JP2013221483A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2013221483A
JP2013221483A JP2012095585A JP2012095585A JP2013221483A JP 2013221483 A JP2013221483 A JP 2013221483A JP 2012095585 A JP2012095585 A JP 2012095585A JP 2012095585 A JP2012095585 A JP 2012095585A JP 2013221483 A JP2013221483 A JP 2013221483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
sub
feedback
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012095585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shota Kitano
翔太 北野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012095585A priority Critical patent/JP2013221483A/en
Publication of JP2013221483A publication Critical patent/JP2013221483A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more appropriately control an exhaust air-fuel ratio even if imbalance occurs in an air-fuel ratio between cylinders, in an internal combustion engine including a plurality of cylinders.SOLUTION: Main feedback control over an air-fuel ratio and sub-feedback control for complementing the main feedback control are performed, respectively, based on output of a main exhaust gas sensor 42 arranged at an upstream side of a catalyst 40 in an exhaust passage 38 and an output of a sub-exhaust gas sensor 44 arranged on a downstream side of the catalyst in the exhaust passage, and also sub-feedback learning correction is performed by calculating a sub-feedback learning value based on a sub-feedback correction value calculated in the sub-feedback control when a load and engine speed of an internal combustion engine 10 are set within a predetermined area. When imbalance in an air-fuel ratio between cylinders is detected, the predetermined area in sub-feedback leaning is changed.

Description

本発明は、排気通路の排気浄化用触媒の上流側に設けられたメイン排気ガスセンサの出力とその触媒の下流側に設けられたサブ排気ガスセンサの出力とに基づいて空燃比制御を実行する内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that performs air-fuel ratio control based on the output of a main exhaust gas sensor provided upstream of an exhaust purification catalyst in an exhaust passage and the output of a sub exhaust gas sensor provided downstream of the catalyst. The present invention relates to a control device.

一般に、触媒を利用した排気浄化システムを備える内燃機関では、排気中有害成分の触媒による浄化を高効率で行うため、内燃機関で燃焼される混合気の空気と燃料との混合割合、すなわち空燃比のコントロールが欠かせない。こうした空燃比の制御を行うため、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、これによって検出された空燃比を所定の目標空燃比に追従させるようフィードバック制御を実施している。   In general, in an internal combustion engine equipped with an exhaust gas purification system using a catalyst, a mixture ratio of air and fuel in an air-fuel mixture burned in the internal combustion engine, that is, an air-fuel ratio, is used to efficiently remove harmful components in exhaust gas with a catalyst. Control is essential. In order to perform such air-fuel ratio control, an air-fuel ratio sensor is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and feedback control is performed so that the air-fuel ratio detected thereby follows a predetermined target air-fuel ratio.

例えば、特許文献1は、内燃機関の排気通路に配置される触媒と、この触媒の上流に配置されるメイン空燃比センサと、その触媒の下流に配置されるサブO2センサとを備え、それらの出力に基づいて燃料噴射量つまり空燃比を制御するシステムを開示する。このシステムは、メイン空燃比センサの出力に基づいて触媒上流の空燃比を目標空燃比とするためのフィードバック補正基本料を算出する手段と、サブO2センサの出力に基づいてサブフィードバック補正量を算出する手段と、サブフィードバック補正量に基づいてサブフィードバック学習量を算出する手段とを備える。   For example, Patent Document 1 includes a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, a main air-fuel ratio sensor disposed upstream of the catalyst, and a sub O2 sensor disposed downstream of the catalyst. A system for controlling a fuel injection amount, that is, an air-fuel ratio based on an output is disclosed. This system calculates a feedback correction basic charge for setting the air / fuel ratio upstream of the catalyst to the target air / fuel ratio based on the output of the main air / fuel ratio sensor, and calculates the sub feedback correction amount based on the output of the sub O2 sensor. And means for calculating a sub-feedback learning amount based on the sub-feedback correction amount.

一方、複数気筒を有する所謂多気筒内燃機関においては、通常全気筒に対して同一の制御量を用いて空燃比制御を行うため、空燃比制御を実行したとしても実際の空燃比が気筒間でばらつくことがある。このときばらつきの程度が小さければ、空燃比フィードバック制御で吸収可能であり、また触媒でも排気中有害成分を浄化処理可能なので、排気エミッションに影響を与えず、特に問題とならない。   On the other hand, in a so-called multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of cylinders, air-fuel ratio control is normally performed using the same control amount for all cylinders. Therefore, even if air-fuel ratio control is executed, the actual air-fuel ratio remains between cylinders. May vary. If the degree of variation is small at this time, it can be absorbed by air-fuel ratio feedback control, and harmful components in the exhaust gas can be purified by the catalyst, so that exhaust emissions are not affected and there is no particular problem.

しかし、例えば一部の気筒の燃料噴射系や吸気バルブの動弁機構が故障するなどして、気筒間の空燃比が大きくばらつくと、排気エミッションを悪化させてしまい、問題となる。このような排気エミッションを悪化させる程の大きな空燃比ばらつきは例えば異常として検出することができる。   However, for example, if the air-fuel ratio between the cylinders varies greatly due to failure of the fuel injection system of some cylinders or the valve mechanism of the intake valve, exhaust emissions become worse, which becomes a problem. Such a large air-fuel ratio variation that deteriorates the exhaust emission can be detected as an abnormality, for example.

例えば、特許文献2が開示する内燃機関では、まず、空燃比フィードバック制御の演算値に基づいて内燃機関の気筒間の空燃比がインバランス状態になっていることが判断される。当該内燃機関では排気通路の浄化触媒の上流側に設けられたA/Fセンサの検出結果に基づいてメイン空燃比フィードバック制御が実行され、そしてその浄化触媒の下流側に設けられたO2センサの検出結果に基づいてサブ空燃比フィードバック制御が実行される。このサブ空燃比フィードバック制御の演算値の平均値が通常値を超えるときに気筒間の空燃比がインバランス状態になっていると判断される。さらに、特許文献2の内燃機関では、そのようにして気筒間に空燃比異常があると判断したときに、各気筒への燃料噴射時間を所定時間ずつ短縮させる処理が実行され、それによりクランク角センサからの出力信号に基づいて失火した気筒が特定され、失火が生じた気筒が空燃比インバランスが生じている気筒であると特定される。   For example, in the internal combustion engine disclosed in Patent Document 2, it is first determined that the air-fuel ratio between the cylinders of the internal combustion engine is in an imbalance state based on the calculated value of the air-fuel ratio feedback control. In the internal combustion engine, main air-fuel ratio feedback control is executed based on the detection result of the A / F sensor provided on the upstream side of the purification catalyst in the exhaust passage, and the detection of the O2 sensor provided on the downstream side of the purification catalyst. Sub air-fuel ratio feedback control is executed based on the result. When the average value of the calculated values of the sub air / fuel ratio feedback control exceeds the normal value, it is determined that the air / fuel ratio between the cylinders is in an imbalance state. Further, in the internal combustion engine of Patent Document 2, when it is determined that there is an abnormality in the air-fuel ratio between the cylinders, a process for shortening the fuel injection time to each cylinder by a predetermined time is executed. Based on the output signal from the sensor, the misfired cylinder is identified, and the misfired cylinder is identified as the cylinder in which the air-fuel ratio imbalance occurs.

また、排気通路に設けられた空燃比センサの出力に基づく検出空燃比変化率を判定用閾値と比較することにより気筒間に空燃比インバランスが発生していることを検出することができる(例えば特許文献3を参照)。   Further, it is possible to detect the occurrence of an air-fuel ratio imbalance between the cylinders by comparing the detected air-fuel ratio change rate based on the output of the air-fuel ratio sensor provided in the exhaust passage with a determination threshold value (for example, (See Patent Document 3).

特開2005−351250号公報JP 2005-351250 A 特開2010−112244号公報JP 2010-112244 A 国際公開第2011−070688号International Publication No. 2011-070688

ところで、上記空燃比フィードバック制御におけるサブフィードバック学習は、一般に、排気空燃比をストイキに近づけるように実行され、検出されるエンジン運転状態が所定領域にあるときに実行され、例えば高負荷高回転速度の所定運転状態では実行されない。   By the way, the sub-feedback learning in the air-fuel ratio feedback control is generally executed so that the exhaust air-fuel ratio is brought close to the stoichiometry, and is executed when the detected engine operating state is in a predetermined region. It is not executed in the predetermined operating state.

一方、気筒間空然比インバランスの程度が大きく、特にそれによりエンジンの所望の出力トルクがでにくいときには、気筒間空然比インバランスがほとんど生じていない場合に比べて、同程度のトルクを得るために運転者はアクセルペダルを強く踏み込む。その結果、気筒間空然比インバランスの程度が大きいときには、そうでない場合に比べて、検出される負荷またはエンジン回転速度が増大する傾向を有し、運転状態がサブフィードバック学習を実行するその所定領域を逸脱する頻度が高まり得る。これは、サブフィードバック学習の実行を実質的に妨げ、排気空燃比の制御性能の低下をもたらす虞がある。   On the other hand, when the degree of air-to-cylinder air ratio imbalance is large, especially when it is difficult to achieve the desired output torque of the engine, the same degree of torque is produced compared to the case where there is almost no air-fuel ratio imbalance between cylinders. To gain, the driver depresses the accelerator pedal strongly. As a result, when the degree of the air-to-cylinder air ratio imbalance is large, the detected load or the engine speed tends to increase as compared with the case where the imbalance is not so, and the predetermined state in which the operating state executes sub-feedback learning. The frequency of deviating from the area can be increased. This substantially hinders the execution of sub-feedback learning, and may cause a reduction in exhaust air / fuel ratio control performance.

そこで、本発明は、以上の事情に鑑みて創案され、その目的は、複数気筒を有する内燃機関において、気筒間空然比インバランスが生じていても、排気空燃比をより適切に制御することを可能にする内燃機関の制御装置を提供することにある。   Therefore, the present invention was created in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to more appropriately control the exhaust air-fuel ratio in an internal combustion engine having a plurality of cylinders even when an air-to-cylinder air ratio imbalance occurs. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that makes it possible.

本発明の一の態様によれば、複数気筒を有する内燃機関の排気通路において触媒の上流に配置されたメイン排気ガスセンサと、前記触媒の下流に配置されたサブ排気ガスセンサと、前記メイン排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比のメインフィードバック制御を行うメインフィードバック手段と、前記サブ排気ガスセンサの出力に基づいて、前記メインフィードバック制御を補完するためのサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、前記内燃機関の負荷および回転速度の少なくともいずれか一方を検出するための1つ以上のセンサの出力または該出力に基づく検出値が所定領域にあるとき、前記サブフィードバック制御において算出されるサブフィードバック補正値に基づいて、サブフィードバック学習値を算出するサブフィードバック学習手段と、気筒間空然比インバランスを検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記サブフィードバック学習手段における前記所定領域を変更する変更手段とを備えた、内燃機関の制御装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a main exhaust gas sensor disposed upstream of a catalyst in an exhaust passage of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, a sub exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst, and the main exhaust gas sensor Main feedback means for performing main feedback control of the air-fuel ratio based on the output; sub-feedback means for performing sub-feedback control for complementing the main feedback control based on the output of the sub exhaust gas sensor; and the internal combustion engine Based on a sub-feedback correction value calculated in the sub-feedback control when an output of one or more sensors for detecting at least one of a load and a rotation speed of the motor or a detection value based on the output is in a predetermined region To calculate the sub-feedback learning value. An internal combustion engine comprising: a feedback learning unit; a detection unit that detects an air-fuel ratio imbalance among cylinders; and a changing unit that changes the predetermined region in the sub-feedback learning unit according to a detection result of the detection unit. A control device is provided.

本発明の上記一の態様によれば、上記構成を備えるので、気筒間空然比インバランスを検出する検出手段の検出結果に応じてサブフィードバック学習手段における所定領域が変更される。したがって、気筒間空然比インバランスが生じていても、サブフィードバック学習の実行機会をある程度以上確保することができ、よって排気空燃比をより適切に制御することができる。   According to the one aspect of the present invention, since the above-described configuration is provided, the predetermined region in the sub-feedback learning unit is changed according to the detection result of the detection unit that detects the air-fuel ratio imbalance among cylinders. Therefore, even if an air-fuel ratio imbalance among cylinders occurs, it is possible to secure a certain degree of opportunity for performing sub-feedback learning, and thus it is possible to more appropriately control the exhaust air-fuel ratio.

例えば、変更手段は、検出手段により気筒間空然比インバランスが検出されたとき、所定領域を拡大するとよい。概して気筒間空然比インバランスが生じているとき、それが生じていないときに比べて、同程度の出力を得るべく、運転者はアクセルペダルを強く踏む傾向を有する。これは、負荷またはエンジン回転速度が高まることをもたらし、負荷およびエンジン回転速度の少なくともいずれかに相当する出力または検出値がサブフィードバック学習を実行する所定領域を越える傾向を高める。これに対して、気筒間空然比インバランスが検出されたとき、所定領域が拡大されるので、負荷およびエンジン回転速度の少なくともいずれかに相当する出力または検出値が拡大変更された所定領域に入る可能性が高まるので、サブフィードバック学習の実行機会を増やすことができる。   For example, the changing means may enlarge the predetermined area when the air-fuel ratio imbalance among cylinders is detected by the detecting means. In general, when the air-fuel ratio imbalance between cylinders occurs, the driver tends to step on the accelerator pedal strongly in order to obtain the same level of output as when the imbalance does not occur. This leads to an increase in the load or the engine rotation speed, and increases a tendency that an output or a detection value corresponding to at least one of the load and the engine rotation speed exceeds a predetermined region in which the sub feedback learning is performed. On the other hand, when the air-fuel ratio imbalance between cylinders is detected, the predetermined area is expanded, so that the output or detection value corresponding to at least one of the load and the engine rotation speed is expanded and changed to the predetermined area. Since the possibility of entering increases, the execution opportunity of sub-feedback learning can be increased.

さらに好ましくは、変更手段は、気筒間空然比インバランスの程度が大きくなるほど所定領域が拡大するように、該所定領域を変更するとよい。こうすることで、所定領域が徒に拡大変更されることが防がれ、排気空燃比を目標空燃比に追従させるためのサブフィードバック学習の好適な実行と、サブフィードバック学習の実行機会の確保とを両立することができる。   More preferably, the changing means may change the predetermined area so that the predetermined area expands as the degree of imbalance between cylinders increases. In this way, it is possible to prevent the predetermined area from being enlarged and changed, and to appropriately execute sub-feedback learning for causing the exhaust air-fuel ratio to follow the target air-fuel ratio, and to secure an execution opportunity for sub-feedback learning. Can be compatible.

本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 触媒前センサおよび触媒後センサの出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic of a pre-catalyst sensor and a post-catalyst sensor. 空燃比フィードバック制御における波形例を表すグラフであり、(A)は触媒後センサの出力の波形例を、(B)はサブフィードバック補正値中の積分項成分の変化例を、(C)は(A)および(B)に対応したサブフィードバック学習値の変化例を表すグラフである。It is a graph showing the example of a waveform in air-fuel ratio feedback control, (A) is a waveform example of the output of the post-catalyst sensor, (B) is a change example of the integral term component in the sub-feedback correction value, (C) is ( It is a graph showing the example of a change of the subfeedback learning value corresponding to A) and (B). 気筒間空燃比インバランスの程度に応じた排気空燃比の変動例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a fluctuation | variation of the exhaust air fuel ratio according to the grade of the air-fuel ratio imbalance between cylinders. 図4のV部に相当する拡大模式図である。FIG. 5 is an enlarged schematic view corresponding to a V portion in FIG. 4. インバランス割合と出力変動パラメータとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an imbalance ratio and an output fluctuation parameter. 一実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of one embodiment. サブフィードバック学習を実行する所定領域を表すグラフである。It is a graph showing the predetermined area | region which performs subfeedback learning. 図8の領域を拡大するための補正値の一例をインバランス率との関係で表した図表である。FIG. 9 is a chart showing an example of a correction value for enlarging the region of FIG. 8 in relation to an imbalance rate.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関(エンジン)10の概略図である。図示されるように、エンジン10は、シリンダブロック12を含むエンジン10内に形成された燃焼室14で燃料および空気の混合気を燃焼させ、気筒内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。エンジン10は、1サイクル4ストロークエンジンである。エンジン10は自動車用の多気筒内燃機関であり、より具体的には直列4気筒の火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンである。エンジン10は車両に搭載されている。ただし本発明が適用可能な内燃機関はこのようなものに限られず、2気筒以上を有する多気筒内燃機関であれば気筒数、形式等は特に限定されない。   FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine (engine) 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the engine 10 generates power by burning a mixture of fuel and air in a combustion chamber 14 formed in the engine 10 including the cylinder block 12 and reciprocating the piston in the cylinder. . The engine 10 is a one-cycle four-stroke engine. The engine 10 is a multi-cylinder internal combustion engine for automobiles, and more specifically, an in-line four-cylinder spark ignition internal combustion engine, that is, a gasoline engine. The engine 10 is mounted on a vehicle. However, the internal combustion engine to which the present invention is applicable is not limited to this, and the number of cylinders, the type, and the like are not particularly limited as long as it is a multi-cylinder internal combustion engine having two or more cylinders.

図示しないが、エンジン10のシリンダヘッドには吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とが気筒ごとに配設されている。各吸気弁および各排気弁はカムシャフトによって開閉させられる。シリンダヘッドの頂部には、燃焼室14内の混合気または燃料に点火するための点火プラグ16が気筒ごとに取り付けられている。なお、点火順序は、#1、#3、#4、#2気筒の順である。   Although not shown, an intake valve that opens and closes an intake port and an exhaust valve that opens and closes an exhaust port are provided for each cylinder in the cylinder head of the engine 10. Each intake valve and each exhaust valve are opened and closed by a camshaft. A spark plug 16 for igniting the air-fuel mixture or fuel in the combustion chamber 14 is attached to the top of the cylinder head for each cylinder. The firing order is the order of # 1, # 3, # 4, and # 2 cylinders.

各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管18を介して吸気集合室であるサージタンク20に接続されている。サージタンク20の上流側には吸気管22が接続されており、吸気管22の上流端にはエアクリーナ24が設けられている。そして吸気管22には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ26と、電子制御式のスロットルバルブ28とが組み込まれている。吸気ポート、枝管18、サージタンク20および吸気管22はそれぞれ吸気通路30の一部を区画形成する。   The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 20 which is an intake air collecting chamber via a branch pipe 18 for each cylinder. An intake pipe 22 is connected to the upstream side of the surge tank 20, and an air cleaner 24 is provided at the upstream end of the intake pipe 22. An air flow meter 26 for detecting the intake air amount and an electronically controlled throttle valve 28 are incorporated in the intake pipe 22 in order from the upstream side. The intake port, the branch pipe 18, the surge tank 20, and the intake pipe 22 each define a part of the intake passage 30.

吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)32が気筒ごとに配設される。インジェクタ32から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁の開弁時に燃焼室14に吸入され、ピストンで圧縮され、点火プラグ16で点火燃焼させられる。なお、エンジン10は、ポート噴射式のものに限らず、燃料を筒内に直接噴射する方式のものでもよい。   A fuel injection valve (injector) 32 that injects fuel into the intake passage, particularly into the intake port, is provided for each cylinder. The fuel injected from the injector 32 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture, which is sucked into the combustion chamber 14 when the intake valve is opened, compressed by the piston, and ignited and burned by the spark plug 16. The engine 10 is not limited to the port injection type, and may be a type in which fuel is directly injected into the cylinder.

一方、各気筒の排気ポートは排気マニホールド34に接続される。排気マニホールド34は、その上流部をなす気筒毎の枝管34aと、その下流部をなす排気集合部34bとからなる。排気集合部34bの下流側には排気管36が接続されている。排気ポート、排気マニホールド34および排気管36は、それぞれ、排気通路38の一部を区画形成する。排気管36には、排気浄化用触媒としての三元触媒を含む触媒コンバータ40が取り付けられている。この触媒コンバータ40は排気浄化装置をなしている。なお、触媒コンバータ40は、流入する排気の空燃比(排気空燃比)A/Fが理論空燃比(ストイキ、例えばA/F=14.6)近傍のときに排気中の有害成分であるNOx、HCおよびCOを同時に浄化するように機能する。   On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to the exhaust manifold 34. The exhaust manifold 34 includes a branch pipe 34a for each cylinder forming an upstream portion thereof, and an exhaust collecting portion 34b forming a downstream portion thereof. An exhaust pipe 36 is connected to the downstream side of the exhaust collecting portion 34b. The exhaust port, the exhaust manifold 34 and the exhaust pipe 36 each define a part of the exhaust passage 38. A catalytic converter 40 including a three-way catalyst as an exhaust purification catalyst is attached to the exhaust pipe 36. The catalytic converter 40 constitutes an exhaust purification device. Note that the catalytic converter 40 has NOx, which is a harmful component in the exhaust, when the air-fuel ratio (exhaust air-fuel ratio) A / F of the inflowing exhaust is near the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric, for example, A / F = 14.6). It functions to purify HC and CO simultaneously.

触媒コンバータ40の上流側および下流側にそれぞれ排気空燃比を検出するための第1および第2空燃比センサ、すなわち触媒前センサ42および触媒後センサ44が設置されている。これら触媒前センサ42および触媒後センサ44は、触媒コンバータ40の直前および直後の位置の排気通路に設置されている。   First and second air-fuel ratio sensors for detecting the exhaust air-fuel ratio, that is, a pre-catalyst sensor 42 and a post-catalyst sensor 44 are installed on the upstream side and the downstream side of the catalytic converter 40, respectively. The pre-catalyst sensor 42 and the post-catalyst sensor 44 are installed in the exhaust passage at positions immediately before and immediately after the catalytic converter 40.

上述の点火プラグ16、スロットルバルブ28およびインジェクタ32等は、電子制御ユニット(ECU)50に電気的に接続されている。ECU50は、エンジン10における各種制御手段(制御装置)および各種検出手段(検出部)としての各機能を実質的に担うように構成されている。ECU50は、何れも図示されないCPU、ROMおよびRAMを含む記憶装置、並びに入出力ポート等を含むものである。またECU50には、図示されるように、前述のエアフローメータ26、触媒前センサ42、触媒後センサ44のほか、内燃機関10のクランク角を検出するためのクランク角センサ52、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ54、エンジン冷却水温を検出するための水温センサ56、その他の各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU50は、各種センサによる出力および/または検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ16、スロットルバルブ28、インジェクタ32等を制御し、点火時期、スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期等を制御する。   The spark plug 16, the throttle valve 28, the injector 32, and the like described above are electrically connected to an electronic control unit (ECU) 50. The ECU 50 is configured to substantially perform various functions as various control means (control device) and various detection means (detection unit) in the engine 10. The ECU 50 includes a CPU (not shown), a storage device including a ROM and a RAM, an input / output port, and the like. In addition to the air flow meter 26, the pre-catalyst sensor 42, and the post-catalyst sensor 44, the ECU 50 detects a crank angle sensor 52 for detecting the crank angle of the internal combustion engine 10 and an accelerator opening as shown in the figure. An accelerator opening sensor 54 for performing the operation, a water temperature sensor 56 for detecting the engine cooling water temperature, and other various sensors are electrically connected via an A / D converter (not shown). The ECU 50 controls the ignition plug 16, the throttle valve 28, the injector 32, etc. so as to obtain a desired output based on outputs from various sensors and / or detected values, etc., and the ignition timing, throttle opening, fuel injection Control the amount, fuel injection timing, etc.

このようにECU50は、点火制御手段、燃料噴射制御手段、吸入空気量制御手段等のそれぞれの機能を実質的に担う。そして、後述する説明から理解されるように、ECU50は、メインフィードバック手段と、サブフィードバック手段と、サブフィードバック学習手段とを含む空燃比制御手段、気筒間空然比インバランスを検出する検出手段、サブフィードバック学習手段における所定領域を変更する変更手段のそれぞれの機能を実質的に担う。   As described above, the ECU 50 substantially functions as an ignition control unit, a fuel injection control unit, an intake air amount control unit, and the like. As will be understood from the description to be described later, the ECU 50 includes an air-fuel ratio control unit including a main feedback unit, a sub-feedback unit, and a sub-feedback learning unit, a detection unit that detects an air-fuel ratio imbalance among cylinders, Each function of the changing means for changing the predetermined area in the sub-feedback learning means is substantially assumed.

またスロットルバルブ28にはスロットル開度センサ(図示せず)が設けられ、スロットル開度センサからの出力信号がECU50に送られる。ECU50は、通常、アクセル開度に応じて定まる開度に、スロットルバルブ28の開度(スロットル開度)をフィードバック制御する。   The throttle valve 28 is provided with a throttle opening sensor (not shown), and an output signal from the throttle opening sensor is sent to the ECU 50. The ECU 50 normally feedback-controls the opening (throttle opening) of the throttle valve 28 to an opening determined according to the accelerator opening.

またECU50は、エアフローメータ26からの出力信号に基づき、単位時間当たりの吸入空気の量すなわち吸入空気量を検出する。そしてECU50は、検出したアクセル開度、スロットル開度および吸入空気量のうちの少なくとも一つに基づき、エンジン10の負荷を検出する。   Further, the ECU 50 detects the amount of intake air per unit time, that is, the amount of intake air based on the output signal from the air flow meter 26. The ECU 50 detects the load of the engine 10 based on at least one of the detected accelerator opening, throttle opening, and intake air amount.

ECU50は、クランク角センサ52からのクランクパルス信号に基づき、クランク角自体を検出すると共にエンジン10の回転数を検出する。ここで「回転数」とは単位時間当たりの回転数のことをいい、回転速度と同義である。本実施形態では回転数とは1分間当たりの回転数rpmのことをいう。   The ECU 50 detects the crank angle itself and the rotational speed of the engine 10 based on the crank pulse signal from the crank angle sensor 52. Here, “the number of rotations” means the number of rotations per unit time and is synonymous with the rotation speed. In the present embodiment, the rotation speed refers to the rotation speed rpm per minute.

そして、ECU50は、通常、吸入空気量およびエンジン回転速度つまりエンジン運転状態に基づいて、予め記憶装置に記憶するデータ等を用いて、燃料噴射量(または燃料噴射時間)を設定する。そして、その燃料噴射量に基づいて、インジェクタ32からの燃料の噴射が制御される。   The ECU 50 normally sets the fuel injection amount (or fuel injection time) using data stored in advance in the storage device based on the intake air amount and the engine rotation speed, that is, the engine operating state. Based on the fuel injection amount, fuel injection from the injector 32 is controlled.

ところで、空燃比センサである触媒前センサ42は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能である。図2に触媒前センサ42の出力特性を示す。図示するように、触媒前センサ42は、検出した排気空燃比(触媒前空燃比)に比例した大きさの電圧信号Vfを出力する。排気空燃比がストイキ(理論空燃比)であるときの出力電圧はVreff(例えば約3.3V)である。   Incidentally, the pre-catalyst sensor 42, which is an air-fuel ratio sensor, is a so-called wide-range air-fuel ratio sensor, and can continuously detect an air-fuel ratio over a relatively wide range. FIG. 2 shows the output characteristics of the pre-catalyst sensor 42. As shown in the drawing, the pre-catalyst sensor 42 outputs a voltage signal Vf having a magnitude proportional to the detected exhaust air-fuel ratio (pre-catalyst air-fuel ratio). The output voltage when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) is Vref (for example, about 3.3 V).

他方、空燃比センサである触媒後センサ44は所謂O2センサからなり、ストイキを境に出力値が急変する特性を持つ。図2に触媒後センサ44の出力特性を示す。図示するように、排気空燃比(触媒後空燃比)がストイキであるときの出力電圧、すなわちストイキ相当値はVrefr(例えば0.45V)である。触媒後センサ44の出力電圧は所定の範囲(例えば0〜1V)内で変化する。概して排気空燃比がストイキよりリーンのとき、触媒後センサの出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrより低くなり、排気空燃比がストイキよりリッチのとき、触媒後センサの出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrより高くなる。   On the other hand, the post-catalyst sensor 44, which is an air-fuel ratio sensor, comprises a so-called O2 sensor, and has a characteristic that the output value changes suddenly with the stoichiometric boundary. FIG. 2 shows the output characteristics of the post-catalyst sensor 44. As shown in the drawing, the output voltage when the exhaust air-fuel ratio (post-catalyst air-fuel ratio) is stoichiometric, that is, the stoichiometric equivalent value is Vrefr (for example, 0.45 V). The output voltage of the post-catalyst sensor 44 changes within a predetermined range (for example, 0 to 1 V). Generally, when the exhaust air-fuel ratio is leaner than stoichiometric, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor is lower than the stoichiometric equivalent value Vrefr, and when the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor is higher than the stoichiometric equivalent value Vrefr. Get higher.

触媒コンバータ40は三元触媒を備え、上記したように、そこに流入する排気ガスの空燃比A/Fがストイキ近傍のときに排気中の有害成分であるNOx、HCおよびCOを同時に浄化する機能を有する。しかし、この三者を同時に高効率で浄化できる空燃比の幅(ウィンドウ)は比較的狭い。   The catalytic converter 40 includes a three-way catalyst, and as described above, the function of simultaneously purifying NOx, HC and CO, which are harmful components in the exhaust gas, when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 40 is in the vicinity of stoichiometry. Have However, the width (window) of the air-fuel ratio that can simultaneously purify these three with high efficiency is relatively narrow.

そこで、エンジン10の通常運転時、触媒コンバータ40に流入する排気の空燃比をストイキ近傍に制御するための空燃比制御(ストイキ制御)がECU50により実行される。   Therefore, during normal operation of the engine 10, the ECU 50 executes air-fuel ratio control (stoichiometric control) for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 40 in the vicinity of the stoichiometric.

本実施形態では、メイン排気ガスセンサとしての触媒前センサ42の出力を基礎とするメインフィードバック制御と、サブ排気ガスセンサとしての触媒後センサ44の出力を基礎とするサブフィードバック制御とを組み合わせた空燃比フィードバック制御が実行される。より具体的には、本実施形態において、ECU50は、触媒前センサ42の出力E1や触媒後センサ44の出力に基づいて(1)式で表される補正後A/F出力CEを算出し、その補正後A/F出力CEが目標空燃比に対応する値となるように燃料噴射量を制御する処理を実行する。
CE=E1+E2+E3 ・・・(1)
この(1)式中、「E1」は、触媒前センサ42の出力電圧である。また、「E2」は、触媒後センサ44の出力に基づいて算出されるサブフィードバック補正値である。そして、「E3」は、サブフィードバック学習値である。
In the present embodiment, air-fuel ratio feedback that combines main feedback control based on the output of the pre-catalyst sensor 42 as the main exhaust gas sensor and sub-feedback control based on the output of the post-catalyst sensor 44 as the sub exhaust gas sensor. Control is executed. More specifically, in the present embodiment, the ECU 50 calculates the corrected A / F output CE represented by the equation (1) based on the output E1 of the pre-catalyst sensor 42 and the output of the post-catalyst sensor 44, A process of controlling the fuel injection amount is executed so that the corrected A / F output CE becomes a value corresponding to the target air-fuel ratio.
CE = E1 + E2 + E3 (1)
In this equation (1), “E1” is the output voltage of the pre-catalyst sensor 42. “E2” is a sub-feedback correction value calculated based on the output of the post-catalyst sensor 44. “E3” is a sub-feedback learning value.

本実施形態では、上記(1)式にしたがって補正後A/F出力CEが算出され、さらに、その補正後A/F出力CEを、目標空燃比相当の値に近づけるためのメインフィードバック制御が実行される。このメインフィードバック制御では、具体的には、補正後A/F出力CEを空燃比に換算する処理、その結果得られた空燃比と目標空燃比との差ΔA/Fを算出する処理、および、その差ΔA/Fを所定のゲインで燃料噴射量の補正に反映させる処理が実行される。   In the present embodiment, the corrected A / F output CE is calculated according to the above equation (1), and further, the main feedback control is performed to bring the corrected A / F output CE close to a value corresponding to the target air-fuel ratio. Is done. Specifically, in the main feedback control, a process of converting the corrected A / F output CE into an air-fuel ratio, a process of calculating a difference ΔA / F between the air-fuel ratio obtained as a result and the target air-fuel ratio, and A process of reflecting the difference ΔA / F in the correction of the fuel injection amount with a predetermined gain is executed.

触媒前センサ42が理想的な特性を示す場合は、その出力E1と、触媒前空燃比とが一義的な関係を示す。そして、この場合には、触媒前センサ42の出力E1が理論空燃比相当の値となるようにメインフィードバックを実行すれば、触媒コンバータ40に流れ込む排気ガスは、理論空燃比近傍の空燃比を有するものとなり、触媒コンバータ40の下流には、浄化された排気ガスだけが流出することとなる。   When the pre-catalyst sensor 42 exhibits ideal characteristics, the output E1 and the pre-catalyst air-fuel ratio have a unique relationship. In this case, if the main feedback is executed so that the output E1 of the pre-catalyst sensor 42 becomes a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas flowing into the catalytic converter 40 has an air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. Thus, only the purified exhaust gas flows out downstream of the catalytic converter 40.

しかしながら、現実には、触媒前センサ42および信号伝送系の個体差や経年変化、あるいはエンジン10の運転状態の変化等が原因となって、触媒前センサ42は必ずしも理想的な出力特性を発揮するものではない。このため、メインフィードバック制御が実行されている状況下でも、触媒コンバータ40の下流にリッチまたはリーンな排気が吹き抜けてくる場合がある。サブO2センサである触媒後センサ44によれば、このような事態を検出することが可能である。よって、触媒コンバータ40の下流にリッチな排気ガスが吹き抜けてきたことが触媒後センサ44により検出された場合は、触媒前空燃比が全体としてリッチ側にシフトしていると判断できる。そして、この場合は、燃料噴射量が現状よりも少なく算出されるように触媒前センサ42の出力E1を補正すれば、メインフィードバックの結果として得られる触媒前空燃比を理論空燃比に近づけることが可能である。   However, in reality, the pre-catalyst sensor 42 does not necessarily exhibit ideal output characteristics due to individual differences or aging of the pre-catalyst sensor 42 and the signal transmission system, or changes in the operating state of the engine 10. It is not a thing. For this reason, even when the main feedback control is being executed, rich or lean exhaust gas may blow through downstream of the catalytic converter 40. Such a situation can be detected by the post-catalyst sensor 44 which is a sub O2 sensor. Therefore, if the post-catalyst sensor 44 detects that rich exhaust gas has blown downstream of the catalytic converter 40, it can be determined that the pre-catalyst air-fuel ratio has shifted to the rich side as a whole. In this case, if the output E1 of the pre-catalyst sensor 42 is corrected so that the fuel injection amount is calculated to be smaller than the current amount, the pre-catalyst air-fuel ratio obtained as a result of the main feedback can be brought close to the stoichiometric air-fuel ratio. Is possible.

一方、触媒コンバータ40の下流にリーンな排気ガスが吹き抜けてきたことが触媒後センサ44により検出された場合は、触媒前空燃比が全体としてリーン側にシフトしていると判断できる。そして、この場合は、燃料噴射量が現状よりも多く算出されるように触媒前センサ42の出力E1を補正すれば、メインフィードバックの結果として得られる触媒前空燃比を理論空燃比に近づけることが可能である。上記(1)式に含まれるサブフィードバック補正値E2は、このような機能を実現するための補正値である。すなわち、サブフィードバック制御は、メインフィードバック制御を補完する機能を有するものである。   On the other hand, if it is detected by the post-catalyst sensor 44 that lean exhaust gas has blown downstream of the catalytic converter 40, it can be determined that the pre-catalyst air-fuel ratio has shifted to the lean side as a whole. In this case, if the output E1 of the pre-catalyst sensor 42 is corrected so that the fuel injection amount is calculated to be larger than the current amount, the pre-catalyst air-fuel ratio obtained as a result of the main feedback can be brought close to the stoichiometric air-fuel ratio. Is possible. The sub feedback correction value E2 included in the above equation (1) is a correction value for realizing such a function. That is, the sub feedback control has a function that complements the main feedback control.

ECU50は、具体的には、触媒後センサ44の出力と、その目標値(ストイキ相当の出力値)との差または偏差に、所定の演算を施すことにより、サブフィードバック補正値E2を算出する。より具体的には、本実施形態では、PID制御によりサブフィードバック補正値E2を算出するものとする。すなわち、サブフィードバック補正値E2は、触媒後センサ44の出力とその目標値との差に基づく比例項、積分項、および微分項の和として算出される。   Specifically, the ECU 50 calculates a sub-feedback correction value E2 by performing a predetermined calculation on the difference or deviation between the output of the post-catalyst sensor 44 and its target value (an output value corresponding to stoichiometry). More specifically, in the present embodiment, the sub feedback correction value E2 is calculated by PID control. That is, the sub feedback correction value E2 is calculated as the sum of a proportional term, an integral term, and a derivative term based on the difference between the output of the post-catalyst sensor 44 and its target value.

サブフィードバック補正値E2に含まれる積分項の成分は、メインフィードバックに恒常的に内在している誤差として把握することができる。上記(1)式におけるサブフィードバック学習値E3は、サブフィードバック補正値E2からその積分項成分を所定の更新タイミングで移し替えることにより、算出される値であり、恒常的に内在する誤差成分を補正するためのものである。   The component of the integral term included in the sub-feedback correction value E2 can be grasped as an error that is permanently present in the main feedback. The sub-feedback learning value E3 in the above equation (1) is a value calculated by transferring the integral term component from the sub-feedback correction value E2 at a predetermined update timing, and constantly corrects the inherent error component. Is to do.

このような処理によれば、メインフィードバック制御に恒常的に内在する誤差成分をサブフィードバック学習値E3に吸収させ、メインフィードバック制御に内包される誤差成分の変動分だけをサブフィードバック補正値E2に吸収させることができる。そして、学習が進むと、サブフィードバック学習値E3は、上記の恒常的な誤差成分を適正に反映した値に収束していき、安定した値をとるようになる。   According to such processing, the error component that is permanently present in the main feedback control is absorbed in the sub-feedback learning value E3, and only the fluctuation component of the error component included in the main feedback control is absorbed in the sub-feedback correction value E2. Can be made. As learning progresses, the sub-feedback learning value E3 converges to a value that appropriately reflects the above-described constant error component, and takes a stable value.

図3(A)は、触媒後センサ44の出力の波形例を表している。そして、図3(B)中の実線は図3(A)に対応したサブフィードバック補正値E2の積分項成分の変化例を表し、図3(C)は図3(A)および(B)に対応したサブフィードバック学習値E3の変化例を表している。   FIG. 3A shows an example of a waveform of the output of the post-catalyst sensor 44. 3B represents a change example of the integral term component of the sub-feedback correction value E2 corresponding to FIG. 3A, and FIG. 3C is shown in FIGS. 3A and 3B. The change example of the corresponding sub feedback learning value E3 is shown.

図3(B)および(C)に示すように、ECU50は、所定の更新周期でサブフィードバック補正値E2中の積分項成分をサブフィードバック学習値E3へ移し替えることにより、サブフィードバック学習値E3を更新していく。なお、図3(B)中の破線は、図3(C)に表すようなサブフィードバック学習値E3への積分項成分の移し替えを行わなかった場合のサブフィードバック補正値E2の積分項成分の波形例を表している。   As shown in FIGS. 3B and 3C, the ECU 50 transfers the sub-feedback learning value E3 by transferring the integral term component in the sub-feedback correction value E2 to the sub-feedback learning value E3 at a predetermined update cycle. Update. The broken line in FIG. 3B indicates the integral term component of the sub feedback correction value E2 when the integral term component is not transferred to the sub feedback learned value E3 as shown in FIG. An example of a waveform is shown.

ところで、上記サブフィードバック学習値E3を算出するサブフィードバック学習は、エンジン運転状態が所定領域(所定学習領域)にあるときに実行される。所定領域はエンジン回転速度およびエンジン負荷により定められていて、ここでは、排気空燃比をストイキに近づけるようにサブフィードバック学習を実行する領域である。なお、エンジン負荷が高いときには、排気中のH2成分が増加し、それが触媒前センサの出力に影響し、検出排気空燃比が実際の排気空燃比よりもリッチ側にずれる可能性がある。そこで、エンジン負荷が高いときまたはその負荷と相関があるエンジン回転速度が高いときにサブフィードバック学習を実行し、その結果をエンジン負荷が低い軽負荷運転状態での空燃比制御に用いることは好ましいとはいえない。そこで、サブフィードバック学習を行う領域はそのように限定されている。   By the way, the sub-feedback learning for calculating the sub-feedback learning value E3 is executed when the engine operating state is in a predetermined region (predetermined learning region). The predetermined region is determined by the engine rotational speed and the engine load. Here, the predetermined region is a region in which sub-feedback learning is executed so that the exhaust air-fuel ratio approaches the stoichiometry. When the engine load is high, the H2 component in the exhaust increases, which affects the output of the pre-catalyst sensor, and the detected exhaust air / fuel ratio may shift to a richer side than the actual exhaust air / fuel ratio. Therefore, it is preferable to execute sub-feedback learning when the engine load is high or when the engine rotational speed correlated with the load is high, and use the result for air-fuel ratio control in a light load operation state where the engine load is low. I can't say that. Therefore, the area where sub-feedback learning is performed is limited as such.

このようにサブフィードバック学習が実行される領域が限定されているので、エンジン運転状態が所定領域を逸脱する時間が長くなるほど、サブフィードバック学習は適切にされ難い。例えば、運転者がアクセルペダルを強く踏み込んだとき、エンジン負荷およびエンジン回転速度により定まる運転状態が所定領域外になり得る。   Thus, since the area | region where subfeedback learning is performed is limited, subfeedback learning is difficult to be appropriately performed, so that the time which an engine driving | running state deviates from a predetermined area | region becomes long. For example, when the driver depresses the accelerator pedal strongly, the driving state determined by the engine load and the engine speed can be out of a predetermined region.

これに対して、例えば全気筒のうちの一部の気筒(特に1気筒)において、インジェクタ32の故障等が発生し、気筒間に空燃比のばらつき(インバランス:imbalance)が発生することがある。例えばインジェクタ32の開弁不良により#1気筒の燃料噴射量が他の#2,#3,#4気筒の燃料噴射量よりも少なくなり、#1気筒の空燃比が他の#2,#3,#4気筒の空燃比よりも大きくリーン側にずれる場合である。このとき、#1気筒での出力トルクが他の気筒の出力トルクよりも低下する。その結果、同じアクセル開度つまり同じ検出負荷のとき、そのような気筒間空然比インバランスが生じているときには、気筒間空然比インバランスが生じていないときに比べて、エンジン全体の出力が低下し得る。そこで、気筒間空然比インバランスが生じていないときと同様に、気筒間空然比インバランスが生じているときにも同じ所望出力を得るべく、運転者がアクセルペダルの踏み込み量を相対的に多くすると、エンジン運転状態が所定領域外になり、サブフィードバック学習の実行機会が減少し得る。このようなサブフィードバック学習の実行機会の減少は、空燃比制御での補正値の収束を遅らせ、結果として、排気空燃比をストイキに近づける排気空燃比の制御性能の低下をもたらし得る。   On the other hand, for example, in some cylinders (particularly one cylinder) of all the cylinders, a failure of the injector 32 or the like may occur, and variations in the air-fuel ratio (imbalance) may occur between the cylinders. . For example, the fuel injection amount of the # 1 cylinder becomes smaller than the fuel injection amounts of the other # 2, # 3, and # 4 cylinders due to the poor valve opening of the injector 32, and the air-fuel ratio of the # 1 cylinder becomes the other # 2, # 3. , # 4 cylinder is larger than the air-fuel ratio and shifts to the lean side. At this time, the output torque in the # 1 cylinder is lower than the output torque of the other cylinders. As a result, at the same accelerator opening, that is, at the same detection load, when such an air-to-cylinder air ratio imbalance occurs, the output of the entire engine is greater than when no air-fuel ratio imbalance among cylinders occurs. Can be reduced. Therefore, in the same way as when the cylinder-to-cylinder air ratio imbalance does not occur, the driver makes the relative depression of the accelerator pedal to obtain the same desired output when the cylinder-to-cylinder air ratio imbalance occurs. If the number is increased, the engine operating state is out of the predetermined region, and the opportunity for performing sub-feedback learning can be reduced. Such a decrease in the execution opportunity of the sub-feedback learning delays the convergence of the correction value in the air-fuel ratio control, and as a result, may cause a decrease in the exhaust air-fuel ratio control performance that brings the exhaust air-fuel ratio closer to stoichiometry.

そこで、気筒間空然比インバランスが生じているときにも、サブフィードバック学習の実行機会をある程度以上確保するように、その所定領域の変更が図られる。以下、気筒間空燃比インバランスの検出および空燃比フィードバック制御におけるサブフィードバック学習の所定領域の補正に関して説明する。   Therefore, even when the air-fuel ratio imbalance between cylinders occurs, the predetermined region is changed so as to ensure a certain degree of sub feedback learning execution opportunities. Hereinafter, detection of a predetermined region of sub-feedback learning in the detection of inter-cylinder air-fuel ratio imbalance and air-fuel ratio feedback control will be described.

本実施形態のエンジンには、かかる気筒間空燃比インバランスを検出する装置(気筒間空然比インバランス検出装置)が装備されている。   The engine of this embodiment is equipped with a device for detecting such an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance (an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance detection device).

図4に示すように、気筒間空燃比インバランスが発生すると、1エンジンサイクル(=720°CA)間での排気空燃比の変動が大きくなる。(B)の空燃比線図a、b、cはそれぞれ気筒間空然比インバランス無し、1気筒のみ20%のインバランス率でリッチずれ、および1気筒のみ50%のインバランス率でリッチずれの場合の、触媒前センサ42による検出空燃比A/Fの一例を示す。図4に見られるように、気筒間空然比インバランスの度合いまたは程度が大きくなるほど空燃比変動の振幅が大きくなる。   As shown in FIG. 4, when an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance occurs, the fluctuation of the exhaust air-fuel ratio during one engine cycle (= 720 ° CA) increases. The air-fuel ratio diagrams a, b, and c in (B) show no imbalance among cylinders, and one cylinder has a rich shift with an imbalance ratio of 20%, and only one cylinder has a rich shift with an imbalance ratio of 50%. In this case, an example of the air-fuel ratio A / F detected by the pre-catalyst sensor 42 is shown. As can be seen from FIG. 4, the amplitude of the air-fuel ratio fluctuation increases as the degree or degree of the air-fuel ratio imbalance between cylinders increases.

ここでインバランス率(%)とは、気筒間空燃比のばらつき度合いつまりインバランス度合いを表す一つのパラメータである。すなわち、インバランス率とは、全気筒のうちある1気筒のみが燃料噴射量ずれを起こしている場合に、その燃料噴射量ずれを起こしている気筒(インバランス気筒)の燃料噴射量がどれくらいの割合で、燃料噴射量ずれを起こしていない気筒(バランス気筒)の燃料噴射量からずれているかを示す値である。インバランス率をIB、インバランス気筒の燃料噴射量をQib、バランス気筒の燃料噴射量つまり基準燃料噴射量をQsとすると、IB=(Qib−Qs)/Qs×100で表される。インバランス率IBの絶対値が大きいほど、インバランス気筒のバランス気筒に対する燃料噴射量ずれが大きく、気筒間空燃比インバランス度合いは大きい。   Here, the imbalance rate (%) is one parameter representing the degree of variation in the air-fuel ratio between cylinders, that is, the degree of imbalance. In other words, the imbalance rate is the amount of fuel injection in a cylinder (imbalance cylinder) in which the fuel injection amount deviation occurs when only one of the cylinders has a fuel injection amount deviation. It is a value indicating whether the fuel injection amount is deviated from the fuel injection amount of the cylinder (balance cylinder) that has not caused the fuel injection amount deviation. When the imbalance rate is IB, the fuel injection amount of the imbalance cylinder is Qib, and the fuel injection amount of the balance cylinder, that is, the reference fuel injection amount is Qs, IB = (Qib−Qs) / Qs × 100. The larger the absolute value of the imbalance rate IB, the greater the difference in fuel injection amount between the imbalance cylinder and the balance cylinder, and the greater the degree of air-fuel ratio imbalance between cylinders.

図4から理解されるように、インバランス率が大きいほど、すなわち気筒間空燃比インバランスの度合いが大きいほど、触媒前センサ42の出力変動が大きくなる。   As can be understood from FIG. 4, the output fluctuation of the pre-catalyst sensor 42 increases as the imbalance rate increases, that is, as the degree of inter-cylinder air-fuel ratio imbalance increases.

よってこの特性を利用し、本実施形態では、触媒前センサ42の出力変動度合いを表す出力変動パラメータXを、気筒間空燃比インバランスの度合いつまり程度を表すパラメータとして用い、かつ出力変動パラメータXを検出する。   Therefore, using this characteristic, in this embodiment, the output fluctuation parameter X representing the output fluctuation degree of the pre-catalyst sensor 42 is used as a parameter representing the degree or degree of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance, and the output fluctuation parameter X is used. To detect.

以下に出力変動パラメータXの検出方法を説明する。図5は図4のV部に相当する拡大図であり、特に1エンジンサイクル内の触媒前センサ出力の変動を簡略的に示す。触媒前センサ出力としては、触媒前センサ42の出力電圧Vfを空燃比A/Fに換算した値を用いる。但し触媒前センサ42の出力電圧Vfを直接用いることも可能である。   A method for detecting the output fluctuation parameter X will be described below. FIG. 5 is an enlarged view corresponding to the V portion in FIG. 4, and particularly shows a fluctuation of the sensor output before the catalyst within one engine cycle. As the pre-catalyst sensor output, a value obtained by converting the output voltage Vf of the pre-catalyst sensor 42 into an air-fuel ratio A / F is used. However, the output voltage Vf of the pre-catalyst sensor 42 can also be used directly.

図5(B)に示すように、ECU50は、1エンジンサイクル内において、所定のサンプル周期τ(単位時間、例えば4ms)毎に、触媒前センサ出力A/Fの値を取得する。そして今回のタイミング(第2のタイミング)で取得した値A/Fnと、前回のタイミング(第1のタイミング)で取得した値A/Fn−1との差ΔA/Fn(=A/Fn−A/Fn-1)を求める。この差ΔA/Fnは今回のタイミングにおける微分値あるいは傾きと言い換えることができる。   As shown in FIG. 5B, the ECU 50 acquires the value of the pre-catalyst sensor output A / F every predetermined sample period τ (unit time, for example, 4 ms) within one engine cycle. The difference ΔA / Fn (= A / Fn−A) between the value A / Fn acquired at the current timing (second timing) and the value A / Fn−1 acquired at the previous timing (first timing). / Fn-1). This difference ΔA / Fn can be rephrased as a differential value or inclination at the current timing.

最も単純には、この差ΔA/Fnまたはその大きさ(絶対値)が触媒前センサ出力の変動を表す。変動度合いが大きくなるほど空燃比線図の傾きが大きくなり、差ΔA/Fnの絶対値が大きくなるからである。そこで所定の1タイミングにおける差ΔA/Fnを出力変動パラメータとすることができる。   Most simply, the difference ΔA / Fn or its magnitude (absolute value) represents the fluctuation of the sensor output before the catalyst. This is because the gradient of the air-fuel ratio diagram increases as the degree of fluctuation increases, and the absolute value of the difference ΔA / Fn increases. Therefore, the difference ΔA / Fn at a predetermined timing can be used as an output fluctuation parameter.

ただし、本実施形態では精度向上のため、複数の差ΔA/Fnの平均値を出力変動パラメータとする。本実施形態では、1または複数(例えば100)のエンジンサイクルの間、触媒前センサ42の出力を取得し、各タイミングでの差ΔA/Fnを算出し、その差ΔA/Fを正の符号を有するものと負の符号を有するものとに分けて、同じ符号同士の差ΔA/Fの絶対値を積算し、それぞれの最終積算値をサンプル数で除し、所定エンジンサイクル内の正の符号を有する差ΔA/Fnの絶対値の平均値と負の符号を有する差ΔA/Fの絶対値の平均値とを求める。こうして求められた最終的な2つの平均値が出力変動パラメータX(+)、X(−)とされる。出力変動パラメータX(+)は、触媒前センサ出力が増加したときのみに関する差ΔA/Fの絶対値の平均値つまり正の値である差ΔA/Fに関する正パラメータX(+)である。また、出力変動パラメータX(−)は、触媒前センサ出力が減少したときのみに関する差ΔA/Fの絶対値の平均値つまり負の値である差ΔA/Fに関する負パラメータX(−)である。触媒前センサ出力の変動度合いが大きくなるほど出力変動パラメータXは、少なくともパラメータX(+)とパラメータX(−)とのいずれか一方は、大きくなる。   However, in this embodiment, in order to improve accuracy, an average value of a plurality of differences ΔA / Fn is used as an output fluctuation parameter. In the present embodiment, the output of the pre-catalyst sensor 42 is acquired during one or a plurality of (for example, 100) engine cycles, the difference ΔA / Fn at each timing is calculated, and the difference ΔA / F is expressed as a positive sign. The absolute value of the difference ΔA / F between the same signs is integrated into those having a negative sign and those having a negative sign, each final integrated value is divided by the number of samples, and the positive sign in a predetermined engine cycle is The average value of the absolute value of the difference ΔA / Fn and the average value of the absolute value of the difference ΔA / F having a negative sign are obtained. The final two average values thus obtained are set as output fluctuation parameters X (+) and X (−). The output fluctuation parameter X (+) is a positive parameter X (+) related to the average value of the difference ΔA / F, that is, a positive value difference ΔA / F only when the pre-catalyst sensor output increases. Further, the output fluctuation parameter X (−) is a negative parameter X (−) regarding the difference ΔA / F, which is an average value of the difference ΔA / F, that is, a negative value only when the pre-catalyst sensor output decreases. . As the degree of fluctuation of the pre-catalyst sensor output increases, the output fluctuation parameter X increases at least one of the parameter X (+) and the parameter X (−).

なお、1気筒のみリッチずれの場合、当該1気筒に対応した排気ガスを触媒前センサ42が受けた時に触媒前センサ出力が急速にリッチ側に変化(すなわち急減)するので、触媒前センサ出力の減少側のみの値をリッチずれ検出のために用いることが可能である。また、増加側の値のみを用いることでリーンずれを検出することができる。   If only one cylinder is richly deviated, the pre-catalyst sensor output rapidly changes to the rich side (ie, suddenly decreases) when the pre-catalyst sensor 42 receives exhaust gas corresponding to the one cylinder. It is possible to use a value only on the decrease side for detecting a rich shift. Further, the lean shift can be detected by using only the increasing value.

図6には、インバランス率IB(%)と出力変動パラメータXとの関係を示す。図示されるように、インバランス率IBと出力変動パラメータXとの間には強い相関関係があり、インバランス率IBの絶対値が増加するほど(気筒間空燃比インバランスの程度が大きくなるほど)パラメータX(X(+)、X(−))も増加する。   FIG. 6 shows the relationship between the imbalance rate IB (%) and the output fluctuation parameter X. As shown in the figure, there is a strong correlation between the imbalance rate IB and the output fluctuation parameter X, and as the absolute value of the imbalance rate IB increases (as the degree of inter-cylinder air-fuel ratio imbalance increases). The parameter X (X (+), X (−)) also increases.

それ故、出力変動パラメータXに基づいて気筒間空燃比インバランスが生じていること、また、そのインバランスがリーンずれによるものかリッチずれによるものかを検出することが可能である。さらに出力変動パラメータXに基づいて気筒間空然比インバランスの程度を検出することができる(知ることができる)。   Therefore, it is possible to detect that an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance has occurred based on the output fluctuation parameter X and whether the imbalance is due to lean deviation or rich deviation. Further, the degree of the air-fuel ratio imbalance among cylinders can be detected based on the output fluctuation parameter X (can be known).

ここで、気筒間空然比インバランスの検出および、その検出時のサブフィードバック学習における所定領域の補正変更に関して、図7のフローチャートに基づいて説明する。なお図7のルーチンはECU50によりエンジン始動後、一度のみ実行される。しかし、以下に説明される処理が適宜実行されたり、繰り返されたりしてもよい。   Here, detection of the air-fuel ratio imbalance between cylinders and correction correction of a predetermined region in sub-feedback learning at the time of detection will be described based on the flowchart of FIG. Note that the routine of FIG. 7 is executed only once after the engine is started by the ECU 50. However, the processing described below may be appropriately executed or repeated.

まずステップS701では、気筒間空然比インバランスの検出を行うのに適した所定の前提条件が成立しているか否かが判断される。この前提条件は、例えば次の全条件(1)〜(5)が成立したときに成立する。なお、ステップS701での前提条件は、例えば以下の条件(5)のみとされてもよく、具体的には上記ストイキ制御が実行中であることのみとされてもよい。
条件(1)エンジンの暖機が終了している。ECU50は、水温センサ56を用いて検出された水温が所定値(例えば75℃)を越えているとき暖機終了と判断する。また、エンジンオイルの温度を検出するための油温センサを設け、検出された油温が所定値を越えているとき暖機終了と判断してもよい。
条件(2)触媒前センサ42および触媒後センサ44が活性化している。ECU50は、両センサのインピーダンスがそれぞれ所定の活性温度相当の値になっているとき、両センサが活性化していると判断する。
条件(3)触媒コンバータ40の触媒が活性化している。ECU50は、エンジン運転状態に基づき推定した触媒コンバータ40の触媒の温度が所定の活性温度相当の値になっているとき、触媒が活性化したと判断する。
条件(4)エンジンが定常運転中である。ECU50は、エンジンの回転速度と負荷の所定時間内の変動幅が所定値以内のとき、エンジンが定常運転中と判断する。
条件(5)通常の上記空燃比フィードバック制御の実行中である。
First, in step S701, it is determined whether or not a predetermined precondition suitable for detecting an air-fuel ratio imbalance among cylinders is satisfied. This precondition is satisfied, for example, when the following all conditions (1) to (5) are satisfied. Note that the precondition in step S701 may be, for example, only the following condition (5), specifically, only that the stoichiometric control is being executed.
Condition (1) The warm-up of the engine has been completed. The ECU 50 determines that the warm-up has ended when the water temperature detected using the water temperature sensor 56 exceeds a predetermined value (for example, 75 ° C.). Further, an oil temperature sensor for detecting the temperature of the engine oil may be provided, and it may be determined that the warm-up has ended when the detected oil temperature exceeds a predetermined value.
Condition (2) The pre-catalyst sensor 42 and the post-catalyst sensor 44 are activated. The ECU 50 determines that both sensors are activated when the impedance of both sensors is a value corresponding to a predetermined activation temperature.
Condition (3) The catalyst of the catalytic converter 40 is activated. The ECU 50 determines that the catalyst is activated when the temperature of the catalyst of the catalytic converter 40 estimated based on the engine operating state is a value corresponding to a predetermined activation temperature.
Condition (4) The engine is in steady operation. The ECU 50 determines that the engine is in steady operation when the fluctuation range of the engine speed and load within a predetermined time is within a predetermined value.
Condition (5) The normal air-fuel ratio feedback control is being executed.

前提条件が成立していない場合にはステップS701で否定判定されて、ステップS701に戻る。他方、前提条件が成立している場合には、ステップS701で肯定判定されて、ステップS703において、触媒前センサ出力A/Fnが取得される。なお触媒前センサ出力A/Fnはここでは触媒前センサ42の出力電圧Vfを空燃比に換算した値である。   If the precondition is not satisfied, a negative determination is made in step S701, and the process returns to step S701. On the other hand, if the precondition is satisfied, an affirmative determination is made in step S701, and the pre-catalyst sensor output A / Fn is acquired in step S703. Here, the pre-catalyst sensor output A / Fn is a value obtained by converting the output voltage Vf of the pre-catalyst sensor 42 into an air-fuel ratio.

次に、ステップS705において、上で説明したようにして、出力変動パラメータX(X(+)、X(−))が求められる。そして、ステップS707で、触媒前センサ出力が減少したときのみに関する差ΔA/Fの絶対値の平均値つまり負の値である差ΔA/Fに関する負パラメータX(−)と、触媒前センサ出力が増加したときのみに関する差ΔA/Fの絶対値の平均値つまり正の値である差ΔA/Fに関する正パラメータX(+)とが比較される。   Next, in step S705, the output variation parameter X (X (+), X (-)) is obtained as described above. In step S707, the negative parameter X (−) regarding the average value of the difference ΔA / F, that is, the negative value difference ΔA / F only when the pre-catalyst sensor output is decreased, and the pre-catalyst sensor output are The average value of the absolute value of the difference ΔA / F only when increasing, that is, the positive parameter X (+) regarding the difference ΔA / F, which is a positive value, is compared.

例えば、1気筒のみリッチずれの場合、当該1気筒に対応した排気を触媒前センサ42が受けた時にその出力が急速にリッチ側に変化すなわち急減するので、負パラメータX(−)はリッチずれの影響を強く反映した値である。同様に、1気筒のみリーンずれの場合、当該1気筒に対応した排気ガスを触媒前センサ42が受けた時にその出力が急速にリーン側に変化すなわち急増するので、正パラメータX(+)はリーンずれの影響を強く反映した値である。   For example, when only one cylinder has a rich shift, when the pre-catalyst sensor 42 receives exhaust gas corresponding to that one cylinder, the output rapidly changes to the rich side, that is, rapidly decreases, so the negative parameter X (−) This value strongly reflects the influence. Similarly, when only one cylinder is deviated lean, when the pre-catalyst sensor 42 receives exhaust gas corresponding to the one cylinder, its output rapidly changes to the lean side, that is, rapidly increases, so the positive parameter X (+) is lean. This value strongly reflects the effect of deviation.

それ故、負パラメータX(−)が正パラメータX(+)よりも大きいのでステップS707で肯定判定される場合、ステップS709に進む。そして、インバランス気筒つまり異常気筒の空燃比がストイキよりもリッチ側にずれているとみなして、図6に表した如きデータのインバランス率が正側のデータを負パラメータX(−)を用いて検索等することで、リッチずれに関するインバランス率IB(R)が算出される。   Therefore, since the negative parameter X (−) is larger than the positive parameter X (+), when an affirmative determination is made in step S707, the process proceeds to step S709. Then, assuming that the air-fuel ratio of the imbalance cylinder, that is, the abnormal cylinder is shifted to the rich side from the stoichiometry, the negative parameter X (−) is used for the data with the positive imbalance rate as shown in FIG. The imbalance rate IB (R) related to the rich shift is calculated by performing a search or the like.

逆に、負パラメータX(−)が正パラメータX(+)よりも大きくないのでステップS707で否定判定される場合、ステップS711に進む。そして、インバランス気筒の空燃比がストイキよりもリーン側にずれているとみなして、図6に表した如きデータのインバランス率が負側のデータを正パラメータX(+)を用いて検索等することで、リーンずれに関するインバランス率IB(L)が算出される。   Conversely, if the negative parameter X (−) is not greater than the positive parameter X (+), a negative determination is made in step S707, the process proceeds to step S711. Then, assuming that the air-fuel ratio of the imbalance cylinder is shifted to the lean side with respect to the stoichiometry, the data with the negative imbalance rate as shown in FIG. 6 is searched using the positive parameter X (+), etc. By doing so, the imbalance rate IB (L) regarding the lean deviation is calculated.

なお、ここでは負パラメータX(−)と正パラメータX(+)とが同じである場合、インバランス気筒の空燃比がストイキよりもリーン側にずれているものとして処理するが、その場合にインバランス気筒の空燃比がストイキよりもリッチ側にずれているものとして処理されてもよい。ただし、気筒間空然比インバランスが生じている場合、負パラメータX(−)と正パラメータX(+)とが同じである場合は実際上ありえないであろう。負パラメータX(−)と正パラメータX(+)とが同じである場合は排除されることも可能であり、この場合に別の当業者が想到できる他の処理が実行されてもよい。   Here, when the negative parameter X (−) and the positive parameter X (+) are the same, the process is performed assuming that the air-fuel ratio of the imbalance cylinder is shifted to the lean side from the stoichiometry. Processing may be performed on the assumption that the air-fuel ratio of the balance cylinder is shifted to the rich side from the stoichiometry. However, when the air-fuel ratio imbalance between cylinders occurs, it is practically impossible that the negative parameter X (−) and the positive parameter X (+) are the same. If the negative parameter X (−) and the positive parameter X (+) are the same, they can be eliminated, and in this case, other processing that can be conceived by another person skilled in the art may be performed.

ステップS709またはS711を経ると、次ぐステップS713でインバランス率IBの大きさが判定用閾値(所定値)以上であるか否かが判定される。この判定は、気筒間空然比インバランスが生じていることを検出することに相当し、また、その程度が所定レベル以上であることを検出することに相当する。ここでは、インバランス率IBが−10%以下または+10%以上であるとき肯定判定される。しかし、所定値は10%以外の値に定められてもよく、また、リーンずれに関するIB(L)に対する所定値と、リッチずれに関するIB(R)に対する所定値とは異なるパーセンテージを有してもよい。ステップS713で肯定判定されるとステップS715に進み、否定判定されると当該ルーチンは終了する。   After step S709 or S711, it is determined in the next step S713 whether or not the magnitude of the imbalance rate IB is greater than or equal to a determination threshold value (predetermined value). This determination corresponds to detecting that an air-to-cylinder air ratio imbalance has occurred, and corresponds to detecting that the degree is equal to or higher than a predetermined level. Here, an affirmative determination is made when the imbalance rate IB is -10% or less or + 10% or more. However, the predetermined value may be set to a value other than 10%, and may have a percentage different from the predetermined value for IB (L) relating to lean deviation and the predetermined value for IB (R) relating to rich deviation. Good. If a positive determination is made in step S713, the process proceeds to step S715, and if a negative determination is made, the routine ends.

ステップS715では、サブフィードバック学習の所定領域の補正または変更が図られる。この所定領域の補正ないしは変更は、サブフィードバック学習を実行するための前提条件を緩和するようになされる。その所定領域は、上記の如く、予め規定値領域に設定されていて、具体的にはエンジン回転速度と負荷とに基づいて設定されている。ここでは、ステップS709およびステップS711のいずれかで求められたインバランス率IBに応じて補正値を求め、求められた補正値で所定領域に対して補正することで、所定領域が変更させられる。なお、補正値は予め実験に基づいて定められている。その結果、補正後所定領域を用いてサブフィードバック学習が実行されつつ、エンジン10において空燃比フィードバック制御が実行されるようになる。   In step S715, a predetermined region for sub-feedback learning is corrected or changed. This correction or change of the predetermined area is made to relax the precondition for executing the sub-feedback learning. As described above, the predetermined area is set in advance as the specified value area, and is specifically set based on the engine speed and the load. Here, the predetermined area is changed by obtaining a correction value according to the imbalance rate IB obtained in either step S709 or step S711 and correcting the predetermined area with the obtained correction value. The correction value is determined in advance based on experiments. As a result, the air-fuel ratio feedback control is executed in the engine 10 while the sub feedback learning is executed using the predetermined region after correction.

ここで、図8および図9に基づいてサブフィードバック学習の所定領域の補正についてさらに説明する。   Here, based on FIG. 8 and FIG. 9, the correction | amendment of the predetermined area | region of sub feedback learning is further demonstrated.

図8には、サブフィードバック学習における所定領域(基本所定領域)Aが模式的に表されていて、所定レベル以上の気筒間空然比インバランスが生じていないときのエンジン運転状態の変化領域Sの一例が重ねて表されている。なお、図8中の横軸(エンジン回転速度)のx1は3600rpmに対応し、x2は2000rpmに対応し、縦軸(負荷;各気筒の吸気充填率)のy1は60%に対応し、y2は20%に対応する。図8から理解できるように、所定レベル以上の気筒間空然比インバランスが生じていないときに、通常の市街地走行モードで車両が走行している場合には、エンジン運転状態は概ね所定領域A内で推移する。したがって、サブフィードバック学習は十分になされて、空燃比を好適に制御することができる。   FIG. 8 schematically shows a predetermined region (basic predetermined region) A in the sub-feedback learning, and a change region S of the engine operating state when the air-fuel ratio imbalance between the cylinders exceeding a predetermined level does not occur. An example of is superimposed. In FIG. 8, x1 on the horizontal axis (engine rotation speed) corresponds to 3600 rpm, x2 corresponds to 2000 rpm, y1 on the vertical axis (load; intake charge rate of each cylinder) corresponds to 60%, and y2 Corresponds to 20%. As can be understood from FIG. 8, when the vehicle is traveling in the normal urban traveling mode when the air-fuel ratio imbalance between cylinders of a predetermined level or higher does not occur, the engine operating state is approximately the predetermined region A. It changes within. Therefore, the sub-feedback learning is sufficiently performed, and the air-fuel ratio can be suitably controlled.

しかし、例えば所定レベル以上の気筒間空然比インバランスが生じているので、運転者が、そのような気筒間空然比インバランスが生じていない場合に比べて、所望の出力を得るべくアクセルペダルの踏み込み量を多くするような場合、結果として、エンジン運転状態の変化領域は領域Sよりも高負荷高回転側の領域S´に推移し得る。この場合、エンジン運転状態が所定領域A外にあるときが増え、これによりサブフィードバック学習の実質的な実行機会が減少し、空燃比制御性能が低下し得る。そこで、このような場合には、上記の如くステップS715に至り、所定領域Aが補正変更される。   However, for example, an air-fuel ratio imbalance between cylinders of a predetermined level or higher has occurred, so that the driver can obtain the desired output as compared with the case where the air-fuel ratio imbalance between cylinders does not occur. When the amount of depression of the pedal is increased, as a result, the change region of the engine operating state can shift to the region S ′ on the higher load and higher rotation side than the region S. In this case, the number of times when the engine operating state is outside the predetermined region A increases, thereby reducing the substantial execution opportunity of sub-feedback learning and reducing the air-fuel ratio control performance. Therefore, in such a case, the process reaches step S715 as described above, and the predetermined area A is corrected and changed.

図9にインバランス率IBと補正値との関係の一例を表す。図9に示すようにインバランス率の大きさが大きくなるほど、補正値が基準値としての1から離れるように、補正値は設定されている。なお、補正値は、図9では特定のインバランス率に対するもののみ表されているが、ここでは補正値はインバランス率の増減に対してリニアに増減変化するようにインバランス率に関係付けられている。また、図9には、正のインバランス率を有するときの一例が表されているに過ぎず、負のインバランス率に対する補正値も別途設定されている。なお、このような補正値は、徒に所定領域を拡大し過ぎないように、より好適に空燃比制御が実行されるように、予め実験に基づいて設定されているとよい。   FIG. 9 shows an example of the relationship between the imbalance rate IB and the correction value. As shown in FIG. 9, the correction value is set so that the correction value is separated from 1 as the reference value as the imbalance rate increases. Note that the correction value is only shown for a specific imbalance rate in FIG. 9, but here the correction value is related to the imbalance rate so that it linearly increases and decreases with the increase and decrease of the imbalance rate. ing. Further, FIG. 9 only shows an example when a positive imbalance rate is provided, and a correction value for the negative imbalance rate is also set separately. Such a correction value is preferably set in advance based on experiments so that the air-fuel ratio control is more suitably executed so as not to overexpand the predetermined region.

例えば、図9に示すように、インバランス率が+10%のとき、エンジン回転速度の補正値として1.05が設定され、負荷の補正値として1.1が設定される。その結果、所定領域Aを定めるエンジン回転速度は補正値1.05が乗じられることで拡大変更され、所定領域Aを定める負荷は補正値1.1が乗じられることで拡大変更される。具体的には、図8のx1は3780rpmのx3に、同図のx2は2100rpmのx4に変更され、同図のy1は66%のy3に、同図のy2は22%のy4に変更させられる。つまり、図8に示すように、所定領域Aは変更後所定領域A´に拡大変更される。   For example, as shown in FIG. 9, when the imbalance rate is + 10%, 1.05 is set as the correction value of the engine rotation speed, and 1.1 is set as the correction value of the load. As a result, the engine speed that defines the predetermined area A is enlarged and changed by multiplying by the correction value 1.05, and the load that defines the predetermined area A is enlarged and changed by multiplying by the correction value 1.1. Specifically, x1 of FIG. 8 is changed to x3 of 3780 rpm, x2 of FIG. 8 is changed to x4 of 2100 rpm, y1 of FIG. 8 is changed to y3 of 66%, and y2 of FIG. 8 is changed to y4 of 22%. It is done. That is, as shown in FIG. 8, the predetermined area A is enlarged and changed to the predetermined area A ′ after the change.

このように、インバランス率つまり気筒間空然比インバランスの程度が大きくなるほどサブフィードバック学習が実行される領域が拡大するように変更されるので、エンジン運転状態の変化領域S´が変更後所定領域A´に含まれるようになる。したがって、気筒間空然比インバランスが生じているときにも、サブフィードバック学習の実行機会を十分に得ることができるようになる。よって、空燃比をより適切に制御することが可能になり、排気浄化を適切に図ることが可能になる。   Thus, since the region where the sub-feedback learning is executed is increased as the imbalance rate, that is, the degree of air-fuel ratio imbalance between cylinders increases, the engine operating state change region S ′ is changed to a predetermined value after the change. The region A ′ is included. Therefore, even when the air-to-cylinder air ratio imbalance occurs, it is possible to sufficiently obtain an execution opportunity for sub-feedback learning. Therefore, it becomes possible to control the air-fuel ratio more appropriately, and it becomes possible to appropriately purify the exhaust gas.

そして、上記のようにして気筒間空然比インバランスが生じているときにも空燃比をより適切に制御することができるので、気筒間空然比インバランスの検出が例えばアラームの点灯により運転者に知らされて、運転者が車両または内燃機関を修理するまでの間であっても、より好適に車両および内燃機関を運転し続けることができる。   Since the air-fuel ratio can be controlled more appropriately even when the air-fuel ratio imbalance between cylinders occurs as described above, the detection of the air-fuel ratio imbalance between cylinders is performed by, for example, lighting an alarm. It is possible to continue to operate the vehicle and the internal combustion engine more suitably even during the period until the driver is informed and the driver repairs the vehicle or the internal combustion engine.

なお、ここでは、サブフィードバック学習の領域が拡大変更される場合を説明したが、サブフィードバック学習の領域が既に拡大変更されているときにインバランス率の大きさが小さくなるように気筒間空然比インバランスの程度が変化した場合、サブフィードバック学習制御が実行される所定領域は小さくなるように変更されてもよい。また、インバランス率の大きさが同じ場合、負のインバランス率を有するときの補正値は、正のインバランス率を有するときの補正値と同じでもよいが、好ましくは正のインバランス率を有するときの補正値よりも補正の度合いを高めるように大きいとよい。リーンずれが生じているときには失火などにより出力が低下し易いからである。また、上記実施形態では、気筒間空然比インバランスが検出されたとき、サブフィードバック学習を実行する領域は負荷およびエンジン回転速度の両面から変更されたが、その領域は負荷およびエンジン回転速度のいずれか一方においてのみ変更されてもよい。   Here, the case where the sub feedback learning area is enlarged and changed has been described here, but the inter-cylinder space is reduced so that the imbalance rate becomes smaller when the sub feedback learning area is already enlarged and changed. When the degree of specific imbalance changes, the predetermined area in which the sub-feedback learning control is executed may be changed to be small. When the imbalance rate is the same, the correction value when the negative imbalance rate is the same as the correction value when the positive imbalance rate is used, but preferably the positive imbalance rate is It is preferable that the correction value is larger than the correction value when it is provided. This is because when lean deviation occurs, the output is likely to decrease due to misfire or the like. Further, in the above embodiment, when the air-fuel ratio imbalance between cylinders is detected, the area where the sub-feedback learning is performed is changed from both the load and the engine speed, but the area is the load and the engine speed. It may be changed only in either one.

また、サブフィードバック学習の実行条件を規定する上記所定領域はエンジンの負荷および回転速度の両方に基づいて定められる以外に、それらのいずれか一方に基づいて定められてもよい。さらに、サブフィードバック学習における所定領域は、単に検出される運転状態またはそれに相当する値等に対して定められてもよく、換言すると、エンジンの負荷および回転速度の少なくともいずれか一方を検出するための1つ以上のセンサ(検出器)の出力またはこの出力に基づく検出値に対して定められることができる。   Further, the predetermined area that defines the execution condition of the sub-feedback learning may be determined based on any one of them in addition to being determined based on both the engine load and the rotational speed. Further, the predetermined region in the sub-feedback learning may be determined with respect to the detected driving state or a value corresponding thereto, in other words, for detecting at least one of the engine load and the rotational speed. It can be defined for the output of one or more sensors (detectors) or a detection value based on this output.

上記実施形態では、気筒間空然比インバランスの検出は、排気空燃比の変化に基づいて行われた。しかし、他の方法で気筒間空然比インバランスの検出が行われてもよい。例えば、各気筒での燃料噴射量を所定量増量変更または減量変更して、それによるエンジン出力の変化(例えばエンジン回転速度の変化)に基づいて気筒間空然比インバランスの検出(その程度を含む)が行われてもよい。   In the above embodiment, the detection of the air-fuel ratio imbalance between cylinders is performed based on the change in the exhaust air-fuel ratio. However, the detection of the air-fuel ratio imbalance among cylinders may be performed by other methods. For example, the fuel injection amount in each cylinder is increased or decreased by a predetermined amount, and the detection of the air-fuel ratio imbalance between cylinders based on the change in the engine output (for example, the change in the engine speed) is detected. Including) may be performed.

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

10 内燃機関(エンジン)
32 インジェクタ
40 触媒コンバータ
42 触媒前センサ(メイン排気ガスセンサ)
44 触媒後センサ(サブ排気ガスセンサ)
52 クランク角センサ
54 アクセル開度センサ
10 Internal combustion engine
32 Injector 40 Catalytic converter 42 Sensor before catalyst (main exhaust gas sensor)
44 Post-catalyst sensor (sub exhaust gas sensor)
52 Crank angle sensor 54 Accelerator opening sensor

Claims (3)

複数気筒を有する内燃機関の排気通路において触媒の上流に配置されたメイン排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置されたサブ排気ガスセンサと、
前記メイン排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比のメインフィードバック制御を行うメインフィードバック手段と、
前記サブ排気ガスセンサの出力に基づいて、前記メインフィードバック制御を補完するためのサブフィードバック制御を行うサブフィードバック手段と、
前記内燃機関の負荷および回転速度の少なくともいずれか一方を検出するための1つ以上のセンサの出力または該出力に基づく検出値が所定領域にあるとき、前記サブフィードバック制御において算出されるサブフィードバック補正値に基づいて、サブフィードバック学習値を算出するサブフィードバック学習手段と、
気筒間空然比インバランスを検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果に応じて前記サブフィードバック学習手段における前記所定領域を変更する変更手段と
を備えた、内燃機関の制御装置。
A main exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst in an exhaust passage of an internal combustion engine having a plurality of cylinders;
A sub exhaust gas sensor disposed downstream of the catalyst;
Main feedback means for performing main feedback control of the air-fuel ratio based on the output of the main exhaust gas sensor;
Sub-feedback means for performing sub-feedback control for complementing the main feedback control based on the output of the sub-exhaust gas sensor;
Sub feedback correction calculated in the sub feedback control when the output of one or more sensors for detecting at least one of the load and the rotational speed of the internal combustion engine or a detection value based on the output is in a predetermined region Sub-feedback learning means for calculating a sub-feedback learning value based on the value;
Detection means for detecting an air-fuel ratio imbalance between cylinders;
A control device for an internal combustion engine, comprising: a changing unit that changes the predetermined region in the sub-feedback learning unit according to a detection result of the detecting unit.
前記変更手段は、前記検出手段により気筒間空然比インバランスが検出されたとき、前記所定領域を拡大する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the change unit expands the predetermined region when an air-fuel ratio imbalance among cylinders is detected by the detection unit. 前記変更手段は、気筒間空然比インバランスの程度が大きくなるほど前記所定領域が拡大するように、該所定領域を変更する、請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。   3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the changing unit changes the predetermined area so that the predetermined area expands as the degree of the air-fuel ratio imbalance between cylinders increases.
JP2012095585A 2012-04-19 2012-04-19 Control device for internal combustion engine Pending JP2013221483A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012095585A JP2013221483A (en) 2012-04-19 2012-04-19 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012095585A JP2013221483A (en) 2012-04-19 2012-04-19 Control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013221483A true JP2013221483A (en) 2013-10-28

Family

ID=49592638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012095585A Pending JP2013221483A (en) 2012-04-19 2012-04-19 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013221483A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130197783A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-01 Toshikazu Kato Air-fuel ratio imbalance detecting device and air-fuel ratio imbalance detecting method for internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130197783A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-01 Toshikazu Kato Air-fuel ratio imbalance detecting device and air-fuel ratio imbalance detecting method for internal combustion engine
US9074545B2 (en) * 2012-02-01 2015-07-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio imbalance detecting device and air-fuel ratio imbalance detecting method for internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5505447B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5348190B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5278466B2 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device
JP5429230B2 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device for multi-cylinder internal combustion engine
JP2011027059A (en) Engine cotrol apparatus
JP5110194B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP5208289B1 (en) General-purpose engine control device
JPWO2012077164A1 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device for multi-cylinder internal combustion engine
JP5337140B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP6102885B2 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device
JP2012145054A (en) Apparatus for detecting fluctuation abnormality of air-fuel ratios among cylinders of multi-cylinder internal combustion engine
JP4790787B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2013007280A (en) Device for detecting abnormal air-fuel ratio variation in cylinder for multi-cylinder internal combustion engine
JP5348228B2 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device
JP2013221483A (en) Control device for internal combustion engine
JP2012237279A (en) Apparatus for detecting abnormal air-fuel ratio variation between cylinder of multi-cylinder internal combustion engine
JP5598427B2 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device for multi-cylinder internal combustion engine
JP2017020417A (en) Control device of internal combustion engine
JP2014152761A (en) Device for detecting abnormal air-fuel ratio variation between cylinders in multi-cylinder internal combustion engine
JP6252093B2 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device
JP2013100759A (en) Device for detecting variation abnormality in air-fuel ratio between cylinders
JP5605317B2 (en) Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device for multi-cylinder internal combustion engine
JP5260770B2 (en) Engine control device
JP2012246814A (en) Inter-cylinder air-fuel ratio variation failure detection device for multi-cylinder internal combustion engine
JP2013007281A (en) Device for detecting abnormal variation in air-fuel ratio among cylinders of multi-cylinder internal combustion engine