust mission and the drivability.

また、この例では、水温センサ21がフェイルしたときには、フェイル時専用マップ(暖機後の冷却水温で適合したマップ)を参照して、空燃比フィードバック制御の比例ゲインGnP及び積分ゲインGnIを設定しているので、水温センサ21のフェール時であっても、通常の空燃比フィードバック制御を実行することができ、エンジン暖機後の制御系の安定性を確保することができる。   Further, in this example, when the water temperature sensor 21 fails, the proportional gain GnP and the integral gain GnI of the air-fuel ratio feedback control are set with reference to the dedicated map at the time of failure (map adapted with the cooling water temperature after warming up). Therefore, even when the water temperature sensor 21 fails, normal air-fuel ratio feedback control can be executed, and the stability of the control system after engine warm-up can be ensured.

−他の実施形態−
以上の例では、排気通路に三元触媒が配置されたエンジンの空燃比制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、排気ガス中の空燃比が理論空燃比近傍にある条件下において、排気ガス中の各種有害成分を高い転化効率で無害成分に転化する機能を有する他のタイプの触媒が排気通路に配置されたエンジンの空燃比制御にも適用可能である。
-Other embodiments-
In the above example, the example in which the present invention is applied to the air-fuel ratio control of the engine in which the three-way catalyst is arranged in the exhaust passage is shown. However, the present invention is not limited to this, and the air-fuel ratio in the exhaust gas is theoretically limited. Applicable to air-fuel ratio control of engines where other types of catalysts that have the function of converting various harmful components in exhaust gas into harmless components with high conversion efficiency under conditions near the air-fuel ratio are arranged in the exhaust passage It is.

以上の例では、4気筒ガソリンエンジンの空燃比制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒6気筒ガソリンエンジンなど、他の任意の気筒数の多気筒ガソリンエンジンの空燃比制御にも適用できる。   In the above example, the present invention is applied to the air-fuel ratio control of a four-cylinder gasoline engine. However, the present invention is not limited to this, and for example, any other number of cylinders such as a cylinder six-cylinder gasoline engine can be used. It can also be applied to air-fuel ratio control of multi-cylinder gasoline engines.

また、本発明はV型多気筒ガソリンエンジンや縦置き式多気筒ガソリンエンジンの空燃比制御にも適用できる。さらに、本発明は、ポート噴射型ガソリンエンジンに限られることなく、筒内直噴型ガソリンエンジンの空燃比制御にも適用可能である。   The present invention can also be applied to air-fuel ratio control of a V-type multi-cylinder gasoline engine or a vertical multi-cylinder gasoline engine. Furthermore, the present invention is not limited to a port injection type gasoline engine, but can also be applied to air-fuel ratio control of an in-cylinder direct injection type gasoline engine.

なお、本発明は、三元触媒8の上流側の排気通路12に配置したA/Fセンサ27に加えて、三元触媒8の下流側の排気通路12にO2センサを配置したエンジンの空燃比制御にも適用可能である。 In the present invention, in addition to the A / F sensor 27 disposed in the exhaust passage 12 on the upstream side of the three-way catalyst 8, an empty engine is provided in which the O 2 sensor is disposed in the exhaust passage 12 on the downstream side of the three-way catalyst 8. It is also applicable to fuel ratio control.

本発明を適用するエンジンの一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of an engine to which the present invention is applied. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. ECUが実行する空燃比フィードバックゲイン設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of the air fuel ratio feedback gain setting process which ECU performs. 比例ゲイン算出用マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map for proportional gain calculation. 積分ゲイン算出用マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map for integral gain calculation. 燃料噴射量変化に対するA/Fセンサ出力の応答性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the responsiveness of the A / F sensor output with respect to fuel injection amount change. 空燃比フィードバック制御の周波数応答特性を示すボード線図である。It is a Bode diagram showing frequency response characteristics of air-fuel ratio feedback control.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 インジェクタ
8 三元触媒
11 吸気通路
12 排気通路
21 水温センサ
22 エアフロメータ
24 クランクポジションセンサ(エンジン回転数センサ)
27 A/Fセンサ(排気ガスセンサ)
100 ECU
1 Engine 2 Injector 8 Three-way catalyst 11 Intake passage 12 Exhaust passage 21 Water temperature sensor 22 Air flow meter 24 Crank position sensor (engine speed sensor)
27 A / F sensor (exhaust gas sensor)
100 ECU

Claims (5)

内燃機関の排気通路に配置された排気ガスセンサと、空燃比フィードバック制御実行条件が成立した場合に、前記排気ガスセンサの出力に基づいて排気ガスの空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、前記水温センサにて検出される冷却水温に応じて前記空燃比フィードバック制御のゲインを可変に設定するゲイン設定手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
When the exhaust gas sensor disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and the air-fuel ratio feedback control execution condition are satisfied, the fuel injection amount is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas matches the target air-fuel ratio based on the output of the exhaust gas sensor An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising an air-fuel ratio feedback control means for controlling
A water temperature sensor for detecting a cooling water temperature of the internal combustion engine, and gain setting means for variably setting the gain of the air-fuel ratio feedback control according to the cooling water temperature detected by the water temperature sensor. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine.
請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記排気ガスセンサの出力に基づいて比例及び積分動作による空燃比フィードバック制御を実行し、前記ゲイン設定手段は、前記水温センサにて検出される冷却水温に応じて前記空燃比フィードバック制御の比例ゲイン及び積分ゲインを設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The air-fuel ratio feedback control means executes air-fuel ratio feedback control by proportional and integral operations based on the output of the exhaust gas sensor, and the gain setting means performs the air-fuel ratio feedback control according to the cooling water temperature detected by the water temperature sensor. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that a proportional gain and an integral gain for fuel ratio feedback control are set.
請求項2記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記ゲイン設定手段は、前記水温センサにて検出される冷却水温が低い場合は高い場合と比較して、前記比例ゲインを大きい側に設定し、前記積分ゲインを小さい側に設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The gain setting means sets the proportional gain to a larger side and sets the integral gain to a smaller side when the cooling water temperature detected by the water temperature sensor is lower than when the cooling water temperature is high. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine.
請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記ゲイン設定手段は、冷却水温を含む前記内燃機関の運転状態をパラメータとして、空燃比フィードバック制御ゲインを算出するゲイン算出用マップが設定されており、前記水温センサにて検出される冷却水温に基づいて前記ゲイン算出用マップを参照して空燃比フィードバック制御ゲインを設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The gain setting means sets a gain calculation map for calculating an air-fuel ratio feedback control gain using the operating state of the internal combustion engine including the cooling water temperature as a parameter, and is based on the cooling water temperature detected by the water temperature sensor. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, wherein an air-fuel ratio feedback control gain is set with reference to the gain calculation map.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記水温センサの故障を検出する故障検出手段を備え、前記水温センサが故障しているときには、空燃比フィードバック制御ゲインを故障時専用ゲインに設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: failure detection means for detecting a failure of the water temperature sensor, wherein the air-fuel ratio feedback control gain is set to a failure dedicated gain when the water temperature sensor is malfunctioning.
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