JP4144275B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、空燃比のガード値を内燃機関の回転速度変動量に基づいて設定する制御装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来より、内燃機関の燃焼空燃比を目標空燃比にて制御するために、空燃比を検出するためのセンサ出力値と目標空燃比との偏差に基づいて燃料噴射量を制御し、空燃比を目標空燃比に追従させ精度良い空燃比制御を行う技術が広く知られている。このような制御では、通常、燃焼の空燃比を検出するセンサとして、酸素濃度に応じて空燃比を出力するO2センサ、或いは酸素濃度に応じて空燃比をリニアに出力するA/Fセンサ等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、空燃比を精度良く制御するための空燃比フィードバック制御は、空燃比を検出するセンサが正しい値を出力しない限り成立しない制御である。すなわち、空燃比を検出するセンサが一時的に空燃比出力値を誤った値を出力した場合には、この誤った出力値と目標空燃比との偏差に基づいて燃料噴射量の補正を行うために、例えば、実空燃比は理論空燃比近傍であるのに対してセンサ出力値が大きくリッチを示した場合、フィードバック補正係数が燃料噴射量を減量する補正値に設定されてしまい、実空燃比は大きくリーンになってしまう。同様に、センサ出力値が大きくリーンを示した場合、フィードバック補正係数が燃料噴射量を増量する補正値に設定されてしまい、実空燃比は大きくリッチになってしまう。
【0004】
何れの場合であっても、センサ出力値が実空燃比とは異なる値を示すために、空燃比を目標空燃比から大きく外れてしまうという虞がある。
【0005】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、センサ出力値が実空燃比とは大きく異なる場合であっても、実空燃比が目標空燃比からずれることを抑制することのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1の発明のように、内燃機関の排気通路中に配設されて排気通路中の排気ガス成分を検出する空燃比センサ出力値と、目標空燃比とに基づいて燃料噴射量をフィードバック制御するためのフィードバック補正係数を演算する内燃機関の空燃比制御装置において、内燃機関の回転変動に基づいて、フィードバック補正係数に対するガード値を設定する。
【0007】
これにより、実空燃比が目標回転速度からずれたことにより、回転速度変動が生じた場合に、本発明では回転変動に基づいてフィードバック補正係数に対するガード値を設定するので、燃料噴射量を大きく補正することが抑制されて、実空燃比が目標空燃比からずれることを抑制することができる。
【0008】
また、請求項1の発明では、上述のガード値として、燃料噴射量を減量側に補正するフィードバック補正係数に対するリーン側ガード値、及び/または、燃料噴射量を増量側に補正するフィードバック補正係数に対するリッチ側ガード側を備える。
【0009】
これにより、空燃比センサ出力値がリッチ側に誤った出力値を出力した場合にも、リーン側に誤った出力値を出力した場合にも、実空燃比が目標空燃比からずれることを抑制することができる。
【0010】
また、請求項1の発明では、ガード値設定手段は、回転速度変動が所定値よりも大きい場合は、回転速度変動に応じて、リッチ側ガード値及び/またはリーン側ガード値をフィードバック補正係数の基準値に対する偏差が小さくなるよう設定する。
【0011】
これにより、回転速度変動が大きくなった場合には、フィードバック補正係数に対するリッチ側ガード値及び/またはリーン側ガード値を小さく設定する。このとき、例えば、空燃比センサの出力が実空燃比に比してリッチ側の出力値を出力した場合であっても、回転変動が大きくなると、燃料噴射量を補正するためのフィードバック補正係数に対するガード値を小さく設定するので、フィードバック補正係数はガード値を越えた値には設定されない。すなわち、燃料噴射量が誤って大きく減量補正されることが抑制されるので、実空燃比が目標空燃比からずれることが抑制される。
【0012】
また、同様に、請求項2の発明のように、ガード値設定手段は、回転速度変動が請求項1の所定値よりも小さい場合は、リッチ側ガード値及び/またはリーン側ガード値をフィードバック補正係数の基準値に対する偏差が徐々に大きくなるように設定する。
【0013】
このように、回転速度変動が小さい場合には、フィードバック補正係数に対するガード値を徐々に大きくなるように設定すると良い。
【0014】
【実施の形態】
<第1の実施の形態>
以下、この発明を具体化した本実施の形態を図面に従って説明する。図1は、本実施の形態にかかるエンジン制御装置を示す全体構成図である。
【0015】
図1において、エンジン1は火花点火式の4サイクル多気筒内燃機関からなり、その吸気ポートと排気ポートにはそれぞれ吸気管2と排気管3とが接続されている。吸気管2には、図示しないアクセルペダルに連動するスロットル弁4が設けられると共に、吸入空気の量を検出するためのエアフローメータ5が配設されている。スロットル弁4の開度はスロットルセンサ20により検出され、同センサ20によればスロットル全閉の状態も併せて検出される。
【0016】
エンジン1の気筒を構成するシリンダ6内には図の上下方向に往復動するピストン7が配設され、同ピストン7はコンロッド8を介して図示しないクランク軸に連結されている。ピストン7の上方にはシリンダ6及びシリンダヘッド9にて区画された燃焼室10が形成され、燃焼室10は吸気バルブ11及び排気バルブ12を介して前記吸気管2及び排気管3に連通している。シリンダ6(ウォータジャケット)には、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ17が配設されている。
【0017】
排気管3には2つの触媒コンバータ13,14が配設されており、これら触媒コンバータ13,14は、排ガス中のHC,CO,NOxといった三成分を浄化するための三元触媒からなる。上流側の触媒コンバータ13は、下流側の触媒コンバータ14に比べてその容量が小さく、エンジン始動直後の暖機が比較的早い、いわゆるスタートキャタリストとしての役割を持つ。なお、上流側の触媒コンバータ13は、エンジン排気ポート端面から約300mm程度の位置に設けられる。
【0018】
触媒コンバータ13の上流側には、限界電流式積層空燃比センサからなる積層A/Fセンサ15が設けられ、同積層A/Fセンサ15は排ガス中の酸素濃度(或いは、未燃ガス中の一酸化炭素の濃度)に比例して広域で且つリニアな空燃比信号を出力する。また、触媒コンバータ14の下流側には、理論空燃比(ストイキ)を境にしてリッチ側とリーン側とで異なる電圧信号を出力するO2センサ16が設けられている。本実施の形態では、積層A/Fセンサ15の出力と目標空燃比とに基づいて空燃比フィードバック制御を実施する。フィードバック制御については、従来より知られる制御で良く、たとえば、実空燃比のセンサ出力値と目標空燃比との偏差に応じて燃料噴射量を補正するためのフィードバック補正係数を演算する。また、触媒コンバータ14の下流側に配設されるO2センサの出力値に基づいて触媒コンバータ14の上流側目標空燃比を補正するようにしても良い。
【0019】
電磁駆動式のインジェクタ18には図示しない燃料供給系から高圧燃料が供給され、インジェクタ18は通電に伴いエンジン吸気ポートに燃料を噴射供給する。本実施の形態では、吸気マニホールドの各分岐管毎に1つずつインジェクタ18を有するマルチポイントインジェクション(MPI)システムが構成されている。シリンダヘッド9に配設された点火プラグ19は、図示しないイグナイタから供給される点火用高電圧により発火する。
【0020】
この場合、吸気管上流から供給される新気とインジェクタ18による噴射燃料とがエンジン吸気ポートにて混合され、その混合気が吸気バルブ11の開弁動作に伴い燃焼室10内に流入する。燃焼室10内に流入した燃料は、点火プラグ19による点火火花にて着火され、燃焼に供される。
【0021】
吸気バルブ11を所定のタイミングで開閉させるための吸気側カム軸21と、排気バルブ12を所定のタイミングで開閉させるための排気側カム軸22とは、図示しないタイミングベルト等を介してクランク軸に駆動連結される。吸気側カム軸21には油圧駆動式の吸気側可変バルブタイミング機構23が設けられ、排気側カム軸22には同じく油圧駆動式の排気側可変バルブタイミング機構24が設けられている。
【0022】
吸気側及び排気側可変バルブタイミング機構23,24はそれぞれ、吸気側及び排気側カム軸21,22とクランク軸との間の相対的な回転位相を調整するための位相調整式可変バルブタイミング機構として設けられ、その動作は図示しないソレノイドバルブによる油圧制御に従い調整される。すなわち、吸気側及び排気側可変バルブタイミング機構23,24の制御量に応じて、吸気側及び排気側カム軸21,22がクランク軸に対して遅角側或いは進角側に回動し、その動作に合わせて吸気及び排気バルブ11,12の開閉時期が遅角側或いは進角側に移行する。
【0023】
吸気側カム軸21には、同カム軸21の回転位置を検出するための吸気側カム位置センサ25が設けられ、排気側カム軸22には、同カム軸22の回転位置を検出するための排気側カム位置センサ26が設けられている。
【0024】
電子制御装置(ECU)30は、CPU31、ROM32、RAM33、バックアップRAM34等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。ECU30は、前記したエアフローメータ5、A/Fセンサ15、O2センサ16、水温センサ17、スロットルセンサ20及びカム位置センサ25,26の各々の検出信号を入力し、各検出信号に基づいて吸入空気量Qa、触媒上流側及び下流側の空燃比(A/F)、エンジン水温Tw、スロットル開度、カム位置などのエンジン運転状態を検知する。またその他に、ECU30には、720°CA毎にパルス信号を出力する基準位置センサ27と、より細かなクランク角毎(例えば、30°CA毎)にパルス信号を出力する回転角センサ28とが接続され、ECU30は、これら各センサ27,28からのパルス信号を入力して基準クランク位置(G信号)及びエンジン回転数Neを検知する。
【0025】
ECU30は、上記の如く検出した各種のエンジン運転状態に基づき、インジェクタ18による燃料噴射の制御や、点火プラグ19による点火時期の制御や、可変バルブタイミング機構23,24による吸排気バルブ11,12の開閉時期の制御を実施する。
【0026】
以上のような構成において実施される本発明に係るフィードバック補正係数に対するガード処理プログラムを図2乃至図6と図9の図面を用いて詳細に説明する。まず、空燃比フィードバックプログラムについて、図8のフローチャートを用いて簡単に説明する。まず、ステップS301では、フィードバック条件が成立するか否かが判定される。このフィードバック条件は、例えば、A/Fセンサ15の活性状態や、過渡運転状態として、加減速運転状態(燃料カットや燃料増量補正等)ではない等の条件である。フィードバック制御を実行する条件として、上述の条件をすべて満足するときのみ、ステップS302へ進む。この条件を満足しないときには、ステップS309へ進み、フィードバック補正係数FAFに1を設定し、本ルーチンを終了する。
【0027】
一方、ステップS302では、内燃機関の運転条件として、エンジン回転速度Ne、吸気管圧力Pm、エンジン冷却水温Thw等を検出する。そして、ステップS303では、上述の運転条件に基づいて、目標空燃比を演算する。つぎに、ステップS304にて、A/Fセンサ15により排気管3中の実空燃比を検出する。
【0028】
ステップS305では、ステップS303にて演算された目標空燃比と、ステップS304にて検出された実空燃比との偏差に基づいて空燃比を制御するための空燃比フィードバック補正係数FAFが演算される。そして、ステップS306にて、フィードバック補正係数と、後述するフィードバック補正係数FAFに対するガード(FAFgardL,FAFgardR)とを比較する。
【0029】
フィードバック補正係数FAFが、ガード領域内FAFgardL<FAF<FAFgardRであれば、フィードバック補正係数FAFは、目標空燃比と実空燃比とに基づいて設定された値のまま、本ルーチンを終了する。
【0030】
一方、ステップS306にて、フィードバック補正係数FAFが後述するガード値FAFgardLよりも小さければ、ステップS307に進み、フィードバック補正係数FAFをFAFgardLに設定し、本ルーチンを終了する。一方、ステップS306にて、フィードバック補正係数FAFが後述するガード値FAFgardRよりも大きいときには、ステップS308へ進み、フィードバック補正係数FAFにガード値FAFgardRを設定し、本ルーチンを終了する。
【0031】
図2のフローチャートは、本発明のメインプログラムであり、まず、ステップS100にて、実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、実行条件はフィードバック制御が成立する条件であり、例えば、A/Fセンサ15の活性状態や、過渡運転状態として、加減速運転状態(燃料カットや燃料増量補正等)ではない等の条件である。フィードバック制御を実行する条件として、上述の条件全て満足するときのみ、ステップS110へ進む。一方、フィードバック制御を実行する条件を一つでも満たさない場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【0032】
実行条件が成立し、ステップS110に進むと、内燃機関のエンジン回転速度に基づいて、回転速度の変動量(以下、ラフネス検出値と称する。)を演算により求める。この演算は、図3のフローチャートに示すラフネス検出値演算プログラムによって行われる。このプログラムは、例えば、図示しないエンジンのクランク軸の回転位相が30°CA毎に起動され、ラフネス検出値演算が実行される。このプログラムが起動されると、まず、ステップS101にて内燃機関のクランク軸角度30°CA毎に回転角速度ω(n)を演算し、RAM33に保存する。ここで、回転角速度ω(n)の演算は、例えば、30°CA経過するのに要した時間をタイマによりカウントし、カウント値に基づいて1秒当たりの回転角度として回転角速度ω(n)を演算する。
【0033】
そして、ステップS102では、RAM33に保存されている4回前の回転角速度ω(n−4)と前回の回転角速度ω(n)を呼び出し、ステップS103へ進む。ステップS103では、回転角速度の平均値Δωave(=(ω(n−4)−ω(n))/4)を演算する。ステップS104では、前回の回転速度と今回の回転速度の偏差Δω(=ω(n−1)−ω(n))を演算し、ステップS105へ進む。ステップS105では、ステップS103にて演算したΔωaveと、ステップS104にて演算したΔωとに基づいて、ラフネス検出値Δωgard(=Δωave−Δω)を演算する。
【0034】
このラフネス検出値Δωgardを図4に示されるタイムチャートを用いて説明する。180°CA毎の回転角速度偏差Δω(n)が図中○にて、平均角速度偏差Δωaveは図中△にて示されている。ラフネス検出値は、この平均角速度偏差Δωaveから180°CA間の回転角速度偏差Δωを差し引いた値であり、この値が基準値(Δωave)から大きくずれるときにはエンジンの変動量が大きいことを示し、この値が、基準値(Δωave)からずれの小さいときはエンジンの変動量が小さいことを示す。また、回転速度が落ち込む側の変動は、ラフネス検出値Δωgardとして負の値が、一方、回転速度が突出する側の変動は、ラフネス検出値Δωgardとして正の値が演算により算出される。
【0035】
以上のように、ラフネス検出値の演算プログラムによって、ラフネス検出値Δωgardが演算されると、再び図2のメインルーチンのステップS120へ戻る。そして、ラフネス検出値Δωgardに基づいて空燃比のガード値に対するガード補正値RVCgard(n)を演算する。このガード補正値RVCgard(n)の演算は、図5に示すマップにより演算される。図5のマップによれば、ラフネス検出値Δωgardが大きくなる(回転速度の落ち込みが大きくなる)ほど、フィードバック補正係数FAF値に対するガード値(FAFgardL,FAFgardR)を、フィードバック補正係数FAF値の基準値(例えば、1)に対して小さくなるような補正値(図5中の実線)を設定する。
【0036】
つぎに、ステップS130では、補正値RVCgard(n)が所定値COEF1以下であるか否かを判定する。ここで、所定値COEF1よりも小さいと判定された場合、すなわち、ラフネス検出値Δωgard(n)がエンジン回転速度の変動量(落ち込み)が大きいことを示す場合、ステップS140へ進みフィードバック補正値に対するガード値に対する最終補正値LRVCgard(n)にステップS120にて演算されたガード補正値RVCgard(n)を入力してステップS160へ進む。
【0037】
一方、補正値RVCgard(n)が所定値COEF1よりも大きい場合、ラフネス検出値Δωgard(n)がエンジン回転速度の変動量(落ち込み)が小さいことを示す場合、ステップS150へ進む。ステップS150では、フィードバック補正値に対するガード値を徐々に大きくしていくための所定値COEF2が最終補正値LRVCgard(n)として設定されて、ステップS160へ進む。
【0038】
ステップS160では、フィードバック補正値FAFに対するガード値としてリーン側のフィードバック補正値に対するガード値FAFgardL(n)は、前回のガード値FAFgardL(n)にステップS140、若しくは、ステップS150にて設定された最終補正値LRVCgard(n)を減算して求められる。同様に、リッチ側のフィードバック補正値に対するガード値FAFgardR(n)は、前回のガード値FFgardR(n)に最終補正値LVCgard(n)を加算して求められる。
【0039】
以上のようにして得られるフィードバック補正値に対するガード値FAFgardL(n),FAFgardR(n)を、A/Fセンサ15の出力値が誤っている場合の空燃比制御に用いた場合について、図6のタイムチャートを用いて説明する。なお、このタイムチャートにおいては、リアO2センサのサブフィードバック制御が行われない例について説明する。
【0040】
まず、図6(a)は、A/Fセンサ15の出力値を示している。A/Fセンサ15の出力値は、図中ポイントAまでは、実空燃比と同一のA/F出力値を出力しており、図中のA点からB点までは、図中点線で示すように実空燃比とは異なるA/F出力値を出力する。(図中のB点以降では、A/F出力値は省略している。)このようにA/Fセンサ15の出力値が誤った場合、従来技術のフィードバック補正係数FAFは、図中のA点までは、通常のフィードバック制御として、A/Fセンサ15の出力値がリーン・リッチ切り替り時には、FAF値のスキップ制御が行われ、A/Fセンサ15の出力値がリッチ若しくは、リーン出力の場合には、FAF値の積分制御が行われる。このようにして、空燃比を目標空燃比(理論空燃比)に制御する。ここで、図中のA点以降において、A/Fセンサ15の出力値が大きくリッチになると、フィードバック制御は、リッチな空燃比を目標空燃比(理論空燃比)に追従させようとして、燃料噴射量を減量補正するためにFAF値を小さくしてしまう。そして、図中の斜線部の空燃比フィードバック補正係数FAFのガード値(固定値:従来)に設定される。このため、燃料噴射量は、FAF値の補正によって大きく減量補正されてしまい、実空燃比は大きくリーンとなってしまう。
【0041】
また、図中のB点にて、A/Fセンサ15の出力値が正常の値に戻った場合には、リーンな空燃比を出力するので、FAF値は、大きくスキップされて燃料噴射量を大きく増量補正する値に制御される。以上のように、従来技術では、大きく燃料噴射量が変更されるので、図6(a)の一点鎖線にて示すように実空燃比は大きく乱れてしまう可能性がある。そこで、本実施の形態では、図6(b)に示すようにラフネス検出値Δωgardを図3のラフネス検出値演算ルーチンから求め、このラフネス検出値Δωgardに基づいて、図6(c)に示すようにFAF値のガードに対する最終補正値RVCgardを設定する。この最終補正値RVCgardは、ラフネス検出値Δωgardが大きいほど、FAF値に対するガード値がフィードバック補正係数FAF値の基準値(例えば、1)に対して小さくなるように補正する。
【0042】
すなわち、実空燃比が目標空燃比(理論空燃比)から大きく外れることで、FAF値が燃料噴射量が大きく減量補正すると、実空燃比はリーンとなって、ラフネス検出値Δωgardは大きくなる。ところが、本実施の形態では、この最終補正値RVCgardの設定を、ラフネス検出値Δωgardが基準値(例えば、1)に対して大きくなる場合には、FAF値のガード値(FAFgardL,FAFgardR)がフィードバック補正係数FAF値の基準値(例えば、1)に対する偏差が小さくなるように補正する。そして、ラフネス検出値Δωgardが小さい場合には、徐々にFAF値のガード値(FAFgardL,FAFgardR)がフィードバック補正係数FAF値の基準値(例えば、1)からの偏差が大きくなるように補正される。
【0043】
以上のようにラフネス検出値Δωgardに応じて、フィードバック補正係数FAF値に対するガード値を補正するので、図6(d)に示すように、燃料噴射量を誤って補正するFAF値がガードFAFgardLに設定される。FAF値がガード値FAFgardLに設定されると、燃料噴射量を大きく減量補正することが防止されるので、図6(a)に示すように実空燃比が大きく目標空燃比(理論空燃比)から大きく外れることが防止される。また、A/Fセンサ15の出力値が実空燃比とは、ことなり大きくリーン側にずれた場合でも、本実施の形態によれば、回転速度変動に応じてガード値(FAFgardL,FAFgardR)を補正するので、フィードバック補正係数FAF値が誤って燃料噴射量を増量補正することが抑制され、実空燃比が目標空燃比(理論空燃比)から大きく外れることが抑制される。
【0044】
以上のように、本実施の形態では、A/Fセンサ15の出力値が実空燃比から大きく外れても、ラフネス検出値Δωgardに基づいてガード値(FAFgardL,FAFgardR)を補正するので、フィードバック補正係数FAF値は、誤って燃料噴射量を補正することが抑制され、ゆえに、実空燃比が目標空燃比から大きく外れることが抑制される。
【0045】
なお、本実施の形態においては、ラフネス検出値が大きくなった場合、特に、回転変動量が落ち込んだ場合にのみガード値(FAFgardL,FAFgardR)と基準値1との偏差を小さくするように設定したが、ラフネス検出値Δωgardにより、回転速度変動として落ち込みと突出とのどちらかが検出された場合に、ガード値(FAFgardL,FAFgardR)と基準値1との偏差を小さくするように設定しても良いし、回転速度変動として落ち込みと突出との両者でも良い。
【0046】
本実施の形態において、回転速度変動検出手段は図3のフローチャートに、ガード値設定手段は図2のフローチャートに相当し、それぞれ機能する。
【0047】
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、図5に示すラフネス検出値Δωgardに応じて演算される補正値により、フィードバック補正係数FAF値に対するガード値(FAFgardL,FAFgardR)を設定していた。本実施の形態では、フィードバック補正係数FAF値に対するガード値(FAFgardL,FAFgardR)の設定方法を以下に説明する異なる手法にて実施する。以下では、図7のフローチャートに示すガード値(FAFgardL,FAFgardR)演算プログラムについて、第1の実施の形態にて用いられた図2のフローチャートと同一の処理ステップには同一の符号を付して、異なる部分について説明する。
【0048】
まず、図7のフローチャートにおいて、ステップS100にて、実行条件が成立するか否かを判定し、成立しない場合にはそのまま本ルーチンを終了する。一方、成立する場合には、ステップS110以降の処理を実施する。ステップS110の処理では、内燃機関のエンジン回転速度の変動量として、第1の実施の形態同様にラフネス検出値Δωgardを演算する。そして、ステップS200にて、ラフネス検出値Δωgardから所定値COEF3を減じた値を演算する。ラフネス検出値Δωgardは、回転速度Neが落ち込む場合には負の値が算出される。本実施の形態では、回転速度Neの落ち込みに対してガード値(FAFgardL,FAFgardR)を補正するために、ステップS210ではラフネス検出値Δωgardから所定値COEF3(負の値)が減じた値が負の値である場合には、ステップS220へ進む。
【0049】
ステップS220では、図8のマップを用いて、(Δωgard―COEF3)に応じたガード補正値RVCgard(n)を演算する。このマップによれば、(Δωgard―COEF3)が大きいほど、大きな補正値RVCgard(n)が設定され、ステップS240に進む。ステップS240では、フィードバック補正係数FAF値に対するガード値(FAFgardL,FAFgardR)を補正するための最終補正値LRVCgard(n)に設定し、ステップS160へ進む。一方、ステップS210にて、(Δωgard―COEF3)が正の値であると判定されると、ステップS230にて、ガード値(FAFgardL,FAFgardR)を徐々に大きくする、すなわち、FAF値の基準値(例えば、1)に対する偏差が大きくなるように、所定係数COEF4を最終補正量LRVCgard(n)に設定して、ステップS160へ進む。
【0050】
ステップS160では、ステップS230、若しくはステップS240にて設定された最終補正値LRVCgard(n)に基づいて、第1の実施の形態同様にフィードバック補正係数FAF値に対するガード値(FAFgardL,FAFgardR)を設定する。以上のように、本実施の形態であっても、第1の実施の形態同様に、A/Fセンサ15の出力値が実空燃比から大きく外れても、ラフネス検出値Δωgardに基づいてガード値(FAFgardL,FAFgardR)を補正するので、フィードバック補正係数FAF値は、誤って燃料噴射量を補正することが抑制され、ゆえに、実空燃比が目標空燃比から大きく外れることが抑制される。
【0051】
本実施の形態において、ガード値設定手段は図7のフローチャートに相当し、機能する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略構成図
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るフィードバック補正係数FAF値に対するガード値演算プログラム
【図3】本発明のラフネス検出値演算プログラム
【図4】エンジン回転角速度ω(n)に基づいてラフネス検出値を演算するためのタイミングチャート
【図5】本発明の第1の実施の形態に係るラフネス検出値Δωgardと補正値RVCgardとの特性を示す図
【図6】A/Fセンサ出力が実空燃比に比してリッチ側の出力を行った場合の従来技術と本発明とを示すタイミングチャート
【図7】本発明の第2の実施の形態に係るフィードバック補正係数FAF値に対するガード値演算プログラム
【図8】本発明の第2の実施の形態に係るラフネス検出値Δωgardと補正値RVCgardとの特性を示す図
【図9】本発明の第1の実施の形態における空燃比フィードバック制御のプログラム
【符号の説明】
1…内燃機関としてのエンジン、
2…吸気管、
3…排気管、
19…点火プラグ、
11…吸気バルブ、
12…排気バルブ、
18…インジェクタ、
19…点火プラグ、
20…スロットルセンサ、
27…基準位置センサ、
28…回転角センサ、
30…ECU。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a control device that sets a guard value for an air-fuel ratio based on a rotational speed fluctuation amount of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to control the combustion air-fuel ratio of the internal combustion engine at the target air-fuel ratio, the fuel injection amount is controlled based on the deviation between the sensor output value for detecting the air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is reduced. A technique for performing accurate air-fuel ratio control by following a target air-fuel ratio is widely known. In such a control, as a sensor for detecting the air-fuel ratio of combustion, an O2 sensor that outputs the air-fuel ratio according to the oxygen concentration or an A / F sensor that linearly outputs the air-fuel ratio according to the oxygen concentration is usually used. Are known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the air-fuel ratio feedback control for accurately controlling the air-fuel ratio is a control that does not hold unless a sensor that detects the air-fuel ratio outputs a correct value. That is, when the sensor for detecting the air-fuel ratio temporarily outputs an incorrect value for the air-fuel ratio output value, the fuel injection amount is corrected based on the deviation between the incorrect output value and the target air-fuel ratio. In addition, for example, when the actual air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio, but the sensor output value is large and rich, the feedback correction coefficient is set to a correction value for reducing the fuel injection amount, and the actual air-fuel ratio Will be greatly lean. Similarly, when the sensor output value shows a large lean value, the feedback correction coefficient is set to a correction value that increases the fuel injection amount, and the actual air-fuel ratio becomes greatly rich.
[0004]
In any case, since the sensor output value shows a value different from the actual air-fuel ratio, there is a possibility that the air-fuel ratio is greatly deviated from the target air-fuel ratio.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an internal combustion engine capable of suppressing the actual air-fuel ratio from deviating from the target air-fuel ratio even when the sensor output value is significantly different from the actual air-fuel ratio. An object is to provide an air-fuel ratio control device for an engine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, as in the first aspect of the invention, the fuel injection amount is determined based on the air-fuel ratio sensor output value that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and detects the exhaust gas component in the exhaust passage, and the target air-fuel ratio. In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that calculates a feedback correction coefficient for feedback control, a guard value for the feedback correction coefficient is set based on the rotational fluctuation of the internal combustion engine.
[0007]
As a result, when the actual air-fuel ratio deviates from the target rotational speed, when a rotational speed fluctuation occurs, the present invention sets a guard value for the feedback correction coefficient based on the rotational fluctuation, so the fuel injection amount is largely corrected. It is possible to prevent the actual air-fuel ratio from deviating from the target air-fuel ratio.
[0008]
Also,
[0009]
As a result, the actual air-fuel ratio is prevented from deviating from the target air-fuel ratio even when the air-fuel ratio sensor output value outputs an incorrect output value to the rich side or when an incorrect output value is output to the lean side. be able to.
[0010]
Also ,
[0011]
Thereby, when the rotation speed fluctuation becomes large, the rich side guard value and / or the lean side guard value for the feedback correction coefficient are set small. At this time, for example, even when the output of the air-fuel ratio sensor outputs an output value on the rich side compared to the actual air-fuel ratio, if the rotational fluctuation becomes large, the feedback correction coefficient for correcting the fuel injection amount Since the guard value is set small, the feedback correction coefficient is not set to a value exceeding the guard value. That is, since the fuel injection amount is prevented from being corrected to be greatly reduced, the actual air-fuel ratio is suppressed from deviating from the target air-fuel ratio.
[0012]
Similarly, the
[0013]
As described above, when the rotational speed fluctuation is small, it is preferable to set the guard value for the feedback correction coefficient to be gradually increased.
[0014]
Embodiment
<First Embodiment>
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an engine control apparatus according to the present embodiment.
[0015]
In FIG. 1, an
[0016]
A piston 7 that reciprocates in the vertical direction in the figure is disposed in a cylinder 6 that constitutes a cylinder of the
[0017]
Two
[0018]
A laminated A /
[0019]
The electromagnetically driven
[0020]
In this case, fresh air supplied from upstream of the intake pipe and fuel injected by the
[0021]
An
[0022]
The intake-side and exhaust-side variable
[0023]
The
[0024]
The electronic control unit (ECU) 30 is mainly configured by a microcomputer including a
[0025]
The
[0026]
The guard processing program for the feedback correction coefficient according to the present invention implemented in the above configuration will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 and FIG. First, the air-fuel ratio feedback program will be briefly described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S301, it is determined whether a feedback condition is satisfied. This feedback condition is, for example, such a condition that the A /
[0027]
On the other hand, in step S302, the engine speed Ne, the intake pipe pressure Pm, the engine coolant temperature Thw, and the like are detected as operating conditions of the internal combustion engine. In step S303, the target air-fuel ratio is calculated based on the above operating conditions. Next, in step S304, the actual air-fuel ratio in the
[0028]
In step S305, an air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF for controlling the air-fuel ratio is calculated based on the deviation between the target air-fuel ratio calculated in step S303 and the actual air-fuel ratio detected in step S304. In step S306, the feedback correction coefficient is compared with guards (FAFgardL, FAFgardR) for the feedback correction coefficient FAF described later.
[0029]
If the feedback correction coefficient FAF is within the guard area FAFgardL <FAF <FAFgardR, the routine ends with the feedback correction coefficient FAF being set based on the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio.
[0030]
On the other hand, if it is determined in step S306 that the feedback correction coefficient FAF is smaller than a guard value FAFgardL which will be described later, the process proceeds to step S307, where the feedback correction coefficient FAF is set to FAFgardL, and this routine ends. On the other hand, when the feedback correction coefficient FAF is larger than a guard value FAFgardR described later in step S306, the process proceeds to step S308, where the guard value FAFgardR is set in the feedback correction coefficient FAF, and this routine is ended.
[0031]
The flowchart of FIG. 2 is the main program of the present invention. First, in step S100, it is determined whether or not an execution condition is satisfied. Here, the execution condition is a condition under which feedback control is established. For example, a condition that the acceleration / deceleration operation state (fuel cut, fuel increase correction, etc.) is not set as the active state of the A /
[0032]
When the execution condition is satisfied and the process proceeds to step S110, a fluctuation amount of the rotational speed (hereinafter referred to as a roughness detection value) is obtained by calculation based on the engine rotational speed of the internal combustion engine. This calculation is performed by the roughness detection value calculation program shown in the flowchart of FIG. In this program, for example, the rotation phase of a crankshaft of an engine (not shown) is started every 30 ° CA, and roughness detection value calculation is executed. When this program is started, first, in step S101, the rotational angular velocity ω (n) is calculated for each
[0033]
In step S102, the previous rotation angular velocity ω (n-4) and the previous rotation angular velocity ω (n) stored in the
[0034]
The roughness detection value Δωgard will be described with reference to the time chart shown in FIG. The rotational angular velocity deviation Δω (n) every 180 ° CA is indicated by ○ in the figure, and the average angular velocity deviation Δωave is indicated by Δ in the figure. The roughness detection value is a value obtained by subtracting the rotational angular velocity deviation Δω between 180 ° CA from this average angular velocity deviation Δωave, and when this value deviates greatly from the reference value (Δωave), it indicates that the fluctuation amount of the engine is large. When the value is small from the reference value (Δωave), it indicates that the engine fluctuation amount is small. Further, the fluctuation on the side where the rotational speed falls is calculated as a negative value as the roughness detection value Δωgard, while the fluctuation on the side where the rotation speed protrudes is calculated as a positive value as the roughness detection value Δωgard.
[0035]
As described above, when the roughness detection value Δωgard is calculated by the roughness detection value calculation program, the process returns to step S120 of the main routine of FIG. 2 again. Based on the roughness detection value Δωgard, a guard correction value RVCgard (n) for the air-fuel ratio guard value is calculated. The guard correction value RVCgard (n) is calculated using the map shown in FIG. According to the map of FIG. 5, the guard value (FAFgardL, FAFgardR) with respect to the feedback correction coefficient FAF value is set to the reference value of the feedback correction coefficient FAF value (FAFgardL, FAFgardR) as the roughness detection value Δωgard increases (the drop in rotational speed increases). For example, a correction value (solid line in FIG. 5) that is smaller than 1) is set.
[0036]
Next, in step S130, it is determined whether or not the correction value RVCgard (n) is equal to or less than a predetermined value COEF1. Here, when it is determined that the value is smaller than the predetermined value COEF1, that is, when the roughness detection value Δωgard (n) indicates that the fluctuation amount (sag) of the engine rotation speed is large, the process proceeds to step S140, and the guard against the feedback correction value is performed. The guard correction value RVCgard (n) calculated in step S120 is input to the final correction value LRVCgard (n) for the value, and the process proceeds to step S160.
[0037]
On the other hand, if the correction value RVCgard (n) is greater than the predetermined value COEF1, the process proceeds to step S150 if the roughness detection value Δωgard (n) indicates that the engine rotational speed fluctuation amount (sag) is small. In step S150, a predetermined value COEF2 for gradually increasing the guard value for the feedback correction value is set as the final correction value LRVCgard (n), and the process proceeds to step S160.
[0038]
In step S160, the guard value FAFgardL (n) for the feedback correction value on the lean side as the guard value for the feedback correction value FAF is the last correction set in step S140 or step S150 to the previous guard value FAFgardL (n). It is obtained by subtracting the value LRVCgard (n). Similarly, the guard value FAFgardR (n) for the feedback correction value on the rich side is obtained by adding the final correction value LVCgard (n) to the previous guard value FFgardR (n).
[0039]
FIG. 6 shows a case where the guard values FAFgardL (n) and FAFgardR (n) for the feedback correction values obtained as described above are used for air-fuel ratio control when the output value of the A /
[0040]
First, FIG. 6A shows the output value of the A /
[0041]
Further, when the output value of the A /
[0042]
That is, when the actual air-fuel ratio deviates greatly from the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio), if the FAF value is corrected so that the fuel injection amount is greatly reduced, the actual air-fuel ratio becomes lean and the roughness detection value Δωgard increases. However, in the present embodiment, when the roughness detection value Δωgard is larger than the reference value (for example, 1), the FAF guard values (FAFgardL, FAFgardR) are fed back when the final correction value RVCgard is set. Correction is performed so that the deviation of the correction coefficient FAF value from the reference value (for example, 1) becomes small. When the roughness detection value Δωgard is small, the guard value (FAFgardL, FAFgardR) of the FAF value is gradually corrected so that the deviation from the reference value (for example, 1) of the feedback correction coefficient FAF value becomes large.
[0043]
As described above, since the guard value for the feedback correction coefficient FAF value is corrected according to the roughness detection value Δωgard, the FAF value for erroneously correcting the fuel injection amount is set to the guard FAFgardL as shown in FIG. Is done. When the FAF value is set to the guard value FAFgardL, it is possible to prevent the fuel injection amount from being largely corrected to decrease. Therefore, as shown in FIG. 6A, the actual air-fuel ratio becomes large and the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) It is prevented from coming off greatly. Further, even when the output value of the A /
[0044]
As described above, in this embodiment, even if the output value of the A /
[0045]
In the present embodiment, the deviation between the guard value (FAFgardL, FAFgardR) and the
[0046]
In the present embodiment, the rotation speed variation detecting means corresponds to the flowchart of FIG. 3, and the guard value setting means corresponds to the flowchart of FIG.
[0047]
<Second Embodiment>
In the first embodiment, the guard values (FAFgardL, FAFgardR) for the feedback correction coefficient FAF value are set by the correction value calculated according to the roughness detection value Δωgard shown in FIG. In the present embodiment, a method of setting guard values (FAFgardL, FAFgardR) for the feedback correction coefficient FAF value is performed by a different method described below. In the following, for the guard value (FAFgardL, FAFgardR) calculation program shown in the flowchart of FIG. 7, the same processing steps as those in the flowchart of FIG. 2 used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, Different parts will be described.
[0048]
First, in the flowchart of FIG. 7, in step S100, it is determined whether or not the execution condition is satisfied. On the other hand, if it is established, the processing after step S110 is performed. In the process of step S110, the roughness detection value Δωgard is calculated as the variation amount of the engine rotation speed of the internal combustion engine as in the first embodiment. In step S200, a value obtained by subtracting the predetermined value COEF3 from the roughness detection value Δωgard is calculated. The roughness detection value Δωgard is a negative value when the rotational speed Ne drops. In the present embodiment, in order to correct the guard values (FAFgardL, FAFgardR) against the drop in the rotational speed Ne, the value obtained by subtracting the predetermined value COEF3 (negative value) from the roughness detection value Δωgard in step S210 is negative. If it is a value, the process proceeds to step S220.
[0049]
In step S220, the guard correction value RVCgard (n) corresponding to (Δωgard−COEF3) is calculated using the map of FIG. According to this map, as (Δωgard−COEF3) is larger, a larger correction value RVCgard (n) is set, and the process proceeds to step S240. In step S240, the final correction value LRVCgard (n) for correcting the guard values (FAFgardL, FAFgardR) for the feedback correction coefficient FAF value is set, and the process proceeds to step S160. On the other hand, if it is determined in step S210 that (Δωgard−COEF3) is a positive value, in step S230, the guard values (FAFgardL, FAFgardR) are gradually increased, that is, the reference value of the FAF value ( For example, the predetermined coefficient COEF4 is set to the final correction amount LRVCgard (n) so that the deviation with respect to 1) becomes large, and the process proceeds to step S160.
[0050]
In step S160, based on the final correction value LRVCgard (n) set in step S230 or step S240, the guard value (FAFgardL, FAFgardR) for the feedback correction coefficient FAF value is set as in the first embodiment. . As described above, even in the present embodiment, similarly to the first embodiment, even if the output value of the A /
[0051]
In the present embodiment, the guard value setting means corresponds to the flowchart of FIG. 7 and functions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the present invention.
FIG. 2 is a guard value calculation program for the feedback correction coefficient FAF value according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a program for calculating a roughness detection value according to the present invention.
FIG. 4 is a timing chart for calculating a roughness detection value based on an engine rotation angular velocity ω (n).
FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a roughness detection value Δωgard and a correction value RVCgard according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart showing the prior art and the present invention when the output of the A / F sensor is richer than the actual air-fuel ratio.
FIG. 7 is a guard value calculation program for the feedback correction coefficient FAF value according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a roughness detection value Δωgard and a correction value RVCgard according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a program for air-fuel ratio feedback control in the first embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
1 ... Engine as an internal combustion engine,
2 ... Intake pipe,
3 ... exhaust pipe,
19 ... Spark plug,
11 ... Intake valve,
12 ... exhaust valve,
18 ... Injector,
19 ... Spark plug,
20 ... Throttle sensor,
27: Reference position sensor,
28 ... Rotation angle sensor,
30. ECU.
Claims (2)
内燃機関の回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、
前記回転速度変動検出手段により検出される内燃機関の回転変動に基づいて前記フィードバック補正係数に対するガード値を設定するガード値設定手段と、
前記ガード値設定手段は、前記燃料噴射量を減量側に補正する前記フィードバック補正係数に対するリーン側ガード値、及び/または、前記燃料噴射量を増量側に補正する前記フィードバック補正係数に対するリッチ側ガード値とを備え、
前記ガード値設定手段は、前記回転速度変動検出手段によって回転速度変動が所定値よりも大きい場合は、前記ガード値設定手段により設定される前記リッチ側ガード値及び/または前記リーン側ガード値を、前記回転速度変動に応じて前記フィードバック補正係数の基準値に対する偏差が小さくなるよう設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。An air-fuel ratio sensor output value that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and detects an exhaust gas component in the exhaust passage and a feedback correction coefficient for feedback-controlling the fuel injection amount based on the target air-fuel ratio are calculated. In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine,
A rotational speed fluctuation detecting means for detecting a rotational speed fluctuation of the internal combustion engine;
Guard value setting means for setting a guard value for the feedback correction coefficient based on the rotation fluctuation of the internal combustion engine detected by the rotation speed fluctuation detection means ;
The guard value setting means includes a lean guard value for the feedback correction coefficient for correcting the fuel injection amount to the decrease side, and / or a rich side guard value for the feedback correction coefficient for correcting the fuel injection amount to the increase side. And
When the rotation speed fluctuation is larger than a predetermined value by the rotation speed fluctuation detection means, the guard value setting means sets the rich side guard value and / or the lean side guard value set by the guard value setting means, An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, wherein a deviation from a reference value of the feedback correction coefficient is set to be small according to the rotational speed fluctuation .
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