JP2011231682A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Yasushi Iwasaki
靖志 岩崎
Hiroshi Miyamoto
寛史 宮本
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration of emission characteristics even if asymmetric abnormality occurs in an exhaust gas sensor in an internal combustion engine using alcohol-containing fuel.SOLUTION: A control device for the internal combustion engine includes: a means for calculating a degree of asymmetry between the output characteristic of an A/F sensor 12 when an air-fuel ratio of exhaust gas is changed from a rich side to a lean side and the output characteristic of the A/F sensor 12 when the air-fuel ratio of exhaust gas is changed from the lean side to the rich side; a means for detecting a concentration of alcohol; a means for learning the amount of correction Kr reflected in the amount of fuel injected based on the integrated value ΔVf of an output deviation between the output value Vr of an Osensor 14 and a reference value Vrefr corresponding to a theoretical air-fuel ratio; a means for restricting the amount of correction Kr by a predetermined guard width; and a means for variably setting the guard width according to a change in the amount of correction Kr corresponding to the concentration of alcohol and the degree of asymmetry. Preferably, a means is further provided for variably setting the update rate of the amount of correction Kr according to a change in the amount of correction Kr corresponding to the concentration of alcohol and the degree of asymmetry.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、アルコールを含む燃料を使用可能な内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that can use a fuel containing alcohol.

空燃比センサに発生する異常の一形態として非対称異常が知られている。非対称異常とは、空燃比センサの出力特性がリーンからリッチへ変化するときとリッチからリーンへ変化するときとで非対称となる異常である。図8は、空燃比センサの非対称異常を説明するための図である。尚、この図中(A)は正常な空燃比センサの出力特性を、図中(B)は、非対称異常が発生した場合の出力特性を、それぞれ示している。この図中(A)に示すとおり、正常な空燃比センサでは、空燃比が理論空燃比(ストイキ)を跨いでリッチからリーンへ変化したときの出力特性と反対にリーンからリッチへ変化した場合の出力特性とが対照になっている。一方、図中(B)に示すとおり、非対称異常が発生している空燃比センサでは、リッチからリーンへ変化したときの出力特性が、リーンからリッチへ変化したときの出力特性と異なる特性になっている。このような非対称異常が発生すると、空燃比の定常ズレが発生するため、エミッション特性が悪化してしまう。   Asymmetry abnormality is known as one form of abnormality that occurs in the air-fuel ratio sensor. The asymmetric abnormality is an abnormality that is asymmetrical when the output characteristic of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich and when it changes from rich to lean. FIG. 8 is a diagram for explaining an asymmetric abnormality of the air-fuel ratio sensor. In the figure, (A) shows the output characteristics of a normal air-fuel ratio sensor, and (B) shows the output characteristics when an asymmetric abnormality occurs. As shown in (A) in this figure, in a normal air-fuel ratio sensor, when the air-fuel ratio changes from lean to rich as opposed to the output characteristics when the air-fuel ratio changes from rich to lean across the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), Contrast with output characteristics. On the other hand, as shown in (B) in the figure, in the air-fuel ratio sensor in which the asymmetrical abnormality occurs, the output characteristics when changing from rich to lean are different from the output characteristics when changing from lean to rich. ing. When such an asymmetrical abnormality occurs, a steady deviation of the air-fuel ratio occurs, and the emission characteristics deteriorate.

上記のような空燃比センサの非対称異常に関連する技術として、特開2009−299545号公報に開示されたものが知られている。この従来技術では、より具体的には、燃料リッチ状態から燃料リーン状態への変化した場合に、噴射した燃料量と吸気量とに基づいて推定した燃料リーン状態への変化値と空燃比センサからの信号により判定する燃料リーン状態への変化値との差分を算出し、また、逆に燃料リーン状態から燃料リッチ状態への変化した場合に、噴射した燃料量と吸気量とに基づいて推定した燃料リッチ状態への変化値と空燃比センサからの信号により判定する燃料リッチ状態への変化値との差分を算出する。そして、各処理において算出される差分の絶対値の差分が異常判定しきい値以上の場合に、空燃比センサが非対称異常であることを判定する。   As a technique related to the asymmetric abnormality of the air-fuel ratio sensor as described above, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-299545 is known. More specifically, in this prior art, when the fuel rich state changes to the fuel lean state, the change value to the fuel lean state estimated based on the injected fuel amount and the intake air amount and the air-fuel ratio sensor are used. The difference from the change value to the fuel lean state determined by the signal is calculated. Conversely, when the fuel lean state changes to the fuel rich state, the difference is estimated based on the injected fuel amount and the intake air amount. The difference between the change value to the fuel rich state and the change value to the fuel rich state determined by the signal from the air-fuel ratio sensor is calculated. When the difference between the absolute values of the differences calculated in each process is equal to or greater than the abnormality determination threshold value, it is determined that the air-fuel ratio sensor is asymmetric abnormality.

特開2009−299545号公報JP 2009-299545 A 特開2000−54895号公報JP 2000-54895 A 特開2009−74388号公報JP 2009-74388 A

ところで、内燃機関の空燃比制御では、触媒上流に配置された空燃比センサの出力値に基づくフィードバック制御(いわゆるメインフィードバック制御)と、触媒下流に配置された酸素センサの出力値に基づくフィードバック制御(いわゆるサブフィードバック制御)とが行われている。サブフィードバック制御では、酸素センサの出力値と理論空燃比に対応する基準値との出力偏差が求められ、そのPID制御(或いはPI制御)によって算出されたフィードバック値が燃料噴射量に反映されている。   By the way, in the air-fuel ratio control of the internal combustion engine, feedback control based on the output value of the air-fuel ratio sensor arranged upstream of the catalyst (so-called main feedback control) and feedback control based on the output value of the oxygen sensor arranged downstream of the catalyst ( So-called sub-feedback control). In the sub-feedback control, an output deviation between the output value of the oxygen sensor and the reference value corresponding to the theoretical air-fuel ratio is obtained, and the feedback value calculated by the PID control (or PI control) is reflected in the fuel injection amount. .

また、サブフィードバック制御では、PID制御にかかる積分項を平滑化したものを学習値として学習することも行われている。この処理をサブフィードバック学習という。積分項には酸素センサの出力信号の振動が反映されているが、積分項を平滑化することによってその振動成分を減衰させることができ、積分項に含まれる定常成分のみを抽出することができる。この定常成分は、触媒に流入する排気ガスの空燃比の中心値と理論空燃比との定常的なズレに対応している。メインフィードバック制御が行われているのであれば、このズレは空燃比センサの恒常的な信号誤差に対応する。したがって、上記の定常成分を学習値として記憶しておくことで、サブフィードバック制御の開始直後でも、また、サブフィードバック制御が停止している場合でも、空燃比センサの恒常的な信号誤差を補償して触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に近づけることが可能になる。   In the sub-feedback control, learning using a smoothed integral term related to PID control as a learning value is also performed. This process is called sub-feedback learning. The integral term reflects the vibration of the output signal of the oxygen sensor. By smoothing the integral term, the vibration component can be attenuated and only the steady component included in the integral term can be extracted. . This steady component corresponds to a steady deviation between the center value of the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst and the stoichiometric air-fuel ratio. If the main feedback control is performed, this deviation corresponds to a constant signal error of the air-fuel ratio sensor. Therefore, by storing the above steady component as a learning value, the constant signal error of the air-fuel ratio sensor is compensated even immediately after the start of the sub-feedback control or when the sub-feedback control is stopped. Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst can be brought close to the stoichiometric air-fuel ratio.

したがって、上記サブフィードバック学習を行うことによって、空燃比センサに非対称異常が発生した場合であってもエミッションの悪化を抑制することができる。しかしながら、学習値には誤補正を防止する目的で所定のガードが設定されている。このため、非対称異常の度合が大きい場合においては、学習値がかかるガード幅に制限されてしまうことが想定される。特に、使用燃料がアルコール燃料を含む場合においては、水素の排出量が増大するため、空燃比の定常ズレがより大きなものとなる。このため、上記従来の技術では、学習値が所定のガード幅で制限されてしまい、所望のサブフィードバック学習を行うことができないおそれがあった。   Therefore, by performing the sub-feedback learning, it is possible to suppress the deterioration of emissions even when an asymmetric abnormality occurs in the air-fuel ratio sensor. However, a predetermined guard is set for the learning value for the purpose of preventing erroneous correction. For this reason, when the degree of asymmetric abnormality is large, it is assumed that the learning value is limited to the guard width. In particular, when the fuel used includes alcohol fuel, the amount of hydrogen discharged increases, and the steady-state deviation of the air-fuel ratio becomes larger. For this reason, in the conventional technique, the learning value is limited by a predetermined guard width, and there is a possibility that desired sub-feedback learning cannot be performed.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アルコールを含む燃料を使用した内燃機関において、排気ガスセンサに非対称異常が発生した場合であっても、エミッション特性の悪化を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses deterioration of emission characteristics even in a case where an asymmetric abnormality occurs in an exhaust gas sensor in an internal combustion engine using a fuel containing alcohol. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be used.

第1の発明は、上記目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
アルコールを含む燃料を使用可能な内燃機関の制御装置であって、
排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の上流に配置され、該触媒上流の排気ガスの空燃比に応じた出力を発するメイン排気ガスセンサと、
排気ガスの空燃比をリッチからリーンへ変化させた場合の前記メイン排気ガスセンサの出力特性とリーンからリッチへ変化させた場合のそれとの非対称度を算出する非対称度算出手段と、
前記触媒の下流に配置され、該触媒下流の排気ガスの空燃比に応じた出力を発するサブ排気ガスセンサと、
前記サブ排気ガスセンサの出力値と理論空燃比に対応する基準値との出力偏差の積算値に基づいて燃料噴射量に反映させる補正量を学習するサブフィードバック学習手段と、
前記補正量を所定のガード幅で制限するガード手段と、
燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状検出手段と、
前記アルコール濃度および前記非対称度に応じた前記補正量の変化に対応して、前記ガード幅を可変に設定するガード幅制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A control device for an internal combustion engine capable of using a fuel containing alcohol,
A catalyst disposed in the exhaust passage;
A main exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst and emitting an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst;
An asymmetry calculating means for calculating an asymmetry between the output characteristic of the main exhaust gas sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from rich to lean and that when changing from lean to rich;
A sub exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst and emitting an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst;
Sub feedback learning means for learning a correction amount to be reflected in the fuel injection amount based on an integrated value of an output deviation between the output value of the sub exhaust gas sensor and a reference value corresponding to the theoretical air-fuel ratio;
Guard means for limiting the correction amount by a predetermined guard width;
Fuel property detecting means for detecting the alcohol concentration of the fuel;
Guard width control means for variably setting the guard width in response to a change in the correction amount according to the alcohol concentration and the degree of asymmetry;
It is characterized by providing.

第2の発明は、第1の発明において、
前記非対称度算出手段は、
排気ガスの空燃比を所定のリッチ空燃比からリーン空燃比へ変化させた場合の前記メイン排気ガスセンサの出力応答性の相関値(以下、第1相関値)を検出する手段と、
排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比へ変化させた場合の前記メイン排気ガスセンサの出力応答性の相関値(以下、第2相関値)を検出する手段と、
前記第1相関値を前記第2相関値で除算した値を前記非対称度として算出する手段と、
を含むことを特徴とする。
第2の発明は、第1または第2の発明において、
前記ガード幅制御手段は、前記アルコール濃度が高いほど前記ガード幅を拡大させることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The asymmetry calculation means includes:
Means for detecting a correlation value (hereinafter referred to as a first correlation value) of output responsiveness of the main exhaust gas sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from a predetermined rich air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio;
Means for detecting a correlation value (hereinafter referred to as a second correlation value) of output responsiveness of the main exhaust gas sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio;
Means for calculating the degree of asymmetry by dividing the first correlation value by the second correlation value;
It is characterized by including.
The second invention is the first or second invention,
The guard width control means increases the guard width as the alcohol concentration increases.

第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において、
前記ガード幅制御手段は、前記非対称度が大きいほど前記ガード幅を拡大させることを特徴とする。
A fourth invention is any one of the first to third inventions,
The guard width control means increases the guard width as the degree of asymmetry increases.

第5の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、
前記サブフィードバック学習手段は、
前記補正量を所定の更新速度で学習する更新手段と、
前記アルコール濃度および前記非対称度に応じた前記補正量の変化に対応して、前記更新速度を可変に設定する更新速度制御手段と、
を含むことを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The sub-feedback learning means is
Updating means for learning the correction amount at a predetermined update speed;
An update rate control means for variably setting the update rate in response to a change in the correction amount according to the alcohol concentration and the degree of asymmetry;
It is characterized by including.

第6の発明は、第5の発明において、
前記更新速度制御手段は、前記アルコール濃度が高いほど前記更新速度を速めることを特徴とする。
According to a sixth invention, in the fifth invention,
The update speed control means increases the update speed as the alcohol concentration increases.

第7の発明は、第5または第6の発明において、
前記更新速度制御手段は、前記非対称度が大きいほど前記更新速度を速めることを特徴とする。
A seventh invention is the fifth or sixth invention, wherein
The update speed control means increases the update speed as the degree of asymmetry increases.

第8の発明は、第5乃至第7の何れか1つの発明において、
前記サブフィードバック学習手段は、前記出力偏差の積算値に所定のゲインを乗算した値を前記補正量として算出する手段を含み、
前記更新速度制御手段は、
前記補正量の増大に対応して前記ゲインを増大させる手段を含むことを特徴とする。
According to an eighth invention, in any one of the fifth to seventh inventions,
The sub-feedback learning means includes means for calculating a value obtained by multiplying an integrated value of the output deviation by a predetermined gain as the correction amount,
The update speed control means includes
And a means for increasing the gain in response to the increase in the correction amount.

第9の発明は、第5乃至第8の何れか1つの発明において、
前記更新速度制御手段は、
前記補正量の増大に対応して前記補正量の学習間隔を狭める手段を含むことを特徴とする。
According to a ninth invention, in any one of the fifth to eighth inventions,
The update speed control means includes
The method further comprises means for narrowing the learning interval of the correction amount corresponding to the increase of the correction amount.

メイン排気ガスセンサの出力特性が非対称になると、空燃比の定常ズレが発生する。また、アルコール濃度が高い燃料が使用されると、排出される水素量の増大によって定常ズレが増大する。サブ排気ガスセンサを用いたサブフィードバック学習では、出力偏差の積算値に基づいて学習された補正量を燃料噴射量に反映させることで、これらの空燃比の定常ズレが補正される。第1の発明によれば、燃料のアルコール濃度および出力特性の非対称度に応じた補正量の変化に対応して、該補正量に設けられているガードのガード幅が可変に制御される。このため、本発明によれば、サブフィードバック学習の補正量に不要な制限が科されることを抑制しつつ誤補正を有効に防止することができる。   When the output characteristics of the main exhaust gas sensor become asymmetric, a steady deviation of the air-fuel ratio occurs. In addition, when a fuel with a high alcohol concentration is used, steady deviation increases due to an increase in the amount of hydrogen discharged. In the sub-feedback learning using the sub-exhaust gas sensor, the steady-state deviation of these air-fuel ratios is corrected by reflecting the correction amount learned based on the integrated value of the output deviation in the fuel injection amount. According to the first aspect of the invention, the guard width of the guard provided in the correction amount is variably controlled in response to the change in the correction amount according to the alcohol concentration of the fuel and the asymmetry degree of the output characteristics. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively prevent erroneous correction while suppressing unnecessary restrictions on the correction amount of sub-feedback learning.

第2の発明によれば、排気ガスの空燃比を所定のリッチ空燃比からリーン空燃比へ変化させた場合の出力応答性の相関値(第1相関値)と、逆にリーン空燃比からリッチ空燃比へ変化させた場合の出力応答性の相関値(第2相関値)とが検出され、第1相関値を第2相関値で除算した値が非対称度として算出される。このため、本発明によれば、メイン排気ガスセンサの出力特性の非対称度を有効に算出することができる。   According to the second aspect of the invention, the correlation value (first correlation value) of the output response when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from the predetermined rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, and conversely, the rich from the lean air-fuel ratio. A correlation value (second correlation value) of output responsiveness when the air-fuel ratio is changed is detected, and a value obtained by dividing the first correlation value by the second correlation value is calculated as the degree of asymmetry. Therefore, according to the present invention, the asymmetry degree of the output characteristic of the main exhaust gas sensor can be calculated effectively.

第3の発明によれば、燃料のアルコール濃度が高いほど、すなわち空燃比の定常ズレが大きいほど、サブフィードバック学習の補正量のガード幅が拡大される。このため、本発明によれば、誤補正を有効にガードするとともに、アルコール濃度に起因する空燃比の定常ズレに対応する補正量に不要な制限が科されることを有効に抑止することができる。   According to the third aspect of the invention, the higher the alcohol concentration of the fuel, that is, the greater the steady-state deviation of the air-fuel ratio, the greater the guard width of the sub feedback learning correction amount. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively guard against erroneous correction and to effectively prevent an unnecessary restriction from being imposed on the correction amount corresponding to the steady-state deviation of the air-fuel ratio caused by the alcohol concentration. .

第4の発明によれば、メイン排気ガスセンサの出力特性の非対称度が大きいほど、すなわち空燃比の定常ズレが大きいほど、サブフィードバック学習の補正量のガード幅が拡大される。このため、本発明によれば、誤補正を有効にガードするとともに、出力特性の非対称度に起因する空燃比の定常ズレに対応する補正量に不要な制限が科されることを有効に抑止することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the greater the asymmetry of the output characteristics of the main exhaust gas sensor, that is, the greater the steady deviation of the air-fuel ratio, the greater the guard width of the correction amount for sub feedback learning. For this reason, according to the present invention, erroneous correction is effectively guarded, and unnecessary restriction is effectively prevented from being imposed on the correction amount corresponding to the steady deviation of the air-fuel ratio caused by the asymmetry of the output characteristics. be able to.

第5の発明によれば、燃料のアルコール濃度および出力特性の非対称度に応じた補正量の変化に対応して、補正量の更新速度が可変に制御される。このため、本発明によれば、空燃比の定常ズレの大きさに対応して補正量の更新速度を制御することができるので、エミッションの悪化抑制とバラツキ抑制とを両立することができる。   According to the fifth aspect, the update rate of the correction amount is variably controlled in response to the change in the correction amount according to the alcohol concentration of the fuel and the asymmetry degree of the output characteristics. For this reason, according to the present invention, since the update rate of the correction amount can be controlled in accordance with the magnitude of the steady deviation of the air-fuel ratio, it is possible to achieve both suppression of emission deterioration and suppression of variation.

第6の発明によれば、燃料のアルコール濃度が高いほど、すなわちサブフィードバック学習の補正量が大きいほど、補正量の更新速度が早められる。このため、本発明によれば、空燃比の定常ズレが大きい場合には補正の効果を早期に得ることによりエミッションの悪化を逸早く抑止するとともに、空燃比の定常ズレが大きい場合には確実に補正を行いエミッションのバラツキを有効に抑止することができる。   According to the sixth invention, the higher the alcohol concentration of the fuel, that is, the larger the correction amount of the sub feedback learning, the faster the update rate of the correction amount. For this reason, according to the present invention, when the steady-state deviation of the air-fuel ratio is large, the effect of the correction is obtained at an early stage to quickly suppress the deterioration of the emission, and when the steady-state deviation of the air-fuel ratio is large, it is reliably corrected. To effectively suppress variations in emissions.

第7の発明によれば、メイン排気ガスセンサの出力特性の非対称度が大きいほど、すなわちサブフィードバック学習の補正量が大きいほど、補正量の更新速度が早められる。このため、本発明によれば、空燃比の定常ズレが大きい場合には補正の効果を早期に得ることによりエミッションの悪化を逸早く抑止するとともに、空燃比の定常ズレが大きい場合には確実に補正を行いエミッションのバラツキを有効に抑止することができる。   According to the seventh invention, the update rate of the correction amount is increased as the asymmetry degree of the output characteristic of the main exhaust gas sensor is larger, that is, as the correction amount of the sub feedback learning is larger. For this reason, according to the present invention, when the steady-state deviation of the air-fuel ratio is large, the effect of the correction is obtained at an early stage to quickly suppress the deterioration of the emission, and when the steady-state deviation of the air-fuel ratio is large, it is reliably corrected. To effectively suppress variations in emissions.

第8の発明によれば、補正量に乗算されているゲインを増大させることにより補正量の更新速度を有効に速めることができる。   According to the eighth aspect, it is possible to effectively increase the update speed of the correction amount by increasing the gain multiplied by the correction amount.

第9の発明によれば、補正量の学習間隔を狭めることにより補正量の更新速度を有効に速めることができる。   According to the ninth aspect, the correction amount update speed can be effectively increased by narrowing the correction amount learning interval.

本発明の実施の形態にかかる空燃比制御装置が適用された内燃機関の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an internal combustion engine to which an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 本実施の形態のシステムにおいて実行されるメインフィードバック制御のルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine of the main feedback control performed in the system of this Embodiment. 本実施の形態のシステムにおいて実行されるサブフィードバック制御のルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine of the sub feedback control performed in the system of this Embodiment. サブF/B補正量Krの算出マップである。It is a calculation map of sub F / B correction amount Kr. 非対称度とアルコール濃度とに応じたサブF/B補正量のガード値を規定するマップである。It is a map which prescribes | regulates the guard value of the sub F / B correction amount according to an asymmetry degree and alcohol concentration. 非対称度とアルコール濃度とに応じたサブF/B補正値のゲインPrを規定するマップである。It is a map which prescribes | regulates the gain Pr of the sub F / B correction value according to an asymmetry degree and alcohol concentration. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine performed in Embodiment 1 of this invention. 空燃比センサの非対称異常を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the asymmetrical abnormality of an air fuel ratio sensor.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は本発明の実施の形態にかかる空燃比制御装置が適用された内燃機関の全体構成を示す図である。尚、この内燃機関はFFV(Flexible Fuel Vehicle)に搭載される内燃機関であり、ガソリンを燃料として運転可能であるとともに、エタノールあるいはメタノールなどのアルコールと、ガソリンとを混合した燃料によっても運転可能なものである。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine to which an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. This internal combustion engine is an internal combustion engine mounted on an FFV (Flexible Fuel Vehicle) and can be operated with gasoline as a fuel, and can also be operated with a fuel obtained by mixing alcohol such as ethanol or methanol and gasoline. Is.

この図に示すように、エンジン本体2には排気通路4が接続されている。排気通路4には排気ガス中の有害成分(NOx、CO、HC)を浄化するための三元触媒6,8が2段に配置されている。上流側の三元触媒6は排気マニホールドに接近して配置され、下流側の三元触媒8は車両の床下に配置されている。   As shown in this figure, an exhaust passage 4 is connected to the engine body 2. In the exhaust passage 4, three-way catalysts 6, 8 for purifying harmful components (NOx, CO, HC) in the exhaust gas are arranged in two stages. The upstream three-way catalyst 6 is disposed close to the exhaust manifold, and the downstream three-way catalyst 8 is disposed under the floor of the vehicle.

三元触媒6の上流にはA/Fセンサ(全域空燃比センサ)12が取り付けられ、三元触媒6の下流にはOセンサ(酸素センサ)14が取り付けられている。A/Fセンサ12は空燃比に対してリニアな出力特性を示すセンサである。Oセンサ14はガス中の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサであり、空燃比に対し理論空燃比を基準にして出力値が反転する出力特性を有している。具体的には、三元触媒6の下流の排気ガスが理論空燃比に対してリッチである場合にはリッチ出力(例えば0.8V)を発し、また、その排気ガスがリーンである場合にはリーン出力(例えば0.2V)を発する。 An A / F sensor (entire air / fuel ratio sensor) 12 is attached upstream of the three-way catalyst 6, and an O 2 sensor (oxygen sensor) 14 is attached downstream of the three-way catalyst 6. The A / F sensor 12 is a sensor that shows output characteristics linear with respect to the air-fuel ratio. The O 2 sensor 14 is a sensor that outputs a signal corresponding to the oxygen concentration in the gas, and has an output characteristic that an output value is inverted with respect to the air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Specifically, when the exhaust gas downstream of the three-way catalyst 6 is rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, a rich output (for example, 0.8 V) is emitted, and when the exhaust gas is lean, A lean output (for example, 0.2V) is generated.

また、本実施の形態のシステムは、燃料のアルコール濃度を検出可能な燃料性状センサ16を備えている。燃料性状センサ16としては、例えば、燃料の誘電率、屈折率などを測定することによってアルコール濃度を検出するものを用いることができる。   In addition, the system of the present embodiment includes a fuel property sensor 16 that can detect the alcohol concentration of the fuel. As the fuel property sensor 16, for example, a sensor that detects the alcohol concentration by measuring the dielectric constant, refractive index, etc. of the fuel can be used.

また、本実施の形態のシステムエンジンには、システム全体の運転を総合制御する制御装置としてECU(Electronic Control Unit)10が設けられている。前述のA/Fセンサ12、Oセンサ14、および燃料性状センサ16は、ECU10に接続されている。ECU10は、A/Fセンサ12及びOセンサ14の出力値に基づき、三元触媒6に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるよう燃料噴射量をフィードバック制御している。 The system engine of the present embodiment is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 10 as a control device that comprehensively controls the operation of the entire system. The A / F sensor 12, the O 2 sensor 14, and the fuel property sensor 16 described above are connected to the ECU 10. The ECU 10 feedback-controls the fuel injection amount based on the output values of the A / F sensor 12 and the O 2 sensor 14 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 6 becomes the stoichiometric air-fuel ratio.

(本実施の形態の空燃比制御)
ECU10により実行される空燃比制御は、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とからなる。メインフィードバック制御では、A/Fセンサ12の出力信号と理論空燃比との偏差に基づき、燃料噴射量の計算に反映させるフィードバック値(メインF/B補正量)が算出される。サブフィードバック制御では、Oセンサ14の出力信号と基準信号との偏差に基づき、燃料噴射量の計算に反映させるフィードバック値(サブF/B補正量)が算出される。以下、本実施の形態にかかるフィードバック制御およびサブフィードバック制御の内容について具体的に説明する。
(Air-fuel ratio control of the present embodiment)
The air-fuel ratio control executed by the ECU 10 includes main feedback control and sub feedback control. In the main feedback control, a feedback value (main F / B correction amount) to be reflected in the calculation of the fuel injection amount is calculated based on the deviation between the output signal of the A / F sensor 12 and the theoretical air-fuel ratio. In the sub feedback control, a feedback value (sub F / B correction amount) to be reflected in the calculation of the fuel injection amount is calculated based on the deviation between the output signal of the O 2 sensor 14 and the reference signal. The contents of feedback control and sub-feedback control according to the present embodiment will be specifically described below.

(メインフィードバック制御)
先ず、メインフィードバック制御の内容について具体的に説明する。図2は、本実施の形態のシステムにおいて実行されるメインフィードバック制御のルーチンを示すフローチャートである。尚、この図に示すルーチンは、例えば、一定のクランク毎などの所定の処理サイクル毎に周期的に実行されるものである。
(Main feedback control)
First, the content of the main feedback control will be specifically described. FIG. 2 is a flowchart showing a main feedback control routine executed in the system of the present embodiment. The routine shown in this figure is periodically executed at predetermined processing cycles such as every fixed crank.

図2に示すルーチンでは、先ず、燃焼室内混合気の空燃比をストイキとするような基本の噴射量Qbが算出される(ステップ100)。次に、A/Fセンサ12の出力Vfが検出される(ステップ102)。次に、上記ステップ102において検出された出力Vfと、理論空燃比(ストイキ)に対応するセンサ出力Vreffとの出力差ΔVf(=Vf−Vreff)が算出される(ステップ104)。   In the routine shown in FIG. 2, first, a basic injection amount Qb is calculated such that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber is stoichiometric (step 100). Next, the output Vf of the A / F sensor 12 is detected (step 102). Next, an output difference ΔVf (= Vf−Vref) between the output Vf detected in step 102 and the sensor output Vref corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) is calculated (step 104).

次に、算出された出力差ΔVfに所定のゲインPfを乗算することにより、メインF/B補正量Kf(=Pf×ΔVf)が算出される(ステップ106)。次に、上記ステップ100において算出された基本噴射量Qb、上記ステップ106において算出されたメインF/B補正量Kf、および後述するサブフィードバック制御において算出されたサブF/B補正量Krを次式(1)に代入することにより、最終燃料噴射量Qfnlが算出される(ステップ108)。
Qfnl=Kf×Qb+Kr ・・・(1)
Next, the main F / B correction amount Kf (= Pf × ΔVf) is calculated by multiplying the calculated output difference ΔVf by a predetermined gain Pf (step 106). Next, the basic injection amount Qb calculated in step 100, the main F / B correction amount Kf calculated in step 106, and the sub F / B correction amount Kr calculated in sub-feedback control to be described later are expressed by the following equations. By substituting for (1), the final fuel injection amount Qfnl is calculated (step 108).
Qfnl = Kf × Qb + Kr (1)

上述したメインフィードバック制御によれば、センサ出力Vfが理論空燃比に対応するセンサ出力Vreffより大きい(ΔVf>0)ほど、すなわち実際の触媒前空燃比がストイキからリーン側に離れるほど、より大きな補正量Kfが算出されるので、基本噴射量Qbは増量補正される。また、反対にセンサ出力Vfがセンサ出力Vreffより小さい(ΔVf<0)ほど、すなわち実際の触媒前空燃比がストイキからリッチ側に離れるほど、より小さな補正量Kfが算出されるので、基本噴射量Qbは減量補正される。このように、メインフィードバック制御では、A/Fセンサ12によって検出された空燃比が理論空燃比に一致するように燃料噴射量が増減される。   According to the above-described main feedback control, the larger the sensor output Vf is larger than the sensor output Vref corresponding to the theoretical air-fuel ratio (ΔVf> 0), that is, the greater the actual pre-catalyst air-fuel ratio moves away from the stoichiometric side, the larger the correction. Since the amount Kf is calculated, the basic injection amount Qb is corrected to increase. Conversely, the smaller the sensor output Vf is smaller than the sensor output Vref (ΔVf <0), that is, the smaller the actual pre-catalyst air-fuel ratio is far from the stoichiometric side, the smaller the correction amount Kf is calculated. Qb is corrected to decrease. Thus, in the main feedback control, the fuel injection amount is increased or decreased so that the air-fuel ratio detected by the A / F sensor 12 matches the stoichiometric air-fuel ratio.

(サブフィードバック制御)
次に、サブフィードバック制御の内容について具体的に説明する。図3は、本実施の形態のシステムにおいて実行されるサブフィードバック制御のルーチンを示すフローチャートである。尚、この図に示すルーチンは、例えば、一定のクランク毎などの所定の処理サイクル毎に周期的に実行されるものである。
(Sub feedback control)
Next, the content of the sub feedback control will be specifically described. FIG. 3 is a flowchart showing a sub-feedback control routine executed in the system of the present embodiment. The routine shown in this figure is periodically executed at predetermined processing cycles such as every fixed crank.

図3に示すルーチンでは、先ず、ECU10に装備されたタイマのカウントが開始される(ステップ200)。次に、Oセンサ14のセンサ出力Vrが検出される(ステップ202)。次に、センサ出力Vrと理論空燃比に対応するセンサ出力Vrefrとの出力差ΔVr(=Vrefr−Vr)が算出されて、この出力差ΔVrが前回積算値に積算される(ステップ204)。 In the routine shown in FIG. 3, first, counting of a timer provided in the ECU 10 is started (step 200). Next, the sensor output Vr of the O 2 sensor 14 is detected (step 202). Next, an output difference ΔVr (= Vrefr−Vr) between the sensor output Vr and the sensor output Vrefr corresponding to the theoretical air-fuel ratio is calculated, and this output difference ΔVr is integrated with the previous integrated value (step 204).

次に、タイマ値が所定値tsを超えたか否かが判断される(ステップ206)。その結果、タイマ値が所定値tsを超えていない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、本ステップ206において、タイマ値が所定値tsを超えている場合には、次のステップに移行し、この時点での出力差積算値ΣΔVrが、学習値ΔVrgとして更新記憶される(ステップ208)。   Next, it is determined whether or not the timer value exceeds a predetermined value ts (step 206). As a result, when the timer value does not exceed the predetermined value ts, this routine is immediately terminated. On the other hand, when the timer value exceeds the predetermined value ts in this step 206, the process proceeds to the next step, and the output difference integrated value ΣΔVr at this time is updated and stored as the learned value ΔVrg (step 208). ).

次に、記憶された学習値ΔVrgに所定のゲインPrを乗算することにより、サブF/B補正量Kr(=Pr×ΔVrg)が更新される(ステップ210)。次に、出力差積算値ΣΔVrおよびタイマがリセットされる(ステップ212)。更新されたサブF/B補正量Krは、上記ステップ108において上式(1)に代入される。これにより、サブF/B補正量Krを最終燃料噴射量Qfnlに反映させることができる。   Next, the sub-F / B correction amount Kr (= Pr × ΔVrg) is updated by multiplying the stored learning value ΔVrg by a predetermined gain Pr (step 210). Next, the output difference integrated value ΣΔVr and the timer are reset (step 212). The updated sub F / B correction amount Kr is substituted into the above equation (1) in step 108. Thereby, the sub F / B correction amount Kr can be reflected in the final fuel injection amount Qfnl.

尚、センサ出力差ΔVrを所定時間tsの間積算する理由は、センサ出力Vrのセンサ出力Vrefrに対する定常的なズレ量(定常ズレ)を検知するためである。積算時間を規定する所定値tsは1エンジンサイクルより遙かに長い時間に設定されている。したがって、学習値ΔVrgおよびサブF/B補正量Krの更新は1エンジンサイクルより遙かに長い周期で行われる。   The reason why the sensor output difference ΔVr is accumulated for a predetermined time ts is to detect a steady deviation amount (steady deviation) of the sensor output Vr with respect to the sensor output Vrefr. The predetermined value ts that defines the integration time is set to a time much longer than one engine cycle. Therefore, the learning value ΔVrg and the sub F / B correction amount Kr are updated in a period much longer than one engine cycle.

また、サブF/B補正量Krは、図4に示すマップから算出することとしてもよい。図4は、サブF/B補正量Krの算出マップである。このマップに示すとおり、センサ出力Vrが時間平均的に理論空燃比に対応するセンサ出力Vrefrより小さい(ΔVrg>0)ほど、すなわち実際の触媒後空燃比がストイキからリーン側に離れるほど、0に対しより大きなサブF/B補正量Krが得られ、最終噴射量算出の際に基本噴射量Qbは増量補正される。反対に、センサ出力Vrが時間平均的にセンサ出力Vrefrより大きい(ΔVrg<0)ほど、すなわち実際の触媒後空燃比がストイキからリッチ側に離れるほど、0に対しより小さな補正量Krが得られ、基本噴射量Qbは減量補正される。   The sub F / B correction amount Kr may be calculated from the map shown in FIG. FIG. 4 is a calculation map of the sub F / B correction amount Kr. As shown in this map, the sensor output Vr becomes zero as the sensor output Vrr is smaller than the sensor output Vrefr corresponding to the theoretical air-fuel ratio on a time average (ΔVrg> 0), that is, as the actual post-catalyst air-fuel ratio moves away from the stoichiometry. On the other hand, a larger sub F / B correction amount Kr is obtained, and the basic injection amount Qb is increased and corrected when the final injection amount is calculated. On the contrary, as the sensor output Vr is larger than the sensor output Vrefr in terms of time average (ΔVrg <0), that is, as the actual post-catalyst air-fuel ratio moves away from the stoichiometric side, a smaller correction amount Kr with respect to 0 is obtained. The basic injection amount Qb is corrected to decrease.

(本実施の形態の特徴)
次に、本実施の形態の特徴について説明する。本実施の形態のサブフィードバック制御では、誤補正が実行されることを防止するために、制御量が所定のガード範囲内に制限されるようになっている。より具体的には、図4に示すように、サブF/B補正量Krは上下のガード値範囲内の値しかとることができない仕組みになっている。このため、例えば、計算上のサブF/B補正量Krが上限のガード値以上になった場合であっても、制御上のサブF/B補正量Krは上限ガード値に固定される。ガード範囲は、誤補正の実行を制限するための学習値の範囲として、予め設定された値が使用される。
(Features of this embodiment)
Next, features of the present embodiment will be described. In the sub-feedback control of the present embodiment, the control amount is limited within a predetermined guard range in order to prevent erroneous correction from being executed. More specifically, as shown in FIG. 4, the sub F / B correction amount Kr has a mechanism that can only take values within the upper and lower guard value ranges. For this reason, for example, even when the calculated sub F / B correction amount Kr is equal to or greater than the upper limit guard value, the control sub F / B correction amount Kr is fixed to the upper limit guard value. As the guard range, a preset value is used as a range of learning values for restricting execution of erroneous correction.

ここで、A/Fセンサ12の出力に図8に示すような非対称異常が発生すると、理論空燃比に対応するセンサ出力Vreffが真値からずれてしまう。このため、上述したメインフィードバック制御においてセンサ出力Vfがセンサ出力Vreff近傍に収束したとしても、実際の空燃比には定常的なズレが発生してしまう。   Here, when an asymmetrical abnormality as shown in FIG. 8 occurs in the output of the A / F sensor 12, the sensor output Vref corresponding to the theoretical air-fuel ratio deviates from the true value. For this reason, even if the sensor output Vf converges in the vicinity of the sensor output Vref in the main feedback control described above, a steady deviation occurs in the actual air-fuel ratio.

サブフィードバック制御では、上述したとおり、センサ出力Vrのセンサ出力Vrefrに対する定常ズレを検出して補正することができる。したがって、非対称異常が発生しているA/Fセンサ12を用いてメインフィードバック制御を実行し、これにより定常ズレが発生した場合であっても、サブフィードバック制御によってこの定常ズレを有効に補正することができる。   In the sub-feedback control, as described above, the steady shift of the sensor output Vr with respect to the sensor output Vrefr can be detected and corrected. Therefore, the main feedback control is executed using the A / F sensor 12 in which the asymmetric abnormality has occurred, and even when the steady deviation occurs, the steady deviation is effectively corrected by the sub feedback control. Can do.

しかしながら、A/Fセンサ12のセンサ出力の非対称度が大きくなるほど、上述した定常ズレは大きくなる。このため、非対称度の程度によっては、計算上のサブF/B補正量Krが上下のガード値の範囲外となってしまい、ガードの効果によって十分なサブフィードバック補正を行うことができないことも想定される。   However, as the degree of asymmetry of the sensor output of the A / F sensor 12 increases, the above-described steady deviation increases. For this reason, depending on the degree of asymmetry, the calculated sub F / B correction amount Kr is outside the range of the upper and lower guard values, and it is assumed that sufficient sub feedback correction cannot be performed due to the guard effect. Is done.

特に、本実施の形態のエンジンでは、アルコールを含む燃料が使用される。アルコール濃度が高いと排気ガス中の水素量が増加するため、A/Fセンサ12の出力はリッチ側にずれる。このため、この水素の影響も補正する本実施の形態のフィードバック制御では、計算上のサブF/B補正量Krが上下のガード値を超えてしまうことが十分に想定される。一方において、ガード値は誤補正を防止するために設けられているものであるから、闇雲にガードを緩くすることは賢明でない。   In particular, in the engine of the present embodiment, a fuel containing alcohol is used. If the alcohol concentration is high, the amount of hydrogen in the exhaust gas increases, so the output of the A / F sensor 12 shifts to the rich side. For this reason, in the feedback control of the present embodiment that also corrects the influence of hydrogen, it is sufficiently assumed that the calculated sub F / B correction amount Kr exceeds the upper and lower guard values. On the other hand, since the guard value is provided to prevent erroneous correction, it is not wise to loosen the guard in the dark clouds.

そこで、本実施の形態のシステムでは、燃料のアルコール濃度及びA/Fセンサ12の非対称度に応じて、サブフィードバックにおいて設けられるガード値の範囲を可変に制御することとする。図5は、非対称度とアルコール濃度とに応じたサブF/B補正量のガード値を規定するマップである。この図に示すとおり、サブF/B補正値のガード値は、アルコール濃度が高いほどおよびA/Fセンサ12のセンサ出力の非対称度が大きくなるほど大きな値に設定される。これにより、定常ズレが大きくなるほど、サブF/B補正値のガード値を大きな値に設定することができるので、サブフィードバック制御が不要に制限されてしまう事態を有効に抑止することができる。   Therefore, in the system according to the present embodiment, the range of the guard value provided in the sub-feedback is variably controlled according to the alcohol concentration of the fuel and the degree of asymmetry of the A / F sensor 12. FIG. 5 is a map that defines the guard value for the sub F / B correction amount according to the degree of asymmetry and the alcohol concentration. As shown in this figure, the guard value of the sub F / B correction value is set to a larger value as the alcohol concentration is higher and the sensor output asymmetry degree of the A / F sensor 12 is larger. As a result, the guard value of the sub F / B correction value can be set to a larger value as the steady state deviation increases, so that a situation in which the sub feedback control is unnecessarily limited can be effectively suppressed.

尚、上述したとおり、サブフィードバック制御では、センサ出力Vrのセンサ出力Vrefrに対する定常的なズレ量(定常ズレ)を検知するために、センサ出力差ΔVrを所定時間tsの間積算することとしている。このため、サブF/B補正値Krは、所定時間ts毎に更新されることとなる。しかしながら、A/Fセンサ12に非対称異常が発生している場合においては、サブフィードバック制御の更新速度を上げてエミッション悪化を逸早く抑制することが好ましい。但し、センサ出力が正常な場合にサブフィードバック制御の更新速度を上げるとエミッションのバラツキを増大させる要因になる。   As described above, in the sub-feedback control, the sensor output difference ΔVr is integrated for a predetermined time ts in order to detect a steady deviation amount (steady deviation) of the sensor output Vr with respect to the sensor output Vrefr. For this reason, the sub F / B correction value Kr is updated every predetermined time ts. However, when an asymmetrical abnormality has occurred in the A / F sensor 12, it is preferable to increase the update rate of the sub feedback control to quickly suppress the emission deterioration. However, if the update speed of the sub feedback control is increased when the sensor output is normal, it becomes a factor that increases the variation in emissions.

そこで、本実施の形態のシステムでは、A/Fセンサ12の非対称度および燃料のアルコール濃度に応じて、サブフィードバック制御の更新速度を可変に設定することとする。更新速度を速めるための具体的な方法としては、例えば、センサ出力差ΔVrの積算時間ts、すなわち学習間隔を狭くする方法や、サブF/B補正値KrのゲインPrを大きくする方法等が考えられる。図6は、非対称度とアルコール濃度とに応じたサブF/B補正値のゲインPrを規定するマップである。この図に示すとおり、サブF/B補正値のゲインPrは、アルコール濃度が高いほどおよびA/Fセンサ12のセンサ出力の非対称度が大きくなるほど大きな値に設定される。これにより、A/Fセンサ12のセンサ出力の定常ズレが大きくなるほど、サブF/B補正値KrのゲインPrを大きくすることができるので、センサ出力が正常な場合のバラツキ増加の防止と、センサ出力に非対称異常が発生している場合の迅速なサブフィードバックの反映とを両立することができる。   Therefore, in the system of the present embodiment, the update speed of the sub feedback control is variably set according to the asymmetry degree of the A / F sensor 12 and the alcohol concentration of the fuel. As a specific method for increasing the update speed, for example, a method of narrowing the integration time ts of the sensor output difference ΔVr, that is, a learning interval, a method of increasing the gain Pr of the sub F / B correction value Kr, and the like are considered. It is done. FIG. 6 is a map that defines the gain Pr of the sub F / B correction value according to the degree of asymmetry and the alcohol concentration. As shown in the figure, the gain Pr of the sub F / B correction value is set to a larger value as the alcohol concentration is higher and asymmetry of the sensor output of the A / F sensor 12 is larger. Accordingly, the gain Pr of the sub F / B correction value Kr can be increased as the steady-state deviation of the sensor output of the A / F sensor 12 is increased, and thus the increase in variation when the sensor output is normal can be prevented. It is possible to achieve both a quick reflection of sub-feedback when an asymmetric abnormality occurs in the output.

尚、図6に示すマップでは、非対称度とアルコール濃度とに応じたサブF/B補正値のゲインPrを規定することとしているが、ゲインPrに替えて上述した学習間隔を規定することとしてもよい。この場合、アルコール濃度が高いほどおよびA/Fセンサ12のセンサ出力の非対称度が大きくなるほど学習間隔が狭くなるように規定することで、更新速度を有効に制御することができる。   In the map shown in FIG. 6, the gain Pr of the sub F / B correction value corresponding to the degree of asymmetry and the alcohol concentration is defined. However, the learning interval described above may be defined instead of the gain Pr. Good. In this case, it is possible to effectively control the update rate by defining the learning interval to be narrower as the alcohol concentration is higher and the sensor output asymmetry degree of the A / F sensor 12 is larger.

[実施の形態1の具体的な処理]
次に、図7を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。まず、図7は、本発明の実施の形態1において、ECU10により実行されるルーチンを示すフローチャートである。図7に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。
[Specific Processing in First Embodiment]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. First, FIG. 7 is a flowchart showing a routine executed by ECU 10 in the first embodiment of the present invention. The routine shown in FIG. 7 is repeatedly executed during engine operation.

図7に示すルーチンでは、先ず、フィードバック条件の成立有無が判定される(ステップ300)。ここでは、具体的には、A/Fセンサ12およびO2センサ14が活性したか否かが判断される。その結果、フィードバック条件が成立していないと判断された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、上記ステップ100においてフィードバック条件が成立していると判断された場合には、次のステップに移行し、A/Fセンサ12の非対称度が取得される(ステップ302)。ここでは、具体的には、後述するステップ308から318において算出されて学習値として保存されていた非対称度が読み込まれる。   In the routine shown in FIG. 7, first, it is determined whether or not a feedback condition is satisfied (step 300). Specifically, it is determined whether or not the A / F sensor 12 and the O2 sensor 14 are activated. As a result, when it is determined that the feedback condition is not satisfied, this routine is immediately terminated. On the other hand, when it is determined in step 100 that the feedback condition is satisfied, the process proceeds to the next step, and the asymmetry of the A / F sensor 12 is acquired (step 302). Specifically, the asymmetry calculated in steps 308 to 318 described later and stored as a learning value is read.

次に、燃料性状センサ16の検出信号に基づいて、燃料のアルコール濃度が検出される(ステップ304)。次に、燃料噴射制御の制御量が変更される(ステップ306)。ここでは、具体的には、先ず、図5に示すマップを用いて、上述した上記ステップ302および304において取得されたA/Fセンサ12の非対称度および燃料のアルコール濃度に対応するサブフィードバック補正量のガード値が算出される。また、上記ステップ306では、図6に示すマップを用いて、上述した上記ステップ302および304において取得されたA/Fセンサ12の非対称度および燃料のアルコール濃度に対応するサブフィードバック制御のゲインPrが算出される。   Next, the alcohol concentration of the fuel is detected based on the detection signal of the fuel property sensor 16 (step 304). Next, the control amount of the fuel injection control is changed (step 306). Here, specifically, first, using the map shown in FIG. 5, the sub feedback correction amount corresponding to the asymmetry degree of the A / F sensor 12 and the alcohol concentration of the fuel acquired in the above-described steps 302 and 304 described above. The guard value is calculated. In step 306, the gain Pr of the sub-feedback control corresponding to the asymmetry of the A / F sensor 12 and the alcohol concentration of the fuel obtained in steps 302 and 304 described above is obtained using the map shown in FIG. Calculated.

次に、アクティブ制御の実行条件が成立しているか否かが判定される(ステップ308)。アクティブ制御を実行条件としては、例えば、吸入空気量が所定量に達しているか否か等が挙げられる。その結果、アクティブ制御の実行条件が成立していないと判断された場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、上記ステップ308において、アクティブ制御の実行条件が成立していると判断された場合には、次のステップに移行し、制御目標空燃比をストイキに対してリッチ側(またはリーン側)からリーン側(またはリッチ側)に強制的に変化させる噴射量のアクティブ制御が実行される(ステップ310)。   Next, it is determined whether or not an execution condition for active control is satisfied (step 308). As an execution condition for the active control, for example, whether or not the intake air amount has reached a predetermined amount can be mentioned. As a result, when it is determined that the active control execution condition is not satisfied, this routine is immediately terminated. On the other hand, if it is determined in step 308 that the execution condition for active control is satisfied, the process proceeds to the next step, and the control target air-fuel ratio is changed from the rich side (or lean side) to the stoichiometric side. Active control of the injection amount that is forcibly changed to the side (or rich side) is executed (step 310).

次に、他の制御から非対称度の推定を禁止するフラグが出されていないか否か、およびアクティブ制御が連続的に1回実行されたか否かが判定される(ステップ312)。その結果、この成立が認められない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、上記ステップ312において、判定の成立が認められた場合には、次のステップに移行し、判定値が算出される(ステップ314)。ここでは、具体的には、先ず、制御目標空燃比を
所定のリッチ空燃比からリーン空燃比へ変化させた場合のA/Fセンサ12の応答時間、および反対に所定のリーン空燃比からリッチ空燃比へ変化させた場合のA/Fセンサ12の応答時間がそれぞれ算出される。そして、算出された応答時間を次式(2)に代入することにより、非対称度の判定値が算出される。
非対称度判定値=|リッチ→リーン応答時間/リーン→リッチ応答時間|・・・(2)
Next, it is determined whether or not a flag prohibiting the estimation of the degree of asymmetry is issued from other controls, and whether or not the active control has been executed once continuously (step 312). As a result, when this establishment is not recognized, this routine is immediately terminated. On the other hand, if the determination in step 312 is confirmed, the process proceeds to the next step, and a determination value is calculated (step 314). Here, specifically, first, the response time of the A / F sensor 12 when the control target air-fuel ratio is changed from the predetermined rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, and conversely, from the predetermined lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. The response time of the A / F sensor 12 when changing to the fuel ratio is calculated. Then, the determination value of the asymmetry degree is calculated by substituting the calculated response time into the following equation (2).
Asymmetry determination value = | Rich → Lean response time / Lean → Rich response time | (2)

次に、アクティブ制御の実施回数が所定回数(例えば5回)以上か否かが判定される(ステップ316)。その結果、アクティブ制御の実施回数が未だ所定回数に達していない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。一方、本ステップ316において、判定成立が認められた場合には、次のステップに移行し、非対称度の算出および学習処理が実施される(ステップ318)。ここでは、具体的には、上記ステップ314において算出された過去5回分の非対称度判定値の平均値が最新の非対称度として更新される。更新された非対称度は、上記ステップ302において使用される。   Next, it is determined whether or not the number of executions of active control is a predetermined number (for example, 5 times) or more (step 316). As a result, when the number of executions of active control has not yet reached the predetermined number, this routine is immediately terminated. On the other hand, if it is determined in step 316 that the determination is satisfied, the process proceeds to the next step, and asymmetry calculation and learning processing is performed (step 318). Specifically, the average value of the past five asymmetry determination values calculated in step 314 is updated as the latest asymmetry. The updated asymmetry is used in step 302 above.

以上説明したとおり、本実施の形態1のシステムによれば、A/Fセンサ12の非対称度および燃料のアルコール濃度に応じたサブF/B補正値Krの変化に対応して、当該サブF/B補正値のガード値を可変に設定することができる。これにより、センサ出力の非対称異常に起因する定常ズレの補正が不要に制限されることを抑止することができるので、エミッションの悪化を有効に抑止することができる。   As described above, according to the system of the first embodiment, the sub F / B correction value Kr corresponding to the asymmetry of the A / F sensor 12 and the alcohol concentration of the fuel corresponds to the sub F / B. The guard value of the B correction value can be set variably. As a result, it is possible to prevent the correction of the steady deviation caused by the asymmetric abnormality of the sensor output from being restricted unnecessarily, and it is possible to effectively suppress the deterioration of the emission.

また、本実施の形態1のシステムによれば、A/Fセンサ12の非対称度および燃料のアルコール濃度に応じたサブF/B補正値Krの変化に対応して、当該サブF/B補正値の更新速度を可変に設定することができる。これにより、センサ出力の非対称異常に起因する定常ズレの補正を迅速に行うことができる。   Further, according to the system of the first embodiment, the sub F / B correction value corresponding to the change of the sub F / B correction value Kr according to the asymmetry degree of the A / F sensor 12 and the alcohol concentration of the fuel. The update speed can be variably set. As a result, it is possible to quickly correct the steady deviation caused by the asymmetric abnormality of the sensor output.

ところで、上述した実施の形態1のシステムでは、図5に示すマップに従いサブF/B補正値のガード値を可変に設定することとしているが、燃料のアルコール濃度及びA/Fセンサ12の非対称度に応じたガード値の関数を規定し、当該関数に基づいてガード値を設定することとしてもよい。また、サブF/B補正値の更新速度についても同様で、図6に示すマップに限らず、燃料のアルコール濃度及びA/Fセンサ12の非対称度に応じた学習間隔或いはゲインPrの関数を規定し、当該関数に基づいて更新速度を設定することとしてもよい。   Incidentally, in the system of the first embodiment described above, the guard value of the sub F / B correction value is variably set according to the map shown in FIG. 5, but the alcohol concentration of the fuel and the asymmetry of the A / F sensor 12 are set. It is also possible to define a guard value function according to the above and set the guard value based on the function. The same applies to the update speed of the sub F / B correction value, and the function of the learning interval or the gain Pr according to the alcohol concentration of the fuel and the asymmetry degree of the A / F sensor 12 is not limited to the map shown in FIG. Then, the update speed may be set based on the function.

また、上述した実施の形態1のシステムでは、A/Fセンサ12の応答特性を示す値として、所定のリッチ空燃比からリーン空燃比へ変化させた場合のA/Fセンサ12の応答時間を使用しているが、例えばディレイ時間やセンサの軌跡長或いは面積等に代表される他の応答特性の相関値を使用することとしてもよい。   In the system of the first embodiment described above, the response time of the A / F sensor 12 when the predetermined rich air-fuel ratio is changed to the lean air-fuel ratio is used as a value indicating the response characteristic of the A / F sensor 12. However, for example, correlation values of other response characteristics represented by delay time, sensor trajectory length, or area may be used.

尚、上述した実施の形態1においては、三元触媒6が前記第1の発明における「触媒」に、A/Fセンサ12が前記第1の発明における「メイン排気ガスセンサ」に、Oセンサ14が前記第1の発明における「サブ排気ガスセンサ」に、Vrefrが前記第1の発明における「基準値」に、ΔVrが前記第1の発明における「出力偏差」に、ΣΔVrが前記第1の発明における「積算値」に、Krが前記第1の発明における「補正量」に、それぞれ相当している。また、ECU10が、上記ステップ302の処理を実行することにより、前記第1の発明における「非対称度算出手段」が、上記ステップ200〜212の処理を実行することにより、前記第1の発明における「サブフィードバック学習手段」が、上記ステップ304の処理を実行することにより、前記第1の発明における「燃料性状検出手段」が、上記ステップ306の処理を実行することにより、前記第1の発明における「ガード幅制御手段」が、それぞれ実現されている。 In the first embodiment described above, the three-way catalyst 6 is the “catalyst” in the first invention, the A / F sensor 12 is the “main exhaust gas sensor” in the first invention, and the O 2 sensor 14. Is the “sub exhaust gas sensor” in the first invention, Vrefr is the “reference value” in the first invention, ΔVr is the “output deviation” in the first invention, and ΣΔVr is in the first invention. Kr corresponds to the “integrated value” and the “correction amount” in the first invention. Further, when the ECU 10 executes the process of step 302, the “asymmetry calculation means” in the first invention executes the processes of steps 200 to 212, so that “ The “sub-feedback learning means” executes the process of step 304 above, and the “fuel property detection means” in the first invention executes the process of step 306 so that “ "Guard width control means" is realized respectively.

また、上述した実施の形態1においては、リッチ→リーン応答時間が前記第2の発明における「第1相関値」に、リーン→リッチ応答時間が前記第2の発明における「第2相関値」に、それぞれ相当している。   In the first embodiment described above, the rich → lean response time is changed to the “first correlation value” in the second invention, and the lean → rich response time is changed to the “second correlation value” in the second invention. , Respectively.

また、上述した実施の形態1においては、ECU10が、上記ステップ208の処理を実行することにより、前記第5の発明における「更新手段」が、上記ステップ306の処理を実行することにより、前記第1の発明における「更新速度制御手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 10 executes the process of step 208, so that the “updating means” in the fifth aspect of the invention executes the process of step 306. The “update speed control means” in the first aspect of the invention is realized.

尚、上述した実施の形態1においては、ゲインPrが前記第8の発明における「ゲイン」に相当している。   In the first embodiment described above, the gain Pr corresponds to the “gain” in the eighth invention.

2 エンジン(内燃機関)
4 排気通路
6 三元触媒(S/C)
8 三元触媒(U/F)
10 ECU(Electronic Control Unit)
12 A/Fセンサ
14 Oセンサ
16 燃料性状センサ
2 Engine (Internal combustion engine)
4 Exhaust passage 6 Three-way catalyst (S / C)
8 Three-way catalyst (U / F)
10 ECU (Electronic Control Unit)
12 A / F sensor 14 O 2 sensor 16 Fuel property sensor

Claims (9)

アルコールを含む燃料を使用可能な内燃機関の制御装置であって、
排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の上流に配置され、該触媒上流の排気ガスの空燃比に応じた出力を発するメイン排気ガスセンサと、
排気ガスの空燃比をリッチからリーンへ変化させた場合の前記メイン排気ガスセンサの出力特性とリーンからリッチへ変化させた場合のそれとの非対称度を算出する非対称度算出手段と、
前記触媒の下流に配置され、該触媒下流の排気ガスの空燃比に応じた出力を発するサブ排気ガスセンサと、
前記サブ排気ガスセンサの出力値と理論空燃比に対応する基準値との出力偏差の積算値に基づいて燃料噴射量に反映させる補正量を学習するサブフィードバック学習手段と、
前記補正量を所定のガード幅で制限するガード手段と、
燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状検出手段と、
前記アルコール濃度および前記非対称度に応じた前記補正量の変化に対応して、前記ガード幅を可変に設定するガード幅制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine capable of using a fuel containing alcohol,
A catalyst disposed in the exhaust passage;
A main exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst and emitting an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst;
An asymmetry calculating means for calculating an asymmetry between the output characteristic of the main exhaust gas sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from rich to lean and that when changing from lean to rich;
A sub exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst and emitting an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst;
Sub feedback learning means for learning a correction amount to be reflected in the fuel injection amount based on an integrated value of an output deviation between the output value of the sub exhaust gas sensor and a reference value corresponding to the theoretical air-fuel ratio;
Guard means for limiting the correction amount by a predetermined guard width;
Fuel property detecting means for detecting the alcohol concentration of the fuel;
Guard width control means for variably setting the guard width in response to a change in the correction amount according to the alcohol concentration and the degree of asymmetry;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記非対称度算出手段は、
排気ガスの空燃比を所定のリッチ空燃比からリーン空燃比へ変化させた場合の前記メイン排気ガスセンサの出力応答性の相関値(以下、第1相関値)を検出する手段と、
排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比へ変化させた場合の前記メイン排気ガスセンサの出力応答性の相関値(以下、第2相関値)を検出する手段と、
前記第1相関値を前記第2相関値で除算した値を前記非対称度として算出する手段と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The asymmetry calculation means includes:
Means for detecting a correlation value (hereinafter referred to as a first correlation value) of output responsiveness of the main exhaust gas sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from a predetermined rich air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio;
Means for detecting a correlation value (hereinafter referred to as a second correlation value) of output responsiveness of the main exhaust gas sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio;
Means for calculating the degree of asymmetry by dividing the first correlation value by the second correlation value;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記ガード幅制御手段は、前記アルコール濃度が高いほど前記ガード幅を拡大させることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。   3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the guard width control means increases the guard width as the alcohol concentration increases. 前記ガード幅制御手段は、前記非対称度が大きいほど前記ガード幅を拡大させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。   4. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the guard width control means increases the guard width as the degree of asymmetry increases. 5. 前記サブフィードバック学習手段は、
前記補正量を所定の更新速度で学習する更新手段と、
前記アルコール濃度および前記非対称度に応じた前記補正量の変化に対応して、前記更新速度を可変に設定する更新速度制御手段と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The sub-feedback learning means is
Updating means for learning the correction amount at a predetermined update speed;
An update rate control means for variably setting the update rate in response to a change in the correction amount according to the alcohol concentration and the degree of asymmetry;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記更新速度制御手段は、前記アルコール濃度が高いほど前記更新速度を速めることを特徴とする請求項5記載の内燃機関の制御装置。   6. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the update speed control means increases the update speed as the alcohol concentration increases. 前記更新速度制御手段は、前記非対称度が大きいほど前記更新速度を速めることを特徴とする請求項5または6記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 or 6, wherein the update speed control means increases the update speed as the degree of asymmetry increases. 前記サブフィードバック学習手段は、前記出力偏差の積算値に所定のゲインを乗算した値を前記補正量として算出する手段を含み、
前記更新速度制御手段は、
前記補正量の増大に対応して前記ゲインを増大させる手段を含むことを特徴とする請求項5乃至7の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The sub-feedback learning means includes means for calculating a value obtained by multiplying an integrated value of the output deviation by a predetermined gain as the correction amount,
The update speed control means includes
8. The control device for an internal combustion engine according to claim 5, further comprising means for increasing the gain in response to the increase in the correction amount.
前記更新速度制御手段は、
前記補正量の増大に対応して前記補正量の学習間隔を狭める手段を含むことを特徴とする請求項5乃至8の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The update speed control means includes
9. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, further comprising means for narrowing a learning interval of the correction amount corresponding to the increase of the correction amount.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102042817B1 (en) * 2018-09-27 2019-11-08 현대오트론 주식회사 Diagnosis Method For Fuel System Of Flexible Fuel Vehicle, And FFV Operated Thereby

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