JP2009215933A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine capable of regenerating a particulate collection filter without increasing the emission of a nitrogen oxide. <P>SOLUTION: The control device comprises an upstream air-fuel ratio sensor 66, a first three-way catalyst 53, the particulate collection filter 54, a first downstream air-fuel ratio sensor 67, a second three-way catalyst 55, a second downstream air-fuel ratio sensor 68, and a third three-way catalyst 56, and they are arranged along an exhaust passage of the internal combustion engine 10 from the upstream to the downstream. When the regeneration of the particulate collection filter is not performed, the control device performs a main feedback control using the upstream air-fuel ratio sensor and a sub feedback control using the first downstream air-fuel ratio sensor. When the regeneration of the particulate collection filter is performed, the control device performs main feedback control using the upstream air-fuel ratio sensor and a sub feedback control using the second downstream air-fuel ratio sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気通路に微粒子捕集フィルタと三元触媒とを備えた内燃機関の制御装置(空燃比制御装置)に関する。   The present invention relates to a control device (air-fuel ratio control device) for an internal combustion engine provided with a particulate collection filter and a three-way catalyst in an exhaust passage.

従来より、ディーゼル機関から排出される微粒子(パティキュレート・マター(PM)、即ち、SOF及びSoot等のナノ微粒子)を、排気通路に配設した微粒子捕集フィルタ(パティキュレート・フィルタ)により捕集するとともに、所定の条件が成立したときに微粒子捕集フィルタに捕集された微粒子を燃焼させることにより微粒子捕集フィルタを再生させる内燃機関の制御装置が知られている。このような従来の制御装置の一つは、微粒子捕集フィルタの上流側空燃比と下流側空燃比とを検出し、それらの検出された空燃比により微粒子捕集フィルタが再生されている最中であるか否か(捕集された微粒子が燃焼している状態にあるか否か)を判定し、その判定結果に基づいてエンジンの運転モードを切り換えるようになっている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2005−240719号公報
Conventionally, fine particles (particulate matter (PM), that is, nano fine particles such as SOF and Soot) discharged from a diesel engine are collected by a fine particle collecting filter (particulate filter) disposed in an exhaust passage. In addition, there is known a control device for an internal combustion engine that regenerates the particulate collection filter by burning the particulate collected by the particulate collection filter when a predetermined condition is satisfied. One of such conventional control devices detects the upstream air-fuel ratio and the downstream air-fuel ratio of the particulate collection filter, and the particulate collection filter is being regenerated by the detected air-fuel ratio. (Whether or not the collected particulates are in a burning state) and the operation mode of the engine is switched based on the determination result (for example, Patent Document 1). See).
JP-A-2005-240719

ところで、微粒子捕集フィルタに捕集された微粒子を燃焼させるためには、微粒子捕集フィルタが高温であること、及び、微粒子捕集フィルタに酸素が供給されること、が必要である。上記従来の制御装置は、供給される混合気の空燃比が非常にリーン(希薄)であるディーゼル機関に適用される。従って、微粒子捕集フィルタには微粒子を燃焼させるための酸素が十分に供給されている。そこで、上記従来の制御装置は、燃料噴射時期の遅角、燃料噴射量の増大及び吸気絞り弁による吸気量の減少等を実行することによって微粒子捕集フィルタの温度を上昇させ、以って、捕集した微粒子を燃焼させている。   By the way, in order to burn the particulates collected by the particulate collection filter, it is necessary that the particulate collection filter is at a high temperature and that oxygen is supplied to the particulate collection filter. The conventional control device is applied to a diesel engine in which the air-fuel ratio of the supplied air-fuel mixture is very lean. Accordingly, the particulate collection filter is sufficiently supplied with oxygen for burning the particulates. Therefore, the conventional control device raises the temperature of the particulate collection filter by executing the delay of the fuel injection timing, the increase of the fuel injection amount, the decrease of the intake amount by the intake throttle valve, etc. The collected fine particles are burned.

一方、近年においては、ガソリン機関から排出される微粒子の量を低減するため、ガソリン機関の排気通路にも微粒子捕集フィルタを配設することが検討されている。他方、一般のガソリン機関においては、未燃物(HC及びCO等)の大気中への排出量及び窒素酸化物(NOx)の大気中への排出量を低減することを目的として排気通路に三元触媒が備えられ、機関に供給される混合気の空燃比(以下、「機関の空燃比」とも称呼する。)が理論空燃比近傍の空燃比となるように燃料量が制御されている。   On the other hand, in recent years, in order to reduce the amount of fine particles discharged from a gasoline engine, it has been studied to arrange a fine particle collecting filter in an exhaust passage of the gasoline engine. On the other hand, in general gasoline engines, there are three exhaust passages in the exhaust passage for the purpose of reducing the amount of unburned substances (HC, CO, etc.) emitted into the atmosphere and the amount of nitrogen oxides (NOx) emitted into the atmosphere. An original catalyst is provided, and the amount of fuel is controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine (hereinafter also referred to as “engine air-fuel ratio”) becomes an air-fuel ratio in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio.

前述したように、微粒子捕集フィルタを再生させる(微粒子を燃焼させる)ためには、微粒子捕集フィルタに酸素が供給されなければならない。ところが、機関の空燃比が理論空燃比近傍の空燃比に制御されていると、微粒子捕集フィルタに酸素が殆ど供給されない。特に、微粒子捕集フィルタの上流に三元触媒である上流側触媒が備えられている場合、上流側触媒により酸素が消費及び吸蔵されるから、微粒子捕集フィルタに流入する酸素量は極めて少なくなる。従って、ガソリン機関において微粒子捕集フィルタを再生させるためには、機関の空燃比を理論空燃比よりもリーン側の空燃比(以下、「リーン空燃比」とも称呼する。)に制御することにより、微粒子捕集フィルタに酸素を供給しなければならない。しかしながら、機関の空燃比を三元触媒の状態に関わらずリーン空燃比に設定すると、機関の空燃比がリーン空燃比であるときに機関から多く排出される窒素酸化物を三元触媒によって浄化できない場合(例えば、三元触媒の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に到達して窒素酸化物を還元できない場合等)が生じ、窒素酸化物が大気中へ多く排出されてしまうという問題が発生する。   As described above, in order to regenerate the particulate collection filter (burn the particulates), oxygen must be supplied to the particulate collection filter. However, when the air-fuel ratio of the engine is controlled to be close to the stoichiometric air-fuel ratio, oxygen is hardly supplied to the particulate collection filter. In particular, when an upstream catalyst that is a three-way catalyst is provided upstream of the particulate collection filter, oxygen is consumed and stored by the upstream catalyst, so the amount of oxygen flowing into the particulate collection filter is extremely small. . Accordingly, in order to regenerate the particulate collection filter in a gasoline engine, the air-fuel ratio of the engine is controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “lean air-fuel ratio”). Oxygen must be supplied to the particulate collection filter. However, if the air-fuel ratio of the engine is set to a lean air-fuel ratio regardless of the state of the three-way catalyst, nitrogen oxides that are largely discharged from the engine cannot be purified by the three-way catalyst when the air-fuel ratio of the engine is the lean air-fuel ratio. In some cases (for example, when the oxygen storage amount of the three-way catalyst reaches the maximum oxygen storage amount and the nitrogen oxides cannot be reduced), a problem arises that a large amount of nitrogen oxides are discharged into the atmosphere.

従って、本発明の目的は、排気通路に微粒子捕集フィルタと三元触媒とを備えた内燃機関(ガソリン機関)の制御装置であって、窒素酸化物の排出量を増大させることなく微粒子捕集フィルタを再生させる(微粒子捕集フィルタに捕集された微粒子を燃焼させる)ことができる制御装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is a control device for an internal combustion engine (gasoline engine) provided with a particulate collection filter and a three-way catalyst in an exhaust passage, and the particulate collection is performed without increasing the amount of nitrogen oxide emission. An object of the present invention is to provide a control device capable of regenerating a filter (burning particulates collected by a particulate collection filter).

上記目的を達成するための本発明による制御装置は、内燃機関の排気通路の上流側から下流側に向けて順に同排気通路に配設された上流側空燃比センサ、第1三元触媒、微粒子捕集フィルタ、第1下流側空燃比センサ、第2三元触媒、第2下流側空燃比センサ及び第3三元触媒を備えた内燃機関に適用される。ここで、「排気通路の上流側から下流側に向けて」とは、「排気通路内の排ガスの流れの上流側から下流側に向けて」の意味である。   In order to achieve the above object, a control device according to the present invention includes an upstream air-fuel ratio sensor, a first three-way catalyst, and fine particles disposed in the exhaust passage in order from the upstream side to the downstream side of the exhaust passage of the internal combustion engine. The present invention is applied to an internal combustion engine including a collection filter, a first downstream air-fuel ratio sensor, a second three-way catalyst, a second downstream air-fuel ratio sensor, and a third three-way catalyst. Here, “from the upstream side of the exhaust passage toward the downstream side” means “from the upstream side to the downstream side of the flow of the exhaust gas in the exhaust passage”.

前記内燃機関が多気筒内燃機関である場合、前記排気通路とは、各気筒に接続されたエキゾーストマニホールドの枝部が集合した集合部よりも下流に形成される排気通路を意味する。   In the case where the internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine, the exhaust passage means an exhaust passage formed downstream of a collective portion where branches of exhaust manifolds connected to each cylinder gather.

前記第1三元触媒乃至第3三元触媒のそれぞれは、HC及びCO等の未燃物と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒機能と、酸素吸蔵機能と、を有する。酸素吸蔵機能とは、触媒に過剰に流入する酸素及び窒素酸化物等から奪った酸素を吸蔵し、触媒に流入する未燃物に対してその吸蔵している酸素を供給することによりその未燃物を浄化する機能である。   Each of the first to third three-way catalysts has a catalytic function for simultaneously purifying unburned substances such as HC and CO and nitrogen oxides (NOx), and an oxygen storage function. The oxygen storage function stores oxygen that has been excessively flowing into the catalyst and oxygen taken from nitrogen oxides, etc., and supplies the stored oxygen to unburned material that flows into the catalyst. It is a function to purify things.

前記上流側空燃比センサ、前記第1下流側空燃比センサ及び前記第2下流側空燃比センサのそれぞれは、それぞれが配設された排気通路の部位を通過する排ガスの空燃比に応じた出力を発生するようになっている。なお、好ましい実施形態において、前記上流側空燃比センサは検出対象のガスの空燃比の変化に対して出力が連続的に変化する広域空燃比センサ(例えば、限界電流式センサ)であり、前記第1下流側空燃比センサ及び前記第2下流側空燃比センサのそれぞれは理論空燃比において出力が急変する濃淡電池型センサ(所謂、O2センサ)である。   Each of the upstream air-fuel ratio sensor, the first downstream air-fuel ratio sensor, and the second downstream air-fuel ratio sensor outputs an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that passes through the portion of the exhaust passage in which the upstream air-fuel ratio sensor is disposed. It is supposed to occur. In a preferred embodiment, the upstream air-fuel ratio sensor is a wide-range air-fuel ratio sensor (for example, a limit current sensor) whose output continuously changes in response to a change in the air-fuel ratio of the detection target gas. Each of the 1 downstream air-fuel ratio sensor and the second downstream air-fuel ratio sensor is a concentration cell type sensor (so-called O2 sensor) whose output changes suddenly at the stoichiometric air-fuel ratio.

本内燃機関の制御装置は、フィルタ再生要求発生判定手段と、空燃比フィードバック制御手段と、を備えている。   The control apparatus for an internal combustion engine includes filter regeneration request generation determination means and air-fuel ratio feedback control means.

前記フィルタ再生要求発生判定手段は、前記微粒子捕集フィルタに捕集された微粒子を同微粒子捕集フィルタ内において燃焼させることにより同微粒子捕集フィルタを再生させる要求である「フィルタ再生要求」が発生したか否かを判定するようになっている。   The filter regeneration request generation determination means generates a “filter regeneration request” that is a request to regenerate the particulate collection filter by burning the particulates collected by the particulate collection filter in the particulate collection filter. It is determined whether or not.

例えば、フィルタ再生要求発生判定手段は、機関の運転状態(吸入空気量(負荷)、機関の空燃比、走行距離及び機関運転時間等)に基づき、前記微粒子捕集フィルタを再生させる要求が発生したか否かを判定する。   For example, the filter regeneration request generation determining means generates a request to regenerate the particulate collection filter based on the engine operating state (intake air amount (load), engine air-fuel ratio, travel distance, engine operation time, etc.). It is determined whether or not.

より具体的に述べると、フィルタ再生要求発生判定手段は、車両の工場出荷時点、微粒子捕集フィルタが新品の微粒子捕集フィルタに交換された時点及び前回のフィルタ再生制御が終了した時点等の「微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子の量が極めて微量な時点(捕集微粒子少量時点)」からの積算吸入空気量、積算走行距離及び積算機関運転時間等の何れかが所定値以上となったとき、フィルタ再生要求が発生したと判定するように構成され得る。代替として、フィルタ再生要求発生判定手段は、吸入空気量及び機関の空燃比等から単位時間あたりに機関から排出される微粒子量を推定し、その単位時間当たりの微粒子量を「捕集微粒子少量時点」から積分することにより得られる微粒子捕集量(微粒子捕集フィルタに捕集されているであろう微粒子の量の推定値)が所定値以上となったとき、フィルタ再生要求が発生したと判定するように構成され得る。   More specifically, the filter regeneration request occurrence determination means includes a “factory regeneration time” such as a time when the vehicle is shipped from the factory, a time when the particulate collection filter is replaced with a new particulate collection filter, and a time when the previous filter regeneration control is completed. The accumulated intake air amount, the accumulated travel distance, the accumulated engine operating time, etc. from the time when the amount of the particulate matter collected by the particulate collection filter is extremely small (at the time when the collected particulate matter is small) is greater than or equal to a predetermined value. May be configured to determine that a filter regeneration request has occurred. Alternatively, the filter regeneration request occurrence determination means estimates the amount of particulate discharged from the engine per unit time from the intake air amount and the air-fuel ratio of the engine, etc. When the amount of collected particles (estimated amount of particles that will be collected by the particulate collection filter) obtained by integrating from the above becomes a predetermined value or more, it is determined that a filter regeneration request has occurred. Can be configured to.

前記空燃比フィードバック制御手段は、前記フィルタ再生要求が発生してないと判定されているとき「通常空燃比フィードバック制御」を行なう。この通常空燃比フィードバック制御は、前記上流側空燃比センサの出力により表される空燃比が「理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」内の第1上流側目標空燃比に一致するとともに、前記第1下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が「前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」内の第1下流側目標空燃比に一致するように、前記機関に供給される混合気の空燃比を制御するフィードバック制御である。   The air-fuel ratio feedback control means performs “normal air-fuel ratio feedback control” when it is determined that the filter regeneration request has not occurred. In this normal air-fuel ratio feedback control, the air-fuel ratio represented by the output of the upstream air-fuel ratio sensor matches the first upstream target air-fuel ratio within the “predetermined air-fuel ratio range including the theoretical air-fuel ratio”, and The air / fuel ratio represented by the output of the first downstream air / fuel ratio sensor is supplied to the engine so as to coincide with the first downstream target air / fuel ratio within the “predetermined air / fuel ratio range including the theoretical air / fuel ratio”. This is feedback control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.

上記「理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」とは、三元触媒の所謂「ウインドウ」の範囲のことである。この「ウインドウ」とは、三元触媒が、未燃物(HC,CO)及び窒素酸化物(NOx)のそれぞれを所定率以上の高浄化率(高転化率)にて同時に浄化し得る空燃比範囲のことである。   The “predetermined air-fuel ratio range including the theoretical air-fuel ratio” is a so-called “window” range of the three-way catalyst. This “window” is an air-fuel ratio in which the three-way catalyst can simultaneously purify unburnt substances (HC, CO) and nitrogen oxides (NOx) at a high purification rate (high conversion rate) equal to or higher than a predetermined rate. It is a range.

これによれば、通常時(即ちフィルタ再生要求が発生してないとき)、第1下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が「前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の第1下流側目標空燃比」に一致するように、機関の空燃比が制御される。第1下流側空燃比センサは、第1三元触媒の下流側に配設されている。従って、第1下流側空燃比センサは、上流側空燃比センサよりも「熱及び被毒によって劣化(特性ズレ)する」可能性が小さい。また、上流側空燃比センサは配設位置により特定の気筒の影響を強く受けることがあり、機関の空燃比の平均を精度良く検出できない場合がある。これに対し、第1下流側空燃比センサは、第1三元触媒を通過した後の排ガスの空燃比を検出するので、特定気筒の影響を受け難く、機関の空燃比の平均を精度良く検出することができる。更に、通常空燃比フィードバック制御においては、第1下流側空燃比センサの出力のみに基づくフィードバック制御では補償することが困難な「機関の空燃比の過渡的な変動」を上流側空燃比センサの出力を用いたフィードバック制御により補償することができる。従って、上記構成によれば、通常時、機関の空燃比がウインドウ内に極めて精度良く制御されるので、機関から排出される未燃物及び窒素酸化物は極めて高い浄化率にて浄化され得る。   According to this, at the normal time (that is, when the filter regeneration request is not generated), the air-fuel ratio represented by the output of the first downstream air-fuel ratio sensor is “within a predetermined air-fuel ratio range including the theoretical air-fuel ratio. The air-fuel ratio of the engine is controlled so as to coincide with the “first downstream target air-fuel ratio”. The first downstream air-fuel ratio sensor is disposed on the downstream side of the first three-way catalyst. Therefore, the first downstream air-fuel ratio sensor is less likely to “degrade (characteristic deviation) due to heat and poisoning” than the upstream air-fuel ratio sensor. Further, the upstream air-fuel ratio sensor may be strongly influenced by a specific cylinder depending on the installation position, and the average air-fuel ratio of the engine may not be detected accurately. On the other hand, the first downstream air-fuel ratio sensor detects the air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the first three-way catalyst, so it is difficult to be affected by the specific cylinder and accurately detects the average of the air-fuel ratio of the engine. can do. Further, in the normal air-fuel ratio feedback control, “transient fluctuation of the engine air-fuel ratio” that is difficult to compensate by the feedback control based only on the output of the first downstream air-fuel ratio sensor is the output of the upstream air-fuel ratio sensor. It can be compensated by feedback control using. Therefore, according to the above configuration, since the air-fuel ratio of the engine is normally controlled within the window with high accuracy, unburned matter and nitrogen oxides discharged from the engine can be purified at a very high purification rate.

更に、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記フィルタ再生要求が発生したと判定されたとき、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御を行なう。フィルタ再生用空燃比フィードバック制御は、前記フィルタ再生要求が発生したと判定されたとき前記上流側空燃比センサの出力により表される空燃比が所定の第2上流側目標空燃比に一致するとともに、前記第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が「前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」内の第2下流側目標空燃比に一致するように、機関の空燃比を制御するフィードバック制御である。   Further, the air-fuel ratio feedback control means performs filter regeneration air-fuel ratio feedback control when it is determined that the filter regeneration request has occurred. In the filter regeneration air-fuel ratio feedback control, when it is determined that the filter regeneration request has occurred, the air-fuel ratio represented by the output of the upstream air-fuel ratio sensor matches a predetermined second upstream target air-fuel ratio, The air-fuel ratio of the engine is adjusted so that the air-fuel ratio represented by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor matches the second downstream target air-fuel ratio within the “predetermined air-fuel ratio range including the theoretical air-fuel ratio”. It is feedback control to control.

この場合、後述するように、第2上流側目標空燃比は第1上流側目標空燃比と同一の空燃比(例えば、理論空燃比)であってもよく、第1上流側目標空燃比と相違する空燃比であってもよい。同様に、第2下流側目標空燃比は「前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」内の空燃比であればよく、第1下流側目標空燃比と同一の空燃比(例えば、理論空燃比)であってもよく、第1下流側目標空燃比と相違していてもよい。   In this case, as will be described later, the second upstream target air-fuel ratio may be the same as the first upstream target air-fuel ratio (for example, the stoichiometric air-fuel ratio), and is different from the first upstream target air-fuel ratio. It may be an air-fuel ratio. Similarly, the second downstream target air-fuel ratio may be an air-fuel ratio within the “predetermined air-fuel ratio range including the theoretical air-fuel ratio”, and is the same as the first downstream target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio). (Fuel ratio) may be different from the first downstream target air-fuel ratio.

いま、第1下流側空燃比センサの出力により示される空燃比が「理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の下流側目標空燃比(前記第1下流側目標空燃比)」よりもリッチ側の空燃比であって、且つ、機関の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比に制御され続けると仮定する。このとき、第1三元触媒には過剰な酸素が流入するから、第1三元触媒の酸素吸蔵量は次第に増大し第1三元触媒の最大酸素吸蔵量に到達する。この時点まで、微粒子捕集フィルタには酸素は供給されない。そして、この時点から僅かな時間が経過すると、酸素は微粒子捕集フィルタに供給され、且つ、微粒子捕集フィルタの下流へと流出する。この結果、第1下流側空燃比センサの出力により示される空燃比は下流側目標空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する。即ち、第1下流側空燃比センサの出力は「リーン反転」する。このため、通常空燃比フィードバック制御により、第1下流側空燃比センサの出力が下流側目標空燃比に一致するように空燃比フィードバック制御が実行されていると、機関の空燃比はリーン反転時点の直後から「理論空燃比よりリッチ側の空燃比」へと比較的短時間内に変更される。これにより、機関から過剰な酸素が排出されなくなるので、微粒子捕集フィルタにも酸素は供給されない。このように、通常空燃比フィードバック制御によれば、微粒子捕集フィルタに酸素が殆ど流入しないので、微粒子が燃焼せず、微粒子捕集フィルタの再生が進行しない。   Now, the air-fuel ratio indicated by the output of the first downstream air-fuel ratio sensor is richer than “the downstream target air-fuel ratio within the predetermined air-fuel ratio range including the theoretical air-fuel ratio (the first downstream target air-fuel ratio)”. It is assumed that the air-fuel ratio of the engine and the air-fuel ratio of the engine continue to be controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. At this time, since excess oxygen flows into the first three-way catalyst, the oxygen storage amount of the first three-way catalyst gradually increases and reaches the maximum oxygen storage amount of the first three-way catalyst. Until this time, oxygen is not supplied to the particulate collection filter. When a short time has elapsed from this point, oxygen is supplied to the particulate collection filter and flows out downstream of the particulate collection filter. As a result, the air-fuel ratio indicated by the output of the first downstream air-fuel ratio sensor changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio with respect to the downstream target air-fuel ratio. In other words, the output of the first downstream air-fuel ratio sensor “lean-inverts”. Therefore, if the air-fuel ratio feedback control is executed by the normal air-fuel ratio feedback control so that the output of the first downstream air-fuel ratio sensor matches the downstream target air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine becomes the lean inversion time point. Immediately after that, the air-fuel ratio is changed to “the air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio” within a relatively short time. As a result, excess oxygen is not discharged from the engine, so oxygen is not supplied to the particulate collection filter. As described above, according to the normal air-fuel ratio feedback control, almost no oxygen flows into the particulate collection filter, so the particulate does not burn and the regeneration of the particulate collection filter does not proceed.

ところが、第2下流側空燃比センサは酸素吸蔵機能を有する第2三元触媒の下流に配設されているから、第2下流側空燃比センサの出力は、第1下流側空燃比センサの出力のリーン反転後において、第2三元触媒の酸素吸蔵量が第2三元触媒の最大酸素吸蔵量に到達するまでリーン反転しない。従って、本制御装置のように、フィルタ再生要求が発生したと判定されたとき、第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が下流側目標空燃比(第2下流側目標空燃比)に一致するように機関の空燃比がフィードバック制御されれば、機関の空燃比が理論空燃比よりリッチ側の空燃比へと変更される時期が遅れる。換言すると、第2下流側空燃比センサの出力がリーン反転するまで機関の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比に制御されるので、微粒子捕集フィルタに多量の酸素が供給される。その結果、微粒子捕集フィルタ内において微粒子が燃焼するので、微粒子捕集フィルタが再生される。   However, since the second downstream air-fuel ratio sensor is disposed downstream of the second three-way catalyst having an oxygen storage function, the output of the second downstream air-fuel ratio sensor is the output of the first downstream air-fuel ratio sensor. After the lean inversion, the lean inversion does not occur until the oxygen storage amount of the second three-way catalyst reaches the maximum oxygen storage amount of the second three-way catalyst. Therefore, when it is determined that a filter regeneration request has occurred as in the present control device, the air-fuel ratio represented by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor is the downstream target air-fuel ratio (second downstream target air-fuel ratio). If the air-fuel ratio of the engine is feedback controlled so as to coincide with (), the timing at which the air-fuel ratio of the engine is changed to a richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio is delayed. In other words, since the air-fuel ratio of the engine is controlled to the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the output of the second downstream air-fuel ratio sensor is lean-reversed, a large amount of oxygen is supplied to the particulate collection filter. . As a result, since the particulates burn in the particulate collection filter, the particulate collection filter is regenerated.

しかも、第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比がウインドウ内の下流側目標空燃比(第2下流側目標空燃比)に一致するように制御されるので、第3三元触媒に流入するガスの空燃比の平均はウインドウ内の空燃比となる。この結果、機関から排出された未燃物及び窒素酸化物は第3三元触媒により高い効率にて浄化される。即ち、本制御装置は、未燃物及び窒素酸化物の排出量の増大を抑制しながら、微粒子捕集フィルタを再生させることができる。   In addition, since the air-fuel ratio represented by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor is controlled to match the downstream target air-fuel ratio (second downstream target air-fuel ratio) in the window, the third three-way catalyst The average of the air-fuel ratio of the gas flowing into the window becomes the air-fuel ratio in the window. As a result, unburned matter and nitrogen oxides discharged from the engine are purified with high efficiency by the third three-way catalyst. That is, the present control device can regenerate the particulate collection filter while suppressing an increase in the amount of unburned matter and nitrogen oxides discharged.

この場合、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記第1上流側目標空燃比を理論空燃比に設定するとともに前記第2上流側目標空燃比を理論空燃比に設定していてもよい。   In this case, the air-fuel ratio feedback control means may set the first upstream target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio and set the second upstream target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio.

また、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記第1上流側目標空燃比を理論空燃比に設定するとともに、前記第2上流側目標空燃比を「前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」外であって「理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である強制リッチ空燃比」及び「前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」外であって「理論空燃比よりもリーン側の空燃比である強制リーン空燃比」の何れかを、時間の経過とともに交互に繰り返す空燃比に設定するように構成されることが好適である。   The air-fuel ratio feedback control means sets the first upstream target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, and sets the second upstream target air-fuel ratio outside the “predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio”. It is outside the "forced rich air-fuel ratio that is the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio" and "the predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio" and is "the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio" It is preferable that any one of the “forced lean air-fuel ratios” is set to an air-fuel ratio that alternately repeats as time elapses.

これによれば、前記フィルタ再生要求が発生したと判定されたとき(即ち、微粒子捕集フィルタを再生するとき)の機関の空燃比の振幅は、前記フィルタ再生要求が発生していないと判定されているときの機関の空燃比の振幅よりも大きくなる。しかも、この状態の機関の瞬時瞬時の空燃比はウインドウを越えて振動するから、第2上流側目標空燃比が強制リーン空燃比に設定されたとき、高濃度の酸素が微粒子捕集フィルタに流入する。その結果、微粒子捕集フィルタ内において微粒子が効率よく燃焼するから、微粒子捕集フィルタを短期間内に効率よく再生することができる。但し、前述したように、第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比がウインドウ内の第2下流側目標空燃比に一致するように制御されるので、第3三元触媒に流入するガスの空燃比の平均はウインドウ内の空燃比となる。この結果、未燃物及び窒素酸化物の排出量の増大を第3三元触媒の浄化昨日により回避しながら、微粒子捕集フィルタを効率よく再生させることができる。   According to this, when it is determined that the filter regeneration request has occurred (that is, when the particulate collection filter is regenerated), it is determined that the filter regeneration request has not occurred. It becomes larger than the amplitude of the air / fuel ratio of the engine. Moreover, since the instantaneous air-fuel ratio of the engine in this state oscillates beyond the window, when the second upstream target air-fuel ratio is set to the forced lean air-fuel ratio, high concentration oxygen flows into the particulate collection filter. To do. As a result, since the fine particles burn efficiently in the fine particle collection filter, the fine particle collection filter can be efficiently regenerated within a short period of time. However, as described above, since the air-fuel ratio represented by the output of the second downstream-side air-fuel ratio sensor is controlled so as to coincide with the second downstream-side target air-fuel ratio in the window, it flows into the third three-way catalyst. The average of the air-fuel ratio of the gas to be used becomes the air-fuel ratio in the window. As a result, it is possible to efficiently regenerate the particulate collection filter while avoiding an increase in the discharge amount of unburned substances and nitrogen oxides due to the purification of the third three-way catalyst.

この場合、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記第2上流側目標空燃比を、前記第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が前記理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化したときに前記強制リッチ空燃比に設定し、前記第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が前記理論空燃比よりもリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと変化したときに前記強制リーン空燃比に設定するように構成されることが好適である。
in this case,
The air-fuel ratio feedback control means determines the second upstream target air-fuel ratio from the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to the lean-side air-fuel ratio expressed by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor. When the air-fuel ratio changes, the forced rich air-fuel ratio is set, and the air-fuel ratio represented by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. It is preferable that the forced lean air-fuel ratio is set when the fuel ratio is changed.

これによれば、第2三元触媒の酸素吸蔵量が同第2三元触媒の最大酸素吸蔵量に到達することにより前記第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が前記理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する時点(リーン反転時点)まで、前記第2上流側目標空燃比は強制リーン空燃比に設定される。このリーン反転時点において、第3三元触媒の酸素吸蔵量は同第3三元触媒の最大酸素吸蔵量には到達していない。従って、そのリーン反転時点にて第2上流側目標空燃比が強制リッチ空燃比に変更されれば第3三元触媒の浄化作用が期待できるから、エミッションの悪化を回避できる。しかも、そのリーン反転時点まで第2上流側目標空燃比が強制リーン空燃比に設定されるので、機関から高濃度の酸素を含むガスが排出される期間を長期化することができる。その結果、微粒子捕集フィルタに多量の酸素が供給されるので、微粒子捕集フィルタを効率良く再生することができる。   According to this, when the oxygen storage amount of the second three-way catalyst reaches the maximum oxygen storage amount of the second three-way catalyst, the air-fuel ratio represented by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor is the theoretical value. The second upstream target air-fuel ratio is set to the forced lean air-fuel ratio until the time when the air-fuel ratio richer than the air-fuel ratio changes to the lean air-fuel ratio (lean reversal time). At the lean inversion time, the oxygen storage amount of the third three-way catalyst does not reach the maximum oxygen storage amount of the third three-way catalyst. Therefore, if the second upstream target air-fuel ratio is changed to the forced rich air-fuel ratio at the lean inversion time, the purification action of the third three-way catalyst can be expected, so that the deterioration of the emission can be avoided. In addition, since the second upstream target air-fuel ratio is set to the forced lean air-fuel ratio until the lean inversion time, the period during which the gas containing high-concentration oxygen is discharged from the engine can be extended. As a result, since a large amount of oxygen is supplied to the particulate collection filter, the particulate collection filter can be efficiently regenerated.

この場合、前記空燃比フィードバック制御手段は、前記微粒子捕集フィルタの温度が高いほど大きくなるフィルタ温度対応値を取得するとともに、同取得されたフィルタ温度対応値が小さいほど前記強制リーン空燃比と前記理論空燃比との差を増大させることが好適である。   In this case, the air-fuel ratio feedback control means acquires a filter temperature corresponding value that increases as the temperature of the particulate collection filter increases, and the compulsory lean air-fuel ratio and the value decrease as the acquired filter temperature corresponding value decreases. It is preferable to increase the difference from the stoichiometric air-fuel ratio.

微粒子捕集フィルタの温度が低いほど、微粒子捕集フィルタに捕集されている微粒子は燃焼し難くなる。一方、微粒子捕集フィルタにより多くの酸素が供給されるほど、より多くの微粒子が燃焼する。そこで、上記空燃比フィードバック制御手段は、微粒子捕集フィルタの温度が低いほど、強制リーン空燃比をより一層リーン側の空燃比に設定することにより、機関からより多くの酸素を排出させ、それにより、微粒子捕集フィルタにより多くの酸素を供給させる。この結果、微粒子捕集フィルタの温度に関わらず、微粒子捕集フィルタの再生を確実に進行させることができる。更に、微粒子捕集フィルタの温度が高い場合には、前記第2上流側目標空燃比が前記強制リーン空燃比に設定されている場合における機関の瞬時瞬時の空燃比が理論空燃比に近づくので、機関から排出される窒素酸化物の量も低下する。従って、この態様によれば、窒素酸化物の排出量を極力少なく抑えながら、微粒子捕集フィルタを確実に再生することができる。   The lower the temperature of the particulate collection filter, the more difficult the particulate collected by the particulate collection filter burns. On the other hand, the more oxygen is supplied to the particulate collection filter, the more particulates burn. Therefore, the air-fuel ratio feedback control means discharges more oxygen from the engine by setting the forced lean air-fuel ratio to a leaner air-fuel ratio as the temperature of the particulate collection filter is lower, thereby Then, a large amount of oxygen is supplied to the particulate collection filter. As a result, the regeneration of the particulate collection filter can surely proceed regardless of the temperature of the particulate collection filter. Further, when the temperature of the particulate collection filter is high, the instantaneous instantaneous air-fuel ratio of the engine when the second upstream target air-fuel ratio is set to the forced lean air-fuel ratio approaches the stoichiometric air-fuel ratio. The amount of nitrogen oxides emitted from the engine also decreases. Therefore, according to this aspect, the particulate collection filter can be reliably regenerated while suppressing the discharge amount of nitrogen oxide as much as possible.

以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)を火花点火式多気筒(本例では4気筒)内燃機関(ガソリンエンジン)10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a spark ignition type multi-cylinder (4 cylinders in this example) internal combustion engine (gasoline engine) 10 as an internal combustion engine control apparatus (hereinafter also referred to as “first control apparatus”) according to the first embodiment. The schematic configuration of the applied system is shown. FIG. 1 shows only a cross section of a specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration. The internal combustion engine 10 includes a cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and a gasoline mixture to the cylinder block portion 20. An intake system 40 for supplying and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block unit 20 to the outside are included.

シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22の上面は、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The upper surfaces of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともにインテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。燃料噴射手段としてのインジェクタ39は、噴射指示信号に応答して同噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料を噴射するようになっている。   The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 that communicates with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake cam shaft that drives the intake valve 32, and continuously changes the phase angle of the intake cam shaft. A variable intake timing device 33, an actuator 33a of the variable intake timing device 33, an exhaust port 34 communicating with the combustion chamber 25, an exhaust valve 35 for opening and closing the exhaust port 34, an exhaust camshaft 36 for driving the exhaust valve 35, an ignition plug 37, An igniter 38 including an ignition coil for generating a high voltage to be applied to the spark plug 37 and an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31 are provided. An injector 39 as fuel injection means is configured to inject fuel of the indicated injection amount included in the injection instruction signal in response to the injection instruction signal.

吸気系統40は、インテークマニホールド41、吸気管(吸気ダクト)42、エアフィルタ43、スロットル弁44及びスロットル弁アクチュエータ44aを備えている。   The intake system 40 includes an intake manifold 41, an intake pipe (intake duct) 42, an air filter 43, a throttle valve 44, and a throttle valve actuator 44a.

インテークマニホールド41は、各気筒の燃焼室25の吸気ポート31に接続されている。より詳細には、図2に示したように、インテークマニホールド41は各吸気ポートに接続された複数の枝部41aと、それらの枝部41aが集合したサージタンク部41bと、を備えている。図1及び図2に示したように、吸気管42はサージタンク部41bに接続されている。インテークマニホールド41及び吸気管42は吸気通路を構成している。図1に示したエアフィルタ43は吸気管42の端部に設けられている。スロットル弁44は吸気管42に回動可能設けられ、回動することにより吸気管42が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ(スロットル弁駆動手段)44aは、DCモータからなり、指示信号に応答してスロットル弁44を回転駆動するようになっている。   The intake manifold 41 is connected to the intake port 31 of the combustion chamber 25 of each cylinder. More specifically, as shown in FIG. 2, the intake manifold 41 includes a plurality of branch portions 41a connected to each intake port, and a surge tank portion 41b in which those branch portions 41a are assembled. As shown in FIGS. 1 and 2, the intake pipe 42 is connected to the surge tank 41b. The intake manifold 41 and the intake pipe 42 constitute an intake passage. The air filter 43 shown in FIG. 1 is provided at the end of the intake pipe 42. The throttle valve 44 is rotatably provided in the intake pipe 42, and changes the opening cross-sectional area of the intake passage formed by the intake pipe 42 by rotating. The throttle valve actuator (throttle valve drive means) 44a is formed of a DC motor, and rotates the throttle valve 44 in response to an instruction signal.

排気系統50は、エキゾーストマニホールド51、エキゾーストパイプ(排気管)52、第1三元触媒53、微粒子捕集フィルタ54、第2三元触媒55及び第3三元触媒56を備えている。   The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51, an exhaust pipe (exhaust pipe) 52, a first three-way catalyst 53, a particulate collection filter 54, a second three-way catalyst 55, and a third three-way catalyst 56.

エキゾーストマニホールド51は、図1に示したように、各気筒の燃焼室25の排気ポート34に接続されている。より詳細には、図2に示したように、エキゾーストマニホールド51は各排気ポートに接続された複数の枝部51aと、それらの枝部51aが集合した集合部51bと、を備えている。エキゾーストパイプ52は、エキゾーストマニホールド51の集合部51bに接続されている。エキゾーストマニホールド51及びエキゾーストパイプ52は排気経路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド51の集合部51bとエキゾーストパイプ52とが形成する排ガスを通過させるための経路を、便宜上「排気通路」と称呼する。   As shown in FIG. 1, the exhaust manifold 51 is connected to the exhaust port 34 of the combustion chamber 25 of each cylinder. More specifically, as shown in FIG. 2, the exhaust manifold 51 includes a plurality of branch portions 51a connected to each exhaust port, and a collective portion 51b in which the branch portions 51a are aggregated. The exhaust pipe 52 is connected to the collective portion 51 b of the exhaust manifold 51. The exhaust manifold 51 and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust path. In the present specification, a route through which the exhaust gas formed by the collecting portion 51b of the exhaust manifold 51 and the exhaust pipe 52 is referred to as an “exhaust passage” for convenience.

第1三元触媒(上流側触媒)53は、セラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属」及び「セリア(CeO2)」を担持していて、触媒機能と酸素吸蔵・放出機能(単に「酸素吸蔵機能」又は「O2ストレージ機能」とも称呼する。)とを有する三元触媒である。第1三元触媒53はエキゾーストパイプ52に配設(介装)されている。換言すると、第1三元触媒53は、集合部51bよりも下流の排気通路に配設されている。第1三元触媒53は、スタート・キャタリティック・コンバータ(SC)とも称呼される。   The first three-way catalyst (upstream catalyst) 53 carries “noble metal as catalyst material” and “ceria (CeO2)” on a ceramic support, and has a catalytic function and an oxygen storage / release function (simply “ It is also referred to as “oxygen storage function” or “O 2 storage function”. The first three-way catalyst 53 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 52. In other words, the first three-way catalyst 53 is disposed in the exhaust passage downstream of the collecting portion 51b. The first three-way catalyst 53 is also referred to as a start catalytic converter (SC).

微粒子捕集フィルタ54はセラミックからなる周知の微粒子フィルタであり、機関10から排出される微粒子を捕集するようになっている。微粒子捕集フィルタ54は、第1三元触媒53よりも下流の位置において排気通路(エキゾーストパイプ52)に配設(介装)されている。微粒子捕集フィルタ54はパティキュレート・マター・フィルタ(PMF)とも称呼される。   The particulate collection filter 54 is a known particulate filter made of ceramic and collects particulates discharged from the engine 10. The particulate collection filter 54 is disposed (intervened) in the exhaust passage (exhaust pipe 52) at a position downstream of the first three-way catalyst 53. The particulate collection filter 54 is also referred to as a particulate matter filter (PMF).

第2三元触媒55及び第3三元触媒56は、第1三元触媒53と同様、セラミックからなる担持体に貴金属(触媒物質)及びセリア(CeO2)を担持していて、触媒機能及び酸素吸蔵機能を有する三元触媒である。
第2三元触媒55は微粒子捕集フィルタ54よりも下流の位置において排気通路(エキゾーストパイプ52)に配設(介装)されている。
第3三元触媒56は、第2三元触媒55よりも下流の位置において排気通路(エキゾーストパイプ52)に配設(介装)されている。
第2三元触媒55及び第3三元触媒56は、何れも車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ(UFC)とも称呼される。また、第2三元触媒55及び第3三元触媒56は、第1下流側触媒55及び第2下流側触媒56ともそれぞれ称呼される。
Similar to the first three-way catalyst 53, the second three-way catalyst 55 and the third three-way catalyst 56 carry a noble metal (catalyst substance) and ceria (CeO2) on a ceramic support, and have a catalytic function and oxygen. It is a three-way catalyst having a storage function.
The second three-way catalyst 55 is disposed (intervened) in the exhaust passage (exhaust pipe 52) at a position downstream of the particulate collection filter 54.
The third three-way catalyst 56 is disposed (interposed) in the exhaust passage (exhaust pipe 52) at a position downstream of the second three-way catalyst 55.
Since both the second three-way catalyst 55 and the third three-way catalyst 56 are disposed below the vehicle floor, they are also referred to as an under-floor catalytic converter (UFC). The second three-way catalyst 55 and the third three-way catalyst 56 are also referred to as a first downstream catalyst 55 and a second downstream catalyst 56, respectively.

第1三元触媒53、第2三元触媒55及び第3三元触媒56等の三元触媒は、図3に示したように、三元触媒に流入するガスの空燃比が所謂「ウインドウW」(理論空燃比を含む所定の空燃比範囲)内にあるとき、未燃物(HC,CO等)を酸化するとともに窒素酸化物(NOx)を還元することにより、これらの有害成分を高い効率で浄化する特性(触媒機能)を有する。   As shown in FIG. 3, the three-way catalyst such as the first three-way catalyst 53, the second three-way catalyst 55, and the third three-way catalyst 56 has a so-called “window W”. "When these are within the predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio, these undesired components are highly efficient by oxidizing unburnt substances (HC, CO, etc.) and reducing nitrogen oxides (NOx). It has the characteristic (catalyst function) to purify with.

また、三元触媒は、酸素吸蔵機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、HC、CO及びNOxを浄化することができる。即ち、機関の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比となって三元触媒に流入するガスにNOxが多量に含まれると、触媒はNOxから酸素分子を奪って(NOxを還元し)、その奪った酸素分子を吸蔵する。このような状態は、三元触媒が「実質的に還元剤(還元成分)を保持している状態である。」と表現することもできる。また、機関の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比になって三元触媒に流入するガスにHC,CO等の未燃物(還元成分)が多量に含まれると、三元触媒は吸蔵している酸素分子をこれらの未燃物に対して与え、これらの成分を酸化(浄化)する。このような状態は、三元触媒が「実質的に酸化剤(酸化成分)を保持している状態である。」と表現することもできる。   Further, the three-way catalyst can purify HC, CO and NOx even if the air-fuel ratio shifts from the stoichiometric air-fuel ratio to a certain extent due to the oxygen storage function. That is, if the air-fuel ratio of the engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the gas flowing into the three-way catalyst contains a large amount of NOx, the catalyst deprives the NOx of oxygen molecules (reduces NOx). ), Occlude the lost oxygen molecules. Such a state can also be expressed as “a state in which the three-way catalyst substantially holds a reducing agent (reducing component)”. In addition, when the air-fuel ratio of the engine becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio and the gas flowing into the three-way catalyst contains a large amount of unburned substances (reducing components) such as HC and CO, the three-way catalyst Gives the stored oxygen molecules to these unburned materials and oxidizes (purifies) these components. Such a state can also be expressed as “a state in which the three-way catalyst substantially holds the oxidizing agent (oxidizing component)”.

更に、このシステムは、図1に示したように、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、上流側空燃比センサ66、第1下流側空燃比センサ67、第2下流側空燃比センサ68及びアクセル開度センサ69を備えている。   Further, as shown in FIG. 1, this system includes a hot-wire air flow meter 61, a throttle position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64, a water temperature sensor 65, an upstream air-fuel ratio sensor 66, a first downstream side. An air-fuel ratio sensor 67, a second downstream air-fuel ratio sensor 68, and an accelerator opening sensor 69 are provided.

熱線式エアフローメータ61は、吸気管42内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気量)Gaを表す信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁44の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
The hot-wire air flow meter 61 detects the mass flow rate of intake air flowing in the intake pipe 42 and outputs a signal representing the mass flow rate (intake air amount per unit time of the engine 10) Ga.
The throttle position sensor 62 detects the opening of the throttle valve 44 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA.

カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが所定角度から90度、次いで90度、更に180度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。この信号はG2信号とも称呼される。
クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにクランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。クランクポジションセンサ64から出力されるパルスは後述する電気制御装置70により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置70は、カムポジションセンサ63及びクランクポジションセンサ64からの信号に基いて、機関10のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。
水温センサ65は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
The cam position sensor 63 outputs one pulse every time the intake camshaft rotates 90 degrees, 90 degrees, and 180 degrees from a predetermined angle. This signal is also referred to as a G2 signal.
The crank position sensor 64 has a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 ° and outputs a signal having a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. A pulse output from the crank position sensor 64 is converted into a signal representing the engine rotational speed NE by an electric control device 70 described later. Further, the electric control device 70 acquires the crank angle (absolute crank angle) of the engine 10 based on signals from the cam position sensor 63 and the crank position sensor 64.
The water temperature sensor 65 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

上流側空燃比センサ66は、図2に示したように、エキゾーストマニホールド51の集合部51bと第1三元触媒53との間の位置においてエキゾーストマニホールド51及びエキゾーストパイプ52の何れか(即ち、排気通路)に配設されている。上流側空燃比センサ66は、上流側空燃比センサ66が配設された排気通路内の部位を流れる排ガス(被検出ガス)の空燃比に応じた出力値を出力するようになっている。   As shown in FIG. 2, the upstream air-fuel ratio sensor 66 is located at either the exhaust manifold 51 or the exhaust pipe 52 (that is, the exhaust pipe 52) at a position between the collecting portion 51 b of the exhaust manifold 51 and the first three-way catalyst 53. (Passage). The upstream air-fuel ratio sensor 66 outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of exhaust gas (detected gas) flowing through a portion in the exhaust passage where the upstream air-fuel ratio sensor 66 is disposed.

より具体的に述べると、上流側空燃比センサ66は限界電流式の酸素濃度センサである。上流側空燃比センサ66は、図4に示したように、被検出ガスの空燃比A/F(従って、機関に供給される混合気の空燃比)に応じた電圧である出力値Vabyfsを出力するようになっている。この出力値Vabyfsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるときに値Vstoichに一致する。出力値Vabyfsは、被検出ガスの空燃比が大きくなる(リーンとなる)ほど増大する。即ち、上流側空燃比センサ66は、検出対象のガスの空燃比の変化に対して出力が連続的に変化する広域空燃比センサである。   More specifically, the upstream air-fuel ratio sensor 66 is a limiting current type oxygen concentration sensor. As shown in FIG. 4, the upstream air-fuel ratio sensor 66 outputs an output value Vabyfs that is a voltage corresponding to the air-fuel ratio A / F of the detected gas (and hence the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine). It is supposed to be. This output value Vabyfs matches the value Vstoich when the air-fuel ratio of the detected gas is the stoichiometric air-fuel ratio. The output value Vabyfs increases as the air-fuel ratio of the gas to be detected increases (lean). That is, the upstream air-fuel ratio sensor 66 is a wide-area air-fuel ratio sensor whose output continuously changes in response to changes in the air-fuel ratio of the gas to be detected.

後述する電気制御装置70は、図4により示したテーブル(マップ)Mapabyfsを記憶していて、そのテーブルに実際の出力値Vabyfsを適用することによって空燃比を検出する(検出空燃比abyfsを取得する)ようになっている。   The electric control device 70 to be described later stores the table (map) Mapabyfs shown in FIG. 4 and detects the air-fuel ratio by applying the actual output value Vabyfs to the table (acquires the detected air-fuel ratio abyfs). )

第1下流側空燃比センサ67は、図1及び図2に示したように、微粒子捕集フィルタ54と第2三元触媒55との間の位置においてエキゾーストパイプ52(排気通路)に配設されている。第1下流側空燃比センサ67は、第1下流側空燃比センサ67が配設された排気通路内の部位を流れる排ガス(被検出ガス、第2三元触媒55に流入するガス)の空燃比に応じた出力値Voxs1を出力するようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is disposed in the exhaust pipe 52 (exhaust passage) at a position between the particulate collection filter 54 and the second three-way catalyst 55. ing. The first downstream air-fuel ratio sensor 67 is an air-fuel ratio of exhaust gas (gas to be detected, gas flowing into the second three-way catalyst 55) that flows through a portion in the exhaust passage where the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is disposed. The output value Voxs1 corresponding to is output.

より具体的に述べると、第1下流側空燃比センサ67は起電力式(濃淡電池式)の酸素濃度センサである。従って、第1下流側空燃比センサ67は、酸素濃度センサ67とも称呼される。第1下流側空燃比センサ67は、図5に示したように、理論空燃比近傍において急変する電圧である出力値Voxs1を出力する。即ち、第1下流側空燃比センサ67は、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくリーン側の空燃比であるときに略0.1(V)、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくリッチ側の空燃比であるときに略0.9(V)、空燃比が理論空燃比のときは0.5(V)の電圧を出力するようになっている。更に、第1下流側空燃比センサ67は、被検出ガスの空燃比が理論空燃比近傍の空燃比(前述した、三元触媒のウインドウWに実質的に対応する空燃比)であるとき、被検出ガスの空燃比がリッチからリーンに変化するに従って急激に減少する(略0.9(V)から略0.1(V)に向けて変化する)電圧を出力するようになっている。なお、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1に基づいて得られる第1三元触媒53の下流側空燃比afdown1は、図5に示した出力値Voxsと下流側空燃比afdownとの関係を表す関数をfとするとき、afdown1=f(Voxs1)により求められる。   More specifically, the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is an electromotive force type (concentration cell type) oxygen concentration sensor. Therefore, the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is also referred to as an oxygen concentration sensor 67. As shown in FIG. 5, the first downstream air-fuel ratio sensor 67 outputs an output value Voxs1, which is a voltage that changes suddenly in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. That is, the first downstream side air-fuel ratio sensor 67 is approximately 0.1 (V) when the air-fuel ratio of the gas to be detected is larger than the stoichiometric air-fuel ratio and is on the lean side, and the air-fuel ratio of the gas to be detected is theoretically A voltage of approximately 0.9 (V) is output when the air-fuel ratio is greater than the air-fuel ratio and rich, and 0.5 (V) when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the first downstream side air-fuel ratio sensor 67 detects the target gas when the air-fuel ratio of the detected gas is an air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (the air-fuel ratio substantially corresponding to the three-way catalyst window W described above). A voltage that suddenly decreases (changes from approximately 0.9 (V) to approximately 0.1 (V)) as the air-fuel ratio of the detection gas changes from rich to lean is output. The downstream air-fuel ratio afdown1 of the first three-way catalyst 53 obtained based on the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is the relationship between the output value Voxs and the downstream air-fuel ratio afdown shown in FIG. Where f is a function representing the following, it is obtained by afdown1 = f (Voxs1).

第2下流側空燃比センサ68は、図1及び図2に示したように、第2三元触媒55と第3三元触媒56との間の位置においてエキゾーストパイプ52(排気通路)に配設されている。第2下流側空燃比センサ68は、第2下流側空燃比センサ68が配設された排気通路内の部位を流れる排ガス(被検出ガス、第3三元触媒56に流入するガス)の空燃比に応じた出力値Voxs2を出力するようになっている。第2下流側空燃比センサ68は、第1下流側空燃比センサ67と同じ出力特性を有する起電力式の酸素濃度センサである。第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2に基づいて得られる第2三元触媒55の下流側空燃比afdown2は、図5に示した出力値Voxs2と下流側空燃比afdownとの関係を表す関数をfとするとき、afdown2=f(Voxs2)により求められる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is disposed in the exhaust pipe 52 (exhaust passage) at a position between the second three-way catalyst 55 and the third three-way catalyst 56. Has been. The second downstream air-fuel ratio sensor 68 is an air-fuel ratio of exhaust gas (gas to be detected, gas flowing into the third three-way catalyst 56) flowing through a portion in the exhaust passage where the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is disposed. The output value Voxs2 corresponding to is output. The second downstream air-fuel ratio sensor 68 is an electromotive force type oxygen concentration sensor having the same output characteristics as the first downstream air-fuel ratio sensor 67. The downstream air-fuel ratio afdown2 of the second three-way catalyst 55 obtained based on the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 represents the relationship between the output value Voxs2 and the downstream air-fuel ratio afdown shown in FIG. When the function is f, it is obtained by afdown2 = f (Voxs2).

このように、機関10の排気通路には、その上流側から下流側に向けて、上流側空燃比センサ66、第1三元触媒53、微粒子捕集フィルタ54、第1下流側空燃比センサ67、第2三元触媒55、第2下流側空燃比センサ68及び第3三元触媒56が順に直列に配設されている。   Thus, the upstream air-fuel ratio sensor 66, the first three-way catalyst 53, the particulate collection filter 54, and the first downstream air-fuel ratio sensor 67 are arranged in the exhaust passage of the engine 10 from the upstream side toward the downstream side. The second three-way catalyst 55, the second downstream air-fuel ratio sensor 68, and the third three-way catalyst 56 are sequentially arranged in series.

再び、図1を参照すると、アクセル開度センサ69は、運転者によって操作されるアクセルペダル81の操作量を検出し、アクセルペダル81の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   Referring to FIG. 1 again, the accelerator opening sensor 69 detects the operation amount of the accelerator pedal 81 operated by the driver, and outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal 81.

電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)及び定数等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、並びに、ADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。   The electric control device 70 includes a CPU 71 connected by a bus, a routine (program) executed by the CPU 71, a ROM 72 pre-stored with tables (look-up tables, maps), constants, and the like, and the CPU 71 temporarily stores data as necessary. The microcomputer 73 includes a RAM 73 that stores data, a backup RAM 74 that stores data while the power is on, and retains the stored data even when the power is shut off, and an interface 75 that includes an AD converter.

インターフェース75は、前記センサ61〜69と接続され、CPU71にセンサ61〜69からの信号を供給するとともに、CPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、インジェクタ39及びスロットル弁アクチュエータ44a等に駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。   The interface 75 is connected to the sensors 61 to 69, supplies signals from the sensors 61 to 69 to the CPU 71, and according to instructions from the CPU 71, the actuator 33a, the igniter 38, the injector 39, and the throttle valve of the variable intake timing device 33. A drive signal (instruction signal) is sent to the actuator 44a and the like.

次に、第1制御装置による各種の空燃比制御の概要について述べる。
<メインフィードバック制御の概要>
第1制御装置は、メインフィードバック制御条件が成立したとき、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsに基づいて取得された上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfr(メインフィードバック目標値)に一致するように機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御(メインフィードバック制御)する。本例において、メインフィードバック制御条件は、上流側空燃比センサ66が活性化しているときに成立し、その他の場合に不成立となる。なお、メインフィードバック制御条件には、他の条件が加えられてもよい。後述するように、メインフィードバック制御においては、上流側目標空燃比abyfrと筒内吸入空気量Mcとに基づいて基本燃料噴射量(フィードフォワード燃料噴射量)Fbaseが決定され、その基本燃料噴射量Fbaseは、「出力値Vabyfsに基づいて取得された上流側空燃比abyfs」と「上流側目標空燃比abyfr」とが一致するようにそれらの値に基づいて算出されるメインフィードバック補正値KFmainにより補正される。
Next, the outline of various air-fuel ratio controls by the first control device will be described.
<Outline of main feedback control>
When the main feedback control condition is satisfied, the first control device sets the upstream air-fuel ratio abyfs acquired based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 to the upstream target air-fuel ratio abyfr (main feedback target value). Feedback control (main feedback control) is performed on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine so as to match. In this example, the main feedback control condition is satisfied when the upstream air-fuel ratio sensor 66 is activated, and is not satisfied in other cases. Other conditions may be added to the main feedback control condition. As will be described later, in the main feedback control, the basic fuel injection amount (feedforward fuel injection amount) Fbase is determined based on the upstream target air-fuel ratio abyfr and the cylinder intake air amount Mc, and the basic fuel injection amount Fbase is determined. Is corrected by the main feedback correction value KFmain calculated based on these values so that the “upstream air-fuel ratio abyfs acquired based on the output value Vabyfs” and the “upstream target air-fuel ratio abyfr” match. The

上流側目標空燃比abyfrは、微粒子捕集フィルタ54を再生する要求が発生していないとき(フィルタ再生要求非発生時)に実行される「通常空燃比フィードバック制御時」において第1上流側目標空燃比に設定され、微粒子捕集フィルタ54を再生する要求が発生したとき(フィルタ再生要求発生時)に実行される「フィルタ再生用空燃比フィードバック制御時」において第2上流側目標空燃比に設定される。第1制御装置において、第1上流側目標空燃比と第2上流側目標空燃比は同一であり、何れも「理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の空燃比(本例においては理論空燃比)」に設定される。この「理論空燃比を含む所定の空燃比範囲」とは、上述した「ウインドウW」のことである。なお、第2上流側目標空燃比は、後述する第2実施形態等に係る制御装置において、「強制リーン空燃比afenL」及び「強制リッチ空燃比afenR」に時間の経過に伴って交互に変化させられる場合もある。   The upstream target air-fuel ratio abyfr is the first upstream target air-fuel ratio in “normal air-fuel ratio feedback control” that is executed when a request to regenerate the particulate collection filter 54 is not generated (when no filter regeneration request is generated). The air-fuel ratio is set to the second upstream target air-fuel ratio at the time of “filter regeneration air-fuel ratio feedback control” executed when a request to regenerate the particulate collection filter 54 is generated (when the filter regeneration request is generated). The In the first control device, the first upstream target air-fuel ratio and the second upstream target air-fuel ratio are the same, and both are “air-fuel ratios within a predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio (in this example, the stoichiometric air-fuel ratio). Fuel ratio) ”. The “predetermined air / fuel ratio range including the theoretical air / fuel ratio” refers to the “window W” described above. Note that the second upstream target air-fuel ratio is changed alternately to “forced lean air-fuel ratio afenL” and “forced rich air-fuel ratio afenR” with the passage of time in the control device according to the second embodiment described later. Sometimes.

<サブフィードバック制御の概要>
第1制御装置は、サブフィードバック制御条件が成立したとき、上記メインフィードバック制御に加えてサブフィードバック制御を実行する。このサブフィードバック制御は、第1下流側空燃比センサ67及び第2下流側空燃比センサ68の何れかの出力値を用いて行われる。
<Outline of sub feedback control>
When the sub feedback control condition is satisfied, the first control device performs sub feedback control in addition to the main feedback control. This sub-feedback control is performed using the output value of either the first downstream air-fuel ratio sensor 67 or the second downstream air-fuel ratio sensor 68.

より具体的に述べると、第1制御装置は、フィルタ再生要求非発生時、第1下流側空燃比センサ67をサブフィードバック制御用の空燃比センサとして選択する。以下、このようにサブフィードバック制御用に選択される下流側空燃比センサを「選択空燃比センサ」とも称呼する。上述したメインフィードバック制御と、選択空燃比センサとして第1下流側空燃比センサ67が選択された状態におけるサブフィードバック制御と、を実行する制御が、上記「通常空燃比フィードバック制御」である。   More specifically, the first control device selects the first downstream air-fuel ratio sensor 67 as an air-fuel ratio sensor for sub feedback control when no filter regeneration request is generated. Hereinafter, the downstream air-fuel ratio sensor selected for the sub-feedback control is also referred to as “selected air-fuel ratio sensor”. The control for executing the main feedback control described above and the sub feedback control in a state where the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is selected as the selected air-fuel ratio sensor is the “normal air-fuel ratio feedback control”.

第1制御装置は、フィルタ再生要求発生時、第2下流側空燃比センサ68をサブフィードバック制御用の空燃比センサとして選択する。上述したメインフィードバック制御と、選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68が選択された状態におけるサブフィードバック制御と、を実行する制御が、上記「フィルタ再生用空燃比フィードバック制御」である。   When the filter regeneration request is generated, the first control device selects the second downstream air-fuel ratio sensor 68 as an air-fuel ratio sensor for sub feedback control. The control for executing the above-described main feedback control and the sub feedback control in a state where the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is selected as the selected air-fuel ratio sensor is the above-mentioned “filter regeneration air-fuel ratio feedback control”.

本例において、サブフィードバック制御条件は、メインフィードバック制御実行中であり、且つ、選択空燃比センサが活性化しているときに成立し、その他の場合に不成立となる。なお、サブフィードバック制御条件には、他の条件が加えられてもよい。   In this example, the sub feedback control condition is satisfied when the main feedback control is being performed and the selected air-fuel ratio sensor is activated, and is not satisfied in other cases. Note that other conditions may be added to the sub-feedback control conditions.

以下、選択空燃比センサの出力値(即ち、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1及び第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2のうちの何れか選択された方)を「選択空燃比センサの出力値Voxs」とも表記する。第1制御装置は、サブフィードバック制御において、選択空燃比センサの出力値Voxsが、下流側目標空燃比に相当する値である下流側目標値Voxsrefに一致するように、機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する。   Hereinafter, the output value of the selected air-fuel ratio sensor (that is, the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 or the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is selected). Also referred to as “output value Voxs of air-fuel ratio sensor”. In the sub-feedback control, the first control device uses the air-fuel mixture supplied to the engine so that the output value Voxs of the selected air-fuel ratio sensor matches the downstream target value Voxsref that is a value corresponding to the downstream target air-fuel ratio. Feedback control of the air-fuel ratio is performed.

換言すると、サブフィードバック制御は、選択空燃比センサの出力値Voxsにより表される下流側空燃比afdownが、下流側目標値Voxsrefにより表される下流側目標空燃比に一致するように機関に供給される混合気の空燃比(燃料量)を調整するフィードバック制御である。サブフィードバック制御は、例えば、選択空燃比センサの出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの偏差(出力偏差量DVoxs)をPI(比例・積分)制御又はPID(比例・積分、微分)制御によって「0」に一致させようとする制御である。   In other words, the sub-feedback control is supplied to the engine so that the downstream air-fuel ratio afdown represented by the output value Voxs of the selected air-fuel ratio sensor matches the downstream target air-fuel ratio represented by the downstream target value Voxsref. Feedback control for adjusting the air-fuel ratio (fuel amount) of the air-fuel mixture. In the sub feedback control, for example, the deviation (output deviation amount DVoxs) between the output value Voxs of the selected air-fuel ratio sensor and the downstream target value Voxsref is controlled by PI (proportional / integral) control or PID (proportional / integral, differential) control. This is a control that attempts to match “0”.

下流側目標値Voxsrefは、選択空燃比センサが配設された位置を通過するガス(被検出ガス)の空燃比が「理論空燃比を含む所定の空燃比範囲(ウインドウW)内の下流側目標空燃比(本例においては理論空燃比)」であるときに、「選択空燃比センサが出力するべき値(例えば、Voxsref=理論空燃比相当値Voxsst=0.5V)」に設定されている。下流側目標値Voxsrefは、フィルタ再生要求非発生時及びフィルタ再生要求発生時の双方において、理論空燃比相当値Voxsstに設定されている。これにより、機関10に供給される混合気の空燃比(より正確には、選択空燃比センサが第1下流側空燃比センサ67である場合には第2三元触媒55に流入するガスの空燃比、選択空燃比センサが第2下流側空燃比センサ68である場合には第3三元触媒56に流入するガスの空燃比)の平均(中心、中央値)が理論空燃比に一致させられる。なお、フィルタ再生要求非発生時において設定される下流側目標値Voxsrefに対応する空燃比を、便宜上「第1下流側目標空燃比」とも称呼する。また、フィルタ再生要求発生時において設定される下流側目標値Voxsrefに対応する空燃比を、便宜上「第2下流側目標空燃比」とも称呼する。   The downstream target value Voxsref indicates that the air-fuel ratio of the gas (detected gas) passing through the position where the selected air-fuel ratio sensor is disposed is “a downstream target within a predetermined air-fuel ratio range (window W) including the theoretical air-fuel ratio”. When the air / fuel ratio (theoretical air / fuel ratio in this example) is set, “a value to be output by the selected air / fuel ratio sensor (for example, Voxsref = theoretical air / fuel ratio equivalent value Voxsst = 0.5 V)” is set. The downstream target value Voxsref is set to the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Voxsst both when the filter regeneration request is not generated and when the filter regeneration request is generated. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10 (more precisely, when the selected air-fuel ratio sensor is the first downstream air-fuel ratio sensor 67, the air flow rate of the gas flowing into the second three-way catalyst 55). When the fuel ratio and the selected air-fuel ratio sensor are the second downstream air-fuel ratio sensor 68, the average (center, median) of the air-fuel ratio of the gas flowing into the third three-way catalyst 56 is made to coincide with the stoichiometric air-fuel ratio. . The air-fuel ratio corresponding to the downstream target value Voxsref that is set when no filter regeneration request is generated is also referred to as “first downstream target air-fuel ratio” for convenience. The air-fuel ratio corresponding to the downstream target value Voxsref that is set when the filter regeneration request is generated is also referred to as “second downstream target air-fuel ratio” for convenience.

なお、下流側目標値Voxsrefは、図5に示したように、選択空燃比センサが配設された位置を通過するガスの空燃比が「理論空燃比より僅かな所定値Δafだけリッチ側の空燃比AFR」に相当する空燃比であるときに「選択空燃比センサが出力するべき値(例えば、Voxsref=Vrich=0.55V)」に設定されてもよい。これにより、機関10に供給される混合気の空燃比(より正確には、選択空燃比センサが第1下流側空燃比センサ67である場合には第2三元触媒55に流入するガスの空燃比、選択空燃比センサが第2下流側空燃比センサ68である場合には第3三元触媒56に流入するガスの空燃比)の平均は理論空燃比よりも僅かにリッチ側の空燃比(以下、「弱リッチ空燃比AFR」とも称呼する。)に一致させられる。   As shown in FIG. 5, the downstream target value Voxsref indicates that the air-fuel ratio of the gas passing through the position where the selected air-fuel ratio sensor is arranged is “the air side on the rich side by a predetermined value Δaf slightly smaller than the theoretical air-fuel ratio. It may be set to “a value that the selected air-fuel ratio sensor should output (for example, Voxsref = Vrich = 0.55 V)” when the air-fuel ratio is equivalent to “fuel ratio AFR”. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10 (more precisely, when the selected air-fuel ratio sensor is the first downstream air-fuel ratio sensor 67, the air flow rate of the gas flowing into the second three-way catalyst 55 is reduced. When the fuel ratio and the selected air-fuel ratio sensor are the second downstream side air-fuel ratio sensor 68, the average of the air-fuel ratio of the gas flowing into the third three-way catalyst 56) is slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio (air-fuel ratio) Hereinafter, it is also referred to as “weakly rich air-fuel ratio AFR”).

この弱リッチ空燃比AFRは、図3に示したように、ウインドウW内であって理論空燃比よりも僅かにリッチ側の空燃比である。このように、機関に供給される混合気の空燃比の平均を弱リッチ空燃比AFRに制御するのは、第1三元触媒53、第2三元触媒55及び第3三元触媒56等の三元触媒の「未燃物の浄化率」は機関の空燃比がウインドウWより僅かにリッチ側に偏移しても比較的緩やかに低下するのに対し、三元触媒の「窒素酸化物の浄化率」は機関の空燃比がウインドウWより僅かにリーン側に偏移すると急激に低下するからである。   As shown in FIG. 3, the weak rich air-fuel ratio AFR is within the window W and is slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. In this way, the average of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is controlled to the weak rich air-fuel ratio AFR by the first three-way catalyst 53, the second three-way catalyst 55, the third three-way catalyst 56, etc. The “unburned material purification rate” of the three-way catalyst decreases relatively slowly even if the engine air-fuel ratio shifts slightly to the rich side from the window W, whereas the “three-way catalyst” This is because the “purification rate” rapidly decreases when the air-fuel ratio of the engine shifts slightly leaner than the window W.

<フィルタ再生用空燃比フィードバック制御(微粒子捕集フィルタ再生制御)の作動>
ところで、微粒子捕集フィルタ54は微粒子を捕集するほと微粒子の捕集能力が低下する。逆に、微粒子捕集フィルタ54に捕集された微粒子を微粒子捕集フィルタ54内において燃焼させれば、微粒子捕集フィルタ54の微粒子捕集能力は復帰する。即ち、微粒子捕集フィルタ54を再生させることができる。微粒子捕集フィルタ54内に捕集された微粒子を燃焼させるためには、
(1)微粒子捕集フィルタ54内が高温であること、及び、
(2)微粒子捕集フィルタ54に酸素が供給されること、
が必要である。
<Operation of filter regeneration air-fuel ratio feedback control (particulate collection filter regeneration control)>
By the way, the particulate collection filter 54 collects particulates, and the ability to collect particulates decreases. Conversely, if the particulates collected by the particulate collection filter 54 are burned in the particulate collection filter 54, the particulate collection ability of the particulate collection filter 54 is restored. That is, the particulate collection filter 54 can be regenerated. In order to burn the particulates collected in the particulate collection filter 54,
(1) The inside of the particulate collection filter 54 is at a high temperature, and
(2) oxygen is supplied to the particulate collection filter 54;
is required.

一般に、理論空燃比近傍の空燃比にて運転されるガソリン機関が通常の運転状態(始動直後等を除く運転状態)にあるとき、微粒子捕集フィルタ54内の温度は捕集された微粒子を燃焼させるのに十分な程度の高い温度になる。一方、所定の減速運転状態となってフューエルカット(燃料供給停止)制御が行われると、機関10から多量の酸素を含む空気が排出される。従って、フューエルカット制御が所定時間以上継続して実行されると、第1三元触媒53の酸素吸蔵量OSA1は第1三元触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax1に到達し、酸素が第1三元触媒53から流出し始める。第1三元触媒53から流出した酸素は微粒子捕集フィルタ54内に流入する。   In general, when a gasoline engine operated at an air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio is in a normal operating state (an operating state other than immediately after starting, etc.), the temperature in the particulate collection filter 54 burns the collected particulates. The temperature is high enough to allow On the other hand, when fuel cut (fuel supply stop) control is performed in a predetermined deceleration operation state, air containing a large amount of oxygen is discharged from the engine 10. Therefore, when the fuel cut control is continuously executed for a predetermined time or longer, the oxygen storage amount OSA1 of the first three-way catalyst 53 reaches the maximum oxygen storage amount Cmax1 of the first three-way catalyst 53, and oxygen is stored in the first third-way catalyst 53. It begins to flow out from the original catalyst 53. Oxygen flowing out from the first three-way catalyst 53 flows into the particulate collection filter 54.

この結果、微粒子捕集フィルタ54内は高温であり且つ微粒子捕集フィルタ54に酸素が供給されるので、微粒子捕集フィルタ54に捕集されていた微粒子が微粒子捕集フィルタ54内において燃焼し、微粒子捕集フィルタ54は再生される。しかしながら、フューエルカット制御がどのような頻度にて実行されるか、及び、フューエルカット制御時間がどの程度に及ぶか、は機関10の運転がどのように行われるかに依存する。従って、フューエルカット制御のみによって微粒子捕集フィルタ54を再生させることを常に期待することは適当ではない。   As a result, the inside of the particulate collection filter 54 is at a high temperature and oxygen is supplied to the particulate collection filter 54, so that the particulate collected in the particulate collection filter 54 burns in the particulate collection filter 54, The particulate collection filter 54 is regenerated. However, how often the fuel cut control is executed and how long the fuel cut control time is reached depends on how the engine 10 is operated. Therefore, it is not appropriate to always expect to regenerate the particulate collection filter 54 only by fuel cut control.

そこで、フューエルカット制御が実行されていないときに機関10の空燃比を強制的にリーン空燃比に設定することにより、機関10から比較的多量の酸素を排出させ、それによって微粒子捕集フィルタ54に酸素を供給する(微粒子を燃焼させて微粒子捕集フィルタ54を再生させる)ことが有効であると考えられる。   Therefore, when the fuel cut control is not being executed, the air-fuel ratio of the engine 10 is forcibly set to the lean air-fuel ratio, so that a relatively large amount of oxygen is discharged from the engine 10, thereby causing the particulate collection filter 54 to It is considered effective to supply oxygen (burn the fine particles to regenerate the fine particle collecting filter 54).

ところで、このように機関の空燃比をリーン空燃比に設定する場合、微粒子捕集フィルタ54に酸素を供給するためには、先ず、第1三元触媒53の酸素吸蔵量OSA1を第1三元触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax1に到達させることにより、第1三元触媒53から酸素を流出させなければならない。しかしながら、第1三元触媒53の酸素吸蔵量OSA1が第1三元触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax1に到達し、且つ、機関の空燃比がウインドウW外のリーン空燃比であると、第1三元触媒53はNOxを効果的に浄化することができない。更に、機関の空燃比はリーン空燃比に設定されているから、機関からは多量のNOxが排出される。   By the way, when the air-fuel ratio of the engine is set to the lean air-fuel ratio in this way, in order to supply oxygen to the particulate collection filter 54, first, the oxygen storage amount OSA1 of the first three-way catalyst 53 is set to the first three-way. Oxygen must flow out of the first three-way catalyst 53 by reaching the maximum oxygen storage amount Cmax1 of the catalyst 53. However, if the oxygen storage amount OSA1 of the first three-way catalyst 53 reaches the maximum oxygen storage amount Cmax1 of the first three-way catalyst 53 and the engine air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio outside the window W, the first The three-way catalyst 53 cannot effectively purify NOx. Further, since the air-fuel ratio of the engine is set to a lean air-fuel ratio, a large amount of NOx is discharged from the engine.

このとき、第2三元触媒55及び第3三元触媒56の各酸素吸蔵量がそれぞれの最大酸素吸蔵量よりもある程度小さければ、これらの三元触媒は第1三元触媒53から流出したNOxを浄化することができる。これに対し、フューエルカット復帰直後(フューエルカット終了直後)のように、第2三元触媒55及び第3三元触媒56の各酸素吸蔵量がそれぞれの最大酸素吸蔵量に到達していると、これらの三元触媒はNOxを十分に浄化ですることができず、多量のNOxが大気中に放出されてしまうという問題が生じる。   At this time, if the respective oxygen storage amounts of the second three-way catalyst 55 and the third three-way catalyst 56 are somewhat smaller than the respective maximum oxygen storage amounts, these three-way catalysts will be discharged from the first three-way catalyst 53. Can be purified. On the other hand, when the respective oxygen storage amounts of the second three-way catalyst 55 and the third three-way catalyst 56 have reached their respective maximum oxygen storage amounts, just after the fuel cut is restored (immediately after the end of the fuel cut). These three-way catalysts cannot sufficiently purify NOx, causing a problem that a large amount of NOx is released into the atmosphere.

そこで、上述したように、第1制御装置は微粒子捕集フィルタ54を再生する要求が生じたとき、サブフィードバック制御に使用する空燃比センサ(選択空燃比センサ)を第1下流側空燃比センサ67から第2下流側空燃比センサ68に切り換える。これにより、微粒子捕集フィルタ54には以下に述べるように多量の酸素が流入するので、微粒子捕集フィルタ54内において微粒子が燃焼し、微粒子捕集フィルタ54が再生する。このとき、サブフィードバック制御によって、第3三元触媒56に流入するガスの空燃比の平均が略理論空燃比に維持されるので、未燃物及び窒素酸化物は第3三元触媒56により浄化される。その結果、エミッションを悪化させることなく、微粒子捕集フィルタ54を再生することができる。この制御が、上述した「フィルタ再生用空燃比フィードバック制御」である。   Therefore, as described above, when the first control device requests to regenerate the particulate collection filter 54, the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is used as the air-fuel ratio sensor (selected air-fuel ratio sensor) used for the sub-feedback control. To the second downstream air-fuel ratio sensor 68. As a result, a large amount of oxygen flows into the particulate collection filter 54 as described below, so that the particulates burn in the particulate collection filter 54 and the particulate collection filter 54 is regenerated. At this time, the average of the air-fuel ratio of the gas flowing into the third three-way catalyst 56 is maintained at a substantially stoichiometric air-fuel ratio by sub-feedback control, so that unburned matter and nitrogen oxides are purified by the third three-way catalyst 56. Is done. As a result, the particulate collection filter 54 can be regenerated without deteriorating emissions. This control is the “filter regeneration air-fuel ratio feedback control” described above.

ここで、選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68を採用することにより、微粒子捕集フィルタ54の再生が行われる理由について述べる。   Here, the reason why the particulate filter 54 is regenerated by employing the second downstream air-fuel ratio sensor 68 as the selected air-fuel ratio sensor will be described.

いま、通常空燃比フィードバック制御中であり、選択空燃比センサとしての第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1により示される空燃比afdown1が下流側目標空燃比である理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であって、且つ、機関の空燃比がサブフィードバック制御によって理論空燃比よりもリーン側の空燃比に制御され続けていると仮定する。この場合、機関10から過剰の酸素が排出されるので、第1三元触媒53に酸素が流入する。従って、図6の(A)及び(B)の時刻t1〜時刻t2に示したように、第1三元触媒53の酸素吸蔵量OSA1は、次第に増大し、時刻t2にて第1三元触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax1に到達する。その後、時刻t2から僅かな時間が経過した時刻t3になると、酸素は微粒子捕集フィルタ54を通して微粒子捕集フィルタ54の下流へと漏れ出す。   Now, the normal air-fuel ratio feedback control is being performed, and the air-fuel ratio afdown1 indicated by the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 as the selected air-fuel ratio sensor is richer than the stoichiometric air-fuel ratio that is the downstream target air-fuel ratio. It is assumed that the air-fuel ratio of the engine and the air-fuel ratio of the engine continue to be controlled to a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio by sub-feedback control. In this case, since excess oxygen is discharged from the engine 10, oxygen flows into the first three-way catalyst 53. Accordingly, as shown at time t1 to time t2 in FIGS. 6A and 6B, the oxygen storage amount OSA1 of the first three-way catalyst 53 gradually increases, and at time t2, the first three-way catalyst. The maximum oxygen storage amount Cmax1 of 53 is reached. Thereafter, at time t3 when a slight time has elapsed from time t2, oxygen leaks through the particulate collection filter 54 to the downstream of the particulate collection filter 54.

この結果、図6の(A)の時刻t3に示したように、第1下流側空燃比センサ67の出力により示される空燃比afdown1は下流側目標空燃比(理論空燃比)よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する。即ち、第1空燃比センサの出力値Voxs1は「リーン反転」する。このとき、第1空燃比センサ67の出力値Voxs1が下流側目標空燃比(理論空燃比)に一致するようにサブフィードバック制御が実行されるので、機関の空燃比は理論空燃比よりリッチ側の空燃比へと変更される。従って、機関10から過剰な酸素が排出されなくなる。このように、選択空燃比センサとして第1下流側空燃比センサ67が選択される「通常空燃比フィードバック制御」においては、微粒子捕集フィルタ54に酸素が殆ど流入しない。従って、微粒子が燃焼せず、微粒子捕集フィルタ54の再生が進行しない。   As a result, as shown at time t3 in FIG. 6A, the air-fuel ratio afdown1 indicated by the output of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is richer than the downstream target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio). The air-fuel ratio changes from the air-fuel ratio to the lean side. That is, the output value Voxs1 of the first air-fuel ratio sensor “lean-inverts”. At this time, since the sub-feedback control is executed so that the output value Voxs1 of the first air-fuel ratio sensor 67 coincides with the downstream target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio), the air-fuel ratio of the engine is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The air / fuel ratio is changed. Accordingly, excess oxygen is not discharged from the engine 10. Thus, in the “normal air-fuel ratio feedback control” in which the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is selected as the selected air-fuel ratio sensor, oxygen hardly flows into the particulate collection filter 54. Accordingly, the particulates do not burn and the regeneration of the particulate collection filter 54 does not proceed.

これに対し、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御中(即ち、第2下流側空燃比センサ68が選択空燃比センサとして選択されている間)、上記時刻t1〜t2と同じ状態が発生したと仮定する。この場合、第2下流側空燃比センサ68は酸素吸蔵機能を有する第2三元触媒55の下流に配設されているから、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2は、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1のリーン反転後(時刻t3後)において、図6の(C)、(D)及び(E)に示したように、第2三元触媒56の酸素吸蔵量OSA2が第2三元触媒56の最大酸素吸蔵量Cmax2に到達する時点(時刻t4)の直後までリーン反転しない(時刻t5)。   On the other hand, it is assumed that the same state as the above-described times t1 to t2 occurs during the filter regeneration air-fuel ratio feedback control (that is, while the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is selected as the selected air-fuel ratio sensor). . In this case, since the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is disposed downstream of the second three-way catalyst 55 having an oxygen storage function, the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is the first downstream After the lean inversion of the output value Voxs1 of the side air-fuel ratio sensor 67 (after time t3), as shown in FIGS. 6C, 6D, and 6E, the oxygen storage amount of the second three-way catalyst 56 The lean inversion is not performed (time t5) until immediately after the time (time t4) when OSA2 reaches the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 56.

即ち、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御によれば、機関の空燃比が理論空燃比よりリッチ側の空燃比へと変更される時期が、第1下流側空燃比センサ67のリーン反転時点(時刻t3)よりも遅れた時刻t5以降となる。換言すると、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2がリーン反転するまで、機関の空燃比は理論空燃比よりもリーン側の空燃比に維持される。従って、第1下流側空燃比センサ67のリーン反転時点(時刻t3)から第2下流側空燃比センサ68のリーン反転時点(時刻t5)までの期間において、微粒子捕集フィルタ54に多量の酸素が供給される。その結果、微粒子捕集フィルタ54内において微粒子が燃焼するので、微粒子捕集フィルタ54が再生される。   That is, according to the filter regeneration air-fuel ratio feedback control, the timing when the air-fuel ratio of the engine is changed to a richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio is the lean reversal time (time t3) of the first downstream air-fuel ratio sensor 67. ) Later than time t5. In other words, the air-fuel ratio of the engine is maintained at an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio until the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is lean-reversed. Therefore, during the period from the lean inversion time (time t3) of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 to the lean inversion time (time t5) of the second downstream air-fuel ratio sensor 68, a large amount of oxygen is present in the particulate collection filter 54. Supplied. As a result, since the particulates burn in the particulate collection filter 54, the particulate collection filter 54 is regenerated.

しかも、選択空燃比センサである第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2が「ウインドウW内の下流側目標空燃比である理論空燃比に相当する値Voxsst」に一致するように制御されるので、第3三元触媒56に流入するガスの空燃比の時間的平均値はウインドウW内の空燃比となる。この結果、機関10から排出された未燃物及び窒素酸化物は第3三元触媒56により高い効率にて浄化される。以上が、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御の概要である。   In addition, the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 that is the selected air-fuel ratio sensor is controlled to coincide with the “value Voxsst corresponding to the theoretical air-fuel ratio that is the downstream target air-fuel ratio in the window W”. Therefore, the temporal average value of the air-fuel ratio of the gas flowing into the third three-way catalyst 56 becomes the air-fuel ratio in the window W. As a result, unburned matter and nitrogen oxides discharged from the engine 10 are purified with high efficiency by the third three-way catalyst 56. The above is the outline of the filter regeneration air-fuel ratio feedback control.

<作動>
次に、第1制御装置の作動について説明する。第1制御装置のCPU71は、図7のフローチャートに示した手順を所定時間の経過毎に繰り返すことにより、上述した各種の制御を行うようになっている。なお、以下の説明において、上流側空燃比センサ66、第1下流側空燃比センサ67及び第2下流側空燃比センサ68は総て活性化していると仮定する。
<Operation>
Next, the operation of the first control device will be described. The CPU 71 of the first controller performs the above-described various controls by repeating the procedure shown in the flowchart of FIG. 7 every elapse of a predetermined time. In the following description, it is assumed that the upstream air-fuel ratio sensor 66, the first downstream air-fuel ratio sensor 67, and the second downstream air-fuel ratio sensor 68 are all activated.

CPU71は、所定のタイミングにてステップ700から処理を開始し、ステップ710に進んでフィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であるか否かを判定する。フィルタ再生要求フラグXPMの値は、微粒子捕集フィルタ54を再生する要求(フィルタ再生要求)が発生しているときに「1」に設定され、微粒子捕集フィルタ54を再生する必要がないとき「0」に設定される。フィルタ再生要求フラグXPMの操作については後述する(図8を参照。)。   The CPU 71 starts processing from step 700 at a predetermined timing, proceeds to step 710, and determines whether or not the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”. The value of the filter regeneration request flag XPM is set to “1” when a request to regenerate the particulate collection filter 54 (filter regeneration request) is generated, and when it is not necessary to regenerate the particulate collection filter 54 “ 0 "is set. The operation of the filter regeneration request flag XPM will be described later (see FIG. 8).

いま、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」であると仮定する。この場合、CPU71はステップ710にて「No」と判定し、ステップ720に進んで上述した「通常空燃比フィードバック制御」を実行する。   Assume that the value of the filter regeneration request flag XPM is “0”. In this case, the CPU 71 makes a “No” determination at step 710 and proceeds to step 720 to execute the “normal air-fuel ratio feedback control” described above.

より具体的に述べると、CPU71は、ステップ720において、メインフィードバック制御及びサブフィードバック制御の両方を実行する。この場合、メインフィードバック制御の上流側目標空燃比(第1上流側目標空燃比)abyfrは理論空燃比stoichに設定され、サブフィードバック制御の下流側目標値Voxsref(第1下流側目標空燃比に対応する値)は理論空燃比に相当する理論空燃比相当値Voxsstに設定される。更に、CPU71は、サブフィードバック制御に使用する選択空燃比センサとして第1下流側空燃比センサ67を選択する。   More specifically, in step 720, the CPU 71 executes both main feedback control and sub feedback control. In this case, the upstream target air-fuel ratio (first upstream target air-fuel ratio) abyfr of the main feedback control is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the downstream target value Voxsref (corresponding to the first downstream target air-fuel ratio) of the sub-feedback control. Is set to a stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Voxsst corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the CPU 71 selects the first downstream air-fuel ratio sensor 67 as the selected air-fuel ratio sensor used for the sub feedback control.

上述したように、メインフィードバック制御は、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsに基づいて得られる上流側空燃比abyfsを上流側目標空燃比abyfrに一致させるフィードバック制御である。更に、この場合のサブフィードバック制御は、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1を下流側目標値Voxsref(理論空燃比相当値Voxsst)に一致させるフィードバック制御である。その後、CPU71はステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関の空燃比の平均は実質的に理論空燃比に一致する。つまり、上流側空燃比abyfs及び下流側空燃比afdown1に基づいて、機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の空燃比となるように、機関の空燃比がフィードバック制御される。   As described above, the main feedback control is feedback control in which the upstream air-fuel ratio abyfs obtained based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 matches the upstream target air-fuel ratio abyfr. Further, the sub-feedback control in this case is feedback control in which the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is matched with the downstream target value Voxsref (theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxsst). Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 795 to end the present routine tentatively. As a result, the average air-fuel ratio of the engine substantially matches the stoichiometric air-fuel ratio. That is, based on the upstream air-fuel ratio abyfs and the downstream air-fuel ratio afdown1, the engine air-fuel ratio is adjusted so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine becomes an air-fuel ratio within a predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio. The fuel ratio is feedback controlled.

ところで、CPU71は図8にフローチャートにより示した「フィルタ再生要求判定ルーチン」を所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、CPU71は所定のタイミングにてステップ800から処理を開始し、ステップ810に進んで「前回のフィルタ再生制御」を終了してからの吸入空気量Gaの積算値SGaが所定の閾値(フィルタ再生制御実行閾値)SGath以上となっているか否かを判定する。   Incidentally, the CPU 71 executes the “filter regeneration request determination routine” shown by the flowchart in FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU 71 starts the process from step 800 at a predetermined timing, proceeds to step 810, and the integrated value SGa of the intake air amount Ga after completing the “previous filter regeneration control” is a predetermined threshold (filter regeneration). It is determined whether or not the control execution threshold value) is greater than or equal to SGath.

この積算値SGaは所定時間Δtsの経過毎に実行される図示しない吸入空気量積算ルーチンにより更新されている。即ち、CPU71は、所定時間Δtsの経過毎に、その時点の積算値SGaにその時点にてエアフローメータ61により検出されている吸入空気量Gaを加えることにより、積算値SGaを更新する。積算値SGaはバックアップRAM74内に格納される。機関10の運転によって発生する微粒子の量は吸入空気量Gaが大きくなるほど大きくなるので、積算値SGaは微粒子捕集フィルタ54に捕集された微粒子の量を表す量となる。なお、積算値SGaはフィルタ再生用空燃比フィードバック制御(フィルタ再生制御)の実行が完了すると、吸入空気量積算ルーチンによって「0」に設定(クリア)されるようになっている。   The integrated value SGa is updated by an intake air amount integrating routine (not shown) that is executed every elapse of the predetermined time Δts. That is, the CPU 71 updates the integrated value SGa by adding the intake air amount Ga detected by the air flow meter 61 at that time to the integrated value SGa at that time every elapse of the predetermined time Δts. The integrated value SGa is stored in the backup RAM 74. Since the amount of fine particles generated by the operation of the engine 10 increases as the intake air amount Ga increases, the integrated value SGa is an amount representing the amount of fine particles collected by the fine particle collection filter 54. The integrated value SGa is set (cleared) to “0” by the intake air amount integration routine when the execution of the filter regeneration air-fuel ratio feedback control (filter regeneration control) is completed.

この時点において、積算値SGaが閾値SGathより小さいと、CPU71はステップ810にて「No」と判定してステップ830に直接進み、フィルタ再生要求フラグXPMの値が最後に「0」から「1」へと変化した後に所定時間(フィルタ再生制御実行時間)が経過したか否かを判定する。このフィルタ再生要求フラグXPMの値は、後述するように、積算値SGaが閾値SGath以上となったとき(即ち、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御が開始されたとき)、「1」に設定される(図8のステップ820を参照。)。   At this time, if the integrated value SGa is smaller than the threshold value SGath, the CPU 71 makes a “No” determination at step 810 to directly proceed to step 830, where the value of the filter regeneration request flag XPM is finally “0” to “1”. It is determined whether or not a predetermined time (filter regeneration control execution time) has elapsed after the change to. As will be described later, the value of the filter regeneration request flag XPM is set to “1” when the integrated value SGa becomes equal to or greater than a threshold value SGath (that is, when the filter regeneration air-fuel ratio feedback control is started). (See step 820 in FIG. 8).

現時点においては、積算値SGaが閾値SGathより小さいため、フィルタ再生要求フラグXPMの値は「0」に維持されている。従って、CPU71は、ステップ830にて「No」と判定してステップ895に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、フィルタ再生要求フラグXPMの値は「0」に維持されるので、通常空燃比フィードバック制御が続行され、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御は開始されない(図7のステップ710及びステップ720を参照。)。   At present, since the integrated value SGa is smaller than the threshold value SGath, the value of the filter regeneration request flag XPM is maintained at “0”. Therefore, the CPU 71 makes a “No” determination at step 830 to directly proceed to step 895 to end the present routine tentatively. As a result, since the value of the filter regeneration request flag XPM is maintained at “0”, the normal air / fuel ratio feedback control is continued, and the filter regeneration air / fuel ratio feedback control is not started (see step 710 and step 720 in FIG. 7). .)

これに対し、図8のステップ810の処理時において、積算値SGaが閾値SGath以上であると、CPU71はステップ810にて「Yes」と判定してステップ820に進み、フィルタ再生要求フラグXPMの値を「1」に設定する。この時点においては、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」から「1」に変化した後、所定時間(フィルタ再生制御実行時間)が経過していない。従って、CPU71は、ステップ830からステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、CPU71が図7のステップ710の処理を実行すると、CPU71はそのステップ710にて「Yes」と判定し、ステップ730に進んで上述した「フィルタ再生用空燃比フィードバック制御」を実行する。   On the other hand, if the integrated value SGa is equal to or greater than the threshold value SGath during the processing of step 810 in FIG. 8, the CPU 71 determines “Yes” in step 810 and proceeds to step 820 to set the value of the filter regeneration request flag XPM. Is set to “1”. At this time, the predetermined time (filter regeneration control execution time) has not elapsed after the value of the filter regeneration request flag XPM has changed from “0” to “1”. Therefore, the CPU 71 proceeds directly from step 830 to step 895 to end the present routine tentatively. At this time, when the CPU 71 executes the processing of step 710 in FIG. 7, the CPU 71 determines “Yes” in step 710 and proceeds to step 730 to execute the “filter regeneration air-fuel ratio feedback control” described above.

より具体的に述べると、CPU71は、ステップ730において、メインフィードバック制御を実行する。この場合、メインフィードバック制御の上流側目標空燃比(第2上流側目標空燃比)abyfrは理論空燃比stoichに設定される。更に、CPU71は、サブフィードバック制御に使用する選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68を選択し、サブフィードバック制御を実行する。この場合、サブフィードバック制御の下流側目標値Voxsref(第2下流側目標空燃比に対応する値)は理論空燃比に相当する理論空燃比相当値Voxsstに設定される。これにより、上述した「フィルタ再生用空燃比フィードバック制御」が実行されるので、微粒子捕集フィルタ54内に酸素が多量に供給される。この結果、微粒子が燃焼し、微粒子捕集フィルタ54の再生が開始する。その後、CPU71はステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。   More specifically, the CPU 71 executes main feedback control in step 730. In this case, the upstream target air-fuel ratio (second upstream target air-fuel ratio) abyfr of the main feedback control is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Further, the CPU 71 selects the second downstream air-fuel ratio sensor 68 as the selected air-fuel ratio sensor used for the sub-feedback control, and executes the sub-feedback control. In this case, the downstream target value Voxsref (value corresponding to the second downstream target air-fuel ratio) of the sub feedback control is set to the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Voxsst corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, the “filter regeneration air-fuel ratio feedback control” described above is executed, so that a large amount of oxygen is supplied into the particulate collection filter 54. As a result, the particulates burn and the regeneration of the particulate collection filter 54 starts. Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.

この状態が継続すると、微粒子捕集フィルタ54の再生が進行し、且つ、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」から「1」へと変化した後に所定時間(フィルタ再生制御実行時間)が経過する。従って、CPU71が図8のステップ830に進んだとき、CPU71はステップ830にて「Yes」と判定してステップ840に進み、フィルタ再生要求フラグXPMの値を「0」に設定する。そして、CPU71はステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   If this state continues, regeneration of the particulate collection filter 54 proceeds, and a predetermined time (filter regeneration control execution time) elapses after the value of the filter regeneration request flag XPM changes from “0” to “1”. To do. Accordingly, when the CPU 71 proceeds to step 830 in FIG. 8, the CPU 71 determines “Yes” at step 830 and proceeds to step 840 to set the value of the filter regeneration request flag XPM to “0”. Then, the CPU 71 proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

この結果、CPU71は図7のステップ710にて「No」と判定してステップ720に進むようになる。従って、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御が中止され、且つ、通常空燃比フィードバック制御が再開される。   As a result, the CPU 71 determines “No” in step 710 of FIG. 7 and proceeds to step 720. Therefore, the filter regeneration air-fuel ratio feedback control is stopped, and the normal air-fuel ratio feedback control is resumed.

<空燃比フィードバック制御の詳細>
ここで、上記メインフィードバック制御及び上記サブフィードバック制御の詳細について説明する。第1制御装置は、機能ブロック図である図9に示した複数の手段等によりこれらの制御(空燃比フィードバック制御)を実行する。以下、図9を参照しながら説明する。
<Details of air-fuel ratio feedback control>
Here, details of the main feedback control and the sub feedback control will be described. The first control device performs these controls (air-fuel ratio feedback control) by a plurality of means shown in FIG. 9 which is a functional block diagram. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

<基本燃料噴射量の算出>
筒内吸入空気量算出手段A1は、エアフローメータ61が計測している吸入空気量Gaと、クランクポジションセンサ64の出力に基づいて得られる機関回転速度NEと、ROM72が記憶しているテーブルMapMcと、に基づき今回の吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mc(k)を求める。ここで、添え字の(k)は、今回の吸気行程に対する値であることを示している。筒内吸入空気量Mc(k)は、各気筒の吸気行程に対応されながらRAM73に記憶されていく。第1制御装置は、筒内吸入空気量Mc(k)を、機関10の吸気通路における空気の挙動をモデル化した周知の空気量推定モデル(空気モデル)により求めてもよい。
<Calculation of basic fuel injection amount>
The cylinder intake air amount calculation means A1 includes an intake air amount Ga measured by the air flow meter 61, an engine speed NE obtained based on the output of the crank position sensor 64, and a table MapMc stored in the ROM 72. Based on the above, the in-cylinder intake air amount Mc (k) that is the intake air amount of the cylinder that reaches the current intake stroke is obtained. Here, the subscript (k) indicates a value for the current intake stroke. The in-cylinder intake air amount Mc (k) is stored in the RAM 73 while corresponding to the intake stroke of each cylinder. The first control device may determine the in-cylinder intake air amount Mc (k) by a known air amount estimation model (air model) that models the behavior of air in the intake passage of the engine 10.

上流側目標空燃比設定(決定)手段A2は、上流側目標空燃比abyfr(k)を理論空燃比に設定する。上流側目標空燃比設定(決定)手段A2は、上流側目標空燃比abyfr(k)を各気筒の吸気行程に対応させながらRAM73に記憶する。   The upstream target air-fuel ratio setting (determination) means A2 sets the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) to the theoretical air-fuel ratio. The upstream target air-fuel ratio setting (determining) means A2 stores the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) in the RAM 73 while corresponding to the intake stroke of each cylinder.

基本燃料噴射量算出手段A3は、下記の(1)式に示したように、筒内吸入空気量算出手段A1により求められた筒内吸入空気量Mc(k)を上流側目標空燃比設定手段A2により設定された上流側目標空燃比abyfr(k)で除することにより、機関の空燃比を上流側目標空燃比abyfr(k)とするための「今回の吸気行程に対する基本燃料噴射量Fbase(k)」を求める。基本燃料噴射量算出手段A3は、基本燃料噴射量Fbase(k)を、各気筒の吸気行程に対応させながらRAM73に記憶していく。
Fbase(k)=Mc(k)/abyfr(k) …(1)
As shown in the following equation (1), the basic fuel injection amount calculating means A3 uses the in-cylinder intake air amount Mc (k) obtained by the in-cylinder intake air amount calculating means A1 as the upstream target air-fuel ratio setting means. By dividing by the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) set by A2, the basic fuel injection amount Fbase (for the current intake stroke is set to make the engine air-fuel ratio the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). k) ". The basic fuel injection amount calculation means A3 stores the basic fuel injection amount Fbase (k) in the RAM 73 while corresponding to the intake stroke of each cylinder.
Fbase (k) = Mc (k) / abyfr (k) (1)

<最終燃料噴射量の算出>
最終燃料噴射量算出手段A4は、下記の(2)式により示したように、基本燃料噴射量Fbase(k)に後述するメインフィードバック補正値更新手段A15によって求められているメインフィードバック補正値KFmainを乗じ、それらの積(=Fbase(k)・KFmain)に後述するPIDコントローラA10によって求められているサブフィードバック補正値Fisubを加えて今回の最終燃料噴射量Fi(k)を求める。
Fi(k)=Fbase(k)・KFmain+Fisub …(2)
<Calculation of final fuel injection amount>
As shown by the following equation (2), the final fuel injection amount calculation means A4 uses the main feedback correction value KFmain obtained by the main feedback correction value update means A15 described later as the basic fuel injection amount Fbase (k). Multiply and add the product (= Fbase (k) · KFmain) to a sub-feedback correction value Fisub determined by the PID controller A10, which will be described later, to determine the final fuel injection amount Fi (k) for this time.
Fi (k) = Fbase (k) · KFmain + Fisub (2)

このように、第1制御装置は、最終燃料噴射量算出手段A4により、基本燃料噴射量Fbase(k)をメインフィードバック補正値KFmainとサブフィードバック補正値Fisubとに基づいて補正することにより最終燃料噴射量Fi(k)を求める。更に、第1制御装置は、この最終燃料噴射量Fi(k)の燃料が、今回の吸気行程を迎える気筒のインジェクタ39から噴射されるように、そのインジェクタ39に対して噴射指示信号を送出する。換言すると、噴射指示信号は、最終燃料噴射量Fi(k)に関する情報を指示噴射量として含んでいる。   As described above, the first control device corrects the basic fuel injection amount Fbase (k) based on the main feedback correction value KFmain and the sub feedback correction value Fisub by the final fuel injection amount calculation means A4. Find the quantity Fi (k). Further, the first control device sends an injection instruction signal to the injector 39 so that the fuel of the final fuel injection amount Fi (k) is injected from the injector 39 of the cylinder that reaches the current intake stroke. . In other words, the injection instruction signal includes information on the final fuel injection amount Fi (k) as the instruction injection amount.

<サブフィードバック補正値の算出>
フィルタ再生要求発生判定手段A5は、図8のステップ810の機能を達成する。即ち、フィルタ再生要求発生判定手段A5は、「前回のフィルタ再生制御」を終了してからの吸入空気量Gaの積算値SGaが所定の閾値(フィルタ再生制御実行閾値)SGath以上となっているか否かを判定する。フィルタ再生要求発生判定手段A5は、積算値SGaが閾値SGath以上となっているときフィルタ再生要求フラグXPMの値を「1」に設定するようになっている。更に、フィルタ再生要求発生判定手段A5は、フィルタ再生制御実行時間が所定時間(フィルタ再生制御実行時間)以上となったか否かを判定し、フィルタ再生制御実行時間が所定時間以上となったとき、フィルタ再生要求フラグXPMの値を「0」に設定するようになっている。
<Calculation of sub feedback correction value>
The filter regeneration request occurrence determination means A5 achieves the function of step 810 in FIG. That is, the filter regeneration request generation determination unit A5 determines whether or not the integrated value SGa of the intake air amount Ga after the completion of the “previous filter regeneration control” is equal to or greater than a predetermined threshold (filter regeneration control execution threshold) SGath. Determine whether. The filter regeneration request occurrence determination means A5 sets the value of the filter regeneration request flag XPM to “1” when the integrated value SGa is equal to or greater than the threshold value SGath. Further, the filter regeneration request generation determining means A5 determines whether or not the filter regeneration control execution time is equal to or longer than a predetermined time (filter regeneration control execution time). The value of the filter regeneration request flag XPM is set to “0”.

選択手段A6は、フィルタ再生要求発生判定手段A5から出力されるフィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」であるとき、サブフィードバック制御に用いる空燃比センサ(選択空燃比センサ)として第1下流側空燃比センサ67を選択するようになっている。選択手段A6は、フィルタ再生要求発生判定手段A5から出力されるフィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であるとき、サブフィードバック制御に用いる空燃比センサ(選択空燃比センサ)として第2下流側空燃比センサ68を選択するようになっている。選択手段A6は、選択した下流側空燃比センサの出力値Voxs1又はVoxs2を出力値Voxsとして出力するようになっている。   When the value of the filter regeneration request flag XPM output from the filter regeneration request generation determining unit A5 is “0”, the selecting unit A6 is the first downstream side as the air / fuel ratio sensor (selected air / fuel ratio sensor) used for the sub feedback control. The air-fuel ratio sensor 67 is selected. When the value of the filter regeneration request flag XPM output from the filter regeneration request generation determining unit A5 is “1”, the selecting unit A6 is the second downstream side as an air / fuel ratio sensor (selected air / fuel ratio sensor) used for sub feedback control. The air-fuel ratio sensor 68 is selected. The selection means A6 outputs the output value Voxs1 or Voxs2 of the selected downstream air-fuel ratio sensor as the output value Voxs.

下流側目標値設定手段A7は、下流側目標値Voxsrefを出力するようになっている。下流側目標値Voxsrefは、理論空燃比に対応する値Voxsst(例えば、0.5(V))に設定されている。なお、下流側目標値Voxsrefは、上述した弱リッチ空燃比AFRに対応する値Vrich(例えば、0.55(V))に設定されてもよい。   The downstream target value setting means A7 outputs the downstream target value Voxsref. The downstream target value Voxsref is set to a value Voxsst (for example, 0.5 (V)) corresponding to the theoretical air-fuel ratio. The downstream target value Voxsref may be set to a value Vrich (for example, 0.55 (V)) corresponding to the above-described weak rich air-fuel ratio AFR.

出力偏差量算出手段A8は、下記(3)式に基づいて、下流側目標値設定手段A7により設定されている現時点での下流側目標値Voxsrefから、同現時点で選択手段A6から出力されている下流側空燃比センサの出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。出力偏差量算出手段A8は、求めた出力偏差量DVoxsをローパスフィルタA9に出力する。
DVoxs=Voxsref−Voxs …(3)
Based on the following equation (3), the output deviation amount calculation means A8 is output from the downstream target value Voxsref at the current time set by the downstream target value setting means A7 from the selection means A6. The output deviation amount DVoxs is obtained by subtracting the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor. The output deviation amount calculation means A8 outputs the obtained output deviation amount DVoxs to the low-pass filter A9.
DVoxs = Voxsref−Voxs (3)

ローパスフィルタA9は一次のデジタルフィルタである。ローパスフィルタA9の特性を表す伝達関数A9(s)は下記の(4)式により示される。(4)式において、sはラプラス演算子であり、τ1は時定数である。ローパスフィルタA9は周波数(1/τ1)以下の低周波数成分を通過させ、且つ、周波数(1/τ1)以上の高周波数成分が通過させない。ローパスフィルタA9は出力偏差量DVoxsの値を入力するとともに出力偏差量DVoxsの値をローパスフィルタ処理した後の値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowをPIDコントローラA10に出力する。
A9(s)=1/(1+τ1・s) …(4)
The low-pass filter A9 is a primary digital filter. A transfer function A9 (s) representing the characteristics of the low-pass filter A9 is expressed by the following equation (4). In the equation (4), s is a Laplace operator, and τ1 is a time constant. The low-pass filter A9 passes a low-frequency component having a frequency (1 / τ1) or lower and does not pass a high-frequency component having a frequency (1 / τ1) or higher. The low-pass filter A9 inputs the value of the output deviation amount DVoxs and outputs the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter, which is a value after low-pass filtering the output deviation amount DVoxs, to the PID controller A10.
A9 (s) = 1 / (1 + τ1 · s) (4)

PIDコントローラA10は、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを下記(5)式に基づいて比例・積分・微分処理(PID処理)し、サブフィードバック補正値Fisubを求める。
Fisub=Kp・DVoxslow+Ki・SDVoxslow+Kd・DDVoxslow …(5)
The PID controller A10 performs proportional / integral / differential processing (PID processing) on the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter based on the following equation (5) to obtain a sub feedback correction value Fisub.
Fisub = Kp · DVoxslow + Ki · SDVoxslow + Kd · DDVoxslow… (5)

上記(5)式において、Kpは予め設定された比例ゲイン(比例定数)、Kiは予め設定された積分ゲイン(積分定数)、Kdは予め設定された微分ゲイン(微分定数)である。また、SDVoxslowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの時間積分値であり、DDVoxslowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの時間微分値である。以上により、サブフィードバック補正値Fisubが求められる。なお、PIDコントローラA10は、選択空燃比センサとして第1下流側空燃比センサ67が選択される通常空燃比フィードバック制御用のゲイン(比例ゲインKp1、積分ゲインKi1、微分ゲインKd1)と、選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68が選択されるフィルタ再生用空燃比フィードバック制御用のゲイン(比例ゲインKp2、積分ゲインKi2、微分ゲインKd2)とを2種類備え、どちらの制御が行われるかに応じてゲインを切り換えてもよい。この場合、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御用のゲインは、通常空燃比フィードバック制御用のゲインよりも小さく設定されていることが望ましい。   In the above equation (5), Kp is a preset proportional gain (proportional constant), Ki is a preset integral gain (integral constant), and Kd is a preset differential gain (differential constant). SDVoxslow is a time integral value of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter, and DDVoxslow is a time differential value of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter. Thus, the sub feedback correction value Fisub is obtained. Note that the PID controller A10 includes a normal air-fuel ratio feedback control gain (proportional gain Kp1, integral gain Ki1, differential gain Kd1) at which the first downstream air-fuel ratio sensor 67 is selected as the selected air-fuel ratio sensor, and the selected air-fuel ratio. There are two types of gains (proportional gain Kp2, integral gain Ki2, differential gain Kd2) for filter regeneration air-fuel ratio feedback control in which the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is selected as the sensor, and which one is controlled? The gain may be switched in accordance with. In this case, it is desirable that the gain for filter regeneration air-fuel ratio feedback control is set smaller than the gain for normal air-fuel ratio feedback control.

以上から明らかなように、フィルタ再生要求発生判定手段A5、選択手段A6、下流側目標値設定手段A7、出力偏差量算出手段A8、ローパスフィルタA9及びPIDコントローラA10はサブフィードバック補正値算出手段を構成している。   As is clear from the above, the filter regeneration request generation determination means A5, the selection means A6, the downstream target value setting means A7, the output deviation amount calculation means A8, the low-pass filter A9, and the PID controller A10 constitute sub-feedback correction value calculation means. is doing.

<メインフィードバック補正値の算出>
テーブル変換手段A11は、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsと、図4に示した上流側空燃比センサ出力値Vabyfsと空燃比A/Fとの関係を表すテーブルMapabyfsと、に基づいて、上流側空燃比センサ66が検出している現時点の検出空燃比abyfs(k)を求める。
<Calculation of main feedback correction value>
Based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 and the table Mapabyfs representing the relationship between the upstream air-fuel ratio sensor output value Vabyfs and the air-fuel ratio A / F shown in FIG. The present detected air-fuel ratio abyfs (k) detected by the upstream air-fuel ratio sensor 66 is obtained.

目標空燃比遅延手段A12は、RAM73に記憶されている上流側目標空燃比abyfrのうち、現時点からNストローク(N回の吸気行程)前の時点の上流側目標空燃比abyfrをRAM73から読み出し、これを上流側目標空燃比abyfr(k-N)として設定する。ここで、添え字の(k-N)は、今回の吸気行程からNストローク(4気筒エンジンにおいて、N・180°CA、CA;クランク角)前の吸気行程に対した値であることを示している。上流側目標空燃比abyfr(k-N)は、現時点からNストローク前に吸気行程を迎えた気筒の基本燃料噴射量Fbase(k-N)(=Mc(k-N)/abyfr(k-N))を算出するために用いられた上流側目標空燃比である(上記(1)式を参照。)。   The target air-fuel ratio delay means A12 reads the upstream target air-fuel ratio abyfr stored in the RAM 73 from the RAM 73 at the time before the N stroke (N intake strokes) from the current time. Is set as the upstream target air-fuel ratio abyfr (kN). Here, the subscript (kN) indicates a value relative to the intake stroke before the N stroke (N · 180 ° CA, CA: crank angle in a four-cylinder engine) from the current intake stroke. . The upstream target air-fuel ratio abyfr (kN) is used to calculate the basic fuel injection amount Fbase (kN) (= Mc (kN) / abyfr (kN)) of the cylinder that has reached the intake stroke N strokes before the present time. The upstream target air-fuel ratio thus obtained (see the above formula (1)).

ここで、前記値Nは、内燃機関10の排気量及び燃焼室25から上流側空燃比センサ66までの距離等により異なる値である。このように、現時点からNストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k-N)をメインフィードバック補正値の算出に用いるのは、インジェクタ39から噴射された燃料を含み且つ燃焼室25内で燃焼された混合気が上流側空燃比センサ66に到達するまでには、Nストロークに相当する無駄時間L1を要するからである。なお、値Nは、機関回転速度NEが大きいほど小さくなり、且つ、機関の負荷(例えば、筒内吸入空気量Mc)が大きくなるほど小さくなるように変更されることが望ましい。   Here, the value N differs depending on the displacement of the internal combustion engine 10, the distance from the combustion chamber 25 to the upstream air-fuel ratio sensor 66, and the like. Thus, the upstream target air-fuel ratio abyfr (kN) N strokes before the current stroke is used for calculating the main feedback correction value because the fuel containing the fuel injected from the injector 39 and mixed in the combustion chamber 25 is used. This is because a dead time L1 corresponding to the N stroke is required until the air reaches the upstream air-fuel ratio sensor 66. The value N is desirably changed so as to decrease as the engine rotational speed NE increases and to decrease as the engine load (for example, the cylinder intake air amount Mc) increases.

上流側空燃比偏差算出手段A13は、下記(6)式に基づいて、「遅延手段A12から出力された上流側目標空燃比abyfr(k-N)」から「テーブル変換手段A11により求められた現時点の検出空燃比abyfs(k)」を減じることにより、空燃比偏差Dafを求める。この空燃比偏差Dafは、Nストローク前の時点において筒内に供給された混合気の空燃比の目標空燃比からの偏差を表す量である。
Daf=abyfrtgt(k)−abyfs(k) …(6)
The upstream air-fuel ratio deviation calculating means A13 is based on the following expression (6) and detects the present time obtained by the table converting means A11 from the “upstream target air-fuel ratio abyfr (kN) output from the delay means A12”. The air-fuel ratio deviation Daf is obtained by subtracting the “air-fuel ratio abyfs (k)”. This air-fuel ratio deviation Daf is an amount representing a deviation from the target air-fuel ratio of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the cylinder at a time point before the N stroke.
Daf = abyfrtgt (k) −abyfs (k) (6)

ハイパスフィルタA14は一次のフィルタである。ハイパスフィルタA14の特性を表す伝達関数A14(s)は(7)式により示される。(7)式において、sはラプラス演算子であり、τ1は時定数である。時定数τ1は上記ローパスフィルタA9の時定数τ1と同一の時定数である。ハイパスフィルタA14は、周波数(1/τ1)以上の高周波成分を通過させ、周波数(1/τ1)以下の低周波数成分を通過させない。
A14(s)={1−1/(1+τ1・s)} …(7)
The high-pass filter A14 is a primary filter. A transfer function A14 (s) representing the characteristics of the high-pass filter A14 is expressed by equation (7). In equation (7), s is a Laplace operator, and τ1 is a time constant. The time constant τ1 is the same time constant as the time constant τ1 of the low-pass filter A9. The high-pass filter A14 passes a high-frequency component having a frequency (1 / τ1) or higher and does not pass a low-frequency component having a frequency (1 / τ1) or lower.
A14 (s) = {1-1 / (1 + τ1 · s)} (7)

ハイパスフィルタA14は、前記上流側空燃比偏差算出手段A13により求められた空燃比偏差Dafを入力するとともに、上記(7)式より表された特性式に従って空燃比偏差Dafをハイパスフィルタ処理した後の値であるメインフィードバック制御用偏差DafHiを出力する。   The high-pass filter A14 receives the air-fuel ratio deviation Daf obtained by the upstream-side air-fuel ratio deviation calculating means A13, and after high-pass filtering the air-fuel ratio deviation Daf according to the characteristic expression expressed by the above equation (7). The main feedback control deviation DafHi, which is a value, is output.

メインフィードバック補正値更新手段A15は、ハイパスフィルタA14の出力値であるメインフィードバック制御用偏差DafHiを比例処理する。即ち、メインフィードバック補正値更新手段A15は、メインフィードバック制御用偏差DafHiに比例ゲインGpHiを乗じることにより、メインフィードバック補正値KFmainを求める。このメインフィードバック補正値KFmainは、前記(2)式により示したように、最終燃料噴射量Fi(k)を求める際に使用される。   The main feedback correction value updating means A15 performs proportional processing on the main feedback control deviation DafHi, which is the output value of the high-pass filter A14. That is, the main feedback correction value updating unit A15 obtains the main feedback correction value KFmain by multiplying the main feedback control deviation DafHi by the proportional gain GpHi. The main feedback correction value KFmain is used when determining the final fuel injection amount Fi (k) as shown by the equation (2).

なお、メインフィードバック補正値更新手段A15は、下記(8)式に基いて、ハイパスフィルタA14の出力値であるメインフィードバック制御用偏差DafHiを比例・積分処理(PI処理)することにより、メインフィードバック補正値KFmainを求めてもよい。
KFmain=Gphi・DafHi+Gihi・SDafHi …(8)
The main feedback correction value updating unit A15 performs main feedback correction by performing proportional / integral processing (PI processing) on the main feedback control deviation DafHi, which is an output value of the high-pass filter A14, based on the following equation (8). The value KFmain may be obtained.
KFmain = Gphi / DafHi + Gihi / SDafHi (8)

上記(8)式において、Gphiは予め設定された比例ゲイン(比例定数)、Gihiは予め設定された積分ゲイン(積分定数)である。SDafHiはメインフィードバック制御用偏差DafHiの時間積分値である。   In the above equation (8), Gphi is a preset proportional gain (proportional constant), and Gihi is a preset integral gain (integral constant). SDafHi is a time integral value of the deviation DafHi for main feedback control.

以上から明らかなように、上流側目標空燃比設定手段A2、テーブル変換手段A11、目標空燃比遅延手段A12、上流側空燃比偏差算出手段A13、ハイパスフィルタA14及びメインフィードバック補正値更新手段A15は、メインフィードバック補正値算出手段を構成している。   As is apparent from the above, the upstream target air-fuel ratio setting means A2, table conversion means A11, target air-fuel ratio delay means A12, upstream air-fuel ratio deviation calculation means A13, high-pass filter A14, and main feedback correction value update means A15 are: Main feedback correction value calculation means is configured.

このように、第1制御装置は、メインフィードバック制御系とサブフィードバック制御系とを基本燃料噴射量Fbaseの算出系に対して並列且つ独立に接続している。即ち、第1制御装置は、基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック補正値KFmainを乗じるメインフィードバック制御と、サブフィードバック補正値Fisubを加えるサブフィードバック制御とを独立に実行する。   In this way, the first control device connects the main feedback control system and the sub feedback control system in parallel and independently to the calculation system for the basic fuel injection amount Fbase. That is, the first control device independently executes main feedback control that multiplies the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback correction value KFmain and sub feedback control that adds the sub feedback correction value Fisub.

更に、メインフィードバック制御用偏差DafHiは、ハイパスフィルタA14によって空燃比偏差Dafにハイパスフィルタ処理を施した値であって第1三元触媒53の下流には現れない空燃比変動を反映した値である。従って、メインフィードバック補正値KFmainとサブフィードバック補正値Fisubとは、機関に供給される混合気の空燃比の変動を干渉するように補正することがない。加えて、メインフィードバック制御により過渡運転状態における空燃比の急変が抑制され、サブフィードバック制御により「第1三元触媒53又は第2三元触媒55の下流の空燃比の変動として現れる緩やかな空燃比の偏移」が解消される。更に、サブフィードバック制御によって、「上流側空燃比センサ66の特性ズレ」及び「上流側空燃比センサ66の配設位置」等に起因する「空燃比の平均に対する上流側空燃比センサ66の検出誤差」によって「機関の空燃比の平均がウインドウWから外れてしまうこと」を回避することができる。なお、このような空燃比フィードバック制御の詳細については、例えば、特開2005−273524に開示されている。   Further, the main feedback control deviation DafHi is a value obtained by subjecting the air-fuel ratio deviation Daf to the high-pass filter processing by the high-pass filter A14 and reflecting the air-fuel ratio fluctuation that does not appear downstream of the first three-way catalyst 53. . Therefore, the main feedback correction value KFmain and the sub feedback correction value Fisub are not corrected so as to interfere with the fluctuation of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine. In addition, a sudden change in the air-fuel ratio in the transient operation state is suppressed by the main feedback control, and a gradual air-fuel ratio that appears as “a fluctuation in the air-fuel ratio downstream of the first three-way catalyst 53 or the second three-way catalyst 55 by the sub-feedback control. Is eliminated. Further, the detection error of the upstream air-fuel ratio sensor 66 with respect to the average of the air-fuel ratio caused by the “characteristic deviation of the upstream air-fuel ratio sensor 66”, the “position of the upstream air-fuel ratio sensor 66”, etc. "Can prevent the engine air-fuel ratio average from deviating from the window W". Details of such air-fuel ratio feedback control are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-273524.

(詳細な作動)
次に、第1制御装置の作動について詳細に説明する。以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、a1,a2,…を引数とする値Xを求めるためのテーブルを表すものとする。また、引数の値がセンサの検出値である場合、その引数の値には現在値が適用される。
(Detailed operation)
Next, the operation of the first control device will be described in detail. Hereinafter, for convenience of explanation, “MapX (a1, a2,...)” Represents a table for obtaining a value X having a1, a2,. If the argument value is a sensor detection value, the current value is applied to the argument value.

<最終燃料噴射量Fi(k)の算出>
CPU71は、図10にフローチャートにより示した最終燃料噴射量Fiの計算及び噴射指示を行うルーチンを、各気筒のクランク角が各気筒の吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、任意の気筒のクランク角度が上記所定クランク角度になると、CPU71はステップ1000から処理を開始して以下に記載したステップ1010乃至ステップ1050の処理を順に行い、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。
<Calculation of final fuel injection amount Fi (k)>
The CPU 71 performs the routine for calculating the final fuel injection amount Fi and the injection instruction shown in the flowchart of FIG. 10. The CPU 71 performs a predetermined crank angle before the intake top dead center of each cylinder (for example, BTDC 90 ° CA). Each time it becomes, it is executed repeatedly. Therefore, when the crank angle of an arbitrary cylinder reaches the predetermined crank angle, the CPU 71 starts processing from step 1000, sequentially performs the processing of steps 1010 to 1050 described below, and proceeds to step 1095 to temporarily execute this routine. finish.

ステップ1010:CPU71は、テーブルMapMc(NE,Ga)に基づいて今回の吸気行程を迎える気筒(以下、「燃料噴射気筒」と云うこともある。)に吸入される今回の筒内吸入空気量Mc(k)を推定・決定する。
ステップ1020:CPU71は、今回の上流側目標空燃比abyfr(k)に理論空燃比stoichを設定する。
ステップ1030:CPU71は、上記(1)式に従い、上記筒内吸入空気量Mc(k)を上記上流側目標空燃比abyfr(k)で除することにより、基本燃料噴射量Fbase(k)を算出する。
Step 1010: The CPU 71 performs the current in-cylinder intake air amount Mc to be drawn into a cylinder (hereinafter, also referred to as “fuel injection cylinder”) that reaches the current intake stroke based on the table MapMc (NE, Ga). Estimate and determine (k).
Step 1020: The CPU 71 sets the stoichiometric air-fuel ratio stoich to the current upstream target air-fuel ratio abyfr (k).
Step 1030: The CPU 71 calculates the basic fuel injection amount Fbase (k) by dividing the in-cylinder intake air amount Mc (k) by the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) according to the equation (1). To do.

ステップ1040:CPU71は、上記(2)式に従い、基本燃料噴射量Fbaseと後述するルーチンにて求められているメインフィードバック補正値KFmainとの積にサブフィードバック補正値Fisubを加えて今回の最終燃料噴射量Fi(k)を求める。
ステップ1050:CPU71は、最終燃料噴射量Fi(k)の燃料が燃料噴射気筒に対するインジェクタ39から噴射されるように、そのインジェクタ39に対して噴射指示を行う。
Step 1040: The CPU 71 adds the sub-feedback correction value Fisub to the product of the basic fuel injection amount Fbase and the main feedback correction value KFmain obtained in the routine to be described later, according to the above equation (2). Find the quantity Fi (k).
Step 1050: The CPU 71 issues an injection instruction to the injector 39 so that the fuel of the final fuel injection amount Fi (k) is injected from the injector 39 for the fuel injection cylinder.

以上により、基本燃料噴射量Fbaseが上流側目標空燃比abyfr(k)と今回の筒内吸入空気量Mc(k)とに基づいて取得され、その基本燃料噴射量Fbaseがメインフィードバック補正値KFmainとサブフィードバック補正値Fisubとにより補正されることにより最終的な燃料噴射量(最終燃料噴射量)Fiが求められ、その最終燃料噴射量Fiの燃料の噴射指示が燃料噴射気筒のインジェクタ39に対してなされる。   As described above, the basic fuel injection amount Fbase is acquired based on the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) and the current in-cylinder intake air amount Mc (k), and the basic fuel injection amount Fbase is obtained from the main feedback correction value KFmain. The final fuel injection amount (final fuel injection amount) Fi is obtained by correcting with the sub-feedback correction value Fisub, and the fuel injection instruction of the final fuel injection amount Fi is sent to the injector 39 of the fuel injection cylinder. Made.

<メインフィードバック補正値の計算>
次に、メインフィードバック補正値KFmainを算出する際の作動について説明する。CPU71は図11にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングにてCPU71はステップ1100から処理を開始し、ステップ1110にてメインフィードバック制御条件成立フラグXmainFBの値が「1」であるか否かを判定する。メインフィードバック制御条件成立フラグXmainFBの値は、メインフィードバック制御条件が成立したときに「1」に設定され、メインフィードバック制御条件が不成立のとき「0」に設定される。いま、メインフィードバック制御条件成立フラグXmainFBの値が「1」であるとすると、CPU71は、以下に記載したステップ1120乃至ステップ1160の処理を順に行い、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
<Calculation of main feedback correction value>
Next, the operation for calculating the main feedback correction value KFmain will be described. The CPU 71 is configured to repeatedly execute the routine shown in the flowchart of FIG. 11 every elapse of a predetermined time. Accordingly, the CPU 71 starts processing from step 1100 at a predetermined timing, and determines whether or not the value of the main feedback control condition satisfaction flag XmainFB is “1” in step 1110. The value of the main feedback control condition satisfaction flag XmainFB is set to “1” when the main feedback control condition is satisfied, and is set to “0” when the main feedback control condition is not satisfied. Assuming that the value of the main feedback control condition satisfaction flag XmainFB is “1”, the CPU 71 sequentially performs the processing from step 1120 to step 1160 described below, proceeds to step 1195, and temporarily terminates this routine.

ステップ1120:CPU71は、現時点の上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfsを図4に示したテーブルMapabyfs(Vabyfs)に基づいて変換することにより、現時点の検出空燃比abyfs(k)を求める。
ステップ1130:CPU71は、現時点からNストローク前の上流側目標空燃比abyfr(k−N)をメインフィードバック用目標空燃比abyfrtgt(k)として設定する。
ステップ1140:CPU71は、上記(6)式に従って、メインフィードバック用目標空燃比abyfrtgt(k)から現時点の検出空燃比abyfs(k)を減じることにより、空燃比偏差Dafを求める。
ステップ1150:CPU71は、空燃比偏差Dafに上記(7)式により表された特性を有するハイパスフィルタ処理を施すことにより、メインフィードバック制御用偏差DafHiを取得する。
ステップ1160:CPU71は、メインフィードバック制御用偏差DafHiに比例ゲインGpHiを乗じて得られる積に値「1」を加えることにより、メインフィードバック補正値KFmainを求める。
Step 1120: The CPU 71 obtains the current detected air-fuel ratio abyfs (k) by converting the current output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 based on the table Mapabyfs (Vabyfs) shown in FIG.
Step 1130: The CPU 71 sets the upstream target air-fuel ratio abyfr (k−N) N strokes before the current time as the main feedback target air-fuel ratio abyfrtgt (k).
Step 1140: The CPU 71 obtains the air-fuel ratio deviation Daf by subtracting the current detected air-fuel ratio abyfs (k) from the main feedback target air-fuel ratio abyfrtgt (k) according to the above equation (6).
Step 1150: The CPU 71 obtains a main feedback control deviation DafHi by subjecting the air-fuel ratio deviation Daf to high-pass filter processing having the characteristic expressed by the above equation (7).
Step 1160: The CPU 71 obtains a main feedback correction value KFmain by adding a value “1” to the product obtained by multiplying the main feedback control deviation DafHi by the proportional gain GpHi.

一方、メインフィードバック制御条件成立フラグXmainFBの値が「0」であるとすると、CPU71は、ステップ1110にて「No」と判定してステップ1170に進み、メインフィードバック補正値KFmainを「1」に設定する。その後、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上のようにして、メインフィードバック補正値KFmainが更新される。   On the other hand, if the value of the main feedback control condition satisfaction flag XmainFB is “0”, the CPU 71 determines “No” in step 1110 and proceeds to step 1170 to set the main feedback correction value KFmain to “1”. To do. Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively. As described above, the main feedback correction value KFmain is updated.

<サブフィードバック補正値の計算>
次に、サブフィードバック補正値Fisubを算出するための作動について説明する。CPU71は図12にフローチャートにより示したルーチンを、所定時間が経過する毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPU71はステップ1200から処理を開始し、ステップ1205に進んでサブフィードバック制御条件成立フラグXsubFBの値が「1」であるか否かを判定する。
<Calculation of sub feedback correction value>
Next, an operation for calculating the sub feedback correction value Fisub will be described. The CPU 71 repeatedly executes the routine shown in the flowchart of FIG. 12 every time a predetermined time elapses. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU 71 starts the process from step 1200 and proceeds to step 1205 to determine whether or not the value of the sub feedback control condition satisfaction flag XsubFB is “1”.

サブフィードバック制御条件成立フラグXsubFBの値は、サブフィードバック制御条件が成立したときに「1」に設定され、サブフィードバック制御条件が不成立のとき「0」に設定される。   The value of the sub feedback control condition satisfaction flag XsubFB is set to “1” when the sub feedback control condition is satisfied, and is set to “0” when the sub feedback control condition is not satisfied.

いま、サブフィードバック制御条件成立フラグXsubFBの値が「1」であるとすると、CPU71はステップ1205にて「Yes」と判定してステップ1210に進み、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であるか否かを判定する。このフィルタ再生要求フラグXPMの値は、前述した図8に示したルーチンにより操作されている。   Now, assuming that the value of the sub feedback control condition satisfaction flag XsubFB is “1”, the CPU 71 determines “Yes” in step 1205 and proceeds to step 1210, and the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”. It is determined whether or not there is. The value of the filter regeneration request flag XPM is manipulated by the routine shown in FIG.

このとき、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であれば、CPU71はステップ1210にて「Yes」と判定してステップ1215に進み、選択空燃比センサの出力値Voxsに第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2を格納する。即ち、CPU71は選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68を選択する。これに対し、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」であれば、CPU71はステップ1210にて「No」と判定してステップ1220に進み、選択空燃比センサの出力値Voxsに第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1を格納する。即ち、CPU71は選択空燃比センサとして第1下流側空燃比センサ67を選択する。その後、CPU71は、以下に記載したステップ1225乃至ステップ1250の処理を順に行い、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。   At this time, if the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”, the CPU 71 determines “Yes” in step 1210 and proceeds to step 1215 to set the output value Voxs of the selected air-fuel ratio sensor to the second downstream side empty air. The output value Voxs2 of the fuel ratio sensor 68 is stored. That is, the CPU 71 selects the second downstream air-fuel ratio sensor 68 as the selected air-fuel ratio sensor. On the other hand, if the value of the filter regeneration request flag XPM is “0”, the CPU 71 makes a “No” determination at step 1210 to proceed to step 1220 to set the output value Voxs of the selected air-fuel ratio sensor to the first downstream side. The output value Voxs1 of the air-fuel ratio sensor 67 is stored. That is, the CPU 71 selects the first downstream air-fuel ratio sensor 67 as the selected air-fuel ratio sensor. Thereafter, the CPU 71 sequentially performs the processing from step 1225 to step 1250 described below, proceeds to step 1295, and once ends this routine.

ステップ1225:CPU71は、上記(3)式に従って、下流側目標値Voxsrefから現時点の下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。なお、前述したように、下流側目標値Voxsrefは理論空燃比に対応した値Voxsstに設定されている。
ステップ1230:CPU71は、出力偏差量DVoxsに対して上記(4)式により表された特性を有するローパスフィルタ処理を施すことによりローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを算出する。
Step 1225: The CPU 71 determines the output deviation amount DVoxs by subtracting the current output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 from the downstream target value Voxsref according to the above equation (3). As described above, the downstream target value Voxsref is set to a value Voxsst corresponding to the theoretical air-fuel ratio.
Step 1230: The CPU 71 calculates the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter by performing low-pass filter processing having the characteristic expressed by the above equation (4) on the output deviation amount DVoxs.

ステップ1235:CPU71は、下記(9)式に基づきローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの微分値DDVoxslowを求める。(9)式において、DVoxslow1は前回の本ルーチン実行時においてステップ1235(後述)にて更新された「ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslow」の前回値である。また、Δtは本ルーチンが前回実行された時点から今回実行された時点までの時間である。
DDVoxslow=(DVoxslow-DVoxslow1)/Δt …(9)
Step 1235: The CPU 71 obtains a differential value DDVoxslow of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter based on the following equation (9). In the equation (9), DVoxslow1 is the previous value of “the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter” updated in step 1235 (described later) at the previous execution of this routine. Δt is the time from the time when this routine was executed last time to the time when this routine was executed this time.
DDVoxslow = (DVoxslow-DVoxslow1) / Δt (9)

ステップ1240:CPU71は、上記(5)式に従って、サブフィードバック補正値Fisubを求める。
ステップ1245:CPU71は、その時点におけるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの積分値SDVoxslowに上記ステップ1230にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを加えて、新たなローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの積分値SDVoxslowを求める。
ステップ1250:CPU71は、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの前回値DVoxslow1に上記ステップ1230にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを格納する。
Step 1240: The CPU 71 obtains a sub feedback correction value Fisub according to the above equation (5).
Step 1245: The CPU 71 adds the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter obtained in the above step 1230 to the integrated value SDVoxslow of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low-pass filter at that time point, thereby obtaining a new output deviation amount after passing through the low-pass filter. Find the integrated value SDVoxslow of DVoxslow.
Step 1250: The CPU 71 stores the output deviation amount DVoxslow after passing through the low pass filter obtained in the above step 1230 in the previous value DVoxslow1 of the output deviation amount DVoxslow after passing through the low pass filter.

一方、ステップ1205の判定時において、サブフィードバック制御条件成立フラグXsubFBの値が「0」であるとすると、CPU71はステップ1205にて「No」と判定してステップ1255に進み、サブフィードバック補正値Fisubを「0」に設定し、続くステップ1260にてローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの積分値SDVoxslowを「0」に設定した後、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the value of the sub feedback control condition establishment flag XsubFB is “0” at the time of determination in step 1205, the CPU 71 determines “No” in step 1205 and proceeds to step 1255 to execute the sub feedback correction value Fisub. Is set to “0”, and in step 1260, the integrated value SDVoxslow of the output deviation DVoxslow after passing through the low-pass filter is set to “0”. Then, the process proceeds to step 1295, and this routine is temporarily ended.

このように、サブフィードバック制御条件が不成立(XsubFB=0)であるとき、サブフィードバック補正値Fisubが「0」に設定されるから、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに応じた空燃比のフィードバック制御は行われない。   Thus, when the sub-feedback control condition is not satisfied (XsubFB = 0), the sub-feedback correction value Fisub is set to “0”, so the air-fuel ratio corresponding to the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 is reduced. Feedback control is not performed.

以上、説明したように、第1制御装置は、フィルタ再生要求非発生時(フィルタ再生要求フラグXPM=0)、上流側空燃比センサ66の出力Vabyfsにより表される空燃比abyfsが「理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の第1上流側目標空燃比(abyfr,理論空燃比)に一致するとともに、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1により表される空燃比afdown1(=f(Voxs1))が理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の第2下流側目標空燃比(理論空燃比相当値Voxsst)に一致するように、機関10に供給される混合気の空燃比を制御する通常空燃比フィードバック制御を行なう。更に、第1制御装置は、フィルタ再生要求発生時(フィルタ再生要求フラグXPM=1)、上流側空燃比センサ66の出力Vabyfsにより表される空燃比abyfsが所定の第2上流側目標空燃比(第1上流側目標空燃比と同じ理論空燃比)に一致するとともに、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2により表される空燃比afdown2(=f(Voxs2))が第2下流側目標空燃比(第1下流側目標空燃比と同じ理論空燃比相当値Voxsst)に一致するように、機関10に供給される混合気の空燃比を制御するフィルタ再生用空燃比フィードバック制御を行なう。   As described above, when the filter regeneration request is not generated (filter regeneration request flag XPM = 0), the first control device determines that the air-fuel ratio abyfs expressed by the output Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 is “theoretical air-fuel ratio”. Is equal to the first upstream target air-fuel ratio (abyfr, stoichiometric air-fuel ratio) within a predetermined air-fuel ratio range including the air-fuel ratio afdown1 (= f) expressed by the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 (Voxs1)) is made equal to the second downstream target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxsst) within a predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio. In addition, the first control device performs an air-fuel ratio abyfs represented by the output Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 66 when a filter regeneration request is generated (filter regeneration request flag XPM = 1). Predetermined second upstream target The air-fuel ratio (the same theoretical air-fuel ratio as the first upstream target air-fuel ratio) coincides with the air-fuel ratio afdown2 (= f (Voxs2)) expressed by the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68. Filter regeneration air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10 so as to coincide with the downstream target air-fuel ratio (the same stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Voxsst as the first downstream target air-fuel ratio). Do.

この結果、機関から排出された未燃物及び窒素酸化物は、通常空燃比フィードバック制御時においては少なくとも第2三元触媒55及び第3三元触媒56により高い効率にて浄化され、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御時においては少なくとも第3三元触媒56により高い効率にて浄化される。また、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御時、微粒子捕集フィルタ54には多量の酸素が流入する。従って、第1制御装置は、未燃物及び窒素酸化物の排出量の増大を抑制しながら、微粒子捕集フィルタ54を再生させることができる。   As a result, unburned matter and nitrogen oxides discharged from the engine are purified at high efficiency by at least the second three-way catalyst 55 and the third three-way catalyst 56 during normal air-fuel ratio feedback control, and are used for filter regeneration. At the time of air-fuel ratio feedback control, at least the third three-way catalyst 56 is purified with high efficiency. In addition, during the filter regeneration air-fuel ratio feedback control, a large amount of oxygen flows into the particulate collection filter 54. Therefore, the first control device can regenerate the particulate collection filter 54 while suppressing an increase in the discharge amount of unburned matter and nitrogen oxides.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。第2制御装置は、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御における上流側目標空燃比abyfrを、強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとに時間の経過とともに交互に変化させる点のみにおいて第1制御装置と相違している。このような制御を「空燃比アクティブ制御」と言う。
(Second Embodiment)
Next, a control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “second control device”) will be described. The second control device is the first control device only in that the upstream target air-fuel ratio abyfr in the filter regeneration air-fuel ratio feedback control is alternately changed over time with the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR. Is different. Such control is referred to as “air-fuel ratio active control”.

より具体的に述べると、第2制御装置のCPU71は、第1制御装置のCPU71が実行する図7に示したルーチンに代えて、図13にフローチャートにより示したルーチンを実行する点においてのみ第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。なお、図13において図7に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図7のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は省略される。   More specifically, the CPU 71 of the second control device is the first controller only in that the routine shown in the flowchart of FIG. 13 is executed instead of the routine shown in FIG. 7 executed by the CPU 71 of the first control device. It is different from the control device. Therefore, the following description will be made with this difference as the center. In FIG. 13, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those assigned to such steps in FIG. 7. A detailed description of these steps is omitted.

図13に示したルーチンは図7に示したルーチンのステップ730をステップ1310に置換した点のみにおいて図7に示したルーチンと相違している。このステップ1310の処理は、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」のとき(フィルタ再生要求発生時)に行われる。   The routine shown in FIG. 13 is different from the routine shown in FIG. 7 only in that step 730 of the routine shown in FIG. The processing in step 1310 is performed when the value of the filter regeneration request flag XPM is “1” (when a filter regeneration request is generated).

より具体的に述べると、CPU71はステップ1310に進んだとき、再生用空燃比フィードバック制御を実行することにより、微粒子捕集フィルタ54を再生する。この場合、CPU71はメインフィードバック制御及びサブフィードバック制御を実行する。メインフィードバック制御の上流側目標空燃比(即ち、第2上流側目標空燃比)abyfrは、図14に示したように、強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとの間で時間の経過とともに交互に繰り返す空燃比に設定される。   More specifically, when the CPU 71 proceeds to step 1310, it performs regeneration air-fuel ratio feedback control to regenerate the particulate collection filter 54. In this case, the CPU 71 executes main feedback control and sub feedback control. As shown in FIG. 14, the upstream target air-fuel ratio (that is, the second upstream target air-fuel ratio) abyfr of the main feedback control is changed between the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR as time elapses. It is set to an air-fuel ratio that repeats alternately.

即ち、CPU71は、図14の時刻t1に示したように、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2が理論空燃比相当値Voxsstよりも小さい値から大きい値へと変化したとき、上流側目標空燃比abyfrを強制リーン空燃比afenLに設定する。このタイミングは、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2により表される空燃比afdown2が理論空燃比よりリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと反転する時点であり、「出力値Voxs2のリッチ反転時」とも称呼される。   That is, when the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value smaller than the theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxsst to a larger value as shown at time t1 in FIG. The target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL. This timing is the time when the air-fuel ratio afdown2 represented by the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is reversed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio. Also referred to as “rich inversion of Voxs2.”

その後、CPU71は、図14の時刻t2に示したように、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2が理論空燃比相当値Voxsstよりも大きい値から小さい値へと変化したとき、上流側目標空燃比abyfrを強制リッチ空燃比afenRに設定する。このタイミングは、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2により表される空燃比afdown2が理論空燃比よりリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと反転する時点であり、「出力値Voxs2のリーン反転時」とも称呼される。   Thereafter, when the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 changes from a value larger than the theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxsst to a smaller value as shown at time t2 in FIG. The target air-fuel ratio abyfr is set to the forced rich air-fuel ratio afenR. This timing is the time when the air-fuel ratio afdown2 represented by the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 reverses from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio. Also referred to as “Voxs2 lean reversal”.

更に、CPU71は、図14の時刻t3に示したように、次の「出力値Voxs2のリッチ反転時」に上流側目標空燃比abyfrを強制リーン空燃比afenLに設定し、図14の時刻t4に示したように、次の「出力値Voxs2のリーン反転時」に上流側目標空燃比abyfrを強制リッチ空燃比afenRに設定する。以降、CPU71はこのような動作を繰り返す。   Further, as shown at time t3 in FIG. 14, the CPU 71 sets the upstream target air-fuel ratio abyfr to the forced lean air-fuel ratio afenL at the next “at the time of rich inversion of the output value Voxs2,” and at time t4 in FIG. As shown, the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced rich air-fuel ratio afenR at the next “at the time of lean inversion of the output value Voxs2.” Thereafter, the CPU 71 repeats such an operation.

強制リーン空燃比afenLは、前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲(ウインドウW)外であって理論空燃比よりも空燃比ΔafL(ΔafL>0)だけリーン側の空燃比である。即ち、強制リーン空燃比afenL=理論空燃比stoich+ΔafLである。
強制リッチ空燃比afenRは、前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲(ウインドウW)外であって理論空燃比よりも空燃比ΔafR(ΔafR>0)だけリッチ側の空燃比である。即ち、強制リッチ空燃比afenR=理論空燃比stoich−ΔafRである。
この結果、上流側目標空燃比abyfrは、幅AC1(=ΔafL+ΔafR)を有しながら矩形波状に変化する。
なお、本例において、空燃比ΔafLと空燃比ΔafRとは等しいが、空燃比ΔafLは空燃比ΔafR以上に設定されることが好ましい。
The forced lean air-fuel ratio afenL is an air-fuel ratio that is outside the predetermined air-fuel ratio range (window W) including the stoichiometric air-fuel ratio and is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio ΔafL (ΔafL> 0). That is, forced lean air-fuel ratio afenL = theoretical air-fuel ratio stoich + ΔafL.
The forced rich air-fuel ratio afenR is outside the predetermined air-fuel ratio range (window W) including the stoichiometric air-fuel ratio and is richer than the stoichiometric air-fuel ratio by the air-fuel ratio ΔafR (ΔafR> 0). That is, forced rich air-fuel ratio afenR = theoretical air-fuel ratio stoich−ΔafR.
As a result, the upstream target air-fuel ratio abyfr changes in a rectangular waveform while having a width AC1 (= ΔafL + ΔafR).
In this example, the air-fuel ratio ΔafL and the air-fuel ratio ΔafR are equal, but the air-fuel ratio ΔafL is preferably set to be equal to or higher than the air-fuel ratio ΔafR.

更に、CPU71は、図13のステップ1310において、サブフィードバック制御に使用する選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68を選択し、サブフィードバック制御を実行する。この場合、サブフィードバック制御の下流側目標値Voxsref(第2下流側目標空燃比に対応する値)は、理論空燃比に相当する理論空燃比相当値Voxsstに設定される。   Further, in step 1310 of FIG. 13, the CPU 71 selects the second downstream air-fuel ratio sensor 68 as the selected air-fuel ratio sensor used for the sub-feedback control, and executes the sub-feedback control. In this case, the downstream target value Voxsref (the value corresponding to the second downstream target air-fuel ratio) of the sub feedback control is set to the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Voxsst corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio.

以上の制御により、上流側空燃比センサ66が配設されている箇所を通過する排ガス(第1三元触媒53に流入する排ガス)の空燃比は、上流側目標空燃比abyfrの変化に伴う基本噴射量Fbaseの変化及びメインフィードバック制御により、強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとを交互に繰り返すように変化させられる。従って、上流側目標空燃比abyfrが強制リーン空燃比afenLに設定されている期間、多量且つ高濃度の酸素が機関10から排出され、第1三元触媒53を介して微粒子捕集フィルタ54に流入する。その結果、微粒子捕集フィルタ54が効率よく再生される。   With the above control, the air-fuel ratio of the exhaust gas (exhaust gas flowing into the first three-way catalyst 53) passing through the location where the upstream air-fuel ratio sensor 66 is disposed is basically the same as the upstream target air-fuel ratio abyfr changes. By changing the injection amount Fbase and main feedback control, the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR are changed alternately. Accordingly, during the period when the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL, a large amount and high concentration of oxygen is discharged from the engine 10 and flows into the particulate collection filter 54 via the first three-way catalyst 53. To do. As a result, the particulate collection filter 54 is efficiently regenerated.

その一方、第1制御装置と同様、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2が理論空燃比相当値Voxsstとなるようにサブフィードバック制御が実行される。従って、第3三元触媒56に流入する排ガスの平均は理論空燃比に一致する。その結果、エミッションを良好に維持することができる。   On the other hand, similarly to the first control device, the sub feedback control is executed so that the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 becomes the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value Voxsst. Therefore, the average of the exhaust gas flowing into the third three-way catalyst 56 matches the stoichiometric air fuel ratio. As a result, the emission can be maintained satisfactorily.

図15は、第2制御装置のCPU71が実行する詳細フローチャートの一つである。第2制御装置のCPU71は、図10のルーチンに代えて図15のルーチンを実行する他、第1制御装置のCPU71と同様に図8、図11及び図12に示したルーチンを実行する。   FIG. 15 is one of detailed flowcharts executed by the CPU 71 of the second control device. The CPU 71 of the second control device executes the routine shown in FIGS. 8, 11 and 12 in the same manner as the CPU 71 of the first control device, in addition to executing the routine of FIG. 15 instead of the routine of FIG.

図15のルーチンは、図10のステップ1020を、ステップ1510乃至ステップ1530に置換したルーチンである。より具体的に説明すると、CPU71はステップ1510にてフィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であるか否かを判定する。そして、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であれば、CPU71はステップ1510からステップ1520に進み、上流側目標空燃比abyfr(k)に上述した空燃比アクティブ制御用の空燃比(強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとを交互に繰り返す空燃比)を設定する。即ち、CPU71は、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2が理論空燃比相当値Voxsstよりも小さいとき、上流側目標空燃比abyfr(k)を強制リッチ空燃比afenRに設定する。更に、CPU71は、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2が理論空燃比相当値Voxsstよりも大きいとき、上流側目標空燃比abyfr(k)を強制リーン空燃比afenLに設定する。   The routine of FIG. 15 is a routine in which step 1020 of FIG. 10 is replaced with steps 1510 to 1530. More specifically, the CPU 71 determines in step 1510 whether or not the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”. If the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”, the CPU 71 proceeds from step 1510 to step 1520 to set the air-fuel ratio (forced lean) for the air-fuel ratio active control described above to the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). The air-fuel ratio (air-fuel ratio) in which the air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR are alternately repeated is set. That is, when the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is smaller than the theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxsst, the CPU 71 sets the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) to the forced rich air-fuel ratio afenR. Further, when the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is larger than the theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxsst, the CPU 71 sets the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) to the forced lean air-fuel ratio afenL.

これにより、ステップ1030にて求められる基本燃料噴射量Fbase(k)も強制リーン空燃比afenL及び強制リッチ空燃比afenRの何れかに応じて変化する。更に、図11に示したメインフィードバック補正値計算ルーチンにおいて、上流側目標空燃比abyfr(k)が空燃比アクティブ制御用の空燃比となるので、メインフィードバック補正値KFmainも「機関の空燃比をその空燃比アクティブ制御用の空燃比に一致させるように」算出される。   As a result, the basic fuel injection amount Fbase (k) obtained in step 1030 also changes in accordance with either the forced lean air-fuel ratio afenL or the forced rich air-fuel ratio afenR. Further, in the main feedback correction value calculation routine shown in FIG. 11, since the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) becomes the air-fuel ratio for air-fuel ratio active control, the main feedback correction value KFmain also sets “the air-fuel ratio of the engine It is calculated so as to coincide with the air-fuel ratio for air-fuel ratio active control.

このとき(即ち、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であるとき)、CPU71は図12のステップ1210にて「Yes」と判定してステップ1215に進み、選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68を選択する。従って、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2に基づいてサブフィードバック補正値Fisubが算出される(サブフィードバック制御が実行される。)。   At this time (that is, when the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”), the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 1210 in FIG. 12 and proceeds to step 1215 to select the second downstream as the selected air-fuel ratio sensor. The side air-fuel ratio sensor 68 is selected. Accordingly, the sub feedback correction value Fisub is calculated based on the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 (sub feedback control is executed).

一方、CPU71が図15のステップ1510を実行する際、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」であれば、CPU71はステップ1510からステップ1530に進み、上流側目標空燃比abyfr(k)に理論空燃比stoichを設定する。   On the other hand, when the CPU 71 executes step 1510 in FIG. 15, if the value of the filter regeneration request flag XPM is “0”, the CPU 71 proceeds from step 1510 to step 1530 and theoretically sets the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). Set the air-fuel ratio stoich.

更に、CPU71は、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」であれば、図12のステップ1210にて「No」と判定してステップ1220にに進み、選択空燃比センサとして第1下流側空燃比センサ67を選択する。従って、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1に基づいてサブフィードバック補正値Fisubが算出される(サブフィードバック制御が実行される。)。この結果、第1制御装置が実行する通常空燃比フィードバック制御と同一の通常空燃比フィードバック制御が実行される。   Further, if the value of the filter regeneration request flag XPM is “0”, the CPU 71 makes a “No” determination at step 1210 in FIG. 12 to proceed to step 1220, where the first downstream-side empty sensor is selected as the selected air-fuel ratio sensor. The fuel ratio sensor 67 is selected. Therefore, the sub feedback correction value Fisub is calculated based on the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 (sub feedback control is executed). As a result, the normal air-fuel ratio feedback control that is the same as the normal air-fuel ratio feedback control executed by the first control device is executed.

以上、説明したように、第2制御装置によれば、フィルタ再生要求が発生したと判定されたとき(フィルタ再生要求発生時)の機関の空燃比の振幅は、前記フィルタ再生要求が発生していないと判定されているとき(通常時、フィルタ再生要求非発生時)の機関の空燃比の振幅よりも大きくなる。しかも、このフィルタ再生要求発生時における機関の空燃比(平均ではなく瞬時瞬時の空燃比)はウインドウWを越えて振動し、且つ、上流側目標空燃比abyfrが強制リーン空燃比afenLに設定されているときには機関10から高濃度の酸素が多量に排出される。   As described above, according to the second control device, the amplitude of the air-fuel ratio of the engine when it is determined that the filter regeneration request has occurred (when the filter regeneration request is generated) This is larger than the amplitude of the air-fuel ratio of the engine when it is determined that there is no (normal time, when no filter regeneration request is generated). Moreover, the engine air-fuel ratio (instantaneous instantaneous air-fuel ratio instead of the average) at the time of this filter regeneration request oscillates over the window W, and the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL. When the engine 10 is on, a large amount of high concentration oxygen is discharged.

従って、フィルタ再生要求発生時、高濃度の酸素が微粒子捕集フィルタ54に流入するから、微粒子は効率よく燃焼する。更に、この高濃度の酸素により単位時間あたりに燃焼する微粒子量は増大するから、より多くの熱が発生する。従って、この熱により微粒子捕集フィルタ54の温度が更に上昇するから、微粒子の燃焼効率が一層向上する。これらの結果、第2制御装置は、微粒子捕集フィルタ54を短期間内に効率良く再生することができる。   Therefore, when a filter regeneration request is generated, high-concentration oxygen flows into the particulate collection filter 54, so that the particulates burn efficiently. Furthermore, since the amount of fine particles combusted per unit time is increased by this high concentration of oxygen, more heat is generated. Therefore, the temperature of the particulate collection filter 54 is further increased by this heat, so that the combustion efficiency of the particulates is further improved. As a result, the second control device can efficiently regenerate the particulate collection filter 54 within a short period of time.

加えて、第2制御装置によれば、「出力値Voxs2のリッチ反転時」に上流側目標空燃比abyfrが強制リーン空燃比afenLに設定され、「出力値Voxs2のリーン反転時」に上流側目標空燃比abyfrが強制リッチ空燃比afenRに設定される。従って、第2三元触媒55の酸素吸蔵量OSA2が「0」になった時点(出力値Voxs2のリッチ反転時)から第2三元触媒55の最大酸素吸蔵量Cmax2に到達する時点(出力値Voxs2のリーン反転時)までの期間、上流側目標空燃比abyfrは強制リーン空燃比afenLに設定される。更に、この出力値Voxs2のリーン反転時において、第3三元触媒56の酸素吸蔵量OSA3は第3三元触媒56の最大酸素吸蔵量Cmax3には到達していない。そして、その出力値Voxs2のリーン反転時において上流側目標空燃比abyfrが強制リッチ空燃比afenRに変更されるから、第3三元触媒56が浄化できないほどのNOxが第3三元触媒56に流入しない。   In addition, according to the second control apparatus, the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL at the time of rich inversion of the output value Voxs2, and the upstream target at the time of “at the time of lean inversion of the output value Voxs2". The air-fuel ratio abyfr is set to the forced rich air-fuel ratio afenR. Therefore, when the oxygen storage amount OSA2 of the second three-way catalyst 55 reaches “0” (when the output value Voxs2 is richly inverted), the point when the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 55 is reached (output value). The upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL during the period until the lean reversal of Voxs2. Further, the oxygen storage amount OSA3 of the third three-way catalyst 56 does not reach the maximum oxygen storage amount Cmax3 of the third three-way catalyst 56 at the time of the lean reversal of the output value Voxs2. Since the upstream target air-fuel ratio abyfr is changed to the forced rich air-fuel ratio afenR when the output value Voxs2 is lean-reversed, NOx that cannot be purified by the third three-way catalyst 56 flows into the third three-way catalyst 56. do not do.

この結果、エミッションを悪化させない範囲において、機関10から高濃度の酸素が排出される期間(上流側目標空燃比abyfrが強制リーン空燃比afenLに設定されている期間)を長期化することができる。従って、微粒子捕集フィルタ54に多量且つ高濃度の酸素が供給されるので、エミッションの悪化を回避しながら微粒子捕集フィルタ54を効率良く再生することができる。   As a result, it is possible to lengthen the period during which high-concentration oxygen is discharged from the engine 10 (the period in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL) within a range where the emission is not deteriorated. Therefore, since a large amount and high concentration of oxygen is supplied to the particulate collection filter 54, the particulate collection filter 54 can be efficiently regenerated while avoiding the deterioration of emission.

(第2実施形態の第1変形例)
次に、第2実施形態の第1変形例(以下、「第1変形例」とも称呼する。)について説明する。第1変形例は、第2制御装置と同様、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御における上流側目標空燃比abyfrを、強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとに時間の経過とともに交互に変化させる。即ち、第1変形例も「空燃比アクティブ制御」を行う。但し、第1変形例は、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1のリーン反転時を基準としたタイミングにて上流側目標空燃比abyfrを強制リッチ空燃比afenRに変更し、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1のリッチ反転時を基準としたタイミングにて上流側目標空燃比abyfrを強制リーン空燃比afenLに変更する点のみにおいて第2制御装置と相違している。
(First Modification of Second Embodiment)
Next, a first modification of the second embodiment (hereinafter also referred to as “first modification”) will be described. In the first modification, the upstream target air-fuel ratio abyfr in the filter regeneration air-fuel ratio feedback control is alternately changed over time with the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR, as in the second control device. . That is, the first modification also performs “air-fuel ratio active control”. However, in the first modification, the upstream target air-fuel ratio abyfr is changed to the forced rich air-fuel ratio afenR at the timing based on the lean inversion of the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67, and the first downstream The second control device is different from the second control device only in that the upstream target air-fuel ratio abyfr is changed to the forced lean air-fuel ratio afenL at the timing based on the rich inversion of the output value Voxs1 of the side air-fuel ratio sensor 67.

より具体的に述べると、第1変形例は、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御を実行するに際し、図16に示したように、上流側目標空燃比abyfrを設定する。即ち、CPU71は、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1が理論空燃比相当値Voxstよりも大きい値から小さい値へと変化したとき(出力値Voxs1のリーン反転時、図16の時刻t2)から所定時間T1の経過後(時刻t3)にて上流側目標空燃比abyfrを強制リーン空燃比afenLから強制リッチ空燃比afenRへと変更する。更に、CPU71は、第1下流側空燃比センサ67の出力値Voxs1が理論空燃比相当値Voxstよりも小さい値から大きい値へと変化したとき(出力値Voxs1のリッチ反転時、図16の時刻t4)から所定時間T2の経過後(時刻t5)にて上流側目標空燃比abyfrを強制リッチ空燃比afenRから強制リーン空燃比afenLへと変更する。   More specifically, in the first modification, when the filter regeneration air-fuel ratio feedback control is executed, the upstream target air-fuel ratio abyfr is set as shown in FIG. That is, the CPU 71 changes the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 from a value larger than the theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxst to a smaller value (when the output value Voxs1 is lean-reversed, the time t2 in FIG. 16). ) After the elapse of a predetermined time T1 (time t3), the upstream target air-fuel ratio abyfr is changed from the forced lean air-fuel ratio afenL to the forced rich air-fuel ratio afenR. Further, the CPU 71 changes the output value Voxs1 of the first downstream air-fuel ratio sensor 67 from a value smaller than the theoretical air-fuel ratio equivalent value Voxst to a larger value (when the output value Voxs1 is richly inverted, time t4 in FIG. 16). ) After the elapse of a predetermined time T2 (time t5), the upstream target air-fuel ratio abyfr is changed from the forced rich air-fuel ratio afenR to the forced lean air-fuel ratio afenL.

この場合、時間T1と時間T2は同じであってもよく、異なる時間であってもよい。但し、時間T1は、第2三元触媒55の酸素吸蔵量OSA2が「0」から第2三元触媒55の最大酸素吸蔵量Cmax2に到達するまでに要する時間よりも短い時間に設定されることが更に好ましい。このように時間T1を設定するため、CPU71は第2三元触媒55の最大酸素吸蔵量Cmax2を推定し、その推定された最大酸素吸蔵量Cmax2が大きいほど時間T1を長い時間に設定してもよい。また、時間T1は「0」であってもよい。即ち、出力値Voxs1のリーン反転時において、上流側目標空燃比abyfrを強制リーン空燃比afenLから強制リッチ空燃比afenRへと変更してもよい。   In this case, the time T1 and the time T2 may be the same or different. However, the time T1 is set to a time shorter than the time required for the oxygen storage amount OSA2 of the second three-way catalyst 55 to reach the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 55 from “0”. Is more preferable. In order to set the time T1 in this way, the CPU 71 estimates the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 55, and sets the time T1 to a longer time as the estimated maximum oxygen storage amount Cmax2 increases. Good. The time T1 may be “0”. That is, at the time of lean inversion of the output value Voxs1, the upstream target air-fuel ratio abyfr may be changed from the forced lean air-fuel ratio afenL to the forced rich air-fuel ratio afenR.

同様に、時間T2は、第2三元触媒55の酸素吸蔵量OSA2が第2三元触媒55の最大酸素吸蔵量Cmax2から「0」に到達するまでに要する時間よりも短い時間に設定されることが更に好ましい。このように時間T2を設定するため、CPU71は第2三元触媒55の最大酸素吸蔵量Cmax2を推定し、その推定された最大酸素吸蔵量Cmax2が大きいほど時間T2を長い時間に設定してもよい。また、時間T2は「0」であってもよい。即ち、出力値Voxs1のリッチ反転時において、上流側目標空燃比abyfrを強制リッチ空燃比afenRから強制リーン空燃比afenLへと変更してもよい。   Similarly, the time T2 is set to a time shorter than the time required for the oxygen storage amount OSA2 of the second three-way catalyst 55 to reach “0” from the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 55. More preferably. In order to set the time T2 in this way, the CPU 71 estimates the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 55, and sets the time T2 to a longer time as the estimated maximum oxygen storage amount Cmax2 increases. Good. Further, the time T2 may be “0”. That is, when the output value Voxs1 is richly inverted, the upstream target air-fuel ratio abyfr may be changed from the forced rich air-fuel ratio afenR to the forced lean air-fuel ratio afenL.

この第1変形例によっても、空燃比アクティブ制御により高濃度の酸素を微粒子捕集フィルタ54に流入させることができるので微粒子捕集フィルタ54を効率よく再生できる。更に、選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68が選択された状態にてサブフィードバック制御が実行されるので、エミッションの悪化を回避しながら微粒子捕集フィルタ54を再生することができる。   Also according to the first modification, high concentration oxygen can be caused to flow into the particulate collection filter 54 by the air-fuel ratio active control, so that the particulate collection filter 54 can be efficiently regenerated. Furthermore, since the sub-feedback control is executed in a state where the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is selected as the selected air-fuel ratio sensor, the particulate collection filter 54 can be regenerated while avoiding deterioration of emissions.

(第2実施形態の第2変形例)
次に第2実施形態の第2変形例(以下、「第2変形例」とも称呼する。)について説明する。第2変形例は、第2制御装置と同様、フィルタ再生用空燃比フィードバック制御における上流側目標空燃比abyfrを、強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとに時間の経過とともに交互に変化させる。即ち、第2変形例も「空燃比アクティブ制御」を行う。但し、第2変形例は、図17に示したように、上流側目標空燃比abyfrを強制リーン空燃比afenLに設定してから所定時間TLの経過後に、上流側目標空燃比abyfrを強制リーン空燃比afenLから強制リッチ空燃比afenRへと変更する。更に、第2変形例は、上流側目標空燃比abyfrを強制リッチ空燃比afenRに設定してから所定時間TRの経過後に、上流側目標空燃比abyfrを強制リッチ空燃比afenRから強制リーン空燃比afenLへと変更する。
(Second Modification of Second Embodiment)
Next, a second modified example (hereinafter also referred to as “second modified example”) of the second embodiment will be described. In the second modification, as in the second control device, the upstream target air-fuel ratio abyfr in the filter regeneration air-fuel ratio feedback control is alternately changed over time with the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR. . That is, the second modification also performs “air-fuel ratio active control”. However, in the second modified example, as shown in FIG. 17, the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air after a predetermined time TL has elapsed since the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL. The fuel ratio is changed from the fuel ratio afenL to the forced rich air-fuel ratio afenR. Further, in the second modified example, the upstream target air-fuel ratio abyfr is changed from the forced rich air-fuel ratio afenR to the forced lean air-fuel ratio afenL after a predetermined time TR has elapsed since the upstream target air-fuel ratio abyfr was set to the forced rich air-fuel ratio afenR. Change to

この場合、所定時間TLは、上流側目標空燃比abyfrが強制リーン空燃比afenLに設定されている場合において、第1三元触媒53の酸素吸蔵量OSA1が「0」から第1三元触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax1に到達し、その後、第2三元触媒55の酸素吸蔵量OSA2が「0」から第2三元触媒55の最大酸素吸蔵量Cmax2に到達する時間TL1よりも短い時間であって、且つ、時間TL1に極力近しい時間であることが望ましい。   In this case, during the predetermined time TL, when the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced lean air-fuel ratio afenL, the oxygen storage amount OSA1 of the first three-way catalyst 53 is changed from “0” to the first three-way catalyst 53. Is reached in a time shorter than the time TL1 when the oxygen storage amount OSA2 of the second three-way catalyst 55 reaches the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 55 after that. It is desirable that the time is as close as possible to the time TL1.

同様に、所定時間TRは、上流側目標空燃比abyfrが強制リッチ空燃比afenRに設定されている場合において、第1三元触媒53の酸素吸蔵量OSA1が第1三元触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax1から「0」に到達し、その後、第2三元触媒55の酸素吸蔵量OSA2が第2三元触媒55の最大酸素吸蔵量Cmax2から「0」に到達する時間TR1よりも短い時間であって、且つ、時間TR1に極力近しい時間であることが望ましい。   Similarly, for a predetermined time TR, when the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the forced rich air-fuel ratio afenR, the oxygen storage amount OSA1 of the first three-way catalyst 53 is the maximum oxygen storage amount of the first three-way catalyst 53. After reaching the amount Cmax1 to “0”, the oxygen storage amount OSA2 of the second three-way catalyst 55 is shorter than the time TR1 until the maximum oxygen storage amount Cmax2 of the second three-way catalyst 55 reaches “0”. It is desirable that the time is as close as possible to the time TR1.

この第2変形例によっても、空燃比アクティブ制御により高濃度の酸素を微粒子捕集フィルタ54に流入させることができるので微粒子捕集フィルタ54を効率よく再生できる。更に、選択空燃比センサとして第2下流側空燃比センサ68が選択された状態にてサブフィードバック制御が実行されるので、エミッションの悪化を回避しながら微粒子捕集フィルタ54を再生することができる。   Also according to the second modification, since the high concentration oxygen can be caused to flow into the particulate collection filter 54 by the air-fuel ratio active control, the particulate collection filter 54 can be efficiently regenerated. Furthermore, since the sub-feedback control is executed in a state where the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is selected as the selected air-fuel ratio sensor, the particulate collection filter 54 can be regenerated while avoiding deterioration of emissions.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。第3制御装置は、第2制御装置と同様、微粒子捕集フィルタ54を再生するために空燃比アクティブ制御を実行する。但し、第3制御装置は、その空燃比アクティブ制御実行中における強制リーン空燃比afenL及び強制リッチ空燃比afenRの値を微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFに応じて変化させる点のみにおいて、第2制御装置と相違している。
(Third embodiment)
Next, a control device for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “third control device”) will be described. Similar to the second control device, the third control device performs air-fuel ratio active control to regenerate the particulate collection filter 54. However, the third control device performs the second control only in changing the values of the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR according to the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 during execution of the air-fuel ratio active control. It is different from the device.

より具体的に述べると、第3制御装置のCPU71は、第2制御装置のCPU71が実行する図15に示したルーチンに代えて、図18にフローチャートにより示したルーチンを実行する点においてのみ第2制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。なお、図18において先に説明したステップと同一の処理を行うためのステップには、そのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は省略される。   More specifically, the CPU 71 of the third control device is the second controller only in that the routine shown in the flowchart of FIG. 18 is executed instead of the routine shown in FIG. 15 executed by the CPU 71 of the second control device. It is different from the control device. Therefore, the following description will be made with this difference as the center. Note that steps for performing the same processing as the steps described above in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals as those given to such steps. A detailed description of these steps is omitted.

図18に示したルーチンは図15に示したルーチンのステップ1510とステップ1520との間にステップ1810及びステップ1820を追加した点のみにおいて、図15に示したルーチンと相違している。これらのステップの処理は、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」のとき(フィルタ再生要求発生時)に行われる。   The routine shown in FIG. 18 differs from the routine shown in FIG. 15 only in that Steps 1810 and 1820 are added between Step 1510 and Step 1520 of the routine shown in FIG. The processing of these steps is performed when the value of the filter regeneration request flag XPM is “1” (when a filter regeneration request is generated).

より具体的に説明すると、CPU71はステップ1510にてフィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であるか否かを判定する。そして、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であれば、CPU71はステップ1510からステップ1810に進み、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFを取得する。微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFは、微粒子捕集フィルタ54の温度が高くなるほど大きくなる値である。   More specifically, the CPU 71 determines in step 1510 whether or not the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”. If the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”, the CPU 71 proceeds from step 1510 to step 1810 to acquire the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54. The temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 is a value that increases as the temperature of the particulate collection filter 54 increases.

実際には、CPU71は、微粒子捕集フィルタ54に流入するガスの温度(以下、「フィルタ流入ガス温度」と称呼する。)Tempgを、現時点の機関回転速度NE、現時点の機関負荷KL(吸入空気量Ga又はアクセルペダル操作量Accpでもよい。)及び現時点の点火時期AigをテーブルMapTempg(NE,KL,Aig)に適用することにより推定する。テーブルMapTempg(NE,KL,Aig)は、予め実験により求められ、ROM72内に格納されている。そして、CPU71は、そのフィルタ流入ガス温度Tempgを微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFとして取得する。なお、微粒子捕集フィルタ54の排ガスの流入口に温度センサを配設し、CPU71はその温度センサの出力に基づいてフィルタ流入ガス温度Tempgを微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFとして取得してもよい。   In practice, the CPU 71 sets the temperature of the gas flowing into the particulate collection filter 54 (hereinafter referred to as “filter inflow gas temperature”) Tempg as the current engine rotational speed NE and the current engine load KL (intake air). This may be estimated by applying the amount Ga or the accelerator pedal operation amount Accp) and the current ignition timing Aig to the table MapTempg (NE, KL, Aig). The table MapTempg (NE, KL, Aig) is obtained in advance by experiments and stored in the ROM 72. Then, the CPU 71 acquires the filter inflow gas temperature Tempg as the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54. A temperature sensor may be provided at the exhaust gas inlet of the particulate collection filter 54, and the CPU 71 may acquire the filter inflow gas temperature Tempg as the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 based on the output of the temperature sensor. .

次いで、CPU71はステップ1820に進み、ステップ1820のブロック内に示したテーブルに上記取得した微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFを適用することにより、強制リーン空燃比afenL及び強制リッチ空燃比afenRを決定する。このテーブルによれば、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFの温度が高くなるほど、強制リーン空燃比afenLはリッチ側の空燃比となって理論空燃比に近づくように決定される。また、このテーブルによれば、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFの温度が高くなるほど、強制リッチ空燃比afenRはリーン側の空燃比となって理論空燃比に近づくように決定される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1820 and determines the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR by applying the acquired temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 to the table shown in the block of step 1820. . According to this table, the forced lean air-fuel ratio afenL is determined to be the rich air-fuel ratio and approach the stoichiometric air-fuel ratio as the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 increases. Further, according to this table, as the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 increases, the forced rich air-fuel ratio afenR is determined to become the lean air-fuel ratio and approach the stoichiometric air-fuel ratio.

その後、CPU71はステップ1520に進み、上流側目標空燃比abyfr(k)に、ステップ1820にて決定された強制リーン空燃比afenL及び強制リッチ空燃比afenR(空燃比アクティブ制御用の空燃比)を設定する。   Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 1520 to set the forced lean air-fuel ratio afenL and forced rich air-fuel ratio afenR (air-fuel ratio for air-fuel ratio active control) determined in step 1820 to the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). To do.

これにより、図10のステップ1030にて求められる基本燃料噴射量Fbase(k)も強制リーン空燃比afenL及び強制リッチ空燃比afenRの何れかに応じて変化する。更に、図11に示したメインフィードバック補正値計算ルーチンにおいて、上流側目標空燃比abyfr(k)が空燃比アクティブ制御用の空燃比となるので、メインフィードバック補正値KFmainも「機関の空燃比をその空燃比アクティブ制御用の空燃比に一致させるように」算出される。   As a result, the basic fuel injection amount Fbase (k) obtained in step 1030 of FIG. 10 also changes according to either the forced lean air-fuel ratio afenL or the forced rich air-fuel ratio afenR. Further, in the main feedback correction value calculation routine shown in FIG. 11, since the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) becomes the air-fuel ratio for air-fuel ratio active control, the main feedback correction value KFmain also sets “the air-fuel ratio of the engine It is calculated so as to coincide with the air-fuel ratio for air-fuel ratio active control.

一方、CPU71が図18のステップ1510を実行する際、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」であれば、CPU71はステップ1510からステップ1530に進み、上流側目標空燃比abyfr(k)に理論空燃比stoichを設定する。従って、この場合、第1制御装置が実行する通常空燃比フィードバック制御と同一の通常空燃比フィードバック制御が実行される。   On the other hand, when the CPU 71 executes step 1510 in FIG. 18, if the value of the filter regeneration request flag XPM is “0”, the CPU 71 proceeds from step 1510 to step 1530 to theoretically set the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). Set the air-fuel ratio stoich. Therefore, in this case, the same normal air-fuel ratio feedback control as the normal air-fuel ratio feedback control executed by the first control device is executed.

以上、説明したように、第3制御装置は、第2制御装置と同様、フィルタ再生要求が発生したと判定されたとき(即ち、微粒子捕集フィルタ54を再生するとき、フィルタ再生要求発生時)、空燃比アクティブ制御を実行する。従って、第3制御装置は、第2制御装置と同様、微粒子捕集フィルタ54により多量且つ高濃度の酸素を流入させることができる。その結果、微粒子捕集フィルタ54を短期間内に確実に再生することができる。   As described above, when it is determined that a filter regeneration request has occurred (ie, when the particulate collection filter 54 is regenerated, when the filter regeneration request is generated), the third controller is similar to the second controller. Then, air-fuel ratio active control is executed. Accordingly, the third control device can cause a large amount and high concentration of oxygen to flow through the particulate collection filter 54 as in the second control device. As a result, the particulate collection filter 54 can be reliably regenerated within a short period of time.

更に、第3制御装置は、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFが高いほど大きくなるフィルタ温度対応値(この場合、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMF)を取得するとともに、その取得されたフィルタ温度対応値TempPMFが小さいほど強制リーン空燃比afenLと理論空燃比との差(図18のステップ1820のΔafLを参照。)を増大させるように構成されている。   Further, the third control device acquires a filter temperature corresponding value (in this case, the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54) that increases as the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 increases, and corresponds to the acquired filter temperature. The smaller the value TempPMF, the greater the difference between the forced lean air-fuel ratio afenL and the stoichiometric air-fuel ratio (see ΔafL in step 1820 in FIG. 18).

微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFが低いほど、微粒子捕集フィルタ54に捕集されている微粒子は燃焼し難くなる。一方、微粒子捕集フィルタ54により多くの酸素が供給されるほど、より多くの微粒子が燃焼する。そこで、第3制御装置は、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFが低いほど、強制リーン空燃比をより一層リーン側の空燃比に設定する。従って、機関10からより高濃度の酸素が排出させられ、それにより、微粒子捕集フィルタ54により多くの酸素を供給することができる。この結果、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFに関わらず、微粒子捕集フィルタ54の再生を確実に進行させることができる。更に、微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFが高い場合には、空燃比アクティブ制御中の機関10の空燃比(強制リーン空燃比afenL)が理論空燃比に近づくので、機関10から排出される窒素酸化物の量も低下する。従って、第3制御装置によれば、窒素酸化物の排出量を極力少なく抑えながら、微粒子捕集フィルタ54を確実に再生することができる。   As the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 is lower, the particulates collected by the particulate collection filter 54 are more difficult to burn. On the other hand, the more oxygen is supplied to the particulate collection filter 54, the more particulates burn. Therefore, the third control device sets the forced lean air-fuel ratio to a leaner air-fuel ratio as the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 is lower. Accordingly, a higher concentration of oxygen is exhausted from the engine 10, whereby more oxygen can be supplied to the particulate collection filter 54. As a result, the regeneration of the particulate collection filter 54 can surely proceed regardless of the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54. Further, when the temperature TempPMF of the particulate collection filter 54 is high, the air-fuel ratio (forced lean air-fuel ratio afenL) of the engine 10 during the air-fuel ratio active control approaches the stoichiometric air-fuel ratio. The amount of things also decreases. Therefore, according to the third control device, it is possible to reliably regenerate the particulate collection filter 54 while suppressing the discharge amount of nitrogen oxide as much as possible.

なお、本例においても、ある微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFに対する空燃比ΔafL(強制リーン空燃比afenLと理論空燃比stoichとの差)と空燃比ΔafR(理論空燃比stoichと強制リッチ空燃比afenRとの差)とは等しい。しかしながら、ある微粒子捕集フィルタ54の温度TempPMFに対する空燃比ΔafLは、その温度TempPMFに対する空燃比ΔafRよりも大きく設定されることが好ましい。更に、第3制御装置は、第2制御装置の第1及び第2変形例と同様のタイミングにて強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとを切り換えてもよい。   Also in this example, the air-fuel ratio ΔafL (difference between the forced lean air-fuel ratio afenL and the stoichiometric air-fuel ratio stoich) and the air-fuel ratio ΔafR (the stoichiometric air-fuel ratio stoich and the forced rich air-fuel ratio afenR) with respect to the temperature TempPMF of a certain particulate collection filter 54 Is the same as However, the air-fuel ratio ΔafL with respect to the temperature TempPMF of a certain particulate collection filter 54 is preferably set larger than the air-fuel ratio ΔafR with respect to the temperature TempPMF. Further, the third control device may switch between the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR at the same timing as in the first and second modifications of the second control device.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第4制御装置」とも称呼する。)について説明する。第4制御装置は、図19に示したように第1下流側空燃比センサ67を廃止した点、及び、「微粒子捕集フィルタ54を再生するための空燃比アクティブ制御中」及び「通常空燃比フィードバック制御中」の両方において、第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2を用いたサブフィードバック制御を行う点、のみにおいて第2制御装置と相違している。
(Fourth embodiment)
Next, a control device for an internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “fourth control device”) will be described. As shown in FIG. 19, the fourth control device eliminates the first downstream air-fuel ratio sensor 67, and “in the air-fuel ratio active control for regenerating the particulate collection filter 54” and “normal air-fuel ratio”. The difference from the second control device is that the sub-feedback control using the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 is performed both in “during feedback control”.

より具体的に述べると、第4制御装置のCPU71は、第2制御装置のCPU71が実行する図13に示したルーチンに代えて、図20にフローチャートにより示したルーチンを実行する点においてのみ第2制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。なお、図20において先に説明したステップと同一の処理を行うためのステップには、そのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は省略される。   More specifically, the CPU 71 of the fourth control device is the second controller only in that the routine shown in the flowchart of FIG. 20 is executed instead of the routine shown in FIG. 13 executed by the CPU 71 of the second control device. It is different from the control device. Therefore, the following description will be made with this difference as the center. Note that steps for performing the same processing as the steps described above in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals as those given to such steps. A detailed description of these steps is omitted.

図20に示したルーチンは、図13に示したルーチンのステップ1310及びステップ720を、ステップ2010及びステップ2020にそれぞれ置換した点のみにおいて、図13に示したルーチンと相違している。   The routine shown in FIG. 20 is different from the routine shown in FIG. 13 only in that step 1310 and step 720 of the routine shown in FIG. 13 are replaced with step 2010 and step 2020, respectively.

このルーチンによれば、CPU71はステップ710にてフィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であるか否かを判定する。そして、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「1」であれば、CPU71はステップ710からステップ2010に進み、メインフィードバック制御を実行する。このステップ2010は図13のステップ1310と実質的に同じ処理を行うステップである。即ち、CPU71は、メインフィードバック制御の上流側目標空燃比(即ち、第2上流側目標空燃比)abyfrを、図14に示したように、強制リーン空燃比afenLと強制リッチ空燃比afenRとに交互に繰り返す空燃比に設定する。   According to this routine, the CPU 71 determines in step 710 whether or not the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”. If the value of the filter regeneration request flag XPM is “1”, the CPU 71 proceeds from step 710 to step 2010 and executes main feedback control. This step 2010 is a step for performing substantially the same processing as step 1310 in FIG. That is, the CPU 71 alternates the upstream target air-fuel ratio (that is, the second upstream target air-fuel ratio) abyfr of the main feedback control between the forced lean air-fuel ratio afenL and the forced rich air-fuel ratio afenR as shown in FIG. The air-fuel ratio is set to repeat.

更に、CPU71は、ステップ2010において、サブフィードバック制御に第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2を使用する。この場合、サブフィードバック制御の下流側目標値Voxsrefは、理論空燃比に相当する理論空燃比相当値Voxsstに設定される。   Further, in step 2010, the CPU 71 uses the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 for the sub feedback control. In this case, the downstream target value Voxsref of the sub feedback control is set to the stoichiometric air fuel ratio equivalent value Voxsst corresponding to the stoichiometric air fuel ratio.

これに対し、フィルタ再生要求フラグXPMの値が「0」であると、CPU71はステップ710からステップ2020に進み、メインフィードバック制御を実行する。この場合、メインフィードバック制御の上流側目標空燃比(即ち、第1上流側目標空燃比)abyfrは、理論空燃比stoichに設定される。   On the other hand, if the value of the filter regeneration request flag XPM is “0”, the CPU 71 proceeds from step 710 to step 2020 and executes main feedback control. In this case, the upstream target air-fuel ratio (that is, the first upstream target air-fuel ratio) abyfr of the main feedback control is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

更に、CPU71は、ステップ2020においても、サブフィードバック制御に第2下流側空燃比センサ68の出力値Voxs2を使用する。この場合、サブフィードバック制御の下流側目標値Voxsrefは、理論空燃比に相当する理論空燃比相当値Voxsstに設定される。これにより、通常空燃比フィードバック制御が実行される。   Further, also in step 2020, the CPU 71 uses the output value Voxs2 of the second downstream air-fuel ratio sensor 68 for the sub feedback control. In this case, the downstream target value Voxsref of the sub feedback control is set to the stoichiometric air fuel ratio equivalent value Voxsst corresponding to the stoichiometric air fuel ratio. Thereby, normal air-fuel ratio feedback control is executed.

この第4制御装置も、微粒子捕集フィルタ54を再生させるとき、空燃比アクティブ制御を実行する。従って、微粒子捕集フィルタ54を効率良く再生させることができる。また、第4制御装置は、第2制御装置に対し、第1下流側空燃比センサ67を省略できるので、装置のコストを低下させることができる。但し、第2制御装置は、第4制御装置と比較した場合、通常空燃比フィードバックにおけるサブフィードバック制御の周期がそれほど長くならないので、特に、理論空燃比よりもリーン側の空燃比を有する排ガスが第1三元触媒53に長期間流入することを回避できる。従って、第2制御装置は、第4制御装置よりも第1三元触媒55のシンタリングによる劣化が進行することを抑制することができる。   The fourth control device also executes air-fuel ratio active control when the particulate collection filter 54 is regenerated. Therefore, the particulate collection filter 54 can be efficiently regenerated. Moreover, since the 4th control apparatus can abbreviate | omit the 1st downstream air-fuel-ratio sensor 67 with respect to a 2nd control apparatus, it can reduce the cost of an apparatus. However, when compared with the fourth control device, the second control device has a period of sub-feedback control in the normal air-fuel ratio feedback that is not so long. 1 It is possible to avoid flowing into the three-way catalyst 53 for a long period of time. Therefore, the 2nd control device can control that the deterioration by sintering of the 1st three way catalyst 55 advances rather than the 4th control device.

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置は、窒素酸化物の排出量を増大させることなく微粒子捕集フィルタ54を適切なタイミングにて再生させることができる。   As described above, the control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention can regenerate the particulate collection filter 54 at an appropriate timing without increasing the emission amount of nitrogen oxides.

本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、サブフィードバック制御は、例えば、特開2007−278186号公報に開示されているように下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが下流側目標値に一致するように、上流側空燃比センサ66によって検出される空燃比を見かけ上補正するような態様であってもよい。また、特開平6−010738号公報に開示されているように、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて、上流側空燃比センサ66の出力値に基づいて作成される空燃比補正係数を変更する態様であってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in the sub feedback control, for example, as disclosed in JP 2007-278186 A, the upstream air-fuel ratio sensor 66 is set so that the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67 matches the downstream target value. A mode in which the air-fuel ratio detected by the above is apparently corrected may be employed. Further, as disclosed in JP-A-6-010738, an air-fuel ratio correction coefficient created based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 66 based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 67. It is also possible to change the mode.

加えて、第1実施形態において、再生用空燃比フィードバック制御における上流側目標空燃比abyfr(即ち、第2上流側目標空燃比)は、通常空燃比フィードバック制御における上流側目標空燃比abyfr(即ち、第1上流側目標空燃比)と相違する空燃比であってもよい。同様に、再生用空燃比フィードバック制御における下流側目標空燃比(即ち、第2下流側目標空燃比)に相当する下流側目標値は、上記各実施形態のように、三元触媒のウインドウWの範囲内の空燃比に相当する値であれば、通常空燃比フィードバック制御における下流側目標空燃比(即ち、第1下流側目標空燃比)に相当する下流側目標値と同一(例えば、理論空燃比に相当する値Voxsst)であってもよく、相違する値であってもよい。   In addition, in the first embodiment, the upstream target air-fuel ratio abyfr (that is, the second upstream target air-fuel ratio) in the regeneration air-fuel ratio feedback control is equal to the upstream target air-fuel ratio abyfr in the normal air-fuel ratio feedback control (that is, The air / fuel ratio may be different from the first upstream target air / fuel ratio. Similarly, the downstream target value corresponding to the downstream target air-fuel ratio (that is, the second downstream target air-fuel ratio) in the regeneration air-fuel ratio feedback control is the value of the window W of the three-way catalyst as in the above embodiments. If the value corresponds to the air-fuel ratio within the range, it is the same as the downstream target value corresponding to the downstream target air-fuel ratio (that is, the first downstream target air-fuel ratio) in the normal air-fuel ratio feedback control (for example, the stoichiometric air-fuel ratio). (Voxsst) or a different value.

本発明の第1実施形態に係る制御装置(第1制御装置)を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine to which a control device (first control device) according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1に示した内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine shown in FIG. 図1に示した第1乃至第3三元触媒の空燃比に対する未燃成分及び窒素酸化物の浄化率を示したグラフである。2 is a graph showing the purification rate of unburned components and nitrogen oxides with respect to the air-fuel ratio of the first to third three-way catalysts shown in FIG. 1. 図1に示した上流側空燃比センサの出力と空燃比との関係を示したグラフである。3 is a graph showing the relationship between the output of the upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 図1に示した第1下流側空燃比センサ及び第2下流側空燃比センサの出力と空燃比との関係を示したグラフである。3 is a graph showing the relationship between the output of the first downstream air-fuel ratio sensor and the second downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 第1制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of a 1st control apparatus. 第1制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 空燃比フィードバック制御を実行するための第1制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the 1st control device for performing air fuel ratio feedback control. 第1制御装置のCPUが実行する、最終燃料噴射量の計算及び噴射指示を行うためのルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine for performing calculation of the last fuel injection amount and injection instruction which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置のCPUが実行する、メインフィードバック補正値を算出するためのルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine for calculating the main feedback correction value which CPU of the 1st control device performs. 第1制御装置のCPUが実行する、サブフィードバック補正値を算出するためのルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine for calculating the sub feedback correction value which CPU of the 1st control unit executes. 本発明の第2実施形態に係る制御装置(第2制御装置)のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus (2nd control apparatus) concerning 2nd Embodiment of this invention performs. 第2制御装置が実行する空燃比アクティブ制御における上流側目標空燃比を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the upstream target air fuel ratio in the air fuel ratio active control which a 2nd control apparatus performs. 第2制御装置のCPUが実行する、最終燃料噴射量の計算及び噴射指示を行うためのルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine for performing calculation of the final fuel injection amount and the injection instruction which CPU of a 2nd control apparatus performs. 第2制御装置の第1変形例が実行する空燃比アクティブ制御における上流側目標空燃比を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the upstream target air fuel ratio in the air fuel ratio active control which the 1st modification of a 2nd control apparatus performs. 第2制御装置の第2変形例が実行する空燃比アクティブ制御における上流側目標空燃比を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the upstream target air fuel ratio in the air fuel ratio active control which the 2nd modification of a 2nd control apparatus performs. 本発明の第3実施形態に係る制御装置(第3制御装置)のCPUが実行する、最終燃料噴射量の計算及び噴射指示を行うためのルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine for performing calculation of the last fuel injection amount and the injection instruction which CPU of the control apparatus (3rd control apparatus) concerning 3rd Embodiment of this invention performs. 本発明の第4実施形態に係る制御装置(第4制御装置)が適用される内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine to which the control apparatus (4th control apparatus) which concerns on 4th Embodiment of this invention is applied. 第4制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the 4th control unit performs.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関、20…シリンダブロック部、25…燃焼室、34…排気ポート、41…インテークマニホールド、42…吸気管、50…排気系統、51…エキゾーストマニホールド、51a…枝部、51b…集合部、52…エキゾーストパイプ、53…第1三元触媒、54…微粒子捕集フィルタ、55…第2三元触媒、56…第3三元触媒、66…上流側空燃比センサ、67…第1下流側空燃比センサ、68…第2下流側空燃比センサ、70…電気制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 20 ... Cylinder block part, 25 ... Combustion chamber, 34 ... Exhaust port, 41 ... Intake manifold, 42 ... Intake pipe, 50 ... Exhaust system, 51 ... Exhaust manifold, 51a ... Branch part, 51b ... Collecting part , 52 ... Exhaust pipe, 53 ... First three-way catalyst, 54 ... Fine particle collecting filter, 55 ... Second three-way catalyst, 56 ... Third three-way catalyst, 66 ... Upstream air-fuel ratio sensor, 67 ... First downstream Side air-fuel ratio sensor, 68... Second downstream air-fuel ratio sensor, 70.

Claims (5)

内燃機関の排気通路の上流側から下流側に向けて順に配設された上流側空燃比センサ、第1三元触媒、微粒子捕集フィルタ、第1下流側空燃比センサ、第2三元触媒、第2下流側空燃比センサ及び第3三元触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記微粒子捕集フィルタに捕集された微粒子を同微粒子捕集フィルタ内において燃焼させることにより同微粒子捕集フィルタを再生させる要求であるフィルタ再生要求が発生したか否かを判定するフィルタ再生要求発生判定手段と、
前記フィルタ再生要求が発生してないと判定されているとき前記上流側空燃比センサの出力により表される空燃比が理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の第1上流側目標空燃比に一致するとともに前記第1下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の第1下流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する通常空燃比フィードバック制御を行ない、前記フィルタ再生要求が発生したと判定されたとき前記上流側空燃比センサの出力により表される空燃比が所定の第2上流側目標空燃比に一致するとともに前記第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲内の第2下流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御するフィルタ再生用空燃比フィードバック制御を行なう空燃比フィードバック制御手段と、
を備えた制御装置。
An upstream air-fuel ratio sensor, a first three-way catalyst, a particulate collection filter, a first downstream air-fuel ratio sensor, a second three-way catalyst, which are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the exhaust passage of the internal combustion engine; A control device for an internal combustion engine comprising a second downstream air-fuel ratio sensor and a third three-way catalyst,
A filter regeneration request is generated to determine whether a filter regeneration request, which is a request to regenerate the particulate collection filter, is generated by burning the particulates collected by the particulate collection filter in the particulate collection filter. A determination means;
When it is determined that the filter regeneration request has not occurred, the air-fuel ratio represented by the output of the upstream air-fuel ratio sensor becomes the first upstream target air-fuel ratio within a predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio. And the air-fuel ratio represented by the output of the first downstream air-fuel ratio sensor is supplied to the engine so as to coincide with a first downstream target air-fuel ratio within a predetermined air-fuel ratio range including the theoretical air-fuel ratio. The normal air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is performed, and when it is determined that the filter regeneration request has occurred, the air-fuel ratio represented by the output of the upstream air-fuel ratio sensor is a predetermined second upstream side The air-fuel ratio that matches the target air-fuel ratio and that is represented by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor matches the second downstream-side target air-fuel ratio within a predetermined air-fuel ratio range that includes the theoretical air-fuel ratio. Machine And air-fuel ratio feedback control means for performing filter regeneration air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio of the mixture supplied to the,
A control device comprising:
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記第1上流側目標空燃比を理論空燃比に設定するとともに前記第2上流側目標空燃比を理論空燃比に設定している制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The control device, wherein the air-fuel ratio feedback control means sets the first upstream target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio and sets the second upstream target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記第1上流側目標空燃比を理論空燃比に設定するとともに、前記第2上流側目標空燃比を、前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲の外であって理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である強制リッチ空燃比及び前記理論空燃比を含む所定の空燃比範囲の外であって理論空燃比よりもリーン側の空燃比である強制リーン空燃比の何れかを時間の経過とともに交互に繰り返す空燃比に設定するように構成された制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The air-fuel ratio feedback control means sets the first upstream target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, and sets the second upstream target air-fuel ratio outside a predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio. A forced rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio and a forced lean air-fuel ratio that is outside the predetermined air-fuel ratio range including the stoichiometric air-fuel ratio and is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio A control device configured to set an air-fuel ratio that repeats alternately as time elapses.
請求項3に記載の内燃機関の制御装置において、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記第2上流側目標空燃比を、前記第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が前記理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化したときに前記強制リッチ空燃比に設定し、前記第2下流側空燃比センサの出力により表される空燃比が前記理論空燃比よりもリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと変化したときに前記強制リーン空燃比に設定するように構成された制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
The air-fuel ratio feedback control means determines the second upstream target air-fuel ratio from the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to the lean-side air-fuel ratio expressed by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor. When the air-fuel ratio changes, the forced rich air-fuel ratio is set, and the air-fuel ratio represented by the output of the second downstream air-fuel ratio sensor is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. A control device configured to set the forced lean air-fuel ratio when the fuel ratio changes to the fuel ratio.
請求項3又は請求項4に記載の内燃機関の制御装置において、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記微粒子捕集フィルタの温度が高いほど大きくなるフィルタ温度対応値を取得するとともに、同取得されたフィルタ温度対応値が小さいほど前記強制リーン空燃比と前記理論空燃比との差が増大するように同強制リーン空燃比を変更する制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 or 4,
The air-fuel ratio feedback control means acquires a filter temperature corresponding value that increases as the temperature of the particulate collection filter increases, and the forced lean air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio decrease as the acquired filter temperature corresponding value decreases. A control device that changes the forced lean air-fuel ratio so that the difference between the two increases.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011530029A (en) * 2008-08-01 2011-12-15 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method for operating an exhaust gas system with lambda control
WO2014122778A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification device of internal combustion engine
WO2014132443A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification device for spark-ignited internal combustion engine
JP2018062199A (en) * 2016-10-11 2018-04-19 トヨタ自動車株式会社 Hybrid vehicle
JP2020204270A (en) * 2019-06-14 2020-12-24 株式会社Subaru Control device for internal combustion engine
US10948207B2 (en) 2016-03-16 2021-03-16 Koninklijke Philips N.V. Air purifier and air purification method
US11193411B2 (en) * 2017-08-10 2021-12-07 Volkswagen Aktiengesellschaft System and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine
DE102010046895B4 (en) 2009-09-29 2023-11-23 Ford Global Technologies, Llc. Fuel control for a spark-ignition engine with a particulate filter system

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8701391B2 (en) 2008-08-01 2014-04-22 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Method for operating an exhaust-gas system with lambda control and motor vehicle having the system
JP2011530029A (en) * 2008-08-01 2011-12-15 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング Method for operating an exhaust gas system with lambda control
DE102010046895B4 (en) 2009-09-29 2023-11-23 Ford Global Technologies, Llc. Fuel control for a spark-ignition engine with a particulate filter system
WO2014122778A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification device of internal combustion engine
CN104968901A (en) * 2013-02-08 2015-10-07 丰田自动车株式会社 Exhaust purification device of internal combustion engine
JP6036855B2 (en) * 2013-02-08 2016-11-30 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US9512796B2 (en) 2013-02-08 2016-12-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification apparatus for internal combustion engine
WO2014132443A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification device for spark-ignited internal combustion engine
US10948207B2 (en) 2016-03-16 2021-03-16 Koninklijke Philips N.V. Air purifier and air purification method
US10363920B2 (en) 2016-10-11 2019-07-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle and control method for hybrid vehicle
JP2018062199A (en) * 2016-10-11 2018-04-19 トヨタ自動車株式会社 Hybrid vehicle
US11193411B2 (en) * 2017-08-10 2021-12-07 Volkswagen Aktiengesellschaft System and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine
JP2020204270A (en) * 2019-06-14 2020-12-24 株式会社Subaru Control device for internal combustion engine
JP7222819B2 (en) 2019-06-14 2023-02-15 株式会社Subaru Control device for internal combustion engine

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