JP2010138705A - Air-fuel ratio control device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2010138705A JP2008313107A JP2008313107A JP2010138705A JP 2010138705 A JP2010138705 A JP 2010138705A JP 2008313107 A JP2008313107 A JP 2008313107A JP 2008313107 A JP2008313107 A JP 2008313107A JP 2010138705 A JP2010138705 A JP 2010138705A
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Ryoya Odate
了也 大舘
Kinji Morihiro
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control device properly controlling an air-fuel ratio according to an activated state of a catalyst in relation to air-fuel ratio feedback control. <P>SOLUTION: For the air-fuel ratio feedback control performing main feedback control by output from an air-fuel ratio sensor 76 upstream of a three way catalyst 42 and sub-feedback control by output from an oxygen sensor 77 downstream of the three way catalyst 42, the more catalyst temperature is low, the more a stoichiometric demand level is varied to a rich side. Further, the more an increment per unit time of a throttle valve opening degree is large, the more the stoichiometric demand level is varied to the rich side. Thereby, even in a situation where the temperature of the three way catalyst 42 is low and the activity is insufficient, air-fuel feedback control suitable for the situation can be carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車用エンジンに代表される内燃機関の空燃比制御装置に係る。特に、本発明は、触媒の上流側および下流側にそれぞれ排気ガスセンサ(空燃比センサや酸素濃度センサ)を備えた排気系を有する内燃機関における空燃比の適正化を図るための改良に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine represented by an automobile engine. In particular, the present invention relates to an improvement for optimizing the air-fuel ratio in an internal combustion engine having an exhaust system provided with exhaust gas sensors (air-fuel ratio sensor and oxygen concentration sensor) on the upstream side and downstream side of the catalyst, respectively.

従来より、例えば下記の特許文献1〜特許文献5に開示されているように、自動車用エンジンの排気系において、触媒(例えば三元触媒)の上流側に空燃比センサ(以下、A/Fセンサと呼ぶ場合もある)を、触媒の下流側に酸素濃度センサ(以下、単に酸素センサと呼ぶ場合もある)をそれぞれ備えた構成が知られている。   Conventionally, as disclosed, for example, in Patent Documents 1 to 5 below, in an exhaust system of an automobile engine, an air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as an A / F sensor) is provided upstream of a catalyst (for example, a three-way catalyst). In some cases, an oxygen concentration sensor (hereinafter also simply referred to as an oxygen sensor) is provided on the downstream side of the catalyst.

このような構成とすることで、上記A/Fセンサの出力信号に基づき、触媒に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比(例えば理論空燃比)になるよう燃料噴射量がフィードバック制御されている(メインフィードバック制御)。   With this configuration, the fuel injection amount is feedback-controlled based on the output signal of the A / F sensor so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes the target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio). Yes (main feedback control).

また、このメインフィードバック制御と併せて、上記酸素センサの出力信号に基づきA/Fセンサの出力目標値を補正する制御を行い、A/Fセンサの劣化等による出力信号の誤差分を補正している(サブフィードバック制御)。   In addition to this main feedback control, control is performed to correct the output target value of the A / F sensor based on the output signal of the oxygen sensor, and an error in the output signal due to degradation of the A / F sensor is corrected. Yes (sub feedback control).

このような各フィードバック制御(一般にcosmic制御と呼ばれている)の実行により、吸気の空燃比が目標空燃比(例えば理論空燃比)となるようにインジェクタからの燃料噴射量が調整され、排気ガスのエミッションが改善される。   By executing such feedback control (generally called cosmic control), the fuel injection amount from the injector is adjusted so that the air-fuel ratio of the intake air becomes the target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio), and the exhaust gas Emissions are improved.

また、上記サブフィードバック制御を行う場合の酸素センサの出力信号である空燃比変更要求値(一般に、ストイキ要求レベルと呼ばれる:空燃比をストイキに対してリッチ側またはリーン側に移行させる要求を示す出力信号の意)は、触媒下流側の酸素濃度だけでなく、エンジンの吸入空気量(エンジン負荷)に応じても変化させるようにしている。具体的には、スロットルバルブ開度が大きくなって吸入空気量が多くなった(エンジン負荷が高くなった)場合には、その吸入空気量の増量分に応じて酸素センサのストイキ要求レベルを変更する。つまり、エンジン負荷に応じたエンジントルクが得られる空燃比となるように酸素センサのストイキ要求レベルを変更して、A/Fセンサの出力目標値をリッチ側に補正するようにしている。
特開2002−332896号公報 特開平7−305647号公報 特開平8−303234号公報 特開2000−97081号公報 特開平8−144802号公報
Further, an air-fuel ratio change request value (generally called a stoichiometric request level: an output indicating a request to shift the air-fuel ratio to a rich side or a lean side with respect to stoichiometry, which is an output signal of the oxygen sensor when performing the sub-feedback control. The meaning of the signal is changed not only according to the oxygen concentration on the downstream side of the catalyst but also according to the intake air amount (engine load) of the engine. Specifically, when the throttle valve opening increases and the intake air amount increases (engine load increases), the oxygen sensor stoichiometric request level is changed according to the increase in the intake air amount. To do. That is, the stoichiometric request level of the oxygen sensor is changed so that the air-fuel ratio at which engine torque corresponding to the engine load is obtained, and the output target value of the A / F sensor is corrected to the rich side.
JP 2002-332896 A JP-A-7-305647 JP-A-8-303234 JP 2000-97081 A JP-A-8-144802

ところが、従来の酸素センサのストイキ要求レベルは、単にエンジンの吸入空気量(エンジン負荷)に応じて変更するに過ぎないものであった。つまり、触媒が活性状態にあること、即ち、触媒の排気浄化性能(HC,CO,NOx等の浄化性能)が十分に発揮されていることを前提として、吸入空気量に応じたストイキ要求レベルを求めているに過ぎなかった。   However, the required stoichiometric level of the conventional oxygen sensor is merely changed according to the intake air amount (engine load) of the engine. In other words, assuming that the catalyst is in an active state, that is, the exhaust gas purification performance (purification performance of HC, CO, NOx, etc.) of the catalyst is sufficiently exerted, the stoichiometric request level corresponding to the intake air amount is set. I was just asking for it.

このため、仮に触媒が活性状態にない場合または活性が不十分である場合、つまり、排気浄化性能が十分に得られていない状況では、適切な空燃比を得ることができない可能性があった。即ち、触媒の活性が不十分な場合には、触媒が活性状態にある場合に比べて排気浄化性能が劣っている。このため、触媒下流側では、例えばNOx排出量が増大しやすい傾向となるが、このような状況への対策がこれまでの上記フィードバック制御では不十分であった。   For this reason, if the catalyst is not in an active state or if the activity is insufficient, that is, in a situation where exhaust purification performance is not sufficiently obtained, there is a possibility that an appropriate air-fuel ratio cannot be obtained. That is, when the activity of the catalyst is insufficient, the exhaust purification performance is inferior compared to when the catalyst is in an active state. For this reason, the NOx emission amount tends to increase, for example, on the downstream side of the catalyst, but the above-described feedback control so far has not been sufficient to cope with such a situation.

また、上記各特許文献においても、触媒の活性が不十分である場合に適切な空燃比を得ることに関しては考慮されておらず、触媒の活性状態に応じた適切な空燃比フィードバック制御が行えるものとはなっていなかった。例えば、上記特許文献1には触媒温度に応じてフィードバック制御定数を補正することが、上記特許文献2には触媒温度に応じてフィードバック制御定数の更新速度を変更することがそれぞれ開示されているが、何れもストイキ要求レベルの最適化についての技術的思想は備えていない。   Also, in each of the above patent documents, there is no consideration regarding obtaining an appropriate air-fuel ratio when the activity of the catalyst is insufficient, and appropriate air-fuel ratio feedback control according to the active state of the catalyst can be performed. It was not. For example, Patent Document 1 discloses that the feedback control constant is corrected according to the catalyst temperature, and Patent Document 2 discloses that the update speed of the feedback control constant is changed according to the catalyst temperature. None of them has the technical idea for optimizing the stoichiometric requirement level.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空燃比フィードバック制御に関し、触媒の活性状態に応じた適切な空燃比制御を行うことができる空燃比制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention relates to air-fuel ratio feedback control. An air-fuel ratio control apparatus capable of performing appropriate air-fuel ratio control according to the active state of a catalyst is provided. It is to provide.

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、空燃比フィードバック制御を行うに際し、触媒温度をパラメータとして、触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値(ストイキ要求レベル)を変更し、これによって触媒の活性状態に応じたフィードバック制御が行われるようにしている。
-Principle of solving the problem-
The solution principle of the present invention taken in order to achieve the above object is that when performing air-fuel ratio feedback control, the catalyst temperature is used as a parameter, and the air-fuel ratio change request value (stoichiometric request level) of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is set. Thus, feedback control according to the active state of the catalyst is performed.

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒の上流側および下流側に排気ガスセンサがそれぞれ設けられ、内燃機関の空燃比が目標空燃比になるように各排気ガスセンサの出力値に基づくフィードバック補正量によって空燃比を制御する空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置を前提とする。この空燃比制御装置に対し、上記触媒の温度に応じて上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更し、この変更した排気ガスセンサの空燃比変更要求値に基づいて上記空燃比フィードバック制御を行わせるセンサ要求値変更手段を備えさせている。
-Solution-
Specifically, according to the present invention, exhaust gas sensors are respectively provided on the upstream side and the downstream side of the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the output of each exhaust gas sensor is set so that the air-fuel ratio of the internal combustion engine becomes the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that performs air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio by a feedback correction amount based on the value is assumed. The air-fuel ratio control apparatus changes the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst in accordance with the temperature of the catalyst, and the air-fuel ratio feedback based on the changed air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor. Sensor required value changing means for performing control is provided.

この特定事項により、触媒の上流側および下流側の各排気ガスセンサの出力値に基づいた空燃比フィードバック制御を実施する場合、触媒の温度を検出または推定する。そして、この触媒の温度に応じて触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値(上記ストイキ要求レベルに相当)を変更し、内燃機関の空燃比が目標空燃比になるようなフィードバック補正量によって空燃比を制御する。これにより、触媒の温度が低く触媒の活性が不十分である状況であってもそれに適した空燃比フィードバック制御を実施することが可能になる。例えば、触媒の排気浄化性能が十分に得られていないことが原因でNOx排出量が多くなるような状況であっても、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値のリッチ化によってNOx排出量を低減できる空燃比フィードバック制御が実現できる。   With this specific matter, when performing air-fuel ratio feedback control based on the output values of the exhaust gas sensors upstream and downstream of the catalyst, the temperature of the catalyst is detected or estimated. Then, the air-fuel ratio change request value (corresponding to the above-mentioned stoichiometric request level) of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst is changed according to the temperature of the catalyst, and the feedback correction amount is set so that the air-fuel ratio of the internal combustion engine becomes the target air-fuel ratio. Control the air / fuel ratio. As a result, even when the catalyst temperature is low and the catalyst activity is insufficient, it is possible to perform air-fuel ratio feedback control suitable for it. For example, even in a situation where the amount of NOx emission increases due to insufficient exhaust purification performance of the catalyst, NOx is reduced by enriching the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst. Air-fuel ratio feedback control that can reduce the emission amount can be realized.

上記触媒の温度に応じて触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する空燃比フィードバック制御として具体的には以下の手法が挙げられる。先ず、上記空燃比フィードバック制御は、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値に応じて上記触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値を変更するものである。そして、上記センサ要求値変更手段が、上記触媒の温度が低いほど、上記触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値をリッチ側に移行させるように、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する構成としている。   Specific examples of the air-fuel ratio feedback control for changing the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst according to the catalyst temperature include the following methods. First, in the air-fuel ratio feedback control, the output target value of the exhaust gas sensor upstream of the catalyst is changed according to the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst. Then, the sensor request value changing means requests the air-fuel ratio change of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst so that the output target value of the exhaust gas sensor on the upstream side of the catalyst shifts to the rich side as the temperature of the catalyst decreases. The value is changed.

触媒の温度が低く十分に活性化していない場合、触媒下流側へのNOx排出量が増加してしまう虞がある。このような場合、本解決手段では、上記触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値をリッチ側に移行させるように、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する。これにより、排気中の酸素量が相対的に減少し、NOx排出量を抑制することができる。その結果、触媒が十分に活性化していない状況下であっても排気エミッションの改善が図れる。   If the temperature of the catalyst is low and not fully activated, there is a risk that the amount of NOx discharged to the downstream side of the catalyst will increase. In such a case, in this solution, the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is changed so that the output target value of the exhaust gas sensor on the upstream side of the catalyst is shifted to the rich side. Thereby, the amount of oxygen in the exhaust gas is relatively reduced, and the NOx emission amount can be suppressed. As a result, exhaust emission can be improved even under conditions where the catalyst is not sufficiently activated.

上記センサ要求値変更手段により排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する構成としてより具体的には以下のものが挙げられる。先ず、内燃機関の吸入空気量に応じて触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更するマップが、触媒の温度に対応して複数記憶された記憶手段を備えさせる。そして、上記センサ要求値変更手段が、上記記憶手段に記憶されている複数のマップのうち触媒の温度に対応した1つのマップを選択することで、上記触媒の温度および上記吸入空気量に応じた触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を取得して、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する構成としている。   More specifically, a configuration for changing the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor by the sensor request value changing means is as follows. First, there is provided a storage means for storing a plurality of maps corresponding to the temperature of the catalyst for changing the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst according to the intake air amount of the internal combustion engine. And the said sensor request value change means selects one map corresponding to the temperature of a catalyst among the several maps memorize | stored in the said memory | storage means, According to the temperature of the said catalyst, and the said intake air amount The air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is acquired, and the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is changed.

本解決手段は、触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を、触媒の温度および吸入空気量をパラメータとして変更するものである。つまり、これら三者に相関を持たせた三次元の制御構成とし、排気エミッションが改善でき、且つ吸入空気量に応じた内燃機関のトルクが得られるようにしている。また、内燃機関の継続運転等に伴って触媒の温度が変化していく場合、センサ要求値変更手段は、選択するマップを切り換えていきながら触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更していくことになる。   This solution is to change the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst using the catalyst temperature and the intake air amount as parameters. In other words, a three-dimensional control configuration in which these three components are correlated to improve exhaust emission and obtain the torque of the internal combustion engine in accordance with the intake air amount. In addition, when the temperature of the catalyst changes with the continuous operation of the internal combustion engine, the sensor request value changing means changes the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst while switching the map to be selected. Will do.

また、上記解決手段に係る排気ガスセンサの空燃比変更要求値の変更(触媒温度に応じた変更)に加えて、更に以下のように空燃比変更要求値を変更することも挙げられる。つまり、上記センサ要求値変更手段を、内燃機関の吸気系に備えられたスロットルバルブの開度の単位時間当たりにおける変化量に応じて上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を更に変更するよう構成したものである。   Moreover, in addition to the change of the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor according to the above solution (change according to the catalyst temperature), the air-fuel ratio change request value may be changed as follows. That is, the sensor request value changing means further changes the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst according to the amount of change per unit time of the opening degree of the throttle valve provided in the intake system of the internal combustion engine. It is comprised so that it may do.

この場合、具体的には、上記スロットルバルブの開度の単位時間当たりにおける増加量が大きいほど、上記触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値をリッチ側に移行させるように、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更することになる。   In this case, specifically, as the amount of increase in the throttle valve opening per unit time is larger, the output target value of the exhaust gas sensor on the upstream side of the catalyst is shifted to the rich side so that the downstream side of the catalyst is shifted to the rich side. The request value for changing the air-fuel ratio of the exhaust gas sensor is changed.

例えば運転者のアクセル操作等に伴ってスロットルバルブの開度の単位時間当たりにおける増加量が大きくなった場合、一時的に燃焼室内がリーンとなり、NOx排出量が増加しやすい傾向となる。この場合に、本解決手段では、触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値をリッチ側に移行させるように、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する。これにより、NOx排出量が抑制されることになる。つまり、触媒の温度が低く十分に活性化していない場合であって且つ吸入空気量が多くなるといったNOx排出量が特に増加しやすい状況下であっても、NOx排出量を十分に抑制することが可能になる。   For example, when the amount of increase in the throttle valve opening per unit time increases with the driver's accelerator operation or the like, the combustion chamber temporarily becomes lean, and the NOx emission tends to increase. In this case, in this solution, the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is changed so that the output target value of the exhaust gas sensor on the upstream side of the catalyst is shifted to the rich side. Thereby, the NOx emission amount is suppressed. In other words, even when the catalyst temperature is low and the catalyst is not sufficiently activated and the amount of intake air increases, the amount of NOx emission is particularly likely to increase. It becomes possible.

本発明では、触媒の上下流にそれぞれ設けられた排気ガスセンサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うに際し、触媒温度をパラメータとして、触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更し、これによって触媒の活性状態に応じたフィードバック制御が行われるようにしている。このため、触媒の活性が不十分である状況であってもそれに適した空燃比制御を実施することが可能になり、排気エミッションの改善が図れる。   In the present invention, when the air-fuel ratio feedback control is performed based on the output values of the exhaust gas sensors provided upstream and downstream of the catalyst, the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is changed using the catalyst temperature as a parameter. Thus, feedback control according to the active state of the catalyst is performed. For this reason, even in a situation where the activity of the catalyst is insufficient, it is possible to perform air-fuel ratio control suitable for it, and it is possible to improve exhaust emission.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る空燃比制御装置を自動車用4気筒ガソリンエンジン(内燃機関)に適用した場合について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention is applied to a four-cylinder gasoline engine (internal combustion engine) for an automobile will be described.

−エンジン−
図1は本実施形態に係るエンジン1、および、その吸排気系の概略構成を示す図である。尚、この図1ではエンジン1の1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 and its intake / exhaust system according to the present embodiment. In FIG. 1, only the configuration of one cylinder of the engine 1 is shown.

本実施形態におけるエンジン1は、例えば4気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室11を形成するピストン12および出力軸であるクランクシャフト13を備えている。上記ピストン12はコネクティングロッド14を介してクランクシャフト13に連結されており、ピストン12の往復運動がコネクティングロッド14によってクランクシャフト13の回転へと変換されるようになっている。   The engine 1 in this embodiment is, for example, a 4-cylinder gasoline engine, and includes a piston 12 that forms a combustion chamber 11 and a crankshaft 13 that is an output shaft. The piston 12 is connected to the crankshaft 13 via a connecting rod 14, and the reciprocating motion of the piston 12 is converted into rotation of the crankshaft 13 by the connecting rod 14.

上記クランクシャフト13には、外周面に複数の突起(歯)16を有するシグナルロータ15が取り付けられている。このシグナルロータ15の側方近傍にはクランクポジションセンサ(エンジン回転数センサ)71が配置されている。このクランクポジションセンサ71は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト13が回転する際にシグナルロータ15の突起16に対応するパルス状の信号(出力パルス)を発生する。   A signal rotor 15 having a plurality of protrusions (teeth) 16 on the outer peripheral surface is attached to the crankshaft 13. A crank position sensor (engine speed sensor) 71 is disposed near the side of the signal rotor 15. The crank position sensor 71 is, for example, an electromagnetic pickup, and generates a pulsed signal (output pulse) corresponding to the protrusion 16 of the signal rotor 15 when the crankshaft 13 rotates.

エンジン1のシリンダブロック17には、エンジン水温(冷却水温)を検出する水温センサ72が配置されている。   A water temperature sensor 72 for detecting the engine water temperature (cooling water temperature) is disposed in the cylinder block 17 of the engine 1.

エンジン1の燃焼室11には点火プラグ2が配置されている。この点火プラグ2の点火タイミングはイグナイタ21によって調整される。このイグナイタ21はエンジンECU(Electronic Control Unit)6によって制御される。   A spark plug 2 is disposed in the combustion chamber 11 of the engine 1. The ignition timing of the spark plug 2 is adjusted by the igniter 21. The igniter 21 is controlled by an engine ECU (Electronic Control Unit) 6.

エンジン1の燃焼室11には吸気通路3と排気通路4とが接続されている。吸気通路3と燃焼室11との間に吸気バルブ31が設けられており、この吸気バルブ31を開閉駆動することにより、吸気通路3と燃焼室11とが連通または遮断される。また、排気通路4と燃焼室11との間に排気バルブ41が設けられており、この排気バルブ41を開閉駆動することにより、排気通路4と燃焼室11とが連通または遮断される。これら吸気バルブ31および排気バルブ41の開閉駆動は、クランクシャフト13の回転が伝達される吸気カムシャフトおよび排気カムシャフト(共に図示省略)の各回転によって行われる。   An intake passage 3 and an exhaust passage 4 are connected to the combustion chamber 11 of the engine 1. An intake valve 31 is provided between the intake passage 3 and the combustion chamber 11. By opening and closing the intake valve 31, the intake passage 3 and the combustion chamber 11 are communicated or blocked. An exhaust valve 41 is provided between the exhaust passage 4 and the combustion chamber 11, and the exhaust passage 4 and the combustion chamber 11 are communicated or blocked by opening and closing the exhaust valve 41. The opening / closing drive of the intake valve 31 and the exhaust valve 41 is performed by each rotation of an intake camshaft and an exhaust camshaft (both not shown) to which the rotation of the crankshaft 13 is transmitted.

上記吸気通路3には、エアクリーナ32、熱線式のエアフローメータ73、吸気温センサ74(エアフローメータ73に内蔵)、および、エンジン1の吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ33が配置されている。このスロットルバルブ33はスロットルモータ34によって駆動される。スロットルバルブ33の開度はスロットル開度センサ75によって検出される。   An air cleaner 32, a hot-wire air flow meter 73, an intake air temperature sensor 74 (built in the air flow meter 73), and an electronically controlled throttle valve 33 that adjusts the intake air amount of the engine 1 are disposed in the intake passage 3. ing. The throttle valve 33 is driven by a throttle motor 34. The opening degree of the throttle valve 33 is detected by a throttle opening degree sensor 75.

エンジン1の排気通路4には三元触媒42が配置されている。この三元触媒42は、酸素を貯蔵(吸蔵)するO2ストレージ機能(酸素貯蔵機能)を有しており、この酸素貯蔵機能により、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およびNOxを浄化することが可能となっている。即ち、エンジン1の空燃比がリーンとなって、三元触媒42に流入する排気ガス中の酸素およびNOxが増加すると、酸素の一部を三元触媒42が吸蔵することでNOxの還元・浄化を促進する。一方、エンジン1の空燃比がリッチになって、三元触媒42に流入する排気ガスにHC,COが多量に含まれると、三元触媒42は内部に吸蔵している酸素分子を放出し、これらのHC,COに酸素分子を与え、酸化・浄化を促進する。 A three-way catalyst 42 is disposed in the exhaust passage 4 of the engine 1. The three-way catalyst 42 has an O 2 storage function (oxygen storage function) for storing (occluding) oxygen. Even if the air-fuel ratio shifts from the stoichiometric air-fuel ratio to a certain extent by this oxygen storage function, HC, CO and NOx can be purified. That is, when the air-fuel ratio of the engine 1 becomes lean and oxygen and NOx in the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 42 increase, the three-way catalyst 42 occludes part of the oxygen, thereby reducing and purifying NOx. Promote. On the other hand, when the air-fuel ratio of the engine 1 becomes rich and the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 42 contains a large amount of HC and CO, the three-way catalyst 42 releases oxygen molecules stored therein, Oxygen molecules are given to these HC and CO to promote oxidation and purification.

上記三元触媒42の上流側の排気通路4には空燃比センサ(A/Fセンサ)76が配置されている。この空燃比センサ(排気ガスセンサ)76は、例えば限界電流式の酸素濃度センサが適用されており、広い空燃比領域に亘って空燃比に対応した出力電圧を発生する構成となっている。つまり、図3に示すように、三元触媒42の上流側の空燃比(A/F)に応じた電圧信号vabyfsを出力するようになっている。この図3から明らかなように、この空燃比センサ76によれば、広範囲にわたる空燃比を精度良く検出することができる。   An air-fuel ratio sensor (A / F sensor) 76 is disposed in the exhaust passage 4 upstream of the three-way catalyst 42. The air-fuel ratio sensor (exhaust gas sensor) 76 is, for example, a limit current type oxygen concentration sensor, and is configured to generate an output voltage corresponding to the air-fuel ratio over a wide air-fuel ratio region. That is, as shown in FIG. 3, the voltage signal vabyfs corresponding to the air-fuel ratio (A / F) on the upstream side of the three-way catalyst 42 is output. As apparent from FIG. 3, the air-fuel ratio sensor 76 can accurately detect an air-fuel ratio over a wide range.

また、三元触媒42の下流側の排気通路4には酸素センサ(O2センサ)77が配置されている。この酸素センサ(排気ガスセンサ)77は、例えば起電力式(濃淡電池式)の酸素濃度センサが適用されており、図4に示すように、理論空燃比において急変する電圧Voxsを出力するようになっている。より具体的に述べると、この酸素センサ77は、例えば、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは略0.1(V)、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときは略0.9(V)、および空燃比が理論空燃比のときは略0.5(V)の電圧を出力するようになっている。 An oxygen sensor (O 2 sensor) 77 is disposed in the exhaust passage 4 on the downstream side of the three-way catalyst 42. As this oxygen sensor (exhaust gas sensor) 77, for example, an electromotive force type (concentration cell type) oxygen concentration sensor is applied, and as shown in FIG. 4, a voltage Voxs that changes suddenly at the stoichiometric air-fuel ratio is output. ing. More specifically, the oxygen sensor 77 is, for example, approximately 0.1 (V) when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and approximately 0.1 when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. When the air-fuel ratio is 9 (V) and the stoichiometric air-fuel ratio, a voltage of approximately 0.5 (V) is output.

これら空燃比センサ76および酸素センサ77の発生する信号は、それぞれA/D変換された後に、エンジンECU6に入力される。   The signals generated by the air-fuel ratio sensor 76 and the oxygen sensor 77 are each A / D converted and then input to the engine ECU 6.

そして、吸気通路3には燃料噴射用のインジェクタ35が配置されている。このインジェクタ35には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路3に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン1の燃焼室11に導入される。燃焼室11に導入された混合気(燃料+空気)は、エンジン1の圧縮行程を経た後、点火プラグ2にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室11内での燃焼・爆発によりピストン12が往復運動してクランクシャフト13が回転する。   A fuel injection injector 35 is disposed in the intake passage 3. Fuel of a predetermined pressure is supplied from the fuel tank to the injector 35 by a fuel pump, and the fuel is injected into the intake passage 3. This injected fuel is mixed with intake air to form an air-fuel mixture and introduced into the combustion chamber 11 of the engine 1. The air-fuel mixture (fuel + air) introduced into the combustion chamber 11 undergoes a compression stroke of the engine 1 and is then ignited by the spark plug 2 to burn and explode. The piston 12 is reciprocated by the combustion / explosion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 11 to rotate the crankshaft 13.

−制御ブロックの説明−
以上のエンジン1の運転状態は上記エンジンECU6によって制御される。このエンジンECU6は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)61、ROM(Read Only Memory)62、RAM(Random Access Memory)63およびバックアップRAM64などを備えている。
-Description of control block-
The operating state of the engine 1 is controlled by the engine ECU 6. As shown in FIG. 2, the engine ECU 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a ROM (Read Only Memory) 62, a RAM (Random Access Memory) 63, a backup RAM 64, and the like.

ROM62は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。   The ROM 62 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like.

CPU61は、ROM62に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。   The CPU 61 executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM 62.

RAM63は、CPU61での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。   The RAM 63 is a memory that temporarily stores calculation results in the CPU 61, data input from each sensor, and the like.

バックアップRAM64は、エンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。   The backup RAM 64 is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped.

これらROM62、CPU61、RAM63およびバックアップRAM64は、バス67を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路65および外部出力回路66と接続されている。   The ROM 62, CPU 61, RAM 63, and backup RAM 64 are connected to each other via a bus 67, and are also connected to an external input circuit 65 and an external output circuit 66.

外部入力回路65には、上記クランクポジションセンサ71、水温センサ72、エアフローメータ73、吸気温センサ74、スロットル開度センサ75、空燃比センサ76、酸素センサ77の他に、アクセル開度センサ78、カム角センサ79、ノックセンサ7A等が接続されている。一方、外部出力回路66には、上記スロットルバルブ33を駆動するスロットルモータ34、上記インジェクタ35、イグナイタ21等が接続されている。   In addition to the crank position sensor 71, water temperature sensor 72, air flow meter 73, intake air temperature sensor 74, throttle opening sensor 75, air-fuel ratio sensor 76, oxygen sensor 77, the external input circuit 65 includes an accelerator opening sensor 78, A cam angle sensor 79, a knock sensor 7A, and the like are connected. On the other hand, the external output circuit 66 is connected to a throttle motor 34 for driving the throttle valve 33, the injector 35, the igniter 21 and the like.

クランクポジションセンサ71は、上述した如くクランクシャフト13の近傍に配設されており、クランクシャフト13の回転角(クランク角CA)および回転速度(エンジン回転数Ne)を検出するものである。   The crank position sensor 71 is disposed in the vicinity of the crankshaft 13 as described above, and detects the rotation angle (crank angle CA) and the rotation speed (engine speed Ne) of the crankshaft 13.

上記水温センサ72は、上記シリンダブロック17に形成されているウォータジャケット17a内を流れる冷却水の温度を検出し、その冷却水温信号をエンジンECU6に送信する。   The water temperature sensor 72 detects the temperature of the cooling water flowing in the water jacket 17a formed in the cylinder block 17, and transmits the cooling water temperature signal to the engine ECU 6.

エアフローメータ73は、吸入空気量を検出し、その吸入空気量信号をエンジンECU6に送信する。   The air flow meter 73 detects the intake air amount and transmits the intake air amount signal to the engine ECU 6.

吸気温センサ74は、上記エアフローメータ73と一体的に設けられ、吸入空気温度を検出して、その吸気温信号をエンジンECU6に送信する。   The intake air temperature sensor 74 is provided integrally with the air flow meter 73, detects the intake air temperature, and transmits the intake air temperature signal to the engine ECU 6.

スロットル開度センサ75は、上記スロットルバルブ33の開度を検出し、そのスロットル開度信号をエンジンECU6に送信する。   The throttle opening sensor 75 detects the opening of the throttle valve 33 and transmits the throttle opening signal to the engine ECU 6.

空燃比センサ76は、燃焼室11から排出された排気(三元触媒42の上流側における排気)の空燃比に対応した出力電圧を発生し、その出力電圧信号をエンジンECU6に送信する。   The air-fuel ratio sensor 76 generates an output voltage corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the combustion chamber 11 (the exhaust on the upstream side of the three-way catalyst 42), and transmits the output voltage signal to the engine ECU 6.

酸素センサ77は、三元触媒42の下流側における排気の酸素濃度に対応した出力電圧を発生し、その出力電圧信号をエンジンECU6に送信する。   The oxygen sensor 77 generates an output voltage corresponding to the oxygen concentration of the exhaust gas downstream of the three-way catalyst 42 and transmits the output voltage signal to the engine ECU 6.

アクセル開度センサ78は、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度(操作量)を検知し、その開度信号をエンジンECU6に送信する。   The accelerator opening sensor 78 detects the opening (operation amount) of the accelerator pedal operated by the driver, and transmits the opening signal to the engine ECU 6.

カム角センサ79は、吸気カムシャフトの近傍に配設されており、例えば第1番気筒の圧縮上死点(TDC)に対応してパルス信号を出力することにより気筒判別センサとして使用される。つまり、このカム角センサ79は、吸気カムシャフトの1回転毎にパルス信号を出力する。このカム角センサによるカム角の検出手法の一例としては、吸気カムシャフトと回転一体のロータの外周面の1箇所に外歯を形成しておき、この外歯と対面して電磁ピックアップで成る上記カム角センサ79を配置し、吸気カムシャフトの回転に伴って外歯がカム角センサ79の近傍を通過した際に、このカム角センサ79が出力パルスを発生するようになっている。このロータはクランクシャフト13の1/2の回転速度で回転するため、クランクシャフト13が720°回転する毎に出力パルスを発生する。言い換えると、ある特定の気筒が同一行程(例えば第1番気筒が圧縮上死点に達した時点)となる度に出力パルスを発生する構成である。   The cam angle sensor 79 is disposed in the vicinity of the intake camshaft and is used as a cylinder discrimination sensor by outputting a pulse signal corresponding to the compression top dead center (TDC) of the first cylinder, for example. That is, the cam angle sensor 79 outputs a pulse signal for each rotation of the intake camshaft. As an example of a cam angle detection method using this cam angle sensor, external teeth are formed at one location on the outer peripheral surface of the rotor integrally formed with the intake camshaft, and the external teeth are opposed to each other by an electromagnetic pickup. A cam angle sensor 79 is arranged, and when the external teeth pass near the cam angle sensor 79 as the intake cam shaft rotates, the cam angle sensor 79 generates an output pulse. Since this rotor rotates at half the rotational speed of the crankshaft 13, an output pulse is generated every time the crankshaft 13 rotates 720 °. In other words, an output pulse is generated each time a specific cylinder reaches the same stroke (for example, when the first cylinder reaches compression top dead center).

ノックセンサ7Aは、シリンダブロック17に伝わるエンジンの振動を圧電素子式(ピエゾ素子式)または電磁式(マグネット、コイル)などによって検出する振動式センサである。   The knock sensor 7A is a vibration sensor that detects the vibration of the engine transmitted to the cylinder block 17 by a piezoelectric element type (piezo element type) or an electromagnetic type (magnet, coil).

そして、エンジンECU6は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、エンジン1の各種制御を実行する。例えば、エンジン1の排気通路4に配置した空燃比センサ76および酸素センサ77の各出力に基づいて排気ガス中の酸素濃度を算出し、その算出した酸素濃度から得られる実際の空燃比が目標空燃比(例えば理論空燃比)に一致するように、インジェクタ35から吸気通路3に噴射する燃料噴射量を制御する「空燃比フィードバック制御」を実行する。   Then, the engine ECU 6 executes various controls of the engine 1 based on the detection signals of the various sensors described above. For example, the oxygen concentration in the exhaust gas is calculated based on the outputs of the air-fuel ratio sensor 76 and the oxygen sensor 77 arranged in the exhaust passage 4 of the engine 1, and the actual air-fuel ratio obtained from the calculated oxygen concentration is the target air “Air-fuel ratio feedback control” is executed to control the fuel injection amount injected from the injector 35 into the intake passage 3 so as to coincide with the fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio).

−空燃比フィードバック制御−
次に、上記空燃比フィードバック制御の具体的な動作手順について説明する。
-Air-fuel ratio feedback control-
Next, a specific operation procedure of the air-fuel ratio feedback control will be described.

本実施形態の特徴とする制御(三元触媒42の温度に応じて酸素センサ77の空燃比変更要求値(ストイキ要求レベル)を変更する制御)について説明する前に、空燃比フィードバック制御の基本動作について説明する。   Before describing the control (control for changing the air-fuel ratio change request value (stoichiometric request level) of the oxygen sensor 77 in accordance with the temperature of the three-way catalyst 42), the basic operation of the air-fuel ratio feedback control will be described. Will be described.

上記三元触媒42は、空燃比がほぼ理論空燃比のときに未燃成分(HC,CO)を酸化し、同時に窒素酸化物(NOx)を還元する機能を発揮する。更に、この三元触媒42は、上述した如く、酸素を吸蔵する機能(酸素吸蔵機能、O2ストレージ機能)を有し、この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およびNOxを浄化することができる。即ち、エンジン1の空燃比がリーンとなって三元触媒42に流入するガスにNOxが多量に含まれると、三元触媒42はNOxから酸素分子を奪ってこの酸素分子を吸蔵するとともにNOxを還元し、これによりNOxを浄化する。また、エンジン1の空燃比がリッチになって三元触媒42に流入するガスにHC,COが多量に含まれると、三元触媒42は吸蔵している酸素分子をHC,COに与えて酸化し、これによりHC,COを浄化する。 The three-way catalyst 42 functions to oxidize unburned components (HC, CO) and reduce nitrogen oxides (NOx) at the same time when the air-fuel ratio is substantially the stoichiometric air-fuel ratio. Further, as described above, the three-way catalyst 42 has a function of storing oxygen (oxygen storage function, O 2 storage function), and the oxygen storage function shifts the air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio to some extent. However, HC, CO and NOx can be purified. That is, when the air-fuel ratio of the engine 1 is lean and the gas flowing into the three-way catalyst 42 contains a large amount of NOx, the three-way catalyst 42 deprives the NOx of oxygen molecules and occludes these oxygen molecules and stores NOx. Reduce, thereby purifying NOx. Further, when the air-fuel ratio of the engine 1 becomes rich and the gas flowing into the three-way catalyst 42 contains a large amount of HC and CO, the three-way catalyst 42 gives the stored oxygen molecules to the HC and CO and oxidizes them. This purifies HC and CO.

従って、三元触媒42が、連続的に流入する多量のHC,COを効率的に浄化するためには、この三元触媒42が酸素を多量に貯蔵していなければならず、逆に、連続的に流入する多量のNOxを効率的に浄化するためには、この三元触媒42が酸素を十分に吸蔵できる状態にあることが必要となる。以上のことから明らかなように、三元触媒42の浄化能力は、この三元触媒42が吸蔵し得る最大の酸素量(最大酸素吸蔵量)に依存する。   Therefore, in order for the three-way catalyst 42 to efficiently purify a large amount of continuously flowing HC and CO, the three-way catalyst 42 must store a large amount of oxygen. In order to efficiently purify a large amount of NOx that flows in, the three-way catalyst 42 needs to be in a state where it can sufficiently store oxygen. As is clear from the above, the purification capacity of the three-way catalyst 42 depends on the maximum amount of oxygen that can be stored by the three-way catalyst 42 (maximum oxygen storage amount).

一方、三元触媒42は燃料中に含まれる鉛や硫黄等による被毒、或いは三元触媒42に加わる熱により劣化し、これに伴い最大酸素吸蔵量が次第に低下してくる。このように最大酸素吸蔵量が低下した場合であっても、エミッションを良好に維持するには、三元触媒42から排出されるガスの空燃比が、理論空燃比に極めて近い状態となるように制御する必要がある。   On the other hand, the three-way catalyst 42 deteriorates due to poisoning due to lead, sulfur, etc. contained in the fuel, or heat applied to the three-way catalyst 42, and accordingly, the maximum oxygen storage amount gradually decreases. In this way, even when the maximum oxygen storage amount is reduced, in order to maintain the emission satisfactorily, the air-fuel ratio of the gas discharged from the three-way catalyst 42 is in a state that is very close to the stoichiometric air-fuel ratio. Need to control.

そこで、エンジン1の排気に関する状態量の一つである酸素センサ77の出力が理論空燃比に略相当する目標値Voxsrefとなるように、酸素センサ77の出力Voxs(即ち、三元触媒42下流の空燃比)に応じてエンジン1の空燃比をフィードバック制御する。   Therefore, the output Voxs of the oxygen sensor 77 (that is, downstream of the three-way catalyst 42) is set so that the output of the oxygen sensor 77, which is one of the state quantities related to the exhaust of the engine 1, becomes the target value Voxsref that substantially corresponds to the theoretical air-fuel ratio. The air-fuel ratio of the engine 1 is feedback-controlled according to the air-fuel ratio).

尚、本実施形態では、空燃比センサ76の出力vabyfsにも応じて空燃比をフィードバック制御し、これをメインフィードバック制御と称呼する。これに対し、酸素センサ77の出力による空燃比フィードバック制御をサブフィードバック制御と称呼する。   In this embodiment, the air-fuel ratio is feedback controlled according to the output vabyfs of the air-fuel ratio sensor 76, and this is referred to as main feedback control. On the other hand, air-fuel ratio feedback control based on the output of the oxygen sensor 77 is referred to as sub-feedback control.

上記メインフィードバック制御では、空燃比センサ76の出力を基礎として検知される排気空燃比が、目標空燃比(例えば理論空燃比)と一致するように、インジェクタ35からの燃料噴射量の増減が調整される。より具体的には、検知された排気空燃比が目標空燃比よりリッチであれば、燃料噴射量が減量調整され、逆に、その排気空燃比が目標空燃比よりリーンであれば、燃料噴射量が増量調整される。   In the main feedback control, the increase / decrease in the fuel injection amount from the injector 35 is adjusted so that the exhaust air / fuel ratio detected based on the output of the air / fuel ratio sensor 76 matches the target air / fuel ratio (for example, the theoretical air / fuel ratio). The More specifically, if the detected exhaust air-fuel ratio is richer than the target air-fuel ratio, the fuel injection amount is adjusted to decrease. Conversely, if the exhaust air-fuel ratio is leaner than the target air-fuel ratio, the fuel injection amount is adjusted. Is adjusted to increase.

このメインフィードバック制御によれば、理想的には、三元触媒42に流れ込む排気ガスの空燃比を理論空燃比に維持することができる。そして、その状態が厳密に維持されれば、三元触媒42の吸蔵酸素量がほぼ一定量に保たれるため、その下流に未浄化の成分を含む排気ガスが流出してくるのを完全に阻止することができる。   According to the main feedback control, ideally, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 42 can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. If the state is strictly maintained, the stored oxygen amount of the three-way catalyst 42 is maintained at a substantially constant amount, so that exhaust gas containing unpurified components can flow completely downstream. Can be blocked.

しかしながら、空燃比センサ76の出力にはある程度の誤差が含まれている。また、インジェクタ35の噴射特性にもある程度のバラツキがある。このため、現実的には、メインフィードバック制御を実行するだけで三元触媒42の上流の排気空燃比を厳密に理論空燃比に制御することは困難である。   However, the output of the air-fuel ratio sensor 76 includes a certain amount of error. In addition, there is some variation in the injection characteristics of the injector 35. Therefore, in reality, it is difficult to strictly control the exhaust air / fuel ratio upstream of the three-way catalyst 42 to the stoichiometric air / fuel ratio only by executing the main feedback control.

以上のような理由により、メインフィードバック制御が実行されていても、三元触媒42の下流には未浄化の成分を含む排気ガスが流出してくることがある。つまり、メインフィードバック制御が実行されていても、三元触媒42の上流の排気空燃比は、全体としてリッチ側或いはリーン側に偏ることがあり、その結果、三元触媒42の下流には、HCやCOを含むリッチな排気ガス、或いは、NOxを含むリーンな排気ガスが流出してくることがある。   For the above reasons, even if the main feedback control is being performed, exhaust gas containing unpurified components may flow out downstream of the three-way catalyst 42. That is, even if the main feedback control is being performed, the exhaust air-fuel ratio upstream of the three-way catalyst 42 may be biased to the rich side or the lean side as a whole, and as a result, the HC Rich exhaust gas containing CO and CO or lean exhaust gas containing NOx may flow out.

このような流出が生ずると、酸素センサ77は、排気ガスの空燃比に応じてリッチ出力或いはリーン出力を発生する。このため、本実施形態のシステムでは、酸素センサ77からリッチ出力が発せられた場合には、三元触媒42の上流の排気空燃比が全体としてリッチ側に偏っていたと判断することができ、また、酸素センサ77からリーン出力が発せられた場合には、三元触媒42の上流の排気空燃比が全体としてリーン側に偏っていたと判断することができる。   When such an outflow occurs, the oxygen sensor 77 generates a rich output or a lean output according to the air-fuel ratio of the exhaust gas. Therefore, in the system of this embodiment, when a rich output is generated from the oxygen sensor 77, it can be determined that the exhaust air-fuel ratio upstream of the three-way catalyst 42 is biased to the rich side as a whole, When a lean output is generated from the oxygen sensor 77, it can be determined that the exhaust air-fuel ratio upstream of the three-way catalyst 42 is biased to the lean side as a whole.

サブフィードバック制御では、酸素センサ77の出力が理論空燃比よりリーンの空燃比を表す値となると、この酸素センサ77の出力Voxsと理論空燃比に略相当する目標値Voxsrefとの偏差を比例・積分処理(PID処理)してサブフィードバック補正量vafsfbを求める。そして、このサブフィードバック補正量vafsfb分だけ空燃比センサ76の出力vabyfsを補正し、これにより、エンジン1の実際の空燃比が、空燃比センサ76の検出空燃比よりも見かけ上リーン側であるように設定し、その補正した見かけ上の空燃比が目標空燃比(エンジン1の目標空燃比、ここでは理論空燃比)となるようにフィードバック制御する。   In the sub-feedback control, when the output of the oxygen sensor 77 becomes a value representing an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the deviation between the output Voxs of the oxygen sensor 77 and the target value Voxsref substantially corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio is proportional / integrated. Processing (PID processing) is performed to determine the sub feedback correction amount vafsfb. Then, the output vabyfs of the air-fuel ratio sensor 76 is corrected by this sub-feedback correction amount vafsfb, so that the actual air-fuel ratio of the engine 1 appears to be leaner than the detected air-fuel ratio of the air-fuel ratio sensor 76. And the feedback control is performed so that the corrected apparent air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio (the target air-fuel ratio of the engine 1, here the theoretical air-fuel ratio).

同様に、酸素センサ77の出力が理論空燃比よりリッチの空燃比を表す値となると、この酸素センサ77の出力Voxsと理論空燃比に略相当する目標値Voxsrefとの偏差を比例・積分処理(PID処理)してサブフィードバック補正量vafsfbを求める。そして、このサブフィードバック補正量vafsfb分だけ空燃比センサ76の出力vabyfsを補正し、これにより、エンジン1の実際の空燃比が、空燃比センサ76の検出空燃比よりも見かけ上リッチ側であるように設定し、その補正した見かけ上の空燃比が目標空燃比(エンジン1の目標空燃比、ここでは理論空燃比)となるようにフィードバック制御する。   Similarly, when the output of the oxygen sensor 77 becomes a value representing an air / fuel ratio richer than the stoichiometric air / fuel ratio, the deviation between the output Voxs of the oxygen sensor 77 and the target value Voxsref substantially corresponding to the stoichiometric air / fuel ratio is proportionally / integrated ( Sub-feedback correction amount vafsfb is obtained by PID processing). Then, the output vabyfs of the air-fuel ratio sensor 76 is corrected by the sub-feedback correction amount vafsfb, so that the actual air-fuel ratio of the engine 1 appears to be richer than the detected air-fuel ratio of the air-fuel ratio sensor 76. And the feedback control is performed so that the corrected apparent air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio (the target air-fuel ratio of the engine 1, here the theoretical air-fuel ratio).

以上により、三元触媒42の下流の空燃比が同部位における目標空燃比(略理論空燃比)と一致せしめられる。   As described above, the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst 42 is matched with the target air-fuel ratio (substantially theoretical air-fuel ratio) at the same site.

また、このサブフィードバック制御は、経時的な変化に対応するべく、その補正の速度は上記メインフィードバック制御による補正速度よりも低くなっている。また、このサブフィードバック制御の学習動作により得られた学習値(サブフィードバック補正量)は、上記バックアップRAM64に記憶され、学習動作が行われる度に更新されていく。   In addition, the correction speed of the sub feedback control is lower than the correction speed by the main feedback control in order to cope with the change with time. The learning value (sub feedback correction amount) obtained by the learning operation of the sub feedback control is stored in the backup RAM 64 and is updated every time the learning operation is performed.

以上のような、メインフィードバック制御による短期的な変化に対応する補正値と、サブフィードバック制御による経時的な変化に対応する学習値と和がフィードバック補正量として求められて燃料噴射量が増量調整または減量調整されることになる。   As described above, the sum of the correction value corresponding to the short-term change due to the main feedback control and the learning value corresponding to the temporal change due to the sub-feedback control is obtained as the feedback correction amount so that the fuel injection amount is adjusted to increase or The weight loss will be adjusted.

特に、本実施形態に係るサブフィードバック制御では、サブフィードバック学習動作時における学習ゲインを学習動作の途中で変更するようになっている。具体的には、学習動作の初期期間、学習動作の完了判定期間、学習動作の完了判定後の順で学習ゲインを徐々に小さく設定している。このため、学習値が大きくずれている場合であっても、学習初期期間における大きな学習ゲインによって学習値を大きく補正することができ(学習速度を高めることができ)、その補正後には、学習ゲインを小さく設定することで、学習値が再び大きくずれてしまうといったことを回避できるようにしている。また、上記学習動作の初期期間、つまり学習ゲインを大きく設定する期間は、その他の期間、つまり学習ゲインを小さく設定する期間よりも短く設定している。以上が本実施形態における空燃比フィードバック制御の基本動作である。   In particular, in the sub feedback control according to the present embodiment, the learning gain at the time of the sub feedback learning operation is changed during the learning operation. Specifically, the learning gain is gradually set smaller in the order of the initial period of the learning operation, the learning operation completion determination period, and the learning operation completion determination. For this reason, even if the learning value is greatly deviated, the learning value can be greatly corrected by the large learning gain in the initial learning period (the learning speed can be increased). By setting a small value, it is possible to avoid that the learning value is greatly shifted again. The initial period of the learning operation, that is, the period during which the learning gain is set large is set shorter than the other period, that is, the period during which the learning gain is set small. The above is the basic operation of the air-fuel ratio feedback control in the present embodiment.

−触媒温度に応じた空燃比制御−
(触媒温度に応じたストイキ要求レベルの決定)
次に、本実施形態の特徴である三元触媒42の温度に応じて酸素センサ77の空燃比変更要求値(ストイキ要求レベル)を変更する制御について説明する。この制御は、上述したサブフィードバック制御において上記酸素センサ77のストイキ要求レベル(上記空燃比センサ76の出力目標値を設定するための値)を三元触媒42の温度に応じて変更するものである。以下、具体的に説明する。
-Air-fuel ratio control according to catalyst temperature-
(Determining the stoichiometric requirement level according to the catalyst temperature)
Next, control for changing the air-fuel ratio change request value (stoichiometric request level) of the oxygen sensor 77 according to the temperature of the three-way catalyst 42, which is a feature of the present embodiment, will be described. This control changes the stoichiometric request level of the oxygen sensor 77 (value for setting the output target value of the air-fuel ratio sensor 76) in accordance with the temperature of the three-way catalyst 42 in the sub feedback control described above. . This will be specifically described below.

上記エンジンECU6のROM62には、三元触媒42の温度に応じた複数のストイキ要求レベル取得マップが記憶されている。図5は、この三元触媒42の温度と、それに対応するストイキ要求レベル取得マップとの関係を示している。この図5では、三元触媒42の温度に応じて3種類のストイキ要求レベル取得マップが上記ROM(記憶手段)62に記憶されている場合を示している。つまり、図5中の左側のストイキ要求レベル取得マップ(図中のマップA)は三元触媒42の温度が比較的低い場合(例えば300℃以下の場合:エンジン始動初期時や軽負荷運転状態が継続した場合)、つまり三元触媒42の活性化が不十分な場合に対応したものである。また、図5中の右側のストイキ要求レベル取得マップ(図中のマップC)は三元触媒42の温度が比較的高い場合(例えば600℃以上の場合)に対応したものである。更に、図5中の中央のストイキ要求レベル取得マップ(図中のマップB)は三元触媒42の温度が上述した2者の中間の温度域にある場合に対応したものである。このストイキ要求レベル取得マップの個数及びそれぞれが対応する温度域は上述したものには限定されない。   The ROM 62 of the engine ECU 6 stores a plurality of stoichiometric request level acquisition maps corresponding to the temperature of the three-way catalyst 42. FIG. 5 shows the relationship between the temperature of the three-way catalyst 42 and the corresponding stoichiometric demand level acquisition map. FIG. 5 shows a case where three types of stoichiometric request level acquisition maps are stored in the ROM (storage means) 62 in accordance with the temperature of the three-way catalyst 42. That is, the stoichiometric demand level acquisition map (map A in the figure) on the left side in FIG. 5 is when the temperature of the three-way catalyst 42 is relatively low (for example, when it is 300 ° C. or less: at the initial stage of engine start and in the light load operation state). This corresponds to a case where the activation of the three-way catalyst 42 is insufficient. Further, the right stoichiometric demand level acquisition map (map C in the figure) in FIG. 5 corresponds to a case where the temperature of the three-way catalyst 42 is relatively high (for example, 600 ° C. or higher). Furthermore, the center stoichiometric demand level acquisition map (map B in the figure) in FIG. 5 corresponds to the case where the temperature of the three-way catalyst 42 is in the intermediate temperature range of the above-mentioned two. The number of the stoichiometric request level acquisition maps and the temperature ranges to which the maps correspond are not limited to those described above.

各ストイキ要求レベル取得マップは、何れも吸入空気量(エンジン負荷に相当)とそれに応じたストイキ要求レベルとの関係を規定するものである。つまり、運転者のアクセルペダル踏み込み量の増加に伴うスロットルバルブ開度の増加によるエンジン負荷に応じたエンジントルクが出力される空燃比が得られるように酸素センサ77のストイキ要求レベルを変更して、空燃比センサ76の出力目標値を補正するためのマップとなっている。そして、各ストイキ要求レベル取得マップは、同一吸入空気量であってもストイキ要求レベルが互いに異なるように、各吸入空気量に応じたマップ値(ストイキ要求レベル)が与えられている。   Each stoichiometric requirement level acquisition map defines the relationship between the intake air amount (corresponding to the engine load) and the stoichiometric requirement level corresponding thereto. That is, the stoichiometric request level of the oxygen sensor 77 is changed so as to obtain an air-fuel ratio at which an engine torque is output according to the engine load due to an increase in the throttle valve opening accompanying an increase in the accelerator pedal depression amount of the driver, This is a map for correcting the output target value of the air-fuel ratio sensor 76. Each stoichiometric request level acquisition map is given a map value (stoichiometric request level) corresponding to each intake air amount so that the stoichiometric request levels are different from each other even if the intake air amount is the same.

上記サブフィードバック制御に際しては、三元触媒42の温度に応じて3種類のストイキ要求レベル取得マップのうちの1つが選択される。そして、選択されたストイキ要求レベル取得マップに従って、吸入空気量に応じてストイキ要求レベルが読み取られ(取得され)、このストイキ要求レベルが上記酸素センサ77の出力値(上記空燃比センサ76の出力目標値を決定するための出力値)として設定されるようになっている(センサ要求値変更手段による空燃比変更要求値(ストイキ要求レベル)の変更動作)。   In the sub feedback control, one of three types of stoichiometric request level acquisition maps is selected according to the temperature of the three-way catalyst 42. Then, according to the selected stoichiometric demand level acquisition map, the stoichiometric demand level is read (obtained) according to the intake air amount, and this stoichiometric demand level is determined based on the output value of the oxygen sensor 77 (the output target of the air-fuel ratio sensor 76). Output value for determining the value) (operation for changing the air-fuel ratio change request value (stoichiometric request level) by the sensor request value changing means).

具体的に、ストイキ要求レベル取得マップは、三元触媒42の温度が低い場合に選択されるものほど、同一吸入空気量であってもストイキ要求レベルとしてはリッチ側の値が取得されるようになっている。言い換えると、三元触媒42の温度が低いほど、同一吸入空気量であっても、空燃比センサ76の出力目標値をリッチ側に移行させるように、酸素センサ77のストイキ要求レベルを変更するようにしている。例えば、空燃比センサ76の出力目標値を、ストイキ(空燃比14.6)に相当する値からリッチ(例えば空燃比14.4)に相当する値となるように変更する。   Specifically, as the stoichiometric demand level acquisition map is selected when the temperature of the three-way catalyst 42 is low, the rich side value is acquired as the stoichiometric demand level even when the intake air amount is the same. It has become. In other words, as the temperature of the three-way catalyst 42 is lower, the stoichiometric request level of the oxygen sensor 77 is changed so that the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 is shifted to the rich side even with the same intake air amount. I have to. For example, the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 is changed from a value corresponding to stoichiometric (air-fuel ratio 14.6) to a value corresponding to rich (for example, air-fuel ratio 14.4).

つまり、本実施形態では、吸入空気量とストイキ要求レベルとの関係として、三元触媒42の温度に応じた複数の「触媒温度軸」を持たせ、三元触媒42の温度に応じて空燃比フィードバック制御に使用するストイキ要求レベル取得マップを切り換えていくことで、吸入空気量とストイキ要求レベルとの関係を変更していく。これにより、三元触媒42の温度が低いほど、同一吸入空気量であってもストイキ要求レベルをリッチ側の値として決定するようにしている。   That is, in the present embodiment, as the relationship between the intake air amount and the stoichiometric request level, a plurality of “catalyst temperature axes” corresponding to the temperature of the three-way catalyst 42 are provided, and the air-fuel ratio is set according to the temperature of the three-way catalyst 42. By switching the stoichiometric demand level acquisition map used for feedback control, the relationship between the intake air amount and the stoichiometric demand level is changed. As a result, the lower the temperature of the three-way catalyst 42, the stoichiometric requirement level is determined as the rich side value even with the same intake air amount.

尚、これらストイキ要求レベル取得マップは、吸入空気量毎に応じて、HC,CO,NOxの排出量が十分に少なくなるように、予め実験やシミュレーション等によって設定されたものとなっている。   These stoichiometric demand level acquisition maps are set in advance by experiments, simulations, or the like so that the discharge amount of HC, CO, NOx is sufficiently reduced according to the intake air amount.

例えば、空燃比がリーンであって三元触媒42の温度が低い状態でありNOxが排出しやすい状況である場合には(上記実験やシミュレーション等によってNOxの排出が確認された運転状態では)、触媒低温度に対応したストイキ要求レベル取得マップ(マップA)が選択され、空燃比センサ76の出力目標値をリッチ側に移行させるように酸素センサ77のストイキ要求レベルがリッチ側の値に設定される。これにより、NOxの排出量を抑制する。また、空燃比がリッチであって三元触媒42の温度が高い状態でありHCやCOが排出しやすい状況である場合には(上記実験やシミュレーション等によってHCやCOの排出が確認された運転状態では)、触媒高温度に対応したストイキ要求レベル取得マップ(マップC)が選択され、空燃比センサ76の出力目標値をリーン側に移行させるように酸素センサ77のストイキ要求レベルがリーン側の値に設定される。これにより、HCやCOの排出量を抑制する。   For example, when the air-fuel ratio is lean and the temperature of the three-way catalyst 42 is low and NOx is likely to be discharged (in the operating state in which NOx emission is confirmed by the above-described experiment or simulation), A stoichiometric demand level acquisition map (map A) corresponding to the catalyst low temperature is selected, and the stoichiometric demand level of the oxygen sensor 77 is set to a rich value so that the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 is shifted to the rich side. The Thereby, the NOx emission amount is suppressed. Further, when the air-fuel ratio is rich and the temperature of the three-way catalyst 42 is high and HC and CO are easily discharged (operation in which HC and CO emissions have been confirmed by the above experiments and simulations). In the state), the stoichiometric demand level acquisition map (map C) corresponding to the catalyst high temperature is selected, and the stoichiometric demand level of the oxygen sensor 77 is set to the lean side so that the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 is shifted to the lean side. Set to a value. Thereby, the discharge amount of HC and CO is suppressed.

(スロットルバルブ開度に応じたストイキ要求レベルの補正)
次に、上述の如く三元触媒42の温度に応じて決定された酸素センサ77のストイキ要求レベルのスロットルバルブ開度に応じた補正について説明する。
(Correction of stoichiometric requirement level according to throttle valve opening)
Next, correction according to the throttle valve opening of the stoichiometric request level of the oxygen sensor 77 determined according to the temperature of the three-way catalyst 42 as described above will be described.

例えば運転者のアクセル操作に伴ってスロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量が大きくなった場合、一時的に燃焼室11内がリーンとなり、NOx排出量が増加しやすい傾向となる。このため、本実施形態では、このようにNOx排出量が増加しやすい傾向となれば空燃比センサ76の出力目標値をリッチ側に移行させるように、上記酸素センサ77のストイキ要求レベルを補正するようにしている。以下、具体的に説明する。   For example, when the amount of increase in the opening degree of the throttle valve 33 per unit time increases with the driver's accelerator operation, the interior of the combustion chamber 11 temporarily becomes lean, and the NOx emission tends to increase. For this reason, in this embodiment, if the NOx emission tends to increase in this way, the stoichiometric request level of the oxygen sensor 77 is corrected so that the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 is shifted to the rich side. I am doing so. This will be specifically described below.

図6(a)はスロットル開度変化量と上記ストイキ要求レベルを補正するための補正係数との関係を示す図である。また、図6(b)は、スロットル開度変化量に応じてストイキ要求レベルが補正される場合の空気量と補正後のストイキ要求レベルとの関係を示す図である。   FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the amount of change in the throttle opening and the correction coefficient for correcting the stoichiometric request level. FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the air amount and the corrected stoichiometric request level when the stoichiometric request level is corrected in accordance with the throttle opening change amount.

図6(a)に示すように、スロットル開度変化量が所定量を超えた場合には、その変化量が大きくなるほど上記補正係数も大きく得られるようにしている。つまり、上記三元触媒42の温度に応じて決定されたストイキ要求レベルに対する補正量を大きくするようにしている。この補正後のストイキ要求レベルとしては、上記三元触媒42の温度に応じて決定されたストイキ要求レベルに対して上記補正係数を乗算するなどの演算によって求められる。また、予め記憶されたマップ(スロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量に応じてストイキ要求レベルを補正していくマップ)に従って補正後のストイキ要求レベルを求めるようにしてもよい。   As shown in FIG. 6A, when the amount of change in the throttle opening exceeds a predetermined amount, the correction coefficient increases as the amount of change increases. That is, the correction amount with respect to the stoichiometric requirement level determined according to the temperature of the three-way catalyst 42 is increased. The corrected stoichiometric demand level is obtained by an operation such as multiplying the stoichiometric demand level determined according to the temperature of the three-way catalyst 42 by the correction coefficient. Further, the corrected stoichiometric demand level may be obtained according to a map stored in advance (a map for correcting the stoichiometric demand level in accordance with the amount of increase in the opening degree of the throttle valve 33 per unit time).

図6(b)の実線は、スロットル開度変化量が所定量を超えていない場合における吸入空気量とストイキ要求レベルとの関係を示している。また、図6(b)の破線は、スロットル開度変化量が所定量を超えている場合であって、NOx排出量が多くなる状況での吸入空気量とストイキ要求レベルとの関係を示している。つまり、スロットル開度変化量が所定量を超えたことによるNOx排出量の増加を、ストイキ要求レベルをリッチ側に補正するストイキ要求レベルをリッチ側に補正することによって抑制している。また、図6(b)の一点鎖線は、スロットル開度変化量が所定量を超えている場合であって、HCやCOの排出量が多くなる状況での吸入空気量とストイキ要求レベルとの関係を示している。つまり、スロットル開度変化量が所定量を超えたことによるHCやCOの排出量の増加を、ストイキ要求レベルをリーン側に補正することによって抑制している。   The solid line in FIG. 6B shows the relationship between the intake air amount and the stoichiometric request level when the amount of change in throttle opening does not exceed the predetermined amount. The broken line in FIG. 6B shows the relationship between the intake air amount and the stoichiometric request level when the amount of change in the throttle opening exceeds a predetermined amount and the amount of NOx emission increases. Yes. That is, the increase in the NOx emission amount due to the change in the throttle opening exceeding the predetermined amount is suppressed by correcting the stoichiometric request level for correcting the stoichiometric request level to the rich side to the rich side. In addition, the alternate long and short dash line in FIG. 6B shows the case where the amount of intake air and the stoichiometric request level when the amount of change in throttle opening exceeds a predetermined amount and the amount of HC and CO emissions increases. Showing the relationship. That is, an increase in the amount of HC and CO emissions due to the change in the throttle opening exceeding the predetermined amount is suppressed by correcting the stoichiometric request level to the lean side.

尚、スロットル開度変化量が所定量を超えたことにより、NOxの排出量が増加するのか、HCやCOの排出量が増加するのかは、予め実験やシミュレーション等によって確認されており、エンジン運転状態やスロットル開度変化量に従って、NOxの排出量が増加する場合には図6(b)の破線で示すようにストイキ要求レベルをリッチ側に補正し、逆に、HCやCOの排出量が増加する場合には図6(b)の一点鎖線で示すようにストイキ要求レベルをリーン側に補正するようにしている。   Whether the amount of NOx emissions increases or the amount of HC and CO emissions increases when the amount of change in throttle opening exceeds a predetermined amount has been confirmed in advance by experiments, simulations, etc. When the amount of NOx emission increases according to the state and the amount of change in throttle opening, the stoichiometric request level is corrected to the rich side as shown by the broken line in FIG. When increasing, the stoichiometric requirement level is corrected to the lean side as shown by the alternate long and short dash line in FIG.

(空燃比制御)
次に、上述した如く触媒温度やスロットルバルブ開度に応じてストイキ要求レベルを設定することによるサブフィードバック制御の手順について図7のフローチャートに沿って説明する。
(Air-fuel ratio control)
Next, the sub feedback control procedure by setting the stoichiometric request level according to the catalyst temperature and the throttle valve opening as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、ステップST1において、三元触媒42の温度を推定する。これは、現在のエンジン運転状態から推定される。具体的には、エンジン回転数とエンジン負荷(スロットルバルブ開度等)とから三元触媒42の温度を推定する触媒温度推定マップを上記ROM62に記憶させておき、この触媒温度推定マップに、現在のエンジン回転数およびエンジン負荷を当て嵌めることで三元触媒42の温度を推定する。また、三元触媒42の温度推定動作としては、排気ガス温度から推定するようにしてもよい。例えば、三元触媒42の上下流に排気ガス温度センサをそれぞれ備えさせ、これら排気ガス温度センサで検出された排気ガス温度に基づいて三元触媒42の温度を推定するものである。また、三元触媒42の温度を直接的に検出するようにしてもよい。   First, in step ST1, the temperature of the three-way catalyst 42 is estimated. This is estimated from the current engine operating condition. Specifically, a catalyst temperature estimation map for estimating the temperature of the three-way catalyst 42 from the engine speed and engine load (throttle valve opening etc.) is stored in the ROM 62, and the catalyst temperature estimation map is The temperature of the three-way catalyst 42 is estimated by fitting the engine speed and the engine load. Further, the temperature estimation operation of the three-way catalyst 42 may be estimated from the exhaust gas temperature. For example, exhaust gas temperature sensors are provided upstream and downstream of the three-way catalyst 42, and the temperature of the three-way catalyst 42 is estimated based on the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensors. Further, the temperature of the three-way catalyst 42 may be directly detected.

このようにして三元触媒42の温度を推定(または検出)した後、ステップST2に移り、触媒活性状態に基づくストイキ要求レベルを決定する。つまり、三元触媒42の活性状態はその温度に相関があるので、上記推定された三元触媒42の温度から触媒活性状態を判定することができ、この触媒活性状態に対応した酸素センサ77の出力(ストイキ要求レベル)を決定する。具体的には、図5を用いて説明したように、現在の三元触媒42の温度から、それに対応したストイキ要求レベル取得マップを選択する。そして、この選択されたストイキ要求レベル取得マップに従って、吸入空気量に応じてストイキ要求レベルが読み取られ(取得され)、その値が上記酸素センサ77のストイキ要求レベルとして決定される。   After estimating (or detecting) the temperature of the three-way catalyst 42 in this way, the process proceeds to step ST2, and the stoichiometric request level based on the catalyst active state is determined. That is, since the active state of the three-way catalyst 42 has a correlation with the temperature, the catalyst active state can be determined from the estimated temperature of the three-way catalyst 42, and the oxygen sensor 77 corresponding to the catalyst active state can be determined. Determine the output (stoichiometric request level). Specifically, as described with reference to FIG. 5, the stoichiometric request level acquisition map corresponding to the current temperature of the three-way catalyst 42 is selected. Then, according to the selected stoichiometric demand level acquisition map, the stoichiometric demand level is read (obtained) according to the intake air amount, and the value is determined as the stoichiometric demand level of the oxygen sensor 77.

その後、ステップST3に移り、運転者のアクセル操作に伴ってスロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量が所定量を超えているか否かを判定する。つまり、図6を用いて説明したように、スロットル開度変化量が所定量を超えており、排気エミッションが悪化する状況であるか否かを判定する。   Thereafter, the process proceeds to step ST3, where it is determined whether or not the increase amount per unit time of the opening degree of the throttle valve 33 exceeds a predetermined amount in accordance with the driver's accelerator operation. That is, as described with reference to FIG. 6, it is determined whether or not the throttle opening change amount exceeds the predetermined amount and the exhaust emission is deteriorated.

スロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量が所定量を超えており、ステップST3でYES判定された場合にはステップST4に移る。このステップST4では、図6(a)に従って、スロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量に応じて上記ストイキ要求レベルを補正するための補正係数が求められ、図6(b)に示すようにストイキ要求レベルの補正を行う。その後、ステップST5に移る。   If the increase amount per unit time of the opening degree of the throttle valve 33 exceeds a predetermined amount, and YES is determined in step ST3, the process proceeds to step ST4. In step ST4, according to FIG. 6A, a correction coefficient for correcting the stoichiometric request level is obtained according to the amount of increase in the opening degree of the throttle valve 33 per unit time, which is shown in FIG. 6B. Thus, the stoichiometric request level is corrected. Thereafter, the process proceeds to step ST5.

また、スロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量が所定量を超えておらず、ステップST3でNO判定された場合にはステップST4におけるストイキ要求レベルの補正を行うことなくステップST5に移る。   Further, if the increase amount per unit time of the opening degree of the throttle valve 33 does not exceed the predetermined amount and NO is determined in step ST3, the process proceeds to step ST5 without correcting the stoichiometric request level in step ST4. .

ステップST5では、上述の如く設定されたストイキ要求レベルが酸素センサ77から出力され、それに従って空燃比センサ76の出力目標値をリッチ側またはリーン側に移行させるサブフィードバック制御が実行される。つまり、NOxの排出量が増加する状況では空燃比センサ76の出力目標値がリッチ側に設定され、HCやCOの排出量が増加する状況では空燃比センサ76の出力目標値がリーン側に設定されることになる。   In step ST5, the stoichiometric request level set as described above is output from the oxygen sensor 77, and sub-feedback control for shifting the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 to the rich side or the lean side is executed accordingly. In other words, the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 is set to the rich side when the NOx emission amount increases, and the output target value of the air-fuel ratio sensor 76 is set to the lean side when the HC and CO emission amounts increase. Will be.

以上のようにして、本実施形態では、触媒温度やスロットルバルブ開度に応じてストイキ要求レベルを設定してサブフィードバック制御を実行することにより、三元触媒42の温度が低く活性が不十分である状況であってもそれに適した空燃比フィードバック制御を実施することが可能になる。その結果、排気浄化性能が十分に得られていないことが原因でNOx排出量が多くなるような状況であっても、三元触媒42の下流側へのNOx排出量を低減できる空燃比フィードバック制御が実現でき、排気エミッションの改善を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, by setting the stoichiometric request level according to the catalyst temperature and the throttle valve opening and executing the sub-feedback control, the temperature of the three-way catalyst 42 is low and the activity is insufficient. Even under certain circumstances, it becomes possible to implement air-fuel ratio feedback control suitable for it. As a result, air-fuel ratio feedback control that can reduce the NOx emission amount downstream of the three-way catalyst 42 even in a situation where the NOx emission amount increases due to insufficient exhaust purification performance. Can be achieved, and exhaust emission can be improved.

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、本発明を自動車用4気筒ガソリンエンジン1に適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンに対しても適用可能である。また、気筒数やエンジン形式(直列型やV型や水平対向型等の別)についても特に限定されるものではない。
-Other embodiments-
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to the automobile four-cylinder gasoline engine 1 has been described. The present invention is applicable not only to automobiles but also to engines used for other purposes. Also, the number of cylinders and the engine type (separate types such as in-line type, V type, and horizontally opposed type) are not particularly limited.

また、上記実施形態では、サブフィードバック学習動作時における学習ゲインを学習動作の途中で変更するようにしたものに対して本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、学習ゲインを変更することなしにサブフィードバック学習動作を行うものに対しても適用可能である。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the case where the learning gain at the time of the sub-feedback learning operation is changed during the learning operation is described. The present invention can also be applied to an apparatus that performs a sub-feedback learning operation without changing the gain.

また、上記実施形態では、三元触媒42の上流側の排気ガスセンサを空燃比センサ76とし、三元触媒42の下流側の排気ガスセンサを酸素センサ77としていた。本発明はこれに限らず、上流側の排気ガスセンサとして酸素センサを適用したり、下流側の排気ガスセンサとして空燃比センサを適用するようにしてもよい。   In the above embodiment, the exhaust gas sensor upstream of the three-way catalyst 42 is the air-fuel ratio sensor 76, and the exhaust gas sensor downstream of the three-way catalyst 42 is the oxygen sensor 77. The present invention is not limited to this, and an oxygen sensor may be applied as an upstream exhaust gas sensor, or an air-fuel ratio sensor may be applied as a downstream exhaust gas sensor.

更に、上記実施形態では、三元触媒42の温度に応じて決定したストイキ要求レベルをスロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量に応じて補正するようにしていた。本発明は、これに限らず、スロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量に応じた補正を実施することなく、三元触媒42の温度のみに応じてストイキ要求レベルを決定するようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, the stoichiometric request level determined according to the temperature of the three-way catalyst 42 is corrected according to the increase amount per unit time of the opening degree of the throttle valve 33. The present invention is not limited to this, and the stoichiometric request level is determined only in accordance with the temperature of the three-way catalyst 42 without performing correction according to the amount of increase in the opening degree of the throttle valve 33 per unit time. May be.

加えて、上記実施形態では、スロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量に応じてストイキ要求レベルを補正する場合に、吸入空気量が多いほど補正量を多くするようにしていた(図6(b)を参照)。本発明はこれに限らず、吸入空気量に関わりなく、スロットルバルブ33の開度の単位時間当たりにおける増加量に応じて一律な補正量をもってストイキ要求レベルを補正するようにしてもよい。つまり、図6(b)における直線を平行移動させてストイキ要求レベルを補正するものである。   In addition, in the above-described embodiment, when the stoichiometric request level is corrected according to the increase amount per unit time of the opening degree of the throttle valve 33, the correction amount is increased as the intake air amount is increased (see FIG. 6 (b)). The present invention is not limited to this, and the stoichiometric requirement level may be corrected with a uniform correction amount according to the increase amount per unit time of the opening degree of the throttle valve 33 regardless of the intake air amount. That is, the stoichiometric requirement level is corrected by translating the straight line in FIG.

実施形態に係るエンジンおよびその吸排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the engine which concerns on embodiment, and its intake / exhaust system. エンジンの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an engine. 空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output voltage of an air fuel ratio sensor, and an air fuel ratio. 酸素センサの出力電圧と空燃比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output voltage of an oxygen sensor, and an air fuel ratio. 触媒温度とそれに応じて選択されるストイキ要求レベル取得マップとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a catalyst temperature and the stoichiometric request level acquisition map selected according to it. 図6(a)はスロットル開度変化量とストイキ要求レベルの補正係数との関係を示す図であり、図6(b)は空気量と補正後のストイキ要求レベルとの関係を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the throttle opening change amount and the correction coefficient for the stoichiometric request level, and FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the air amount and the corrected stoichiometric request level. . 実施形態に係るサブフィードバック制御の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of the sub feedback control which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン(内燃機関)
3 吸気通路
33 スロットルバルブ
4 排気通路
42 三元触媒
62 ROM(記憶手段)
76 空燃比センサ(上流側排気ガスセンサ)
77 酸素センサ(下流側排気ガスセンサ)
1 engine (internal combustion engine)
3 Intake passage 33 Throttle valve 4 Exhaust passage 42 Three-way catalyst 62 ROM (storage means)
76 Air-fuel ratio sensor (upstream exhaust gas sensor)
77 Oxygen sensor (downstream exhaust gas sensor)

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設けられた触媒の上流側および下流側に排気ガスセンサがそれぞれ設けられ、内燃機関の空燃比が目標空燃比になるように各排気ガスセンサの出力値に基づくフィードバック補正量によって空燃比を制御する空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、
上記触媒の温度に応じて上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更し、この変更した排気ガスセンサの空燃比変更要求値に基づいて上記空燃比フィードバック制御を行わせるセンサ要求値変更手段を備えていることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
Exhaust gas sensors are provided on the upstream side and the downstream side of the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, respectively, so that the air-fuel ratio of the internal combustion engine becomes empty by the feedback correction amount based on the output value of each exhaust gas sensor. In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that performs air-fuel ratio feedback control for controlling the fuel ratio,
A sensor request value change for changing the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor downstream of the catalyst according to the temperature of the catalyst and performing the air-fuel ratio feedback control based on the changed air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized by comprising means.
上記請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
上記空燃比フィードバック制御は、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値に応じて上記触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値を変更するものであり、
上記センサ要求値変更手段は、上記触媒の温度が低いほど、上記触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値をリッチ側に移行させるように、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する構成とされていることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The air-fuel ratio feedback control is to change an output target value of the exhaust gas sensor on the upstream side of the catalyst in accordance with an air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst,
The sensor request value changing means changes the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst so that the output target value of the exhaust gas sensor on the upstream side of the catalyst is shifted to the rich side as the temperature of the catalyst is lower. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the structure is changed.
上記請求項1または2記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
内燃機関の吸入空気量に応じて触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更するマップが、触媒の温度に対応して複数記憶された記憶手段を備えており、
上記センサ要求値変更手段は、上記記憶手段に記憶されている複数のマップのうち触媒の温度に対応した1つのマップを選択することで、上記触媒の温度および上記吸入空気量に応じた触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を取得して、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を変更する構成とされていることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The map for changing the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst according to the intake air amount of the internal combustion engine includes a plurality of storage means stored corresponding to the temperature of the catalyst,
The sensor request value changing means selects one map corresponding to the temperature of the catalyst from among a plurality of maps stored in the storage means, so that the downstream side of the catalyst corresponding to the catalyst temperature and the intake air amount is selected. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that an air-fuel ratio change request value of an exhaust gas sensor on a side is acquired and an air-fuel ratio change request value of an exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is changed.
上記請求項1、2または3記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
上記センサ要求値変更手段は、内燃機関の吸気系に備えられたスロットルバルブの開度の単位時間当たりにおける変化量に応じて上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を更に変更するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3,
The sensor request value changing means further changes the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst according to the amount of change per unit time of the opening degree of the throttle valve provided in the intake system of the internal combustion engine. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it is configured.
上記請求項2記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
上記センサ要求値変更手段は、内燃機関の吸気系に備えられたスロットルバルブの開度の単位時間当たりにおける増加量が大きいほど、上記触媒上流側の排気ガスセンサの出力目標値をリッチ側に移行させるように、上記触媒下流側の排気ガスセンサの空燃比変更要求値を更に変更する構成とされていることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The sensor request value changing means shifts the output target value of the exhaust gas sensor on the upstream side of the catalyst to the rich side as the increase amount per unit time of the opening degree of the throttle valve provided in the intake system of the internal combustion engine increases. Thus, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio change request value of the exhaust gas sensor on the downstream side of the catalyst is further changed.
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