JP2010169038A - Device for determining variation in air-fuel ratio among cylinders of multiple cylinder internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多気筒内燃機関に適用され、排気通路に配設された触媒の上下流にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサの出力値に基づいて空燃比をフィードバック制御するとともに、気筒間の空燃比ばらつきを判定(検出)する装置に関する。以下、「内燃機関」を、単に「機関」と称呼することもある。 The present invention is applied to a multi-cylinder internal combustion engine, and feeds back an air-fuel ratio based on output values of an upstream air-fuel ratio sensor and a downstream air-fuel ratio sensor respectively disposed upstream and downstream of a catalyst disposed in an exhaust passage. The present invention relates to an apparatus that controls and determines (detects) variations in air-fuel ratio among cylinders. Hereinafter, the “internal combustion engine” may be simply referred to as “engine”.
従来より、この種の装置として、例えば、特許文献1に開示されたものが知られている。この装置では、各気筒から延びるそれぞれの排気通路が集合してなる集合排気通路に触媒が配設され、且つ、その触媒の上下流の集合排気通路に上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサがそれぞれ配設されている。下流側空燃比センサの出力値と目標空燃比(理論空燃比)に相当する目標値との偏差を比例・積分・微分処理(PID処理)してフィードバック補正量が算出される。このフィードバック補正量で上流側空燃比センサの出力値を補正した値に基づいて、集合排気通路内を通過する排ガス(混合排ガス)の空燃比が目標空燃比(理論空燃比)になるようにポート噴射弁から噴射される燃料の量がフィードバック制御されるようになっている。ポート噴射弁とは、吸気弁よりも上流の吸気通路(吸気ポート)にて燃料を噴射する燃料噴射弁である。
Conventionally, as this type of apparatus, for example, one disclosed in
一般に、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を決定するために使用されるエアフローメータにより計測される吸入空気流量と実際の空気流量との差(エアフローメータの誤差)、燃料噴射弁に噴射指示される指令燃料噴射量と実際に噴射された燃料の量との差(燃料噴射弁の誤差)等(以下、これらを「燃料噴射量の誤差」と総称する。)が発生し得る。 In general, the difference between the intake air flow rate measured by the air flow meter used to determine the amount of fuel injected from the fuel injection valve and the actual air flow rate (error of the air flow meter), and the injection instruction to the fuel injection valve The difference between the commanded fuel injection amount and the amount of actually injected fuel (error of the fuel injection valve) or the like (hereinafter, these are collectively referred to as “error of the fuel injection amount”) may occur.
上記フィードバック補正量には、積分項(I項)の値、即ち、上記「偏差」を積算して更新されていく偏差積分値にフィードバックゲインを乗じた値が含まれている。これにより、上記「燃料噴射量の誤差」が発生していても、上述したフィードバック制御の実行により、「燃料噴射量の誤差」が偏差積分値(積分項)により補償され得、この結果、空燃比を目標空燃比に一致・収束させることができる。換言すれば、偏差積分値(積分項)の値は、「燃料噴射量の誤差」の大きさを表す値となり得る。 The feedback correction amount includes the value of the integral term (I term), that is, the value obtained by multiplying the deviation integral value that is updated by integrating the “deviation” by the feedback gain. As a result, even if the “fuel injection amount error” occurs, the “fuel injection amount error” can be compensated by the deviation integral value (integral term) by executing the feedback control described above. The fuel ratio can be matched and converged with the target air-fuel ratio. In other words, the value of the deviation integral value (integral term) can be a value representing the magnitude of the “error in fuel injection amount”.
特許文献1に記載された装置では、このような性格を有する偏差積分値の「学習処理」が実行されるようになっている。具体的には、所定のタイミングが到来する毎に、偏差積分値の定常的な成分(具体的には、偏差積分値をローパスフィルタ処理した値)が学習値(偏差積分値の定常的な成分を表す値)を更新するための更新値として取得される。その更新値はその時点でバックアップRAM(SRAM)に記憶されている学習値に積算されて学習値が更新される。そして、その更新値の分がその時点での偏差積分値から差し引かれる。
In the apparatus described in
このように、所定のタイミングが到来する毎に、偏差積分値と学習値の和(以下、「総和値」と称呼する。)を変化させることなく偏差積分値の定常的な成分が学習値に移し変えられていく。即ち、総和値が上記フィードバック補正量における実質的な偏差積分値として機能する。換言すれば、特許文献1に記載された装置では、総和値に基づく(総和値を含む)フィードバック補正量に基づいて空燃比がフィードバック制御されるようになっている。
In this way, every time a predetermined timing arrives, the steady component of the deviation integral value becomes the learned value without changing the sum of the deviation integral value and the learned value (hereinafter referred to as “sum total value”). It will be transferred. That is, the total value functions as a substantial deviation integral value in the feedback correction amount. In other words, in the apparatus described in
ところで、多気筒内燃機関においては、気筒間の燃料噴射弁からの噴射量のばらつき、吸気弁の最大リフト量のばらつき、EGR機構により吸気系に還流されたEGRガス量の気筒毎の分配のばらつき等が発生し得る。係る気筒間での特性のばらつきが発生すると、気筒間にて空燃比のばらつき(気筒間空燃比ばらつき)が発生し得る。気筒間空燃比ばらつきが発生している場合、混合排ガスの空燃比が理論空燃比に一致していても、空燃比が(理論空燃比よりも)リッチとなる気筒(リッチ気筒)と空燃比が(理論空燃比よりも)リーンとなる気筒(リーン気筒)が必ず存在し得る。 By the way, in a multi-cylinder internal combustion engine, variation in the injection amount from the fuel injection valve between cylinders, variation in the maximum lift amount of the intake valve, variation in distribution of the EGR gas amount recirculated to the intake system by the EGR mechanism for each cylinder. Etc. may occur. When the characteristic variation between the cylinders occurs, the air-fuel ratio variation (inter-cylinder air-fuel ratio variation) may occur between the cylinders. When the air-fuel ratio variation between cylinders occurs, even if the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas coincides with the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio and the cylinder (rich cylinder) in which the air-fuel ratio becomes rich (rather than the stoichiometric air-fuel ratio) There may be a cylinder (lean cylinder) that is leaner (than the theoretical air-fuel ratio).
一般に、リッチ気筒からは水素が排出される。リッチ気筒の空燃比のリッチの程度が大きいほど、リッチ気筒から排出される排ガスの水素濃度が大きくなる(後述する図5を参照)。他方、混合排ガスの空燃比が理論空燃比に一致している場合において、気筒間空燃比ばらつきの程度が大きいほど、リッチ気筒の空燃比はよりリッチとなる。従って、気筒間空燃比ばらつきの程度が大きいほど、リッチ気筒から排出される排ガスの水素濃度(従って、混合排ガスの水素濃度)がより大きくなる(後述する図7を参照)。 Generally, hydrogen is discharged from the rich cylinder. As the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder increases, the hydrogen concentration of the exhaust gas discharged from the rich cylinder increases (see FIG. 5 described later). On the other hand, when the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas coincides with the stoichiometric air-fuel ratio, the richer the air-fuel ratio of the rich cylinder, the greater the degree of variation in the inter-cylinder air-fuel ratio. Therefore, the greater the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders, the higher the hydrogen concentration of the exhaust gas discharged from the rich cylinder (and hence the hydrogen concentration of the mixed exhaust gas) (see FIG. 7 described later).
一般に、上流側空燃比センサとして、酸素濃度センサ(特に、限界電流式酸素濃度センサ)が使用される。排ガス中に水素が含まれる場合、排ガスの水素濃度が大きいほど、酸素濃度センサの出力は、排ガスの真の空燃比に対してよりリッチ側にずれた空燃比を示すことが知られている。この現象を「リッチずれ」と称呼する。この「リッチずれ」は、酸素分子よりも小さい水素分子が酸素分子よりも先に酸素濃度センサの検出部に進入することで同検出部内にて酸素分子がイオン化される反応が発生し難くなることに起因すると考えられる。 In general, an oxygen concentration sensor (particularly, a limiting current oxygen concentration sensor) is used as the upstream air-fuel ratio sensor. When the exhaust gas contains hydrogen, it is known that the higher the hydrogen concentration of the exhaust gas, the more the output of the oxygen concentration sensor shows an air-fuel ratio that is shifted to a richer side than the true air-fuel ratio of the exhaust gas. This phenomenon is called “rich shift”. This “rich shift” means that hydrogen molecules that are smaller than oxygen molecules enter the detection unit of the oxygen concentration sensor before the oxygen molecules, making it difficult for the oxygen molecules to ionize within the detection unit. It is thought to be caused by.
以上より、混合排ガスの空燃比が理論空燃比に一致している場合において、気筒間空燃比ばらつきの程度が大きいほど、上記上流側空燃比センサの出力は、「リッチずれ」に起因して、混合排ガスの真の空燃比(即ち、理論空燃比)に対してよりリッチ側にずれた空燃比を示す。 From the above, when the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas matches the stoichiometric air-fuel ratio, the larger the degree of variation in the air-fuel ratio between the cylinders, the higher the output of the upstream air-fuel ratio sensor is due to the “rich deviation”. The air-fuel ratio deviated to the rich side with respect to the true air-fuel ratio (that is, the stoichiometric air-fuel ratio) of the mixed exhaust gas is shown.
従って、上述したフィードバック制御中において、上流側空燃比センサ出力に「リッチずれ」が発生すると、燃料噴射量が「リッチずれ」の分だけ減量されて、混合排ガスの空燃比が「リッチずれ」の分だけ理論空燃比よりもリーンの空燃比に調整されようとする。このため、触媒には空燃比が理論空燃比よりもリーンの排ガスが流入し、この結果、下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態が継続する。 Therefore, during the feedback control described above, if a “rich deviation” occurs in the upstream air-fuel ratio sensor output, the fuel injection amount is reduced by the “rich deviation”, and the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas becomes the “rich deviation”. An attempt is made to adjust the air / fuel ratio leaner than the stoichiometric air / fuel ratio. For this reason, the exhaust gas whose air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the catalyst, and as a result, the state where the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the downstream air-fuel ratio sensor becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio continues.
このように、下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態が継続すると、上述した偏差積分値(或いは、学習値)が、燃料噴射量を増加させる方向(増量方向)に次第に増大していく。換言すれば、上述したフィードバック制御中において、「気筒間空燃比ばらつき」が発生している場合、上述した偏差積分値(或いは、学習値)が増量方向に次第に増大していく。 Thus, when the state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the downstream air-fuel ratio sensor is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio continues, the above-described deviation integral value (or learning value) increases the fuel injection amount. It gradually increases in the (increase direction). In other words, during the above-described feedback control, when “inter-cylinder air-fuel ratio variation” occurs, the above-described deviation integral value (or learning value) gradually increases in the increasing direction.
係る知見に基づき、本出願人は、特願2007−192474号(非公知特許文献)において、上述した偏差積分値(或いは、学習値)が増量方向の所定のガード値に達したときに「気筒間空燃ばらつき」が発生していると判定することを既に提案している。 Based on such knowledge, the present applicant, in Japanese Patent Application No. 2007-192474 (Non-Patent Document), when the above-mentioned deviation integral value (or learning value) reaches a predetermined guard value in the increasing direction, It has already been proposed to determine that the “inter-air-fuel variation” has occurred.
ところで、近年、燃焼効率の向上、低燃費化を達成するため、燃焼室内にて燃料を直接噴射する燃料噴射弁(以下、「筒内噴射弁」と称呼する。)を主たる燃料噴射弁として備えるとともに、機関始動時の始動性の確保等のために上記ポート噴射弁をも従たる燃料噴射弁として備えた内燃機関が開発されてきている(例えば、特許文献2を参照。)。以下、このように筒内噴射弁とポート噴射弁の2つの燃料噴射弁を備えたシステムを「デュアルインジェクションシステム」と呼ぶ。 By the way, in recent years, a fuel injection valve (hereinafter referred to as “in-cylinder injection valve”) that directly injects fuel in a combustion chamber is provided as a main fuel injection valve in order to achieve improvement in combustion efficiency and reduction in fuel consumption. At the same time, an internal combustion engine having a fuel injection valve that also follows the port injection valve has been developed in order to ensure startability at the time of engine startup (see, for example, Patent Document 2). Hereinafter, a system including two fuel injection valves, i.e., the in-cylinder injection valve and the port injection valve, is referred to as a “dual injection system”.
係るデュアルインジェクションシステムでは、通常、ポート噴射弁のみから燃料が噴射されるポート噴射モードと、筒内噴射弁のみから燃料が噴射される筒内噴射モードと、ポート噴射弁及び筒内噴射弁から燃料が噴射される両噴射モードとが、機関の運転状態に応じて使い分けられる(後述する図9を参照)。本発明者は、このようなデュアルインジェクションシステムを備えた多気筒内燃機関に対して、上述した『偏差積分値(或いは、学習値)が増量方向の所定のガード値に達したときに「気筒間空燃ばらつき」が発生していると判定する装置』を適用した場合、新たな問題が発生することを見出した。 In such a dual injection system, normally, a port injection mode in which fuel is injected only from the port injection valve, a cylinder injection mode in which fuel is injected only from the cylinder injection valve, and fuel from the port injection valve and cylinder injection valve. The two injection modes in which the fuel is injected are selectively used according to the operating state of the engine (see FIG. 9 described later). The present inventor has described the above-described “when the deviation integral value (or learning value) reaches a predetermined guard value in the increasing direction” for the multi-cylinder internal combustion engine having such a dual injection system. It has been found that a new problem occurs when the “apparatus that determines that“ air-fuel variation ”occurs” is applied.
以下、前記新たな問題について具体的に説明する。一般に、デュアルインジェクションシステムを備えた多気筒内燃機関に備えられている複数のポート噴射弁及び複数の筒内噴射弁のうち、複数のポート噴射弁(の一部)と複数の筒内噴射弁(の一部)との両方に同時に異常(弁のつまり等、失火の発生を含む。)が発生することは稀である。例えば、複数のポート噴射弁(の一部)のみに異常が発生している場合を想定する。その他の構成部材の原因による「気筒間空燃比ばらつき」は発生しないものとする。また、何れの噴射モードが選択されていても、1種類の偏差積分値(或いは、学習値)が算出・更新されていくものとする。 Hereinafter, the new problem will be specifically described. Generally, among a plurality of port injection valves and a plurality of in-cylinder injection valves provided in a multi-cylinder internal combustion engine equipped with a dual injection system, a plurality of port injection valves (a part thereof) and a plurality of in-cylinder injection valves ( It is rare that an abnormality (including the occurrence of a misfire such as a valve clogging) occurs at the same time. For example, it is assumed that an abnormality has occurred only in (a part of) a plurality of port injection valves. It is assumed that “in-cylinder air-fuel ratio variation” due to other components does not occur. Further, it is assumed that one type of deviation integral value (or learning value) is calculated and updated regardless of which injection mode is selected.
この場合、ポート噴射モードでは、「気筒間空燃比ばらつき」が発生することで上流側空燃比センサに「リッチずれ」が発生する。従って、上流側空燃比センサ出力値に基づいて、混合排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンの空燃比に調整されようとする。この結果、ポート噴射モードが継続する場合、偏差積分値(或いは、学習値)が増量方向に次第に増大していく。これに対し、筒内噴射モードでは、「気筒間空燃比ばらつき」が発生しないことで上流側空燃比センサに「リッチずれ」が発生しない。従って、上流側空燃比センサ出力値に基づいて、混合排ガスの空燃比が理論空燃比そのものに調整されようとする。この結果、筒内噴射モードが継続する場合、偏差積分値(或いは、学習値)がゼロに向けて収束していく。 In this case, in the port injection mode, a “rich deviation” occurs in the upstream air-fuel ratio sensor due to the occurrence of “inter-cylinder air-fuel ratio variation”. Therefore, based on the upstream air-fuel ratio sensor output value, the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas tends to be adjusted to a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, when the port injection mode continues, the deviation integral value (or learning value) gradually increases in the increasing direction. In contrast, in the in-cylinder injection mode, no “rich deviation” occurs in the upstream air-fuel ratio sensor because “inter-cylinder air-fuel ratio variation” does not occur. Therefore, the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas tends to be adjusted to the stoichiometric air-fuel ratio itself based on the upstream air-fuel ratio sensor output value. As a result, when the in-cylinder injection mode continues, the deviation integral value (or learning value) converges toward zero.
従って、ポート噴射モードが選択される運転状態が比較的長時間に亘って継続する場合、偏差積分値(或いは、学習値)が増量方向の所定のガード値に達し得るから、「気筒間空燃比ばらつき」が発生していると判定され得る。一方、機関の運転状態が頻繁に変動する場合、選択される噴射モードがポート噴射モードと筒内噴射モード(及び、両噴射モード)の間で頻繁に切り替わり得る。このような場合、ポート噴射モードにおいて偏差積分値(或いは、学習値)が増量方向に増大していっても、その後の筒内噴射モードにおいて偏差積分値(或いは、学習値)がゼロに向けて減少していく(後述する図10(a)を参照)。 Therefore, when the operating state in which the port injection mode is selected continues for a relatively long time, the deviation integral value (or learning value) can reach a predetermined guard value in the increasing direction. It can be determined that "variation" has occurred. On the other hand, when the operating state of the engine frequently changes, the selected injection mode can be frequently switched between the port injection mode and the in-cylinder injection mode (and both injection modes). In such a case, even if the deviation integrated value (or learning value) increases in the increasing direction in the port injection mode, the deviation integrated value (or learning value) is set to zero in the subsequent in-cylinder injection mode. It decreases (see FIG. 10A described later).
このため、噴射モードがポート噴射モードと筒内噴射モードとの間で頻繁に切り替わる場合、偏差積分値(或いは、学習値)が増量方向の所定のガード値に達し得ず(或いは、ガード値に達するまでに長時間を要し)、この結果、「気筒間空燃比ばらつき」が発生していると判定され得ない(或いは、判定までに長時間を要する)という問題が発生する。 For this reason, when the injection mode is frequently switched between the port injection mode and the in-cylinder injection mode, the deviation integral value (or learning value) cannot reach the predetermined guard value in the increasing direction (or the guard value). As a result, there is a problem that it cannot be determined that the “inter-cylinder air-fuel ratio variation” has occurred (or it takes a long time to make a determination).
本発明は、係る問題に対処するためになされたものであり、その目的は、デュアルインジェクションシステムを備えた多気筒内燃機関において、燃料噴射弁の異常に起因する「気筒間空燃比ばらつき」発生の判定を早期且つ確実に行うことができる、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置を提供することにある。 The present invention has been made to cope with such a problem, and an object of the present invention is to generate `` inter-cylinder air-fuel ratio variation '' caused by abnormality of a fuel injection valve in a multi-cylinder internal combustion engine equipped with a dual injection system. An object of the present invention is to provide an inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine that can make an early and reliable determination.
本発明に係るデュアルインジェクションシステムを備えた多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置は、各気筒から延びるそれぞれの排気通路が集合してなる集合排気通路において、触媒(例えば、三元触媒)と、触媒の上下流に上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサとを備える多気筒内燃機関に適用される。ここで、特に、上流側空燃比センサとしては、排ガス中に水素が含まれる場合に上述した「リッチずれ」が発生し得る酸素濃度センサ(例えば、限界電流式酸素濃度センサ)が使用される。下流側空燃比センサとしては、例えば、起電力式酸素濃度センサが使用され得る。 An inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine equipped with a dual injection system according to the present invention has a catalyst (for example, a three-way catalyst) in a collective exhaust passage formed by collecting exhaust passages extending from each cylinder. And an upstream air-fuel ratio sensor and a downstream air-fuel ratio sensor upstream and downstream of the catalyst. Here, in particular, as the upstream air-fuel ratio sensor, an oxygen concentration sensor (for example, a limiting current oxygen concentration sensor) that can generate the above-described “rich shift” when hydrogen is contained in the exhaust gas is used. As the downstream air-fuel ratio sensor, for example, an electromotive force type oxygen concentration sensor can be used.
本発明に係る判定装置は、選択手段と、積分値算出手段と、空燃比制御手段と、判定手段とを備える。選択手段では、内燃機関の運転状態に基づいて、少なくとも前記ポート噴射モードと前記筒内噴射モードとのうちから(1つの)噴射モードが選択モードとして選択される。ポート噴射モード及び筒内噴射モードに加えて、前記両噴射モードが選択モードとして選択されてもよい。 The determination apparatus according to the present invention includes selection means, integral value calculation means, air-fuel ratio control means, and determination means. In the selection means, (one) injection mode is selected as the selection mode from at least the port injection mode and the in-cylinder injection mode based on the operating state of the internal combustion engine. In addition to the port injection mode and the in-cylinder injection mode, both the injection modes may be selected as the selection mode.
積分値算出手段では、ポート噴射モードが選択されている場合、前記偏差積分値としてポート偏差積分値が算出・更新され、筒内噴射モードが選択されている場合、前記偏差積分値として筒内偏差積分値が前記ポート偏差積分値とは別個に算出・更新される。即ち、選択モードが切り替わる毎に、切替後の新たな選択モードに対応する偏差積分値が、その切替時点での値から更新されていく。切替後の新たな選択モードに対応しない偏差積分値は、その切替時点での値で一定に維持される。 In the integral value calculation means, when the port injection mode is selected, the port deviation integral value is calculated / updated as the deviation integral value, and when the in-cylinder injection mode is selected, the in-cylinder deviation is calculated as the deviation integral value. The integral value is calculated / updated separately from the port deviation integral value. That is, each time the selection mode is switched, the deviation integral value corresponding to the new selection mode after switching is updated from the value at the time of switching. The deviation integrated value that does not correspond to the new selection mode after switching is kept constant at the value at the time of switching.
空燃比制御手段では、選択偏差積分値(ポート偏差積分値及び筒内偏差積分値のうち選択モードに対応する偏差積分値)と、上流側空燃比センサの出力値とに少なくとも基づいて、選択噴射弁(ポート噴射弁及び筒内噴射弁のうち選択モードに対応する噴射弁)から噴射される燃料の量を調整することで(前記混合排ガスの)空燃比が前記理論空燃比に一致するようにフィードバック制御される。 In the air-fuel ratio control means, the selected injection is based on at least the selected deviation integral value (deviation integral value corresponding to the selection mode among the port deviation integral value and the in-cylinder deviation integral value) and the output value of the upstream air-fuel ratio sensor. By adjusting the amount of fuel injected from the valve (the injection valve corresponding to the selection mode among the port injection valve and the in-cylinder injection valve), the air-fuel ratio (of the mixed exhaust gas) matches the stoichiometric air-fuel ratio. Feedback controlled.
そして、判定手段では、選択偏差積分値に基づいて、「気筒間空燃比ばらつき」が発生していると判定される。具体的には、例えば、選択偏差積分値が前記増量方向の所定のガード値に達したとき、「気筒間空燃比ばらつき」が発生していると判定され得る。 Then, the determination unit determines that “inter-cylinder air-fuel ratio variation” has occurred based on the selected deviation integral value. Specifically, for example, when the selected deviation integral value reaches a predetermined guard value in the increasing direction, it can be determined that “inter-cylinder air-fuel ratio variation” has occurred.
上記構成によれば、偏差積分値が噴射モード毎に個別に算出・更新される。従って、上述した「複数のポート噴射弁(の一部)のみに異常(失火の発生を含む)が発生している場合」を再び例にとると、ポート噴射モードが選択される毎に、「気筒間空燃比ばらつき」(「リッチずれ」)に起因してポート偏差積分値が増量方向に増大し得る(筒内偏差積分値は一定に維持される)。一方、筒内噴射モードが選択された場合、「気筒間空燃比ばらつき」(「リッチずれ」)が発生しないことで筒内偏差積分値がゼロに収束していく一方で、ポート偏差積分値は一定に維持される。 According to the above configuration, the deviation integral value is calculated and updated individually for each injection mode. Therefore, when the above-mentioned “when abnormality (including occurrence of misfire) occurs only in (a part of) a plurality of port injection valves” is taken as an example again, each time the port injection mode is selected, “ The port deviation integral value can increase in the increasing direction due to the “inter-cylinder air-fuel ratio variation” (“rich deviation”) (the in-cylinder deviation integral value is kept constant). On the other hand, when the in-cylinder injection mode is selected, “in-cylinder air-fuel ratio variation” (“rich deviation”) does not occur, so that the in-cylinder deviation integrated value converges to zero, while the port deviation integrated value becomes Maintained constant.
このように、上述した「何れの噴射モードが選択されていても1種類の偏差積分値(或いは、学習値)が算出・更新されていく」場合と異なり、筒内噴射モードが選択されてもポート偏差積分値が減少していかない。従って、噴射モードがポート噴射モードと筒内噴射モードとの間で頻繁に切り替わる場合において、ポート偏差積分値が増量方向のガード値に到達する時期、従って、「気筒間空燃比ばらつき」が発生していると判定される時期がより早くなる。 In this way, unlike the above-described case where “one type of deviation integral value (or learning value) is calculated / updated regardless of which injection mode is selected”, even when the in-cylinder injection mode is selected. The port deviation integral value does not decrease. Therefore, when the injection mode is frequently switched between the port injection mode and the in-cylinder injection mode, the timing at which the port deviation integral value reaches the guard value in the increasing direction, and accordingly, “inter-cylinder air-fuel ratio variation” occurs. The time when it is determined to be earlier is earlier.
これに加えて、本発明に係る判定装置では、以下の構成により、「気筒間空燃比ばらつき」が発生していると判定される時期が更に一層早くされる。即ち、ポート噴射モードが選択されている場合において、「ポート偏差積分値に基づく値」が増量方向の値であって、且つ、増量方向について「ポート偏差積分値に基づく値」が「筒内偏差積分値に基づく値」に対して大きい量が所定値を超えているとき、選択モードがポート噴射モードに固定される。 In addition to this, in the determination device according to the present invention, the timing at which it is determined that “inter-cylinder air-fuel ratio variation” has occurred is further advanced by the following configuration. That is, when the port injection mode is selected, the “value based on the port deviation integrated value” is the value in the increasing direction, and the “value based on the port deviation integrated value” in the increasing direction is “the in-cylinder deviation”. When the amount larger than the “value based on the integral value” exceeds the predetermined value, the selection mode is fixed to the port injection mode.
ここにおいて、「ポート偏差積分値に基づく値」とは、ポート偏差積分値そのもの、ポート偏差積分値についての上述した学習値(ポート学習値)、或いは、ポート偏差積分値とポート学習値の和、である。同様に、「筒内偏差積分値に基づく値」とは、筒内偏差積分値そのもの、筒内偏差積分値についての上述した学習値(筒内学習値)、或いは、筒内偏差積分値と筒内学習値の和である。 Here, the “value based on the port deviation integral value” means the port deviation integral value itself, the learning value (port learning value) described above for the port deviation integral value, or the sum of the port deviation integral value and the port learning value, It is. Similarly, the “value based on the in-cylinder deviation integrated value” means the in-cylinder deviation integrated value itself, the above-described learning value (in-cylinder learning value) for the in-cylinder deviation integrated value, or the in-cylinder deviation integrated value and the in-cylinder deviation integrated value. This is the sum of the learning values.
上述した「複数のポート噴射弁(の一部)のみに異常が発生している場合」を再び例にとる。この場合、上述したように、筒内偏差積分値は、筒内噴射モードでは略ゼロに維持され、ポート噴射モードでは(略ゼロにて)一定とされる。一方、ポート偏差積分値は、筒内噴射モードでは一定に維持される一方でポート噴射モードでは増量方向に増大し得る。係る観点に基づくと、ポート噴射モードにて、ポート偏差積分値が増量方向の値となっていて、且つ、増量方向においてポート偏差積分値と筒内偏差積分値との差が所定値を超えたとき、「複数のポート噴射弁(の一部)のみに異常が発生している」と推定することができる。この場合、噴射モードをポート噴射モードに固定すると、ポート偏差積分値を増大させ続けることができ、この結果、ポート偏差積分値が増量方向のガード値に到達する時期をより早くすることができる。上記構成は、係る知見に基づく。 The above-mentioned case “when an abnormality occurs only in (a part of) a plurality of port injection valves” is taken as an example again. In this case, as described above, the in-cylinder deviation integral value is maintained at substantially zero in the in-cylinder injection mode, and is constant (at substantially zero) in the port injection mode. On the other hand, the port deviation integral value can be maintained constant in the in-cylinder injection mode while increasing in the increasing direction in the port injection mode. Based on this point of view, in the port injection mode, the port deviation integrated value is a value in the increasing direction, and the difference between the port deviation integrated value and the in-cylinder deviation integrated value exceeds the predetermined value in the increasing direction. It can be estimated that “an abnormality has occurred only in (a part of) the plurality of port injection valves”. In this case, if the injection mode is fixed to the port injection mode, the port deviation integrated value can be continuously increased, and as a result, the timing at which the port deviation integrated value reaches the guard value in the increasing direction can be made earlier. The above configuration is based on such knowledge.
以上のように、本発明に係る判定装置によれば、偏差積分値が噴射モード毎に個別に算出・更新されること、並びに、「複数のポート噴射弁(の一部)のみに異常が発生している」と推定できる場合に噴射モードをポート噴射モードに固定すること、により、ポート噴射弁の異常に起因する「気筒間空燃比ばらつき」発生の判定を早期且つ確実に行うことができる。 As described above, according to the determination apparatus according to the present invention, the deviation integral value is calculated and updated individually for each injection mode, and “abnormality occurs only in (a part of) a plurality of port injection valves”. By fixing the injection mode to the port injection mode when it can be estimated that the “in-cylinder” is being performed, it is possible to quickly and reliably determine the occurrence of “inter-cylinder air-fuel ratio variation” due to the abnormality of the port injection valve.
また、本発明に係る判定装置では、「複数の筒内噴射弁(の一部)のみに異常が発生している」場合について、上述と同様の知見に基づき、筒内噴射モードが選択されている場合において、「筒内偏差積分値に基づく値」が増量方向の値であって、且つ、増量方向について「筒内偏差積分値に基づく値」が「ポート偏差積分値に基づく値」に対して大きい量が所定値を超えているとき、選択モードが筒内噴射モードに固定される。これにより、筒内噴射弁の異常に起因する「気筒間空燃比ばらつき」発生の判定を早期且つ確実に行うことができる。 Further, in the determination device according to the present invention, the cylinder injection mode is selected based on the same knowledge as described above in the case of “an abnormality has occurred only in (a part of) a plurality of cylinder injection valves”. In this case, the “value based on the in-cylinder deviation integral value” is the value in the increasing direction, and the “value based on the in-cylinder deviation integrated value” is the “value based on the port deviation integrated value” in the increasing direction. When the large amount exceeds the predetermined value, the selection mode is fixed to the in-cylinder injection mode. As a result, it is possible to quickly and reliably determine whether or not “in-cylinder air-fuel ratio variation” due to abnormality of the cylinder injection valve occurs.
以上より、本発明に係る判定装置では、「気筒間空燃比ばらつき」が燃料噴射弁の異常に起因する場合において、異常が発生している燃料噴射弁がポート噴射弁か筒内噴射弁かを特定することもできる。 As described above, in the determination apparatus according to the present invention, when the “inter-cylinder air-fuel ratio variation” is caused by the abnormality of the fuel injection valve, it is determined whether the fuel injection valve in which the abnormality has occurred is a port injection valve or a cylinder injection valve. It can also be specified.
以下、本発明による多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of an inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る気筒間空燃比ばらつき判定装置をデュアルインジェクションシステムを備えた(ガソリン)4サイクル火花点火式多気筒内燃機関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。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which an inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied to a (gasoline) four-cycle spark ignition multi-cylinder
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。
The
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のヘッドは、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
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同インテークカムシャフトの位相角及び吸気弁32の最大リフト量を連続的に変更する可変動弁機構33、可変動弁機構装置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、吸気弁32よりも上流の吸気ポート31にて燃料を噴射するポート噴射弁39P、燃焼室25内にて燃料を直接噴射する筒内噴射弁39Dを備えている。
The
吸気系統40は、各気筒の吸気ポート31とそれぞれ接続されたインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、及び吸気管41内にあって吸気開口面積を可変とするスロットルバルブ43、スロットルバルブ43のアクチュエータ43aを備えている。吸気ポート31、及び吸気管41は、吸気通路を構成している。
The
排気系統50は、各気筒の排気ポート34とそれぞれ接続されたエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51の集合部に接続されたエキゾーストパイプ52、エキゾーストパイプ52に配設された触媒53(三元触媒)、触媒53よりも下流のエキゾーストパイプ52に配設された触媒54(三元触媒)を備えている。排気ポート34、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、排気通路を構成している。
The
一方、このシステムは、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、下流側空燃比センサ67、及びアクセル開度センサ68を備えている。
On the other hand, this system includes a hot-wire
エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の質量流量(吸入空気流量)Gaに応じた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、スロットルバルブ43の開度を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。
The
カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。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同クランク軸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。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。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
図2に示すように、上流側空燃比センサ66は、各気筒から延びるそれぞれの排気通路が集合してなる集合排気通路において触媒53よりも上流に配設されている。以下、集合排気通路内を通過する排ガスを「混合排ガス」と称呼する。混合排ガスは、各気筒から排出された排ガスが混合されて得られる排ガスである。
As shown in FIG. 2, the upstream air-
上流側空燃比センサ66は、所謂「限界電流式酸素濃度センサ」であって、触媒53に流入する混合排ガスの空燃比を検出し、図3に示したように、検出した空燃比(検出空燃比)に応じた信号Vabyf(V)を出力するようになっている。
The upstream air-
図2に示すように、下流側空燃比センサ67は、集合排気通路において触媒53よりも下流側に配設されている。下流側空燃比センサ67は、所謂「濃淡電池型の酸素センサ」である。図4に示したように、下流側空燃比センサ67は、触媒53から流出する混合排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ及びリーンのとき最大出力値max(V)及び最小出力値min(V)をそれぞれ出力し、触媒53から流出する混合排ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の値(目標空燃比相当目標値Voxsref(V))を出力するようになっている。アクセル開度センサ68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Accpを表す信号を出力するようになっている。
As shown in FIG. 2, the downstream air-
電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するプログラム、テーブル(マップ、関数)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同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
インターフェース75は、前記センサ61〜68と接続され、CPU71にセンサ61〜68からの信号を供給するとともに、CPU71の指示に応じて可変動弁機構33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、ポート噴射弁39P、筒内噴射弁39D、及びスロットルバルブアクチュエータ43aに駆動信号を送出するようになっている。
The
(空燃比フィードバック制御の概要)
次に、上記のように構成された第1実施形態に係る装置(以下、「本装置」と称呼することもある。)による空燃比フィードバック制御の概要について説明する。本装置は、触媒53から流出する混合排ガスの空燃比が目標空燃比(=理論空燃比)となるように機関に供給される混合気の空燃比(従って、触媒53に流入する混合排ガスの空燃比、以下、単に「空燃比」とも称呼する。)を制御する。
(Outline of air-fuel ratio feedback control)
Next, an overview of air-fuel ratio feedback control by the apparatus according to the first embodiment configured as described above (hereinafter also referred to as “this apparatus”) will be described. This apparatus is configured so that the air-fuel ratio of the mixed gas flowing out from the
具体的には、本装置では、触媒53の下流に配設された下流側空燃比センサ67の出力値Voxs(V)と理論空燃比に相当する目標空燃比相当目標値Voxsref(V)(一定)との偏差についてPID処理してフィードバック補正値(サブフィードバック補正量Vafsfb(%))が求められる。このサブフィードバック補正量Vafsfbにより上流側空燃比センサ66の出力値Vabyf(V)を補正して得られる値に基づいて、空燃比がフィードバック制御される。なお、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づく空燃比フィードバック制御を、特に「サブフィードバック制御」と呼ぶこともある。
Specifically, in this apparatus, the output value Voxs (V) of the downstream air-
また、本装置では、上記PID処理における積分項(I項)に含まれる前記偏差の積分値(偏差積分値)について、背景技術の欄に記載した「学習処理」が所定のタイミングが到来する毎に実行される。これにより、所定のタイミングが到来する毎に、偏差積分値と学習値の和(=総和値SUM)を変化させることなく偏差積分値の定常的な成分が学習値に移し変えられていく。上記PID処理における積分項(I項)は、この総和値SUMにフィードバックゲインを乗じた値である。以上が、本装置による空燃比フィードバック制御の概要である。この空燃比フィードバック制御の詳細は、後述するルーチンを参照しながら説明する。 Further, in the present apparatus, the “learning process” described in the background section for the integral value (deviation integral value) of the deviation included in the integral term (I term) in the PID process comes every time a predetermined timing arrives. To be executed. As a result, each time a predetermined timing arrives, the stationary component of the deviation integral value is transferred to the learning value without changing the sum of the deviation integral value and the learning value (= total value SUM). The integral term (I term) in the PID process is a value obtained by multiplying the total value SUM by a feedback gain. The above is the outline of the air-fuel ratio feedback control by this apparatus. Details of the air-fuel ratio feedback control will be described with reference to a routine described later.
(気筒間AFばらつきの発生の検出)
次に、本装置による「気筒間AFばらつき」発生の検出の概要について説明する。「気筒間AFばらつき」とは、気筒間における、燃焼に供される混合気の空燃比のばらつきである。一般に、多気筒(4気筒)を有する内燃機関10では、気筒間の燃料噴射弁(ポート噴射弁39P、筒内噴射弁39D)からの噴射量のばらつき、吸気弁32の最大リフト量のばらつき、EGR機構(図示せず)により吸気系に還流されたEGRガス量の気筒毎の分配のばらつき等が発生し得る。このような気筒間での特性のばらつきに起因して、「気筒間AFばらつき」が発生し得る。
(Detection of occurrence of AF variation between cylinders)
Next, an outline of detection of occurrence of “inter-cylinder AF variation” by the present apparatus will be described. “Inter-cylinder AF variation” refers to variation in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion between cylinders. In general, in the
図5に示すように、「気筒間AFばらつき」が発生している場合、混合排ガスの空燃比が理論空燃比に一致していても、燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる気筒(リッチ気筒)と、燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる気筒(リーン気筒)が必ず存在し得る。図5では、一例として、#1気筒が「リッチ気筒」に対応し、#2,#3,#4気筒が「リーン気筒」に対応する場合が示されている。 As shown in FIG. 5, when “inter-cylinder AF variation” occurs, even if the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas matches the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion is the stoichiometric air-fuel ratio. There are always cylinders (rich cylinders) that become richer and cylinders (lean cylinders) in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In FIG. 5, as an example, the case where the # 1 cylinder corresponds to the “rich cylinder” and the # 2, # 3, and # 4 cylinders correspond to the “lean cylinder” is shown.
一般に、内燃機関から排出される排ガス中には、燃料と空気(酸素)との反応により、水素ガスが生成される。図6に示すように、排ガスの水素濃度は、空燃比(燃焼に供された混合気の空燃比)が理論空燃比よりもリーンの場合、略ゼロに維持され、空燃比が理論空燃比よりもリッチの場合、リッチの度合いが大きいほど急激に大きくなる特性を有する。従って、「気筒間AFばらつき」が発生していて、且つ混合排ガスの空燃比が理論空燃比に一致している場合、「リーン気筒」からは水素が殆ど排出されない一方で、「リッチ気筒」からは多量の水素が排出され得る。 In general, hydrogen gas is generated in exhaust gas discharged from an internal combustion engine by a reaction between fuel and air (oxygen). As shown in FIG. 6, the hydrogen concentration of the exhaust gas is maintained substantially zero when the air-fuel ratio (the air-fuel ratio of the air-fuel mixture subjected to combustion) is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In the case of rich, it has a characteristic that it increases rapidly as the degree of richness increases. Therefore, when “inter-cylinder AF variation” occurs and the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas matches the stoichiometric air-fuel ratio, almost no hydrogen is discharged from the “lean cylinder”, while the “rich cylinder” A large amount of hydrogen can be discharged.
他方、混合排ガスの空燃比が理論空燃比に一致している場合において、「気筒間AFばらつき」の度合いが大きいほど、「リッチ気筒」の空燃比がよりリッチとなる。従って、図7に示すように、「気筒間AFばらつき」の度合いが大きいほど、「リッチ気筒」から排出される排ガスの水素濃度(従って、混合排ガスの水素濃度)がより大きくなる。 On the other hand, when the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas matches the stoichiometric air-fuel ratio, the greater the degree of “inter-cylinder AF variation”, the richer the air-fuel ratio of the “rich cylinder”. Therefore, as shown in FIG. 7, the greater the degree of “inter-cylinder AF variation”, the higher the hydrogen concentration of the exhaust gas discharged from the “rich cylinder” (and hence the hydrogen concentration of the mixed exhaust gas).
また、上流側空燃比センサ66は、限界電流式酸素濃度センサである。従って、混合排ガスの水素濃度が大きいほど、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfは、混合排ガスの真の空燃比に対してよりリッチ側にずれた空燃比を示す。この現象を「リッチずれ」と称呼する。この「リッチずれ」は、酸素分子よりも小さい水素分子が酸素分子よりも先に上流側空燃比センサ66の検出部に進入することで同検出部内にて酸素分子がイオン化される反応が発生し難くなることに起因すると考えられる。
The upstream air-
以上より、混合排ガスの空燃比が理論空燃比に一致している場合において、「気筒間AFばらつき」の度合いが大きいほど、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfは、「リッチずれ」に起因して、混合排ガスの真の空燃比(=理論空燃比)に対してよりリッチ側にずれた空燃比を示す。
From the above, when the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas matches the stoichiometric air-fuel ratio, the greater the degree of “inter-cylinder AF variation”, the greater the output value Vabyf of the upstream air-
上述した空燃比フィードバック制御中においては、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfに基づいて、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfにより示される空燃比が理論空燃比に一致するように混合排ガスの空燃比が調整される。従って、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfに「リッチずれ」が発生すると、混合排ガスの空燃比が「リッチずれ」の分だけ理論空燃比よりもリーンの空燃比に調整されようとする。このため、触媒53には空燃比が理論空燃比よりもリーンの混合排ガスが流入する。この結果、触媒53の内部がリーン雰囲気となり、下流側空燃比センサ67に到達する混合排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態が継続する。
During the air-fuel ratio feedback control described above, based on the output value Vabyf of the upstream air-
このように、下流側空燃比センサ67に到達する混合排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態が継続すると、上述した総和値SUM(=偏差積分値+学習値)が、燃料噴射量を増加させる方向(増量方向)に次第に増大していく。即ち、上述した空燃比フィードバック制御中において「気筒間AFばらつき」に起因して「リッチずれ」が発生している場合、上述した総和値SUMが増量方向に次第に増大していく。なお、このように、総和値SUMが増量方向に次第に増大していくことで、リーン側にずれていた混合排ガスの空燃比が理論空燃比に近づいていく。
As described above, when the state in which the air-fuel ratio of the mixed exhaust gas that reaches the downstream air-
このことを利用すれば、総和値SUMが増量方向の所定のガード値Guardに達したときに「気筒間AFばらつき」発生を検出することができる。以下、本例では、総和値SUM(或いは、偏差積分値、学習値)について、正の値が燃料噴射量を増加させる方向(増量方向)に対応し、負の値が燃料噴射量を減少させる方向(減量方向)に対応するものとする。 By utilizing this fact, it is possible to detect the occurrence of “inter-cylinder AF variation” when the sum value SUM reaches a predetermined guard value Guard in the increasing direction. Hereinafter, in this example, regarding the total value SUM (or deviation integrated value, learning value), a positive value corresponds to the direction in which the fuel injection amount is increased (increase direction), and a negative value decreases the fuel injection amount. It shall correspond to the direction (weight loss direction).
図8は、上述した空燃比フィードバック制御中において、時刻ts以前にて総和値SUMが「0」に維持されていて、時刻tsにて、何らかの原因により「気筒間AFばらつき」が発生開始した場合(従って、「リッチずれ」が発生開始した場合)における総和値SUMの変化の一例を示している。図8に示す場合、時刻ts以降、総和値SUMが増量方向(正の方向)に次第に増大していき、総和値SUMがガード値Guardに達する時刻teにて、「気筒間AFばらつき」発生が検出され得る。 FIG. 8 shows a case where, during the air-fuel ratio feedback control described above, the sum SUM is maintained at “0” before time ts, and “inter-cylinder AF variation” starts to occur for some reason at time ts. Therefore, an example of a change in the total value SUM in the case where “rich deviation” starts to occur is shown. In the case shown in FIG. 8, after time ts, the total value SUM gradually increases in the increasing direction (positive direction), and “inter-cylinder AF variation” occurs at time te when the total value SUM reaches the guard value Guard. Can be detected.
ところで、デュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関10では、図9に示すように、エンジン回転速度NE、及び負荷率KL(筒内吸入空気量Mcに相当する値)に基づいて、各気筒のポート噴射弁39P(計4つの噴射弁)のみから燃料が噴射されるポート噴射モード(Pモード)と、各気筒の筒内噴射弁39D(計4つの噴射弁)のみから燃料が噴射される筒内噴射モード(Dモード)と、各気筒のポート噴射弁39P及び筒内噴射弁39D(計8つの噴射弁)から燃料が噴射される両噴射モード(PDモード)と、の3つの噴射モードのうちから1つの噴射モードが選択・使用される。アイドリング状態では、Pモードが選択される。
By the way, in the
以下、「気筒間AFばらつき」が燃料噴射弁(ポート噴射弁39P、筒内噴射弁39D)の異常(例えば、弁のつまり、失火の発生を含む。)に起因する場合について考える。一般に、複数の(4つの)ポート噴射弁39Pの一部と複数の(4つの)筒内噴射弁39Dの一部との両方に同時に異常が発生することは稀である。
Hereinafter, a case will be considered in which “inter-cylinder AF variation” is caused by an abnormality in the fuel injection valve (
例えば、複数の(4つの)ポート噴射弁39Pの一部のみに異常が発生している場合を想定する。燃料噴射弁以外の構成部材は正常であり、燃料噴射弁以外の構成部材に起因する「気筒間AFばらつき」は発生しないものとする。また、何れの噴射モードが選択されていても、上述した図8に示した場合のように、1種類の総和値SUM(=偏差積分値SDVoxs+学習値Learn)が算出・更新されていくものとする。
For example, a case is assumed in which an abnormality has occurred only in a part of the plurality (four) of
この場合、Pモードでは、燃料が噴射される複数の(4つの)噴射弁の一部に異常が発生しているから「気筒間AFばらつき」が発生する。この結果、上流側空燃比センサ66に「リッチずれ」が発生する。従って、上述のように、上流側空燃比センサ出力値Vabyfに基づいて、混合排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンの空燃比に調整されようとする。この結果、Pモードが継続する場合、図8に示した場合と同様、総和値SUMが増量方向に次第に増大していく。
In this case, in the P mode, an abnormality has occurred in some of the plurality of (four) injection valves through which fuel is injected, so that “inter-cylinder AF variation” occurs. As a result, “rich deviation” occurs in the upstream air-
これに対し、Dモードでは、燃料が噴射される複数の(4つの)噴射弁の全てが正常であるから「気筒間AFばらつき」が発生しない。この結果、上流側空燃比センサ66に「リッチずれ」が発生しない。従って、上流側空燃比センサ出力値Vabyfに基づいて、混合排ガスの空燃比が理論空燃比そのものに調整されようとする。この結果、Dモードが継続する場合、総和値SUMがゼロに向けて収束していく。
On the other hand, in the D mode, since all of the (four) injection valves into which fuel is injected are normal, “inter-cylinder AF variation” does not occur. As a result, no “rich deviation” occurs in the upstream air-
また、PDモードでは、燃料が噴射される複数の(8つの)噴射弁の一部に異常が発生しているから「気筒間AFばらつき」が発生する。従って、Pモードと同様、PDモードが継続する場合、総和値SUMが増量方向に次第に増大していく。しかしながら、Pモードと比べて、全燃料噴射弁の個数に対する「異常が発生している燃料噴射弁の個数」の割合が小さいから、「気筒間AFばらつき」の度合い(従って、上流側空燃比センサ66の「リッチずれ」の度合い)も小さい。この結果、Pモードと比べて、偏差積分値SDVoxs(従って、総和値SUM)の増大速度(増加勾配)は小さくなる。 Further, in the PD mode, an abnormality has occurred in some of the plurality of (eight) injection valves into which fuel is injected, and thus “inter-cylinder AF variation” occurs. Therefore, as in the P mode, when the PD mode continues, the total value SUM gradually increases in the increasing direction. However, since the ratio of the “number of fuel injection valves in which an abnormality has occurred” to the number of all fuel injection valves is small as compared with the P mode, the degree of “inter-cylinder AF variation” (accordingly, the upstream air-fuel ratio sensor) 66 (the degree of “rich deviation”) is also small. As a result, the rate of increase (increase in gradient) of the deviation integral value SDVoxs (and hence the sum value SUM) is smaller than in the P mode.
以上より、Pモード(或いは、PDモード)が選択される運転状態が比較的長時間に亘って継続する場合、図8に示した場合と同様、総和値SUMがガード値Guardに達し得るから、「気筒間AFばらつき」発生が早期に検出され得る。 From the above, when the operation state in which the P mode (or PD mode) is selected continues for a relatively long time, the sum value SUM can reach the guard value Guard as in the case shown in FIG. The occurrence of “inter-cylinder AF variation” can be detected at an early stage.
これに対し、機関の運転状態が頻繁に変動する場合、選択される噴射モードが頻繁に切り替わり得る。図10(a)は、噴射モードが頻繁に切り替わる場合において、時刻tsにて複数の(4つの)ポート噴射弁39Pの一部に異常が発生開始した場合における、総和値SUMの変化の一例を示した、図8に対応するタイムチャートである。
On the other hand, when the operating state of the engine frequently fluctuates, the selected injection mode can be frequently switched. FIG. 10A shows an example of a change in the total value SUM when an abnormality starts to occur in some of the (four)
図10(a)に示すように、噴射モードが頻繁に切り替わる場合、Pモード(或いは、PDモード)が選択されている期間においては、総和値SUMが増量方向に増大し得る(時刻ts〜t1、t2〜t3、t3〜t4を参照)。上述したように、PDモードでは、Pモードと比べて総和値SUMの増加勾配が小さい。一方、Dモードが選択されている期間では、総和値SUMがゼロに向けて減少していく(時刻t1〜t2、t4以降を参照)。 As shown in FIG. 10A, when the injection mode is frequently switched, the total value SUM can increase in the increasing direction during the period when the P mode (or PD mode) is selected (time ts to t1). , T2-t3, t3-t4). As described above, in the PD mode, the increase gradient of the sum value SUM is smaller than that in the P mode. On the other hand, during the period when the D mode is selected, the total value SUM decreases toward zero (see time t1 to t2, t4 and after).
このように、Dモードが選択されている期間において総和値SUMがゼロに向けて減少していくから、図10(a)に示した例では、総和値SUMがガード値Guardに達し得ない。この結果、「気筒間AFばらつき」発生が検出され得ない。 Thus, since the total value SUM decreases toward zero during the period in which the D mode is selected, the total value SUM cannot reach the guard value Guard in the example illustrated in FIG. As a result, the occurrence of “inter-cylinder AF variation” cannot be detected.
そこで、本装置では、噴射モード毎に、総和値SUM(=偏差積分値+学習値)が個別に算出・更新される。具体的には、Pモードでは、Pモード用の総和値SUMp(=偏差積分値SDVoxs+学習値Learnp)のみが算出・更新され、Dモードでは、Dモード用の総和値SUMd(=偏差積分値SDVoxs+学習値Learnd)のみが算出・更新され、PDモードでは、PDモード用の総和値SUMpd(=偏差積分値SDVoxs+学習値Learnpd)のみが算出・更新される。選択されている噴射モードとは異なる噴射モードに対応する総和値(=偏差積分値+学習値)は、過去において(その噴射モードが選択されていた期間内において)最後に更新された値で一定に維持される。 Therefore, in this apparatus, the total value SUM (= deviation integral value + learned value) is calculated and updated individually for each injection mode. Specifically, in the P mode, only the sum value SUMp (= deviation integral value SDVoxs + learning value Learnp) for the P mode is calculated and updated, and in the D mode, the sum value SUMd (= deviation integral value SDVoxs + for the D mode). Only the learning value (Learnd) is calculated and updated. In the PD mode, only the sum total value SUMpd (= deviation integral value SDVoxs + learning value Learnpd) for the PD mode is calculated and updated. The total value (= deviation integral value + learning value) corresponding to the injection mode different from the selected injection mode is constant at the last updated value in the past (within the period during which the injection mode was selected). Maintained.
そして、本装置では、総和値SUMp,SUMd,SUMpdの何れか(実際には、現在選択されている噴射モードに対応する総和値)がガード値Guardに達したときに「気筒間空燃ばらつき」発生が検出される。 In this apparatus, when any one of the sum values SUMp, SUMd, and SUMpd (actually, the sum value corresponding to the currently selected injection mode) reaches the guard value Guard, “inter-cylinder air-fuel variation” An occurrence is detected.
図10(b)は、係る構成が採用された場合における、図10(a)に対応するタイムチャートである。図10(b)から理解できるように、この場合、図10(a)に示した場合と異なり、Dモードが選択されている期間(時刻t1〜t2、t4以降を参照)において総和値SUMpが一定に維持される(減少していかない)。従って、図10(a)に示した場合と比べて、総和値(具体的には、総和値SUMp)がガード値Guardに到達する時期(従って、「気筒間空燃比ばらつき」発生が検出される時期)がより早くなる可能性が高い。 FIG. 10B is a time chart corresponding to FIG. 10A when such a configuration is employed. As can be understood from FIG. 10 (b), in this case, unlike the case shown in FIG. 10 (a), the total sum SUMp is calculated during the period in which the D mode is selected (see time t1 to t2, after t4). It remains constant (does not decrease). Therefore, as compared with the case shown in FIG. 10A, the time when the total value (specifically, the total value SUMp) reaches the guard value Guard (accordingly, occurrence of “inter-cylinder air-fuel ratio variation” occurrence is detected). The timing is likely to be earlier.
しかしながら、図10(b)に示した場合において、Dモード、或いはPDモードが選択されている期間においては、総和値SUMpが増大し得ない。この期間内においても、総和値SUMpを増大させ続けることができれば、総和値SUMpがガード値Guardに到達する時期をより早くすることができる。 However, in the case shown in FIG. 10B, the sum value SUMp cannot increase during the period in which the D mode or the PD mode is selected. Even during this period, if the sum value SUMp can be continuously increased, the time when the sum value SUMp reaches the guard value Guard can be made earlier.
ここで、図10(b)に示したように、複数の(4つの)ポート噴射弁39Pの一部のみに異常が発生している場合、Dモード用の総和値SUMd(=偏差積分値SDVoxs+学習値Learnd)は略ゼロに維持され続ける。一方、Pモード用の総和値SUMp(=偏差積分値SDVoxs+学習値Learnp)は、Dモード(及び、PDモード)では一定に維持されるものの、Pモードでは増量方向に増大し得る。
Here, as shown in FIG. 10B, when an abnormality has occurred in only a part of the (four)
係る観点より、Pモードにて、総和値SUMpが増量方向の値(正の値)となっていて、且つ、総和値SUMpから総和値SUMdを減じた値が所定値Aを超えたとき、「複数の(4つの)ポート噴射弁39Pの一部のみに異常が発生している」と推定され得る。このように推定される場合においてこの推定が正しい場合、以降、噴射モードをPモードに固定すると、総和値SUMpを増大させ続けることができ、この結果、総和値SUMpがガード値Guardに到達する時期をより早くすることができる。
From such a viewpoint, when the sum value SUMp is a value in the increasing direction (positive value) and the value obtained by subtracting the sum value SUMd from the sum value SUMp exceeds the predetermined value A in the P mode, It can be estimated that only a part of the (four)
そこで、本装置では、Pモードにおいて、総和値SUMpが増量方向の値(正の値)であって、且つ、総和値SUMpから総和値SUMdを減じた値が所定値Aを超えた時点以降、その後の運転状態にかかわらず、噴射モードがPモードに固定される。図10(c)は、係る構成が採用された場合における、図10(b)に対応するタイムチャートである。図10(c)から理解できるように、この場合、図10(b)に示した場合と異なり、噴射モードがPモードに固定開始される時刻tf以降、図9から決定される噴射モードがPモード以外であっても、噴射モードがPモードに固定され続ける。従って、時刻tf以降において(特に、図10(b)において総和値SUMpの増加が終了する時刻t1以降もなお)、総和値SUMpが増大し続ける。この結果、図10(b)に示した場合と比べて、総和値SUMpがガード値Guardに到達する時期(従って、「気筒間空燃比ばらつき」発生が検出される時期、図10(c)では、時刻te)がより早くなる。 Therefore, in the present apparatus, in the P mode, after the sum value SUMp is a value in the increasing direction (positive value) and the value obtained by subtracting the sum value SUMd from the sum value SUMp exceeds a predetermined value A, The injection mode is fixed to the P mode regardless of the subsequent operation state. FIG. 10C is a time chart corresponding to FIG. 10B when such a configuration is employed. As can be understood from FIG. 10C, in this case, unlike the case shown in FIG. 10B, after the time tf when the injection mode starts to be fixed to the P mode, the injection mode determined from FIG. Even in modes other than the mode, the injection mode continues to be fixed to the P mode. Therefore, after the time tf (particularly, after the time t1 when the increase in the total sum SUMp ends in FIG. 10B), the total sum SUMp continues to increase. As a result, compared to the case shown in FIG. 10B, the time when the sum value SUMp reaches the guard value Guard (accordingly, the time when occurrence of “inter-cylinder air-fuel ratio variation” occurrence is detected, FIG. 10C). , Time te) becomes earlier.
以上、本装置では、総和値が噴射モード毎に個別に算出・更新されること、並びに、「複数のポート噴射弁39Pの一部のみに異常が発生している」と推定できる場合に噴射モードをポートPモードに固定すること、により、複数のポート噴射弁39Pの一部の異常に起因する「気筒間AFばらつき」発生の検出を早期且つ確実に行うことができる。加えて、この場合、「気筒間AFばらつき」発生の原因がポート噴射弁39Pにあることも特定され得る。なお、機関の運転状態によっては、噴射モードがPモードへ固定されると、良好な運転状態(燃焼状態)が維持され得なくなる場合も発生し得る。従って、噴射モードのPモードへ固定は、機関の運転状態が良好に維持され得る限りにおいてのみ行われてもよい。
As described above, in this device, the total value is calculated and updated individually for each injection mode, and when it can be estimated that “an abnormality has occurred only in a part of the plurality of
また、本装置では、上述と同様の知見に基づき、Dモードにおいて、総和値SUMdが増量方向の値(正の値)であって、且つ、総和値SUMdから総和値SUMpを減じた値が所定値Aを超えた時点以降、その後の運転状態にかかわらず、噴射モードがDモードに固定される。これにより、複数の筒内噴射弁39Dの一部の異常に起因する「気筒間AFばらつき」発生の検出を早期且つ確実に行うことができる。加えて、この場合、「気筒間AFばらつき」発生の原因が筒内噴射弁39Dにあることも特定され得る。なお、噴射モードのDモードへ固定は、機関の運転状態が良好に維持され得る限りにおいてのみ行われてもよい。以上が、本装置による「気筒間AFばらつき」発生の検出についての概要である。この「気筒間AFばらつき」発生の検出の詳細は、後述するルーチンを参照しながら説明する。 Further, in this apparatus, based on the same knowledge as described above, in the D mode, the sum value SUMd is a value in the increasing direction (positive value), and a value obtained by subtracting the sum value SUMp from the sum value SUMd is predetermined. After the time when the value A is exceeded, the injection mode is fixed to the D mode regardless of the subsequent operation state. Thereby, it is possible to detect early and surely the occurrence of “inter-cylinder AF variation” due to the abnormality of some of the plurality of in-cylinder injection valves 39D. In addition, in this case, it can be specified that the cause of occurrence of “inter-cylinder AF variation” is the in-cylinder injection valve 39D. It should be noted that the injection mode may be fixed to the D mode only as long as the engine operating state can be maintained satisfactorily. The above is the outline of detection of occurrence of “inter-cylinder AF variation” by the present apparatus. Details of detection of the occurrence of “inter-cylinder AF variation” will be described with reference to a routine described later.
(実際の作動)
次に、上記のように構成された本装置の実際の作動について、電気制御装置70のCPU71が実行する、ROM72に格納されているルーチン(プログラム)をフローチャートにより示した図11〜図16を参照しながら説明する。
(Actual operation)
Next, referring to FIGS. 11 to 16, which are flowcharts showing routines (programs) stored in the
CPU71は、図11に示した燃料噴射量Fiの計算及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、任意の気筒のクランク角が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、或る気筒(以下、「燃料噴射気筒」と称呼する。)のクランク角度が前記所定クランク角度になると、CPU71はステップ1100から処理を開始してステップ1105に進み、エアフローメータ61により計測されている吸入空気流量Gaとエンジン回転速度NEとに基づいて今回の吸気行程において燃焼室25内に吸入される空気量(筒内吸入空気量Mc)をマップfから求める。
The
続いて、CPU71はステップ1110に進み、上記求めた筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfr(本例では、理論空燃比)で除することで空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量Fbaseを求める。次いで、CPU71はステップ1115に進み、全燃料噴射量Fiを、上記求めた基本燃料噴射量Fbaseに後述するルーチンにて計算されている空燃比フィードバック補正量DFiを加えた値に設定する。
Subsequently, the
次いで、CPU71は、ステップ1120に進んで、後述するルーチンにより選択されている現在の噴射モードがPモードであるか否かを判定し、「Yes」と判定する場合、ステップ1125にて、全燃料噴射量Fiに対するポート噴射弁39P側の総燃料噴射量の割合(噴射割合R)を「1」に設定する。ステップ1120にて「No」と判定する場合、CPU71は、ステップ1130に進んで、現在の噴射モードがDモードであるか否かを判定し、「Yes」と判定する場合、ステップ1135にて噴射割合Rを「0」に設定する。ステップ1130にて「No」と判定する場合(即ち、現在の噴射モードがPDモードの場合)、CPU71は、ステップ1140にて、エンジン回転速度NEと筒内吸入空気量Mcと冷却水温THWとに基づいて、噴射割合R(0<R<1)の値をマップRから設定する。
Next, the
CPU71はステップ1145に進むと、ポート噴射弁39P側の総燃料噴射量Fipを、全燃料噴射量Fiに噴射割合Rを乗じた値に設定し、続くステップ1150にて、筒内噴射弁39D側の総燃料噴射量Fidを、全燃料噴射量Fiに値(1−R)を乗じた値に設定する。
In
そして、CPU71はステップ1155に進んで、総燃料噴射量Fip,Fidの燃料を噴射するための指示を、燃料噴射気筒に対応する複数(4つ)のポート噴射弁39P及び複数(4つ)の筒内噴射弁39Dに対して行い、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、現在の噴射モードをもって、空燃比フィードバック補正された全燃料噴射量Fiの燃料が、吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。
Then, the
次に、上記空燃比フィードバック補正量DFiの算出について説明する。CPU71は図12に示したルーチンを図11のルーチンに続いて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に進んで空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。空燃比フィードバック制御条件は、例えば、水温センサ65により検出される機関の冷却水温THWが所定温度以上であり、機関の一回転当りの吸入空気量(負荷)が所定値以下であり、且つ、上流側・下流側空燃比センサ66,67が活性状態にあるときに成立する。
Next, calculation of the air-fuel ratio feedback correction amount DFi will be described. The
先ず、空燃比フィードバック制御条件が成立している場合について説明する。この場合、CPU71はステップ1205にて「Yes」と判定してステップ1210に進み、現時点の上流側空燃比センサ66の出力値Vabyf(V)と、後述するサブフィードバック補正量Vafsfb(%)と、ステップ1210内に記載の式とに基づいて制御用空燃比相当出力値Vabyfs(V)を求める。
First, the case where the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied will be described. In this case, the
続いて、CPU71はステップ1215に進んで、上記求めた制御用空燃比相当出力値Vabyfsと、図3に示したマップに基づいて現時点における制御用空燃比abyfsを求める。この空燃比は、触媒53の上流におけるガスの「みかけの空燃比」である。
Subsequently, the
次に、CPU71はステップ1220に進み、先のステップ1105にて求めた最新の(今回の吸気行程についての)筒内吸入空気量Mcを上記求めた制御用空燃比abyfsで除することにより、今回の吸気行程についての筒内燃料供給量Fcを求める。次いで、CPU71はステップ1225に進み、上記筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除することにより、今回の吸気行程についての目標筒内燃料供給量Fcrを求める。
Next, the
続いて、CPU71はステップ1230に進んで、筒内燃料供給量偏差DFcを、目標筒内燃料供給量Fcrから筒内燃料供給量Fcを減じた値に設定する。つまり、筒内燃料供給量偏差DFcは、今回の吸気行程についての燃料の過不足分を表す量となる。
Subsequently, the
次に、CPU71はステップ1235に進み、その時点における筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcに上記ステップ1230にて求めた筒内燃料供給量偏差DFcを加えることで筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを更新する。
Next, the
そして、CPU71はステップ1240に進んで、上記ステップ1230にて求めた筒内燃料供給量偏差DFcと、上記ステップ1235にて更新した筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcと、ステップ1240内に記載の式とに基づいて空燃比フィードバック補正量DFiを求める。ここにおいて、Gpは予め設定された比例ゲイン、Giは予め設定された積分ゲインである。なお、係数KFBはエンジン回転速度NE及び筒内吸入空気量Mc等により可変とすることが好適であるが、ここでは「1」としている。そして、CPU71はステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Then, the
以上により、空燃比フィードバック補正量DFiが比例積分処理(PI処理)により求められ、この空燃比フィードバック補正量DFiが前述した図11のステップ1115により全燃料噴射量Fiに反映される。
As described above, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi is obtained by the proportional integration process (PI process), and this air-fuel ratio feedback correction amount DFi is reflected in the total fuel injection amount Fi by
この結果、今回の吸気行程についての燃料供給量の過不足が補償されるので、空燃比(従って、触媒53に流入するガスの空燃比)の平均値が目標空燃比abyfr(=理論空燃比)と略一致せしめられる。 As a result, the excess or deficiency of the fuel supply amount for the current intake stroke is compensated, so the average value of the air-fuel ratio (and hence the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst 53) is the target air-fuel ratio abyfr (= theoretical air-fuel ratio). It is made to almost agree with.
一方、空燃比フィードバック制御条件が成立していない場合、CPU71はステップ1205にて「No」と判定してステップ1245に進み、空燃比フィードバック補正量DFiを「0」に設定する。これにより、空燃比フィードバック制御に基づく燃料噴射量の補正(図11のステップ1115を参照)が行われない。
On the other hand, if the air-fuel ratio feedback control condition is not satisfied, the
次に、下流側空燃比センサ67の出力Voxsに基づく空燃比フィードバック制御(即ち、サブフィードバック制御)について説明する。このサブフィードバック制御により、上述したサブフィードバック補正量Vafsfb(%)が算出される。
Next, air-fuel ratio feedback control (ie, sub-feedback control) based on the output Voxs of the downstream air-
CPU71は、サブフィードバック補正量Vafsfbを求めるために、図13に示したルーチンを図12のルーチンに続いて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1300から処理を開始し、ステップ1305に進み、先のステップ1205と同じ空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1395に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。
In order to obtain the sub feedback correction amount Vafsfb, the
以下、空燃比フィードバック制御条件が成立している場合について説明する。この場合、CPU71はステップ1305にて「Yes」と判定してステップ1310に進み、偏差DVoxsを、目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)から下流側空燃比センサ67の出力値Voxsを減じた値に設定する。
Hereinafter, a case where the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied will be described. In this case, the
次いで、CPU71はステップ1315に進み、後述するルーチンにより逐次選択・更新されている噴射モードが切替わった直後か否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1320にて、その時点における偏差DVoxsの偏差積分値SDVoxsに上記ステップ1310にて求めた偏差DVoxsを加えることで、偏差積分値SDVoxsを更新する。
Next, the
一方、ステップ1315にて「Yes」と判定された場合、CPU71はステップ1325に進んで、偏差積分値SDVoxsを「0」にクリアする。これにより、後述する「学習処理」により学習値に移し変えられていく値(=偏差積分値SDVoxsの定常的な成分、学習値更新量DLearn)が、その「学習処理」の実行時点で選択されている噴射モードが選択され続けてきた状態にて偏差DVoxsを積算して得られた偏差積分値SDVoxsに基づく値となることが保証され得る。
On the other hand, if “Yes” is determined in
続いて、CPU71はステップ1330に進んで、現在の噴射モードがPモードか否かを判定し、「Yes」と判定する場合(即ち、現在の噴射モードがPモードの場合)、ステップ1335にて、総和値SUM及びPモード用の総和値SUMpを、現在の偏差積分値SDVoxsにPモード用の学習値Learnpを加えた値に更新する。総和値SUMは、現在の噴射モードに対応する総和値である。学習値Learnpは、Pモードにおいて後述するルーチンにて算出・更新されている。
Subsequently, the
CPU71は、ステップ1330にて「No」と判定する場合、ステップ1340に進んで、現在の噴射モードがDモードか否かを判定し、「Yes」と判定する場合(即ち、現在の噴射モードがDモードの場合)、ステップ1345にて、総和値SUM及びDモード用の総和値SUMdを、現在の偏差積分値SDVoxsにDモード用の学習値Learndを加えた値に更新する。学習値Learndは、Dモードにおいて後述するルーチンにて算出・更新されている。
When the
CPU71は、ステップ1340にて「No」と判定する場合(即ち、現在の噴射モードがPDモードの場合)、ステップ1350に進んで、総和値SUM及びPDモード用の総和値SUMpdを、現在の偏差積分値SDVoxsにPDモード用の学習値Learnpdを加えた値に更新する。学習値Learnpdは、PDモードにおいて後述するルーチンにて算出・更新されている。
When the
CPU71はステップ1355に進むと、上記ステップ1310にて求めた偏差DVoxsと、前回の偏差DVoxsbと、ステップ1355内に記載の式とに基づいて偏差DVoxsの時間微分値DDVoxsを求める。前回の偏差DVoxsbとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ1365にて更新されている値が使用される。Δtは本ルーチンの実行間隔時間である。
When the
次に、CPU71はステップ1360に進み、上記ステップ1310にて求めた偏差DVoxsと、上記ステップ1335、1345、1350の何れかにて更新した総和値SUM(即ち、現在の噴射モードに対応する総和値)と、上記ステップ1355にて求めた偏差の時間微分値DDVoxsと、ステップ1360内に記載の式とに基づいてサブフィードバック補正量Vafsfb(%)を求める。ここにおいて、Kpは予め設定された比例ゲイン、Kiは予め設定された積分ゲイン、Kdは予め設定された微分ゲインである。
Next, the
ステップ1360内に記載の式において、右辺第1項「Kp・DVoxs」が比例項に、右辺第2項「Ki・SUM」が積分項に、右辺第3項「Kd・DDVoxs」が微分項にそれぞれ対応している。即ち、サブフィードバック補正量Vafsfbは、比例項と、積分項と、微分項とに基づいて偏差DVoxsをPID処理することで算出される。
In the expression described in
そして、CPU71はステップ1365に進んで、前回の偏差DVoxsbを上記ステップ1310にて求めた偏差DVoxsに設定した後、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
The
このようにして、サブフィードバック補正量Vafsfb(%)が求められ、この値は前述した図12のステップ1210における制御用空燃比相当出力値Vabyfs(V)の計算に使用される。そして、制御用空燃比相当出力値Vabyfs(V)が図3に示したマップに基づいて制御用空燃比abyfsに変換される。換言すると、制御用空燃比abyfsは、上流側空燃比センサ66が実際に検出している空燃比に対して、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基づいて求められるサブフィードバック補正量Vafsfb(%)に相当する分だけ異なる空燃比として求められる。
In this way, the sub feedback correction amount Vafsfb (%) is obtained, and this value is used for the calculation of the control air-fuel ratio equivalent output value Vabyfs (V) in
この結果、前述した図12のステップ1220にて計算される筒内燃料供給量Fcが下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに応じて変化するので、ステップ1230〜1240によって空燃比フィードバック補正量DFiが下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに応じて変更せしめられる。これにより、触媒53の下流側の空燃比が目標空燃比abyfr(=理論空燃比)に一致するように、空燃比が制御せしめられる。
As a result, the in-cylinder fuel supply amount Fc calculated in
例えば、機関の平均的な空燃比がリーンであるために下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)よりも小さい値(即ち、リーン側に偏移した値)となっていると、ステップ1310にて求められる偏差DVoxsが正の値となるので、ステップ1360にて求められるサブフィードバック補正量Vafsfbは正の値となる。従って、ステップ1215にて求められる制御用空燃比abyfsは上流側空燃比センサ66が実際に検出している空燃比よりもリーンな値(より大きな値)として求められる。
For example, since the average air-fuel ratio of the engine is lean, the output value Voxs of the downstream air-
このため、ステップ1220にて求められる筒内燃料供給量Fcは小さい値となり、ステップ1230にて求められる筒内燃料供給量偏差DFcは大きい値となる。従って、空燃比フィードバック補正量DFiが大きい正の値となる。この結果、図11のステップ1115にて求められる全燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、空燃比がリッチ側の値となるように制御される。
Therefore, the in-cylinder fuel supply amount Fc obtained in
反対に、機関の平均的な空燃比がリッチであるために下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが目標空燃比相当目標値Voxsref(一定)よりも大きい値(即ち、リッチ側に偏移した値)となっていると、偏差DVoxsが負の値となるので、サブフィードバック補正量Vafsfbは負の値となる。従って、ステップ1215にて求められる制御用空燃比abyfsは上流側空燃比センサ66が実際に検出している空燃比よりもリッチな値(より小さな値)として求められる。
On the other hand, since the average air-fuel ratio of the engine is rich, the output value Voxs of the downstream air-
従って、筒内燃料供給量Fcは大きい値となるので、筒内燃料供給量偏差DFcは負の値となる。その結果、空燃比フィードバック補正量DFiが負の値となる。これにより、全燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、空燃比がリーン側の値となるように制御される。 Accordingly, since the in-cylinder fuel supply amount Fc has a large value, the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc has a negative value. As a result, the air-fuel ratio feedback correction amount DFi becomes a negative value. Thus, the total fuel injection amount Fi is controlled to be smaller than the basic fuel injection amount Fbase so that the air-fuel ratio becomes a lean value.
以上のように、噴射モード毎に、総和値(=偏差積分値+学習値)が導入され、現在の噴射モードに対応する総和値(=偏差積分値+学習値)のみが算出・更新されていく。なお、現在の噴射モードに対応する学習値は、後述するルーチンにて学習タイミングが到来する毎に更新されていく。即ち、現在の噴射モードに対応する総和値は、図13に示したルーチンの実行タイミングが到来する毎に逐次更新されていく偏差積分値SDVoxsと、学習タイミングが到来する毎に更新されていく現在の噴射モードに対応する学習値との和である。 As described above, the total value (= deviation integral value + learning value) is introduced for each injection mode, and only the total value (= deviation integral value + learning value) corresponding to the current injection mode is calculated and updated. Go. The learning value corresponding to the current injection mode is updated every time the learning timing comes in a routine described later. That is, the sum total value corresponding to the current injection mode is updated every time the execution timing of the routine shown in FIG. 13 arrives, and the deviation integrated value SDVoxs that is updated every time the learning timing comes. It is the sum with the learning value corresponding to the injection mode.
現在の噴射モードと異なる噴射モードに対応する総和値(=偏差積分値+学習値)は、過去において(その噴射モードが選択されていた期間内において)最後に更新された時点での値に維持される。そして、現在の噴射モードに対応する総和値(=偏差積分値+学習値)を用いてサブフィードバック補正量Vafsfbが算出され、そのサブフィードバック補正量Vafsfbと上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfとに基づいて空燃比フィードバック制御が実行される。
The total value (= deviation integral value + learning value) corresponding to the injection mode different from the current injection mode is maintained at the value at the time of the last update in the past (within the period during which the injection mode was selected). Is done. Then, the sub feedback correction amount Vafsfb is calculated using the total value (= deviation integral value + learning value) corresponding to the current injection mode, and the sub feedback correction amount Vafsfb and the output value Vabyf of the upstream air-
次に、学習値(Learnp,Learnd,Learnpd)の更新(学習)について説明する。CPU71は、図14に示したルーチンを図13のルーチンに続いて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1405に進み、学習値の学習タイミングが到来しているか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1495に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。学習タイミングは、例えば、本例では、燃料噴射回数が所定の回数(例えば、1000回)に達する毎に到来する。
Next, update (learning) of learning values (Learnp, Learnd, Learnpd) will be described. The
学習タイミングが到来した場合、CPU71はステップ1405にて「Yes」と判定してステップ1410に進み、学習値更新量DLearnを、上記ステップ1320又は1325にて更新されている偏差積分値SDVoxsの最新値を値Nrefで除した値に設定する。値Nrefは、「1」以上の値であり、例えば、「1」、「2」、「4」、「8」などに設定される。ここで、学習値更新量DLearnは、前記「偏差積分値に基づく値の定常的な成分」に対応する。この学習値更新量DLearnは、偏差積分値SDVoxsをローパスフィルタ処理した値でもよい。
When the learning timing has arrived, the
続いて、CPU71はステップ1415に進んで、現在の噴射モードがPモードか否かを判定し、「Yes」と判定する場合(即ち、Pモードの場合)、ステップ1420にて、その時点におけるPモード用の学習値Learnpに上記ステップ1410にて求めた学習値更新量DLearnを加えることでPモード用の学習値Learnpを更新する。CPU71はステップ1415にて「No」と判定した場合、ステップ1425にて、現在の噴射モードがDモードか否かを判定し、「Yes」と判定する場合(即ち、Dモードの場合)、ステップ1430にて、その時点におけるDモード用の学習値Learndに上記ステップ1410にて求めた学習値更新量DLearnを加えることでDモード用の学習値Learndを更新する。CPU71は、ステップ1425にて「No」と判定する場合(即ち、PDモードの場合)、ステップ1435にて、その時点におけるPDモード用の学習値Learnpdに上記ステップ1410にて求めた学習値更新量DLearnを加えることでPDモード用の学習値Learnpdを更新する。
Subsequently, the
このように、噴射モード毎に、学習値Learnp,Learnd,Learnpdがそれぞれ個別に設定され、学習タイミングが到来する毎に、偏差積分値SDVoxsの定常的な成分(=DLearn)が現在の噴射モードに対応する学習値に移し変えられていく。これにより、噴射モード毎に学習値が個別に更新されていく。 As described above, the learning values Learnp, Learn, and Learnpd are individually set for each injection mode, and each time the learning timing arrives, the steady component (= DLearn) of the deviation integral value SDVoxs becomes the current injection mode. It is transferred to the corresponding learning value. Thereby, the learning value is updated individually for each injection mode.
そして、CPU71はステップ1440に進み、その時点における偏差積分値SDVoxsから上記学習値更新量DLearnを減じることで偏差積分値SDVoxsを再設定した後、ステップ1495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Then, the
このように、学習タイミングが到来する毎に、偏差積分値SDVoxsと「現在の噴射モードに対応する学習値」の和を変更することなく、「現在の噴射モードに対応する学習値」が更新されていく。これにより、学習タイミングが到来する毎に、偏差積分値SDVoxsが次第に「0」に近づいていく一方で、「現在の噴射モードに対応する学習値」が、上流側空燃比センサ66の「リッチずれ」の大きさに相当する値にそれぞれ近づいていく。なお、「現在の噴射モードに対応する学習値」が上流側空燃比センサ66の「リッチずれ」の大きさに相当する値に近づいていく速度は、値Nrefが大きいほど小さくなる。
Thus, every time the learning timing arrives, the “learned value corresponding to the current injection mode” is updated without changing the sum of the deviation integral value SDVoxs and the “learned value corresponding to the current injection mode”. To go. Thus, every time the learning timing arrives, the deviation integrated value SDVoxs gradually approaches “0”, while the “learned value corresponding to the current injection mode” becomes the “rich deviation of the upstream air-
次に、噴射モードの選択について説明する。CPU71は、図15に示したルーチンを図14のルーチンに続いて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1505に進み、現在の噴射モードがPモードか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1510にて、現在の噴射モードがDモードか否かを判定する。ここでも「No」と判定する場合(即ち、PDモードの場合)、CPU71はステップ1515に進んで、エンジン回転速度NEと、負荷率KL(或いは、筒内吸入空気量Mc)と、図9に示したマップとに基づいて、現在の運転状態に応じた噴射モード(Pモード、Dモード、又はPDモード)を選択し、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, selection of the injection mode will be described. The
次に、現在の噴射モードがPモードの場合について説明する。この場合、CPU71はステップ1505に進んだとき「Yes」と判定してステップ1520に進み、最新の総和値SUMp(即ち、図13のステップ1335にて逐次更新されている値)が正の値であり、且つ、その最新の総和値SUMpから、最新の総和値SUMd(即ち、過去においてDモードが選択されていた期間内において図13のステップ1345にて最後に更新された値)を減じた値が所定値A(>0)よりも大きいか否かを判定する。
Next, the case where the current injection mode is the P mode will be described. In this case, when the
CPU71は、ステップ1520にて「No」と判定する場合、上述したステップ1515に進んで、現在の運転状態に応じた噴射モード(Pモード、Dモード、又はPDモード)を選択する。一方、CPU71は、ステップ1520にて「Yes」と判定する場合(即ち、複数のポート噴射弁39Pの一部のみに異常が発生している(且つ、複数の筒内噴射弁39Dには異常が発生していない)と推定できる場合)、ステップ1525にて、(図9に示したマップによる選択結果にかかわらず)噴射モードをPモードに固定する。これにより、上述のように、複数のポート噴射弁39Pの一部のみに実際に異常が発生している場合において、総和値SUMpを増大させ続けることができ、この結果、総和値SUMpがガード値Guardに到達する時期をより早くすることができる。
When the
次に、現在の噴射モードがDモードの場合について説明する。この場合、CPU71はステップ1510に進んだとき「Yes」と判定してステップ1530に進み、最新の総和値SUMd(即ち、図13のステップ1345にて逐次更新されている値)が正の値であり、且つ、その最新の総和値SUMdから、最新の総和値SUMp(即ち、過去においてPモードが選択されていた期間内において図13のステップ1335にて最後に更新された値)を減じた値が所定値A(>0)よりも大きいか否かを判定する。
Next, the case where the current injection mode is the D mode will be described. In this case, when the
CPU71は、ステップ1530にて「No」と判定する場合、上述したステップ1515に進んで、現在の運転状態に応じた噴射モード(Pモード、Dモード、又はPDモード)を選択する。一方、CPU71は、ステップ1530にて「Yes」と判定する場合(即ち、複数の筒内噴射弁39Dの一部のみに異常が発生している(且つ、複数のポート噴射弁39Pには異常が発生していない)と推定できる場合)、ステップ1535にて、(図9に示したマップによる選択結果にかかわらず)噴射モードをDモードに固定する。これにより、上述のように、複数の筒内噴射弁39Dの一部のみに実際に異常が発生している場合において、総和値SUMdを増大させ続けることができ、この結果、総和値SUMdがガード値Guardに到達する時期をより早くすることができる。
When the
次に、「気筒間AFばらつき」発生の検出について説明する。CPU71は、図16に示したルーチンを図15のルーチンに続いて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1605に進み、総和値SUMp,SUMd,SUMpdのうちの何れかがガード値Guardに到達したか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1695に進んで本ルーチンを一旦終了する。総和値SUMp,SUMd,SUMpdはそれぞれ、図13のステップ1335、1345、1350にて更新される値である。総和値SUMp,SUMd,SUMpdのうちで現在更新され続けているのは、現在の噴射モードに対応する総和値である。従って、ステップ1605では、実際には、現在の噴射モードに対応する総和値がガード値Guardに到達したか否かが判定される。
Next, detection of occurrence of “inter-cylinder AF variation” will be described. The
CPU71は、ステップ1605にて「Yes」と判定する場合、ステップ1610にて、「気筒間AFばらつき」が発生していると判定する。これに伴い、「気筒間AFばらつき」発生に対応する異常コードがバックアップRAM74の所定の記憶領域に記憶される。
When determining “Yes” in
加えて、図15のステップ1525の実行により噴射モードがPモードに固定されている状態において総和値SUMpがガード値Guardに達したことにより「気筒間AFばらつき」が発生していると判定された場合、「気筒間AFばらつき」発生の原因がポート噴射弁39Pにあることが特定される。同様に、図15のステップ1535の実行により噴射モードがDモードに固定されている状態において総和値SUMdがガード値Guardに達したことにより「気筒間AFばらつき」が発生していると判定された場合、「気筒間AFばらつき」発生の原因が筒内噴射弁39Dにあることが特定される。これらの異常内容に対応する異常コードもバックアップRAM74の所定の記憶領域に記憶される。
In addition, it is determined that “inter-cylinder AF variation” has occurred due to the sum value SUMp reaching the guard value Guard when the injection mode is fixed to the P mode by executing
これに対し、それ以外の状態(即ち、図13のステップ1515の実行により図9に示すマップを利用して噴射モードが選択されている状態)において現在の噴射モードに対応する総和値(SUMp,SUMd,又はSUMpd)がガード値Guardに到達したことで「気筒間AFばらつき」が発生していると判定された場合、「気筒間AFばらつき」の原因(例えば、燃料噴射弁39P,39Dの異常、吸気弁32の最大リフト量の異常、EGR機構の異常)が特定できない。従って、この場合、異常内容に対応する異常コードの記憶処理は行われない。
On the other hand, in other states (that is, a state in which the injection mode is selected using the map shown in FIG. 9 by executing
以上、説明したように、本発明の第1実施形態に係るデュアルインジェクションシステムを備えた多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置では、噴射モード(Pモード、Dモード、PDモード)毎に、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsと理論空燃比相当目標値Voxsrefとの偏差を積算して更新されていく総和値(偏差積分値+学習値)が個別に算出される。現在の噴射モードに対応する総和値と、上流側空燃比センサ66の出力値Vabyfとに基づいて空燃比フィードバック制御が実行される。「空燃比AFばらつき」発生中は上流側空燃比センサ出力値Vabyfに「リッチずれ」が発生して現在の噴射モードに対応する総和値が増量方向に増大していく現象を利用して、現在の噴射モードに対応する総和値が増量方向のガード値Guardに達したときに「空燃比AFばらつき」発生が検出される。Pモード(Dモード)において、Pモード用(Dモード用)の総和値SUMp(SUMd)が増量方向の(正の)値であって且つPモード用(Dモード用)の総和値SUMp(SUMd)からDモード用(Pモード用)の総和値SUMd(SUMp)を減じた値が所定値Aを超えた場合、「気筒間AFばらつき」発生の原因がポート噴射弁39P(筒内噴射弁39D)にあると推定されて、噴射モードがPモード(Dモード)に固定される。
As described above, in the inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine including the dual injection system according to the first embodiment of the present invention, each injection mode (P mode, D mode, PD mode) is determined. The sum value (deviation integral value + learning value) that is updated by integrating the deviation between the output value Voxs of the downstream air-
これにより、「気筒間AFばらつき」発生の原因が実際にポート噴射弁39P(筒内噴射弁39D)にある場合において総和値SUMp(SUMd)を増大させ続けることができる。この結果、機関の運転状態が頻繁に変動して噴射モードが本来頻繁に切り替わるような状況において、ポート噴射弁39P(筒内噴射弁39D)に起因する「気筒間AFばらつき」発生が早期且つ確実に検出され得る。
As a result, the total value SUMp (SUMd) can be continuously increased when the cause of the “inter-cylinder AF variation” actually occurs in the
本発明は上記第1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、上記第1実施形態では、噴射モードをPモード(Dモード)に固定する条件として、「現在の噴射モードがPモード(Dモード)であること」、「Pモード用(Dモード用)の総和値SUMp(SUMd)が増量方向の値(正の値)であること」、並びに、「Pモード用(Dモード用)の総和値SUMp(SUMd)からDモード用(Pモード用)の総和値SUMd(SUMp)を減じた値が所定値Aを超えたこと」が採用されている。これに対し、噴射モードをPモード(Dモード)に固定する条件として、「Pモード用(Dモード用)の総和値SUMp(SUMd)>PDモード用の総和値SUMpd>Dモード用(Pモード用)の総和値SUMd(SUMp)が成立すること」が更に追加されてもよい。この追加条件は、「気筒間AFばらつき」発生の原因がポート噴射弁39P(筒内噴射弁39D)にある場合において、上述したように、総和値SUMpdの増加勾配が総和値SUMp(SUMd)の増加勾配よりも小さくなり、且つ、総和値SUMd(SUMp)が略ゼロに維持されることに基づく。
The present invention is not limited to the first embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, the conditions for fixing the injection mode to the P mode (D mode) are “the current injection mode is the P mode (D mode)”, “P mode (D mode)”. The sum value SUMp (SUMd) is a value in the direction of increase (positive value) ”and“ from the sum value SUMp (SUMd) for P mode (for D mode) to D mode (for P mode) ” “The value obtained by subtracting the sum SUMd (SUMp) exceeds a predetermined value A” is employed. On the other hand, as a condition for fixing the injection mode to the P mode (D mode), “P mode (D mode) sum value SUMp (SUMd)> PD mode sum value SUMpd> D mode (P mode) The fact that the sum value SUMd (SUMp) of (for) is established may be further added. This additional condition is that, when the cause of occurrence of “inter-cylinder AF variation” is in the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置について説明する。この第2実施形態は、噴射モード間の学習値(Learnp,Learnd,Learnpd)の大小関係を利用して噴射モードのPモード又はDモードへの固定を行う点においてのみ、噴射モード間の総和値(SUMp,SUMd,SUMpd)の大小関係を利用して噴射モードのPモード又はDモードへの固定を行う上記第1実施形態と異なる。以下、係る相違点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, an inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described. This second embodiment is the sum value between injection modes only in that the injection mode is fixed to the P mode or D mode using the magnitude relationship of the learning values (Learnp, Learn, Learnpd) between the injection modes. This is different from the first embodiment in which the injection mode is fixed to the P mode or the D mode using the magnitude relationship of (SUMp, SUMd, SUMpd). Only such differences will be described below.
第2実施形態のCPU71は、上記第1実施形態のCPU71が実行する図11〜図116のルーチンのうち、図15及び図16のルーチンを除いたルーチンをそのまま実行するとともに、図15及び図16のルーチンに代えて、図15及び図16のルーチンにそれぞれ対応する図17及び図18にフローチャートにより示したルーチンをそれぞれ実行する。新出のルーチンにおいて前出のルーチンのステップと同じステップについては、前出のルーチンのステップ番号と同じステップ番号を付することでそれらの説明を省略する。
The
図17に示したルーチンは、図15のステップ1520、1530をステップ1705、1710にそれぞれ置き換えた点においてのみ、図15に示したルーチンと異なる。これにより、第2実施形態では、噴射モードをPモードに固定する条件として、「現在の噴射モードがPモードであること」、「Pモード用の学習値Learnpが増量方向の値(正の値)であること」、並びに、「Pモード用の学習値LearnpからDモード用の学習値Learndを減じた値が所定値Aを超えたこと」が採用される。同様に、第2実施形態では、噴射モードをDモードに固定する条件として、「現在の噴射モードがDモードであること」、「Dモード用の学習値Learndが増量方向の値(正の値)であること」、並びに、「Dモード用の学習値LearndからPモード用の学習値Learnpを減じた値が所定値Aを超えたこと」が採用される。
The routine shown in FIG. 17 differs from the routine shown in FIG. 15 only in that steps 1520 and 1530 in FIG. 15 are replaced with
図18に示したルーチンは、図16のステップ1605をステップ1805に置き換えた点においてのみ、図16に示したルーチンと異なる。これにより、第2実施形態では、学習値Learnp,Learnd,Learnpdのうちの何れかがガード値Guardに到達した場合に、「気筒間AFばらつき」が発生していると判定される。学習値Learnp,Learnd,Learnpdはそれぞれ、図14のステップ1420、1430、1435にて更新される値である。学習値Learnp,Learnd,Learnpdのうちで学習タイミングの到来毎に更新され続けているのは、現在の噴射モードに対応する学習値である。従って、ステップ1805では、実際には、現在の噴射モードに対応する学習値がガード値Guardに到達したか否かが判定される。
The routine shown in FIG. 18 differs from the routine shown in FIG. 16 only in that
以上、上記第2実施形態によっても、上記第1実施形態と同じ作用・効果を得ることができる。加えて、学習値は、偏差積分値に基づく値の定常的な成分であるから、何らかの外乱等により偏差積分値が一時的に荒れてもその影響を受けにくい。一方、総和値(=偏差積分値+学習値)は、何らかの外乱等により偏差積分値が一時的に荒れると、その影響を大きく受ける。係る観点からは、噴射モード間の学習値の大小関係を利用して噴射モードの固定を行う第2実施形態の方が、『「気筒間AFばらつき」発生の原因がポート噴射弁39P又は筒内噴射弁39Dにある』との推定精度がより高くなり、ポート噴射弁39P又は筒内噴射弁39Dに起因する「気筒間AFばらつき」発生を早期に検出するために実行される「噴射モードの固定」がより適切なタイミングで実行され得る。
As described above, also according to the second embodiment, it is possible to obtain the same actions and effects as those of the first embodiment. In addition, since the learning value is a steady component of the value based on the deviation integral value, even if the deviation integral value is temporarily rough due to some disturbance or the like, it is not easily affected. On the other hand, the total value (= deviation integral value + learned value) is greatly influenced by the deviation integral value temporarily rough due to some disturbance or the like. From this point of view, the second embodiment in which the injection mode is fixed by using the magnitude relationship between the learning values between the injection modes is more likely to cause the occurrence of “inter-cylinder AF variation” in the
本発明は上記第2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、上記第1実施形態では、噴射モードをPモード(Dモード)に固定する条件として、「現在の噴射モードがPモード(Dモード)であること」、「Pモード用(Dモード用)の学習値Learnp(Learnd)が増量方向の値(正の値)であること」、並びに、「Pモード用(Dモード用)の学習値Learnp(Learnd)からDモード用(Pモード用)の学習値Learnd(Learnp)を減じた値が所定値Aを超えたこと」が採用されている。これに対し、噴射モードをPモード(Dモード)に固定する条件として、「Pモード用(Dモード用)の学習値Learnp(Learnd)>PDモード用の学習値Learnpd>Dモード用(Pモード用)の学習値Learnd(Learnp)が成立すること」が更に追加されてもよい。この追加条件は、「気筒間AFばらつき」発生の原因がポート噴射弁39P(筒内噴射弁39D)にある場合において、上述したように、総和値SUMpdの増加勾配が総和値SUMp(SUMd)の増加勾配よりも小さくなり、且つ、総和値SUMd(SUMp)が略ゼロに維持されることに基づく。
The present invention is not limited to the second embodiment, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, the conditions for fixing the injection mode to the P mode (D mode) are “the current injection mode is the P mode (D mode)” and “for the P mode (for the D mode). The learning value Learnp (Learnd) of the current value is a value in the increasing direction (positive value) ", and the learning value Learnp (Learnd) for P mode (for D mode) to D mode (for P mode) “The value obtained by subtracting the learning value Learn (Learnp) exceeds the predetermined value A” is employed. On the other hand, as a condition for fixing the injection mode to the P mode (D mode), “P mode (D mode) learning value Learnp (Learnd)> PD mode learning value Learnpd> D mode (P mode) The learning value “Learnd (Learnp)” is established. This additional condition is that, when the cause of occurrence of “inter-cylinder AF variation” is in the
25…燃焼室、39P…ポート噴射弁、39D…筒内噴射弁、53…触媒、61…エアフローメータ、66…上流側空燃比センサ、67…下流側空燃比センサ、70…電気制御装置、71…CPU 25 ... Combustion chamber, 39P ... Port injection valve, 39D ... In-cylinder injection valve, 53 ... Catalyst, 61 ... Air flow meter, 66 ... Upstream air-fuel ratio sensor, 67 ... Downstream air-fuel ratio sensor, 70 ... Electric control device, 71 ... CPU
Claims (5)
前記触媒よりも上流の前記集合排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記集合排気通路に配設された下流側空燃比センサと、
吸気弁よりも上流の吸気通路にて燃料を噴射するポート噴射弁と、
燃焼室内にて燃料を噴射する筒内噴射弁と、
を備えた内燃機関に適用された、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置であって、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、少なくとも前記ポート噴射弁のみから燃料が噴射されるポート噴射モードと前記筒内噴射弁のみから燃料が噴射される筒内噴射モードとのうちから噴射モードを選択モードとして選択する選択手段と、
前記選択モードが前記ポート噴射モードである場合において、前記下流側空燃比センサの出力値と理論空燃比に相当する前記出力値の目標値との偏差に相当する値を積算して更新されていくポート偏差積分値を算出するとともに、前記選択モードが前記筒内噴射モードである場合において、前記下流側空燃比センサの出力値と前記目標値との偏差に相当する値を積算して更新されていく筒内偏差積分値を前記ポート偏差積分値とは別個に算出する積分値算出手段と、
前記ポート偏差積分値及び前記筒内偏差積分値のうち前記選択モードに対応する偏差積分値である選択偏差積分値と、前記上流側空燃比センサの出力値とに少なくとも基づいて、前記ポート噴射弁及び前記筒内噴射弁のうち前記選択モードに対応する噴射弁である選択噴射弁から噴射される燃料の量を調整することで空燃比を前記理論空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段と、
前記選択偏差積分値に基づいて、前記2以上の気筒間についての空燃比のばらつきが発生していると判定する判定手段と、
を備えた多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置であって、
前記選択手段は、
前記選択モードが前記ポート噴射モードである場合において、前記ポート偏差積分値に基づく値が前記ポート噴射弁から噴射される燃料の量を増加させる方向である増量方向の値であって、且つ、前記増量方向について前記ポート偏差積分値に基づく値が前記筒内偏差積分値に基づく値に対して大きい量が所定値を超えているとき、前記選択モードを前記ポート噴射モードに固定するように構成された、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置。 A catalyst disposed in a collective exhaust passage formed by collecting respective exhaust passages extending from each cylinder in an internal combustion engine having two or more cylinders;
An upstream air-fuel ratio sensor disposed in the collective exhaust passage upstream of the catalyst;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the collective exhaust passage downstream of the catalyst;
A port injection valve that injects fuel in the intake passage upstream of the intake valve;
An in-cylinder injection valve for injecting fuel in the combustion chamber;
A multi-cylinder internal combustion engine inter-cylinder air-fuel ratio variation determination device applied to an internal combustion engine comprising:
Based on the operating state of the internal combustion engine, an injection mode is selected from at least a port injection mode in which fuel is injected only from the port injection valve and a cylinder injection mode in which fuel is injected only from the cylinder injection valve A selection means for selecting as a mode;
When the selection mode is the port injection mode, the value corresponding to the deviation between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the target value of the output value corresponding to the theoretical air-fuel ratio is integrated and updated. In addition to calculating a port deviation integral value, when the selection mode is the in-cylinder injection mode, a value corresponding to the deviation between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the target value is integrated and updated. Integral value calculating means for calculating the in-cylinder deviation integral value separately from the port deviation integral value;
Based on at least a selected deviation integrated value that is a deviation integrated value corresponding to the selection mode among the port deviation integrated value and the in-cylinder deviation integrated value, and an output value of the upstream air-fuel ratio sensor, the port injection valve And an air-fuel ratio that feedback-controls the air-fuel ratio to match the theoretical air-fuel ratio by adjusting the amount of fuel injected from the selected injection valve that is an injection valve corresponding to the selection mode among the in-cylinder injection valves Control means;
Determination means for determining that variation in the air-fuel ratio between the two or more cylinders has occurred based on the selected deviation integral value;
A cylinder-to-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine comprising:
The selection means includes
When the selection mode is the port injection mode, the value based on the port deviation integral value is a value in an increasing direction that is a direction in which the amount of fuel injected from the port injection valve is increased, and When the amount based on the port deviation integral value in the increasing direction exceeds a predetermined value with respect to the value based on the in-cylinder deviation integral value, the selection mode is fixed to the port injection mode. An inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine.
前記選択モードが前記ポート噴射モードである場合において、前記ポート偏差積分値を用いて前記ポート偏差積分値の定常的な成分を表すポート学習値を算出・更新するとともに前記更新によるポート学習値の変化量に相当する分を前記ポート偏差積分値から差し引き、前記選択モードが前記筒内噴射モードである場合において、前記筒内偏差積分値を用いて前記筒内偏差積分値の定常的な成分を表す筒内学習値を算出・更新するとともに前記更新による筒内学習値の変化量に相当する分を前記筒内偏差積分値から差し引く、学習手段を備え、
前記選択手段は、
前記選択モードが前記ポート噴射モードである場合において、前記ポート学習値が前記増量方向の値であって、且つ、前記増量方向について前記ポート学習値が前記筒内学習値に対して大きい量が前記所定値を超えているとき、前記選択モードを前記ポート噴射モードに固定するように構成された、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置。 An inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1,
When the selection mode is the port injection mode, a port learning value representing a steady component of the port deviation integrated value is calculated and updated using the port deviation integrated value, and a change in the port learning value due to the update is calculated. An amount corresponding to the amount is subtracted from the port deviation integral value, and when the selection mode is the in-cylinder injection mode, the in-cylinder deviation integral value is used to represent a steady component of the in-cylinder deviation integral value. Learning means for calculating and updating the in-cylinder learning value and subtracting the amount corresponding to the amount of change in the in-cylinder learning value due to the update from the in-cylinder deviation integrated value;
The selection means includes
When the selection mode is the port injection mode, the port learning value is a value in the increase direction, and the amount of the port learning value in the increase direction is greater than the in-cylinder learning value. An inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine configured to fix the selection mode to the port injection mode when a predetermined value is exceeded.
前記触媒よりも上流の前記集合排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記集合排気通路に配設された下流側空燃比センサと、
吸気弁よりも上流の吸気通路にて燃料を噴射するポート噴射弁と、
燃焼室内にて燃料を噴射する筒内噴射弁と、
を備えた内燃機関に適用された、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置であって、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、少なくとも前記ポート噴射弁のみから燃料が噴射されるポート噴射モードと前記筒内噴射弁のみから燃料が噴射される筒内噴射モードとのうちから噴射モードを選択モードとして選択する選択手段と、
前記選択モードが前記ポート噴射モードである場合において、前記下流側空燃比センサの出力値と理論空燃比に相当する前記出力値の目標値との偏差に相当する値を積算して更新されていくポート偏差積分値を算出するとともに、前記選択モードが前記筒内噴射モードである場合において、前記下流側空燃比センサの出力値と前記目標値との偏差に相当する値を積算して更新されていく筒内偏差積分値を前記ポート偏差積分値とは別個に算出する積分値算出手段と、
前記ポート偏差積分値及び前記筒内偏差積分値のうち前記選択モードに対応する偏差積分値である選択偏差積分値と、前記上流側空燃比センサの出力値とに少なくとも基づいて、前記ポート噴射弁及び前記筒内噴射弁のうち前記選択モードに対応する噴射弁である選択噴射弁から噴射される燃料の量を調整することで空燃比を前記理論空燃比に一致するようにフィードバック制御する空燃比制御手段と、
前記選択偏差積分値に基づいて、前記2以上の気筒間についての空燃比のばらつきが発生していると判定する判定手段と、
を備えた多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置であって、
前記選択手段は、
前記選択モードが前記筒内噴射モードである場合において、前記筒内偏差積分値に基づく値が前記筒内噴射弁から噴射される燃料の量を増加させる方向である増量方向の値であって、且つ、前記増量方向について前記筒内偏差積分値に基づく値が前記ポート偏差積分値に基づく値に対して大きい量が所定値を超えているとき、前記選択モードを前記筒内噴射モードに固定するように構成された、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置。 A catalyst disposed in a collective exhaust passage formed by collecting respective exhaust passages extending from each cylinder in an internal combustion engine having two or more cylinders;
An upstream air-fuel ratio sensor disposed in the collective exhaust passage upstream of the catalyst;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed in the collective exhaust passage downstream of the catalyst;
A port injection valve that injects fuel in the intake passage upstream of the intake valve;
An in-cylinder injection valve for injecting fuel in the combustion chamber;
A multi-cylinder internal combustion engine inter-cylinder air-fuel ratio variation determination device applied to an internal combustion engine comprising:
Based on the operating state of the internal combustion engine, an injection mode is selected from at least a port injection mode in which fuel is injected only from the port injection valve and a cylinder injection mode in which fuel is injected only from the cylinder injection valve A selection means for selecting as a mode;
When the selection mode is the port injection mode, the value corresponding to the deviation between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the target value of the output value corresponding to the theoretical air-fuel ratio is integrated and updated. In addition to calculating a port deviation integral value, when the selection mode is the in-cylinder injection mode, a value corresponding to the deviation between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the target value is integrated and updated. Integral value calculating means for calculating the in-cylinder deviation integral value separately from the port deviation integral value;
Based on at least a selected deviation integrated value that is a deviation integrated value corresponding to the selection mode among the port deviation integrated value and the in-cylinder deviation integrated value, and an output value of the upstream air-fuel ratio sensor, the port injection valve And an air-fuel ratio that feedback-controls the air-fuel ratio to match the theoretical air-fuel ratio by adjusting the amount of fuel injected from the selected injection valve that is an injection valve corresponding to the selection mode among the in-cylinder injection valves Control means;
Determination means for determining that variation in the air-fuel ratio between the two or more cylinders has occurred based on the selected deviation integral value;
A cylinder-to-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine comprising:
The selection means includes
When the selection mode is the in-cylinder injection mode, the value based on the in-cylinder deviation integral value is a value in an increasing direction that is a direction in which the amount of fuel injected from the in-cylinder injection valve is increased, When the value based on the in-cylinder deviation integrated value in the increasing direction exceeds a predetermined value with respect to the value based on the port deviation integrated value, the selection mode is fixed to the in-cylinder injection mode. An inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine configured as described above.
前記選択モードが前記ポート噴射モードである場合において、前記ポート偏差積分値を用いて前記ポート偏差積分値の定常的な成分を表すポート学習値を算出・更新するとともに前記更新によるポート学習値の変化量に相当する分を前記ポート偏差積分値から差し引き、前記選択モードが前記筒内噴射モードである場合において、前記筒内偏差積分値を用いて前記筒内偏差積分値の定常的な成分を表す筒内学習値を算出・更新するとともに前記更新による筒内学習値の変化量に相当する分を前記筒内偏差積分値から差し引く、学習手段を備え、
前記選択手段は、
前記選択モードが前記筒内噴射モードである場合において、前記筒内学習値が前記増量方向の値であって、且つ、前記増量方向について前記筒内学習値が前記ポート学習値に対して大きい量が前記所定値を超えているとき、前記選択モードを前記筒内噴射モードに固定するように構成された、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置。 An inter-cylinder air-fuel ratio variation determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 3,
When the selection mode is the port injection mode, a port learning value representing a steady component of the port deviation integrated value is calculated and updated using the port deviation integrated value, and a change in the port learning value due to the update is calculated. An amount corresponding to the amount is subtracted from the port deviation integral value, and when the selection mode is the in-cylinder injection mode, the in-cylinder deviation integral value is used to represent a steady component of the in-cylinder deviation integral value. Learning means for calculating and updating the in-cylinder learning value and subtracting the amount corresponding to the amount of change in the in-cylinder learning value due to the update from the in-cylinder deviation integrated value;
The selection means includes
When the selection mode is the in-cylinder injection mode, the in-cylinder learning value is a value in the increasing direction, and the in-cylinder learning value is larger than the port learning value in the increasing direction. An air-fuel ratio variation determination device for a cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine configured to fix the selection mode to the in-cylinder injection mode when the engine pressure exceeds the predetermined value.
前記判定手段は、
前記選択偏差積分値が前記増量方向の所定のガード値に達したとき、前記2以上の気筒間についての空燃比のばらつきが発生していると判定するように構成された多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき判定装置。 In the multi-cylinder internal combustion engine inter-cylinder air-fuel ratio variation determination apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The determination means includes
A cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine configured to determine that a variation in air-fuel ratio occurs between the two or more cylinders when the selected deviation integral value reaches a predetermined guard value in the increasing direction. Inter-air-fuel ratio variation determination device.
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